典型喀斯特石漠化脆弱生態(tài)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)

吳 杰，楊廣斌，毛春艷

(貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，中國 貴陽 550000)

生態(tài)系統(tǒng)是人類社會與自然環(huán)境共存、持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在黨的十九屆五中全會上，習(xí)近平總書記明確提出山水林田湖草是一個生命共同體，因此提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性，對于促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展有著重要意義[1]?？陀^綜合評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量可以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展。

目前，生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的定義較為模糊，參考有關(guān)學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的定義[2,3]，即生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量是指在特定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的總體或部分組分的質(zhì)量，由生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)服務(wù)能力、自身恢復(fù)能力和面臨人類社會活動的承載力4個方面綜合表現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的評價(jià)是通過構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，對生態(tài)系統(tǒng)本身的特征進(jìn)行客觀描述，量化表征生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展性。近年來有學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的評價(jià)體系做出研究，提出了“理想?yún)⒄障怠钡母拍?，旨在進(jìn)一步完善評估體系的基本框架[4]。我國學(xué)者對于生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量研究成果較為豐碩，丁肇慰等[5]采用相對生物量密度與相對植被覆蓋度指數(shù)結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量模型以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估模型，綜合評估了2000—2015年長江流域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及服務(wù)變化特征，結(jié)果表明以生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和服務(wù)評估構(gòu)建的基礎(chǔ)綜合模型評價(jià)結(jié)果與實(shí)際相符；梁變變等[6]從生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、穩(wěn)定性和承載力方面構(gòu)建評價(jià)指數(shù)，對2000—2015年間石羊河流域不同生態(tài)系統(tǒng)類型的質(zhì)量及各指數(shù)進(jìn)行變化分析，得到森林、草地、農(nóng)田、城鎮(zhèn)和濕地的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量依次降低的評價(jià)結(jié)果，但是忽視了生態(tài)系統(tǒng)本身的恢復(fù)能力對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的影響；董天等[7]應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)，僅利用森林、灌叢、草地生態(tài)系統(tǒng)和氣候驅(qū)動力因素評估鄂爾多斯市生態(tài)系統(tǒng)類型與格局、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量特征，未考慮城鎮(zhèn)、荒漠等小類生態(tài)系統(tǒng)對評估有一定的負(fù)向影響。目前生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的研究主要是根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，選取以森林、灌木、草等主要生態(tài)系統(tǒng)以及符合區(qū)域特征的評價(jià)指標(biāo)因子構(gòu)建綜合評價(jià)模型。若從人為和自然的角度加入脅迫問題和恢復(fù)能力的相關(guān)分析研究，可以從多方向、多視野的角度完善生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)模型。

為了解試驗(yàn)區(qū)內(nèi)生態(tài)文明建設(shè)的開展情況，生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的評估工作需要落實(shí)跟進(jìn)，但畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量相關(guān)研究罕見報(bào)道。本研究以畢節(jié)市為研究區(qū)域，依據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀加入石漠化、土壤侵蝕等生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量指數(shù)，并在氣候調(diào)節(jié)服務(wù)能力評估基礎(chǔ)上新增土壤保持、水源涵養(yǎng)兩大服務(wù)能力共同參與評估，同時(shí)從人為活動和自然演變角度綜合考慮，加入生態(tài)系統(tǒng)脅迫和恢復(fù)能力指標(biāo)參與構(gòu)建兩級4類指標(biāo)因子綜合評價(jià)模型，利用GIS空間疊加分析方法，對2019年畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行客觀綜合評價(jià)，為區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)改善、生態(tài)文明建設(shè)的規(guī)劃發(fā)展提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)介紹

