湟源縣生態(tài)工程實施效應(yīng)分析
——基于3S技術(shù)及問卷調(diào)研數(shù)據(jù)

歐陽夢玥，陳 瓊

(青海師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810016)

引言

我國的改革開放政策于20世紀80年代開始實行，隨之而來的是工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進程日益加快，加之人口增長速度的加速使得環(huán)境問題逐漸突出。人類的生產(chǎn)生活、社會活動和對自然資源的不合理開發(fā)給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力，環(huán)境質(zhì)量問題不斷攀升、生態(tài)赤字進一步擴大。生態(tài)問題不僅是我國社會進步與工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，也是世界各國都高度重視的全球性問題。20世紀50年代以日本、美國、蘇聯(lián)等國家為代表，開始了生態(tài)工程的評價工作，對森林生態(tài)效益展開了研究[1]。我國馬世駿教授于1979年首次提出“生態(tài)工程”的說法，并對其原理和研究對象進行了研究和歸納[2]。隨著“綠水青山就是金山銀山”等多項環(huán)保理念的提出，國家高度重視生態(tài)恢復(fù)與治理，黨的十八大以來更是把生態(tài)文明建設(shè)擺在極其重要的戰(zhàn)略位置。

青海省位于我國生態(tài)脆弱性較強的青藏高原東北部地區(qū)，作為我國生態(tài)屏障構(gòu)建的重要一環(huán)，青海省的生態(tài)保護意義重大，近年來實施“三北”防護林體系建設(shè)、青海湖流域生態(tài)環(huán)境保護與綜合治理等一系列生態(tài)工程，大力推進退牧還草、退耕還林、退耕還草、天然林保護等項目的實施，構(gòu)建各類評價指標體系，從水土保持、水源涵養(yǎng)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)實物量和價值量等多方面進行生態(tài)工程實施效應(yīng)的評價[1]。青海省政府并于2018年提出“一優(yōu)兩高”戰(zhàn)略，強調(diào)堅持生態(tài)保護的優(yōu)先性。湟源縣為西寧市下轄縣，一直以來生態(tài)環(huán)境脆弱。由于特殊的地理位置和農(nóng)牧條件，湟源縣生態(tài)保護工程的建設(shè)意義十分重大。近年來，湟源縣以“生態(tài)立縣”為戰(zhàn)略目標，生態(tài)工程的實施效應(yīng)顯著。

土地利用方式的變化可以直觀反應(yīng)研究區(qū)域在一定時段內(nèi)受氣候(如：氣溫、降水等)、人為(如：亂砍濫伐、過度放牧等)等多方因素的影響結(jié)果，對于把控生態(tài)工程的建設(shè)情況、生態(tài)恢復(fù)項目的實施效應(yīng)都有著較強科學(xué)性和代表性。

本文在梳理相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，采用美國Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用基于面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，對不同時期的湟源縣土地利用情況進行對比與分析。同時結(jié)合湟源縣實地考察的問卷調(diào)研數(shù)據(jù)，從宏觀和微觀兩個角度進行研究，試圖分析近年來湟源縣生態(tài)工程建設(shè)情況、實施結(jié)果及當?shù)厣鐣h(huán)境和居民因生態(tài)工程實施而對生產(chǎn)生活產(chǎn)生的改變和影響。以期為提升湟源縣當?shù)厣鐣l(fā)展水平、居民的生活水平，提高生態(tài)工程實施的方向性、有效性，進一步縮小生態(tài)赤字、推進生態(tài)恢復(fù)、平衡人地關(guān)系提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