1.1 畢節(jié)市概況

畢節(jié)市位于貴州省西北部(圖1)，全境地跨東經(jīng)105°36′～106°43′，北緯26°21～ 27°46′，東靠貴陽市、遵義市，南接六盤水市、安順市，西臨云南省昭通市、曲靖市，北連四川省瀘州市，全市總面積近2.69萬 km2。畢節(jié)市地處烏蒙山區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)組成多樣化，是唯一一個以“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設(shè)”為主題的試驗(yàn)區(qū)。境內(nèi)多屬喀斯特地貌，石漠化、土壤侵蝕對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量影響相對非喀斯特區(qū)域較大，因此可作為喀斯特地貌生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量研究的代表性區(qū)域。全市分屬烏江、赤水河、北盤江、金沙江四大水系，海拔相對高差大，垂直氣候變化尤為明顯，年平均氣溫為12 ℃～15.4 ℃，年平均降水量為727.3～1 193.2 mm。

圖1 畢節(jié)市示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

本論文數(shù)據(jù)主要包括用于提取坡度、坡長因子的DEM、解譯石漠化區(qū)域的Landsat 8 OLI_TIRS遙感數(shù)據(jù)、提取降水侵蝕因子的貴州省氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)、提取土壤可蝕性因子的土壤類型數(shù)據(jù)和人口密度、城市建設(shè)、病蟲鼠害數(shù)據(jù)(見表1)。參照文獻(xiàn)[8]，將畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)類型劃分為森林、灌叢、草地、農(nóng)田、濕地、城鄉(xiāng)聚落和荒漠濕地生態(tài)系統(tǒng)共7類。所有數(shù)據(jù)均統(tǒng)一在CGCS2000_3_Degree_GK_CM_105E坐標(biāo)系下，柵格大小為1 000 m×1 000 m。

表1 數(shù)據(jù)來源及網(wǎng)址

2 研究方法

2.1 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)選取

以畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)為基礎(chǔ)，參考張敏等[9]對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的研究，為描述生態(tài)系統(tǒng)在不同環(huán)境內(nèi)的穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)能力的強(qiáng)弱、生態(tài)系統(tǒng)在受到人為和自然條件制約下的自我恢復(fù)能力等特征，圍繞生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量內(nèi)容，依據(jù)畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)組成多樣化、喀斯特地貌普遍發(fā)育、生態(tài)城市建設(shè)迅速等特點(diǎn)，以生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的穩(wěn)定性(環(huán)境結(jié)構(gòu))、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境和人類社會的服務(wù)能力(生產(chǎn)服務(wù))、人類活動和自然災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)的威脅(制約脅迫)、生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過自然演替和人工干預(yù)表現(xiàn)的恢復(fù)能力四大體系作為一級指標(biāo)因子進(jìn)行評價(jià)分析。參考?xì)W陽志云等[8]對生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將各評價(jià)指標(biāo)等級劃分為優(yōu)、良、中、差和劣5類，對應(yīng)Ⅴ，Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ和Ⅰ級。

2.1.1 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量可以描述生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本研究依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選取石漠化程度、土壤侵蝕強(qiáng)度和植被覆蓋度3個指標(biāo)因子綜合分析，評價(jià)分級結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系

(1)石漠化程度

考慮石漠化對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，生態(tài)系統(tǒng)石漠化程度與生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)[10]。采用王丹等[11]對石漠化區(qū)域分類方法，解譯Landsat 8遙感影像數(shù)據(jù)得到畢節(jié)市石漠化分布圖，參考《巖溶地區(qū)草地石漠化遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(GB/T 29391-2012)分為潛在、輕度、中度、重度、極重度5級。

(2)土壤侵蝕強(qiáng)度

土壤侵蝕強(qiáng)度由土壤侵蝕量進(jìn)行表征，計(jì)算方法與土壤保持的現(xiàn)實(shí)土壤侵蝕量計(jì)算相同?？紤]土壤侵蝕強(qiáng)度對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[12]，生態(tài)系統(tǒng)土壤侵蝕強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)?；诋吂?jié)市土壤侵蝕量分布圖，參考《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190-2007)分為微度、輕度、中度、強(qiáng)烈和極強(qiáng)烈5級。