湟源縣(100°54′E～101°25′E，36°20′N～36°53′N)位于青海省西寧市轄區(qū)西部，距離西寧市區(qū)51 km，東西南北四個方向分別與湟中區(qū)、共和縣、貴德縣以及海晏縣為鄰。湟源縣地處我國青藏高原東端日月山脈的東麓，湟水河上游，海拔介于2535 m～4876 m之間，垂直落差2 341 m，屬于高原大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫3℃，一年中春季氣候干旱，夏季氣候涼爽，秋季時間短促、冬季寒冷漫長。降水主要集中于夏季，年平均降水量408.9 mm。并且，由于湟源縣地理位置位于青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)與西部牧業(yè)區(qū)的結(jié)合部，因此具有顯著的農(nóng)牧耦合優(yōu)勢。全境總面積為1 545 km2，境內(nèi)河流86條，主要以降水作為河流補給。前些年水土流失問題嚴重，加上氣候高寒干旱降水稀少，導(dǎo)致土壤貧瘠，農(nóng)作物收成微薄，農(nóng)民經(jīng)濟收入和生活水平迫需提高。近年來，湟源縣城鎮(zhèn)化速度不斷加快，城鎮(zhèn)面積擴張迅速。湟源縣因地制宜大力發(fā)展多樣生態(tài)工程，使得自然環(huán)境和當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活水平得到提高。

圖1 研究區(qū)位置示意圖

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

本研究主要使用了遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)以及問卷調(diào)研數(shù)據(jù)等三類數(shù)據(jù)。

遙感影像數(shù)據(jù)：本研究使用了美國Landsat5號星1988年6月的P132R035，2004年7月的P132R035兩景TM影像數(shù)據(jù)，以及美國Landsat8號星2020年8月的P132R035一景OLI影像數(shù)據(jù)。所用影像數(shù)據(jù)涉及的有關(guān)性能指標如下：

表1 1988年、2004年影像數(shù)據(jù)有關(guān)性能指標

表2 2020年影像數(shù)據(jù)有關(guān)性能指標

問卷調(diào)研工作主要于湟源縣上胡丹村、下胡丹村展開，共完成問卷200份。其中上胡丹村108份，下胡丹村82份?；厥沼行柧頂?shù)量總計190份，有效率95%。

2.2 研究方法

2.2.1面向?qū)ο蠓诸惙?/p>

面向?qū)ο蠓诸惙壳霸谶b感影像分析中應(yīng)用廣泛，它是一種基于空間信息和紋理信息對地物進行識別分類的新型分類技術(shù)。與基于像元的傳統(tǒng)意義上的分類方法相比而言，面向?qū)ο蠓诸惙ㄔ谔崛∮跋裥畔r采用信息含量更為豐富的相鄰像元所組成的多尺度對象為分類單元[3]。主要處理步驟包括：對進行輻射定標、大氣校正等預(yù)處理工作后的影像進行分割、合并處理，通過調(diào)整二者的參數(shù)，得到同屬性對象，使得進行分割、合并處理后的影像可以達到進行進一步分類，從而提取目標地物的目的。

2.2.2半結(jié)構(gòu)化訪談?wù){(diào)查法與問卷調(diào)研

本研究采用半結(jié)構(gòu)化訪談?wù){(diào)查法和問卷調(diào)查相結(jié)合的方式對以上胡丹村、下胡丹村為研究代表的湟源縣進行調(diào)研。半結(jié)構(gòu)化訪談?wù){(diào)查法根據(jù)提前列出的概要提綱對調(diào)研對象進行非正式訪談，從而收集整理出有關(guān)調(diào)研主題的較為全面、具體的訪談資料，為后續(xù)的問卷調(diào)研提供了有力保障和內(nèi)容補充。

3 結(jié)果與分析

3.1 主要生態(tài)工程類型及土地利用的變化情況

通過對湟源縣上胡丹村、下胡丹村的居民進行半結(jié)構(gòu)化訪談?wù){(diào)查和問卷調(diào)查，湟源縣實施的生態(tài)工程因地制宜、類型眾多。主要以植樹造林工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游項目、退耕還林工程、污水治理工程為主。