(3)植被覆蓋度

植被覆蓋度由NDVI指數(shù)進(jìn)行表征[13]?？紤]植被覆蓋度對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[14]，生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋度與生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量呈正相關(guān)。基于畢節(jié)市植被覆蓋度分布圖，植被覆蓋度質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)參考相關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)[8]分為優(yōu)、良、中、差、劣5級。

2.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力結(jié)合實(shí)際情況從水源涵養(yǎng)功能、土壤保持功能和氣候調(diào)節(jié)功能3方面分析，評價(jià)結(jié)果統(tǒng)一運(yùn)用自然間斷法[15]進(jìn)行分級劃分如表2。

1)水源涵養(yǎng)功能

水源涵養(yǎng)是指在一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)將地表水轉(zhuǎn)化為地表截留或地下水的過程和能力?？紤]水源涵養(yǎng)功能對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的影響程度[16]，采用程根偉等[17]提出的水源涵養(yǎng)量計(jì)算公式對畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行估算。計(jì)算公式為

Wi=∑(10×Ai×Fi×Ki×Pi×?)，

(1)

式中：Wi為水源年涵養(yǎng)量，m3；Ai為生態(tài)系統(tǒng)類型的面積，hm2；Fi為該類型的植被覆蓋度；Ki為該類型的發(fā)育度指數(shù)；Pi為年平均降水量，mm；?為徑流系數(shù)[18]；i為生態(tài)系統(tǒng)類型。

2)土壤保持功能

生態(tài)系統(tǒng)土壤保持量是指土壤潛在侵蝕量和土壤實(shí)際侵蝕量的差值，采用RUSLE模型計(jì)算土壤保持量作為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的評價(jià)指標(biāo)?？紤]土壤保持功能對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的影響程度[19]，土壤保持量用潛在土壤侵蝕量與現(xiàn)實(shí)土壤侵蝕量之差計(jì)算，公式為

A=R×K×LS×(1-CP)。

(2)

式中：A為年平均土壤保持量；R為降水侵蝕因子[20]；K為土壤可蝕性因子[21]；LS為坡長坡度因子[22]；C為地表植被覆蓋因子[23,24]；P為土壤保持措施因子。

3)氣候調(diào)節(jié)功能

考慮氣候調(diào)節(jié)功能對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的影響程度[25]，采用生態(tài)系統(tǒng)蒸騰蒸發(fā)總消耗的能量表征氣候調(diào)節(jié)功能(表3)。因農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在夏季也能提供氣候調(diào)節(jié)功能，但本身具有不穩(wěn)定性，故本研究不考慮農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)功能。

表3 不同生態(tài)系統(tǒng)蒸騰/蒸發(fā)吸熱能力

2.1.3 生態(tài)系統(tǒng)脅迫 從畢節(jié)市實(shí)際情況出發(fā)選取人口密度、建設(shè)用地指數(shù)、森林病蟲鼠害指標(biāo)，運(yùn)用加權(quán)疊加公式綜合分析生態(tài)系統(tǒng)脅迫指數(shù)，計(jì)算公式如下：

SI=W×(PD+CL+FD)。

(3)

式中：SI為生態(tài)系統(tǒng)脅迫指數(shù)；PD為人口密度；CL為建設(shè)用地開發(fā)指數(shù)；FD為森林病蟲鼠害指數(shù)；W為權(quán)重，采用等權(quán)相加均衡表征各指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)脅迫的影響。由于生態(tài)系統(tǒng)脅迫指數(shù)為負(fù)向指標(biāo)，SI越大表明畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量受到的脅迫越大。

結(jié)合畢節(jié)市實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)脅迫情況，運(yùn)用自然間斷法[15]對生態(tài)系統(tǒng)脅迫評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級，分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.1.4 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力 生態(tài)系統(tǒng)受到壓力脅迫后，能夠保持自身穩(wěn)定性的能力稱為生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力[26]。本研究參考馬品等[27]對各生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力賦值，運(yùn)用自然間斷法[15]對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力進(jìn)行分級劃分。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.2 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)模型建立

運(yùn)用ARCGIS疊加分析，將4類一級指標(biāo)分為優(yōu)、良、中、差、劣5等級，分別賦值5，4，3，2和1，采用多因子線性指標(biāo)函數(shù)法構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)模型，計(jì)算公式如下：

(4)

式中：CQj表示第j個評價(jià)單元內(nèi)綜合生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)值；Cij表示第j個評價(jià)單元內(nèi)i類生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的貢獻(xiàn)值；n表示總評價(jià)單元數(shù)目。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量單指標(biāo)評價(jià)

3.1.1 結(jié)構(gòu)質(zhì)量評價(jià) 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量評級以優(yōu)(等級Ⅴ)為主，面積約為12 945 km2，占畢節(jié)市總面積的48%(表4)。從圖2可知，畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布上除威寧縣西部、大方縣南部區(qū)域外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量總體偏好。威寧縣西部、大方縣南部區(qū)域地處重度石漠化、強(qiáng)烈土壤侵蝕地區(qū)，土地類型大多為灌草雜生的荒山荒地、陡坡耕地，植被覆蓋度相對較低，直接導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量偏低。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好的典型如金沙縣百里杜鵑風(fēng)景名勝區(qū)和威寧縣草海等區(qū)域土壤侵蝕與石漠化程度較低，植被覆蓋度高，生態(tài)結(jié)構(gòu)合理，其中草海區(qū)域的評價(jià)結(jié)果與王志杰[28]等對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的研究結(jié)果基本一致。

圖2 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量評價(jià)圖(2019年)

3.1.2 服務(wù)能力評價(jià) 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力評級以差～中(等級Ⅰ～Ⅲ)為主，總面積約為21 745 km2，占畢節(jié)市總面積的80%(表4)。從圖3可知，畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力較差區(qū)域集中在威寧縣中部，大方縣南部、黔西縣南部和織金縣北部交界處，呈現(xiàn)東西兩級較為突出的分布趨勢。該區(qū)域地處烏蒙山區(qū)腹地，大多受土壤侵蝕、石漠化程度高，喀斯特地貌普遍發(fā)育，固土性差保水性低，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成不合理，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較高，直接導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)、土壤保持和氣候調(diào)節(jié)能力較弱。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力較好的典型如金沙縣百里杜鵑風(fēng)景名勝區(qū)和赫章縣六沖河流域等，森林與水文資源豐富，對氣候調(diào)節(jié)等服務(wù)功能貢獻(xiàn)率大，這與王雅敬[29]對畢節(jié)市服務(wù)價(jià)值研究結(jié)果基本一致。

圖3 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力評價(jià)圖(2019年)

3.1.3 脅迫問題評價(jià) 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)脅迫問題評級以較差(等級Ⅱ)為主，面積約為10 201 km2，占畢節(jié)市總面積的38%(表4)。從圖4可知，畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)脅迫問題較差(等級Ⅱ)區(qū)域集中在七星關(guān)區(qū)、織金縣、黔西縣、納雍縣部分區(qū)域一帶，呈現(xiàn)弧形分布。通過選取人口密度、建設(shè)用地指數(shù)、森林病蟲鼠害指標(biāo)表征生態(tài)系統(tǒng)受到人為和自然因素脅迫程度，評價(jià)結(jié)果表明脅迫問題嚴(yán)重區(qū)域主要是由于市區(qū)范圍內(nèi)人口密度、建設(shè)用地占比高，大量侵占農(nóng)、林用地等城鎮(zhèn)化擴(kuò)張行為不斷加快，嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)合理組成結(jié)構(gòu)；自然環(huán)境內(nèi)森林病蟲鼠害頻發(fā)，優(yōu)質(zhì)森林覆蓋率未達(dá)到生態(tài)城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)脅迫程度較高[30]。

圖4 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)脅迫問題評價(jià)圖(2019年)