采用人工目視解譯和面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，對Landsat衛(wèi)星遙感影像進行處理分析。獲取間隔周期均為16年的1988年、2004年、2020年共三期的湟源縣土地利用現(xiàn)狀分類圖。

圖2 湟源縣1988年、2004年、2020年土地利用分類圖

城鎮(zhèn)化速度的不斷加快導(dǎo)致城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積持續(xù)擴張。根據(jù)土地利用分類結(jié)果統(tǒng)計顯示，1988年湟源縣城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積僅為3.45 km2，經(jīng)過不斷發(fā)展，2004年城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積為11.08 km2，到了2020年城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積已達40.72 km2。從圖中也可看出第二個研究間隔期(2004—2020年)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的擴張速度和擴張面積較上一研究間隔期(1988—2004年)明顯上升。

1988年由于城鎮(zhèn)化進程剛剛開始，湟源縣的植被大多數(shù)仍處于尚未受到影響的狀態(tài)，此時植被覆蓋面積達到1 097.31 km2。隨后而來的工業(yè)潮和城鎮(zhèn)化加上居民較為落后的生態(tài)環(huán)保觀念，導(dǎo)致過度放牧、亂砍濫伐等現(xiàn)象嚴峻，根據(jù) 1988—2004年遙感影像分析該期間的植被覆蓋率變化情況，可得出植被覆蓋率有所下降。此外，根據(jù)資料查證，2004年湟源縣域內(nèi)氣候異常也是植被覆蓋率偏低的原因之一；初春，湟源縣的淺山農(nóng)業(yè)區(qū)出現(xiàn)了階段性的輕微干旱情況。5月受低溫凍害天氣影響，全省氣溫下降明顯，湟源縣出現(xiàn)晚霜凍災(zāi)害。入夏時間偏晚導(dǎo)致與往年同期相比植被生長情況偏差[4，5]。2004年往后，隨著政府大力宣傳生態(tài)理念，推進生態(tài)工程的實施與建設(shè)，居民生態(tài)環(huán)保意識的不斷提升，湟源縣植被覆蓋率明顯提高，2020年植被覆蓋面積為1 334.50 km2，占比突破80%，高達86.38%。居民反映，近年來湟源縣植被覆蓋率的提升主要得益于植樹造林生態(tài)工程的有效實施。下表為1988年、2004年、2020年3年土地利用分類圖中植被、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、其他土地三類土地利用類型的有關(guān)情況：

表3 三類土地利用類型有關(guān)情況說明表

3.2 生態(tài)工程實施前后對居民收支、消費觀念的影響

根據(jù)問卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，生態(tài)工程的實施對湟源縣上、下胡丹村居民的可支配收入與消費支出并未有明顯影響。其主要原因有以下兩點：

(1)大多數(shù)居民以耕地謀生，而政府的植樹造林工作主要于村落周圍山坡上展開，退耕還林工程的推進直接導(dǎo)致林地的增加和部分耕地的減少。同時植樹造林生態(tài)工程側(cè)重多生態(tài)林、少經(jīng)濟林，加重了對農(nóng)村經(jīng)濟的影響。因此，退耕還林工程直接導(dǎo)致一部分受此工程影響的村民可支配收入減少，另謀生路。部分以護林員的身份參與生態(tài)林業(yè)的居民，收入高于退耕還林工程實施前耕地所帶來的收入，因此可支配收入得以提升。

(2)問卷數(shù)據(jù)顯示，湟源縣居民的消費觀念未發(fā)生明顯變化，主要在于調(diào)研時樣本村中的受訪居民以中老年人為主，且普遍文化程度不高，二者導(dǎo)致其接受新鮮事物的速度較慢，消費觀念較落后且不易改變、消費意愿不強烈。因此本調(diào)研結(jié)果與真實結(jié)果存在一定的偏差。