3.1.4 恢復(fù)能力評價(jià) 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力評級以中(等級Ⅲ)和優(yōu)(等級Ⅴ)為主，面積分別約為10 261 km2和8 677 km2，占畢節(jié)市總面積的38%和32%(表4)。從圖5可知，畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力中(等級Ⅲ)區(qū)域西起威寧縣東至黔西縣，主要呈破碎帶狀分布；優(yōu)(等級Ⅴ)區(qū)域全市范圍內(nèi)除金沙縣百里杜鵑風(fēng)景名勝區(qū)因高植被覆蓋度貢獻(xiàn)的恢復(fù)能力評級區(qū)域集中外，其他縣市分布較為均勻，符合畢節(jié)市土地利用類型以植被為主、植被對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力貢獻(xiàn)率最大的現(xiàn)狀。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力較差(等級Ⅱ)區(qū)域呈零星分布于威寧縣中部、七星關(guān)區(qū)與大方縣交界處和黔西縣中南部，該區(qū)域多屬于人口密集的城市聚集地以及城市擴(kuò)張的規(guī)劃地，建設(shè)用地、未利用地占比較高，無法為生態(tài)系統(tǒng)提供恢復(fù)能力。

圖5 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力評價(jià)圖(2019年)

表4 畢節(jié)市獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)結(jié)果

3.2 生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)

利用疊加分析的方法，將4類一級生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加，并將綜合評價(jià)結(jié)果劃分為優(yōu)(Ⅴ)、良(Ⅳ)、中(Ⅲ)、差(Ⅱ)和劣(Ⅰ)5類，得到畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)結(jié)果圖(圖6)。從圖6可知，畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)結(jié)果總體呈現(xiàn)優(yōu)勢區(qū)域“東窄西寬”，劣勢區(qū)域“南北對稱”的空間分布格局。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量主要以中(等級Ⅲ)和良(等級Ⅳ)為主，面積達(dá)到16 750 km2，占畢節(jié)市總面積的62%。

圖6 畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)圖(2019年)

畢節(jié)市Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)面積為1 760 km2，占畢節(jié)市總面積的7%，主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括城鄉(xiāng)聚落、荒漠、農(nóng)田等，是畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)為劣的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)將該區(qū)域作為重點(diǎn)治理區(qū)域。Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)存在于七星關(guān)區(qū)、黔西縣南部和織金縣北部等地區(qū)，區(qū)域內(nèi)存在重度石漠化、較低水源涵養(yǎng)量、低土壤保持量、低氣候調(diào)節(jié)量、高人口密度干擾、高建設(shè)用地指數(shù)和低生態(tài)恢復(fù)能力等特征。應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)區(qū)位，將不適合用于城市發(fā)展的建設(shè)用地和未利用地“退還生態(tài)”，更改為城市綠地、花園等生態(tài)建筑；持續(xù)進(jìn)行城市邊緣、坡度>25°農(nóng)田退耕還林還草工作。

Ⅱ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)面積為6 013 km2，占畢節(jié)市總面積的22%，主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括農(nóng)田、草地、荒漠等，是畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)為差的區(qū)域，基本分布趨勢為兩種形式：(1)圍繞Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)域，如七星關(guān)區(qū)、黔西縣南部和織金縣北部，屬于邊緣預(yù)警地帶；(2)處于威寧縣中部、西北部和赫章縣西部區(qū)域，呈現(xiàn)以威寧縣為中心擴(kuò)散的分布形勢。Ⅱ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)域主要受到重度石漠化、較低植被覆蓋度、較低的水源涵養(yǎng)量、低土壤保持量、低氣候調(diào)節(jié)量、中等建設(shè)用地指數(shù)、中等森林病蟲鼠害和較低生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力的影響，建議對威寧縣、七星關(guān)區(qū)、黔西縣南部和織金縣北部區(qū)域重點(diǎn)關(guān)注，借鑒Ⅰ級生態(tài)區(qū)域治理措施。

Ⅲ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)面積為9 143 km2，占畢節(jié)市總面積的34%，主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括灌叢、草地、農(nóng)田等，是畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)為中、生態(tài)系統(tǒng)占地面積最大的區(qū)域，分布趨勢在全市各縣范圍內(nèi)較為均勻。Ⅲ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)域總體各指標(biāo)受到的影響較為平衡，可作為畢節(jié)市提升生態(tài)系統(tǒng)整體質(zhì)量的潛力區(qū)域。其中織金縣區(qū)域受到較高人口密度影響，大方縣區(qū)域受到較高建設(shè)用地指數(shù)影響，結(jié)果表明各地區(qū)受到的影響因素有所差異，建議關(guān)注區(qū)域內(nèi)人類活動造成的影響，控制大規(guī)模的建設(shè)工程數(shù)量，將人類干擾因素盡可能降低。

Ⅳ和Ⅴ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)面積為9 928 km2，占畢節(jié)市總面積的37%，主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括濕地、草地、灌叢、森林等，是畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)為良和優(yōu)的區(qū)域，分布趨勢呈現(xiàn)“西均東分”，即畢節(jié)市西部地區(qū)威寧縣、赫章縣分布較為均勻，而東部地區(qū)以納雍縣北部為分向點(diǎn)，形成兩條優(yōu)質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)帶，一帶從納雍縣北部連接到金沙縣東部，另一帶連接到織金縣南部。Ⅳ和Ⅴ級生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量區(qū)域總體受到負(fù)向指標(biāo)的影響較小，生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境保護(hù)較為完好，可作為畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)高質(zhì)量區(qū)域進(jìn)行鞏固提升。該區(qū)有威寧草海、赫章韭菜坪和大方、黔西、織金三縣交界處的洪家渡水庫、納雍縣大坪箐濕地公園、威寧縣國家森林公園、赫章縣森林公園和百里杜鵑風(fēng)景名勝區(qū)等典型生態(tài)系統(tǒng)高質(zhì)量區(qū)域。建議今后嚴(yán)格執(zhí)行該區(qū)域內(nèi)的水源保護(hù)措施，充分考慮水土流失、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性等因素造成的潛在影響，做好防控工作；草原區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格控制畜牧量，考慮草原景觀承載力等因素，降低人類活動造成的潛在景觀破壞影響。針對現(xiàn)有的如森林樹種過于單一導(dǎo)致生物多樣性降低等生態(tài)環(huán)境問題，可通過種植名貴樹種提高區(qū)域內(nèi)景觀多樣性，間接穩(wěn)步提升生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)畢節(jié)市高質(zhì)量生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域的穩(wěn)步發(fā)展。

4 結(jié)論

本研究以畢節(jié)市為研究對象，運(yùn)用ARCGIS疊加分析技術(shù)，選取了4個一級生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)因子和10個相應(yīng)二級指標(biāo)因子綜合構(gòu)建了畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量綜合評價(jià)模型，對畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)，并將綜合評價(jià)結(jié)果劃分為優(yōu)、良、中、差、劣5個等級。主要結(jié)論如下：

1)畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量以優(yōu)(等級Ⅴ)區(qū)域?yàn)橹鳎砻鳟吂?jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量總體上處于優(yōu)良態(tài)勢。區(qū)內(nèi)植被覆蓋度總體較高，大部分地區(qū)受石漠化、土壤侵蝕程度較小，退耕還林還草，防治石漠化、土壤侵蝕等各項(xiàng)措施效果顯著。

2)畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力以差～中(等級Ⅰ～等級Ⅲ)區(qū)域?yàn)橹?，表明畢?jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力總體上偏差。區(qū)內(nèi)喀斯特地貌普遍發(fā)育，山林多處于高坡度、高海拔地區(qū)，地表水源涵養(yǎng)能力較差，與地質(zhì)災(zāi)害(滑坡、泥石流等)的發(fā)生有密切關(guān)系，土壤保持和氣候調(diào)節(jié)能力因此相對較弱。