3.3 生態(tài)工程實施對當?shù)亟?jīng)濟、社會和環(huán)境的影響

生態(tài)工程的建設(shè)與實施是為了增加植被覆蓋度，提升生態(tài)系統(tǒng)的功能[6]，改善和治理當?shù)卦械沫h(huán)境狀態(tài)，減少環(huán)境污染，平衡人地關(guān)系，達到社會的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益同步發(fā)展的目的。問卷結(jié)果顯示，生態(tài)工程的建設(shè)與實施對湟源縣的社會、經(jīng)濟、環(huán)境方面總體而言有所提升。所統(tǒng)計的樣本數(shù)據(jù)顯示：對生態(tài)工程建設(shè)后所帶來的好處與優(yōu)勢有明顯感覺的居民占比63.69%，有一些感覺但不是很明顯的占比24.2%，完全沒有感受的占比12.11%。由此可知，居民普遍對生態(tài)工程建設(shè)所帶來的好處與優(yōu)勢有較明晰的切身體會。

同時，生態(tài)工程的實施也在日常生活環(huán)境中得以體現(xiàn)。有53.15%的居民認為生態(tài)工程實施后空氣質(zhì)量有明顯提升，41.05%的居民認為與之前相比無明顯區(qū)別，只有4.22%的居民認為空氣質(zhì)量與生態(tài)工程實施之前相比有下降趨勢。而在生活用水方面，認為生態(tài)工程建設(shè)對生活用水質(zhì)量有明顯提升和與之前相差不大的居民占比分別為54.74%和44.20%，僅有1.06%的被調(diào)查居民認為用水質(zhì)量下降。調(diào)查結(jié)果顯示，近年來湟源縣生態(tài)工程的建設(shè)與實施使當?shù)氐目諝赓|(zhì)量、用水質(zhì)量等有所提升，生態(tài)環(huán)境治理效果顯著，居民的生活環(huán)境質(zhì)量得以改善。而在上胡丹村中每家每戶門口均設(shè)有垃圾丟棄點，每周五村里統(tǒng)一進行垃圾回收，減少了生活垃圾對于環(huán)境的污染，此措施值得被大力推廣于其他各村。

表4 居民對生態(tài)工程實施的感知情況

發(fā)展生態(tài)農(nóng)林業(yè)工程和生態(tài)水利工程使湟源縣當?shù)丨h(huán)境質(zhì)量提升，居民環(huán)保意識增強；發(fā)展生態(tài)旅游工程、生態(tài)家園工程和生態(tài)文化建設(shè)工程使當?shù)亟?jīng)濟收入增加、居民開放意識增強、文明素養(yǎng)提升。分析數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，近年來湟源縣生態(tài)工程的建設(shè)與實施整體而言在促進湟源縣的經(jīng)濟、文化、環(huán)境等方面的提升上功不可沒。生態(tài)工程的建設(shè)不僅讓當?shù)鼐用窠?jīng)濟收入得以提高，而且居民自身的環(huán)保、節(jié)約意識也得到了大幅的提升，帶來豐厚的環(huán)境效益的同時也帶來了巨大的經(jīng)濟效益和文化效益，在注重發(fā)展經(jīng)濟的過程中也注意到了對環(huán)境的保護。生態(tài)水利、植樹造林、生態(tài)休閑農(nóng)業(yè)等一系列生態(tài)工程的建設(shè)都在使湟源縣向前發(fā)展，在發(fā)展經(jīng)濟時湟源縣當?shù)貎?yōu)先重視生態(tài)效益與居民生態(tài)環(huán)保素養(yǎng)的發(fā)展，所建設(shè)實施的一系列生態(tài)工程起到了很好的效應(yīng)。