3)畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)脅迫問題以較差(等級Ⅱ)區(qū)域?yàn)橹?，表明畢?jié)市生態(tài)系統(tǒng)受脅迫問題嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)聚落富集，人口密度和建設(shè)用地占比較高，人為活動頻繁，自然生態(tài)環(huán)境受到病蟲鼠侵害的問題相對嚴(yán)峻。

4)畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力以中(等級Ⅲ)和優(yōu)(等級Ⅴ)區(qū)域?yàn)橹?，表明畢?jié)市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力總體偏好。區(qū)內(nèi)顯現(xiàn)以高植被覆蓋度為明顯優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，對恢復(fù)能力的貢獻(xiàn)率占比最高。

5)畢節(jié)市綜合生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量以中(等級Ⅲ)和良(等級Ⅳ)區(qū)域?yàn)橹鳎籍吂?jié)市總面積的62%，表明畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量總體處于中等偏上的態(tài)勢。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量偏低的預(yù)警區(qū)域主要分布在七星關(guān)區(qū)、黔西縣南部和織金縣北部等地區(qū)，區(qū)內(nèi)石漠化程度高、土壤侵蝕強(qiáng)烈、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成不合理等的自然因素和人為活動頻繁、城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速的人文因素是造成生態(tài)系統(tǒng)綜合質(zhì)量較低的主要影響因子。

5 討論

本研究在生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量基礎(chǔ)評價(jià)模型[5]中引入石漠化程度、土壤侵蝕強(qiáng)度、植被覆蓋度指標(biāo)，結(jié)合畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境現(xiàn)狀分析得到畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量等級分布結(jié)果。在采用氣候調(diào)節(jié)功能指標(biāo)的基礎(chǔ)上[7]，根據(jù)畢節(jié)市喀斯特地貌普遍發(fā)育的特點(diǎn)，加入水源涵養(yǎng)功能、土壤保持功能指標(biāo)共同表征畢節(jié)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力，依據(jù)評價(jià)結(jié)果可積極優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，提高森林、灌叢、草地、濕地生態(tài)系統(tǒng)的占比，控制城鄉(xiāng)聚落有序擴(kuò)張，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力上限?；诋吂?jié)市人文與自然環(huán)境特點(diǎn)選取人口密度、建設(shè)用地指數(shù)、森林病蟲鼠害指標(biāo)反映人為和自然因素對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫程度，可根據(jù)評價(jià)結(jié)果控制城市大型建設(shè)工程的規(guī)模，合理擴(kuò)張城市邊界；建立完善森林各類災(zāi)害監(jiān)測機(jī)制，以“早發(fā)現(xiàn)，早治理”為目標(biāo)，降低自然因素對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫程度。畢節(jié)市區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地和未利用地占比較高，無法為生態(tài)系統(tǒng)提供恢復(fù)能力，因此可結(jié)合脅迫問題共同制定未利用地規(guī)劃方案，旨在合理擴(kuò)張的基礎(chǔ)上逐步減少建設(shè)用地與未利用地相應(yīng)占比。

目前學(xué)術(shù)界尚未有統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量分級評價(jià)體系，主要原因是不同生態(tài)環(huán)境內(nèi)受到的評價(jià)指標(biāo)影響權(quán)重不同，被評價(jià)區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)評價(jià)單元數(shù)據(jù)利用率不高，如評價(jià)氣候調(diào)節(jié)功能時(shí)由于不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響，難以將評價(jià)指標(biāo)全面適應(yīng)化。本研究根據(jù)畢節(jié)市各生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)，加入石漠化、水源涵養(yǎng)等評價(jià)指標(biāo)，旨在貼合畢節(jié)市實(shí)際情況完善評價(jià)模型。文章多采用自然間斷聚類法，主要根據(jù)某項(xiàng)指標(biāo)因子的聚類情況進(jìn)行分級劃分，分級方法相對單一，對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的綜合評價(jià)會產(chǎn)生一定程度的誤差，因此對不同評價(jià)指標(biāo)的分級方法豐富度上有待提升。