3.4 生態(tài)工程現(xiàn)存問題及居民的態(tài)度、需求

因地制宜、環(huán)環(huán)落實是提升生態(tài)工程實施有效性不可或缺的條件。102位受訪居民表示，現(xiàn)有的生態(tài)工程仍有待以改進的地方，占全部受訪居民的53.68%。同時，絕大多數(shù)居民并未向有關(guān)人員或部門反映過生態(tài)工程建設(shè)過程中存在的問題，在90位受訪居民中僅有21位表示自己曾經(jīng)反映過有關(guān)問題，僅占全部受訪居民的11.05%?，F(xiàn)有生態(tài)工程主要存在以下幾個方面的問題：

(1)在植樹造林、退耕還林還草等工程實施之后，后期的工程維護存在較大漏洞。缺少規(guī)范化管理制度，草場老鼠成片(以根田鼠與地下鼠并存危害為主)，而未制定和實施具體的規(guī)范化管理措施導(dǎo)致實際的育林效率不高。

(2)生態(tài)工程建設(shè)的獎勵、補貼、生態(tài)效益補償?shù)日卟⑽茨芡耆l(fā)揮作用，部分居民不知道補獎?wù)?，并未享受到造林福利，因此未增加居民的可支配收入。少部分存在有工資拖欠的問題。

(3)湟源縣上胡丹村與下胡丹村的生態(tài)工程建設(shè)主要是生態(tài)旅游工程、生態(tài)林業(yè)工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)工程的建設(shè)。伴隨著生態(tài)旅游工程的實施，垃圾的集中處理以及污水處理等一系列問題接踵而來。以上胡丹村的沸海公社為例，雖然生態(tài)旅游工程的實施帶動了村子的經(jīng)濟發(fā)展，但隨之衍生出了垃圾處理等環(huán)境問題。

4 討論

(1)生態(tài)工程實施效應(yīng)的研究及評價涉及多學(xué)科交叉[2]，采用的方法也各不相同。本文采用面向?qū)ο蠓诸惙ㄟM行地物提取，可以有效整合空間信息和地物的紋理信息，對地物進行更為準確的識別，結(jié)合人機交互的目視解譯方式，使得地物提取更準確方便。在目視解譯過程中，考慮影像的采集時間、氣候因素等對面向?qū)ο蠓诸惤Y(jié)果進行補充與修正，有效提高了分類精度。利用面向?qū)ο蠓诸惙▽ν恋乩妙愋妥兓M行研究體現(xiàn)出本方法的方便性與實用性，可以在一定程度上為生態(tài)保護和環(huán)境監(jiān)測提供研究思路與應(yīng)用方式。

(2)生態(tài)工程建設(shè)的目的之一在于平衡人地關(guān)系。對居民感知情況進行研究是反映生態(tài)工程實施效應(yīng)最為具象直觀的方式之一。對于生態(tài)工程實施過程中部分居民可支配收入受到影響從而下降的情況，有關(guān)部門在制定工程實施方案時應(yīng)充分予以考慮并納入解決范圍。不因生態(tài)工程的實施從而影響居民的生產(chǎn)生活水平。并且，要大力提升在生態(tài)工程實施過程中的居民參與度，可通過完善相關(guān)的激勵機制、補貼政策，保證居民在參與生態(tài)工程建設(shè)過程中的積極性與穩(wěn)定性。生態(tài)工程的建設(shè)獲益的是自然、社會、公眾三方，而公眾的積極參與和自覺維護是保證生態(tài)工程實施的基石[7]，利用參與生態(tài)工程建設(shè)實現(xiàn)居民增加收入、提高生活水平是保證生態(tài)工程實施得以良好推進，獲得良好反饋效果的重要前提。

(3)生態(tài)工程實施效果有待改進。針對工程實施后的維護措施應(yīng)該更加全面具體且樣樣落實。對已實施的植樹造林生態(tài)工程，提供工程后期維護上的專業(yè)性指導(dǎo)與培訓(xùn)，提高相關(guān)工作人員的技術(shù)水平，同時結(jié)合相關(guān)激勵補貼政策的落實，從而達到維持、延伸生態(tài)工程的實施效應(yīng)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。