黃河流域生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)及PSR綜合評價(jià)

邱 夢，左其亭，馬軍霞，張建偉

（1.天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300000；2.鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；3.鄭州大學(xué) 黃河生態(tài)保護(hù)與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展研究院，河南 鄭州 450001；4.北京化工大學(xué) 文法學(xué)院，北京 100029）

1 引 言

生態(tài)系統(tǒng)是生物與環(huán)境不斷相互作用而形成的整體，其具有調(diào)節(jié)機(jī)能。氣候變化、人類活動(dòng)等外界因素對生態(tài)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生重要影響。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)提高，氣候變化、人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系更加復(fù)雜，大氣污染［1］、水土流失［2］、土地荒漠化［3］、生物多樣性退化［4－5］等問題凸現(xiàn)，因此有學(xué)者開始從這些方面對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究評估［6－9］。為尋求經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行之間的平衡，一些學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)［10］、空間格局［11］、協(xié)同關(guān)系［12］等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。

黃河是中國第二大河流，是我國重要的生態(tài)安全屏障，占據(jù)重要的生態(tài)戰(zhàn)略地位。因此，生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定對于黃河流域十分重要，很多學(xué)者也對此開展了研究［13－15］，如郜國明等［16］對目前黃河流域生態(tài)保護(hù)問題進(jìn)行了梳理、陳強(qiáng)等［17］利用CASA模型對黃河流域的植被凈初級生產(chǎn)力的時(shí)空變化進(jìn)行了分析。除對生態(tài)系統(tǒng)本身的研究，相關(guān)管理與治理研究也是重要內(nèi)容，如付景保［18］對黃河流域生態(tài)環(huán)境的多主體多部門的協(xié)同治理進(jìn)行了研究。對黃河流域進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)是對現(xiàn)狀足夠了解，才能“對癥下藥”，因此一些學(xué)者對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)評價(jià)研究，如左其亭等［19］利用SMI－P方法和空間自相關(guān)分析方法對黃河流域水生態(tài)安全進(jìn)行評價(jià)和分析、楊雯娜等［20］利用分區(qū)－集成的方法對黃河流域生態(tài)脆弱性進(jìn)行評價(jià)。由于黃河流域生態(tài)空間布局差異很大，因此一些學(xué)者開展流域分區(qū)研究，如研究水文分區(qū)［14］、水資源分區(qū)［21］、生態(tài)功能分區(qū)［22］等。目前已有的成果多集中在流域生態(tài)系統(tǒng)研究，而綜合性研究較為缺乏，在一定程度上輕視了流域的整體性，特別是在評價(jià)體系中生態(tài)系統(tǒng)要素之間缺乏較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和邏輯性。

本文選取黃河流域涉及的63個(gè)市（州）作為研究對象，基于生態(tài)系統(tǒng)的基本內(nèi)涵，綜合經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)地理及功能特征，運(yùn)用ArcGIS對黃河流域進(jìn)行細(xì)化分區(qū)，形成生態(tài)系統(tǒng)健康的評價(jià)單元?；趬毫?、狀態(tài)、響應(yīng)的三角循環(huán)關(guān)系，利用單指標(biāo)量化－多指標(biāo)綜合－多準(zhǔn)則集成評價(jià)方法（SMI－P方法）［23］，對研究區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)進(jìn)行綜合評價(jià)，以期提高黃河流域生態(tài)系統(tǒng)管理的綜合性和準(zhǔn)確性。

2 研究區(qū)概況

黃河源起青海省巴顏喀拉山脈，全長5 464 km，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東等九?。▍^(qū)），最后在山東省注入渤海。黃河流域自西向東橫跨青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和華北平原，面積約為79.5萬km2（含內(nèi)流區(qū)面積4.2萬km2），地勢整體呈西高東低的特點(diǎn)。黃河從源頭至內(nèi)蒙古河口鎮(zhèn)為上游，從河口鎮(zhèn)至河南桃花峪為中游，桃花峪以下為下游。黃河流域地理位置跨度大，氣候類型差異大。

3 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)

3.1 分區(qū)必要性及意義

黃河流域地理特征、人口分布、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)問題等具有多樣性和復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在：①空間布局差異大。在地理空間布局上，黃河流域橫跨我國的三級階梯，各地區(qū)海拔、地形差異較大，土地類型多樣，上、中、下游氣候特征季節(jié)差別很大。降水多集中在中上游南部和下游地區(qū)，而西北部分地區(qū)降水量較少，分布不均。②人口分布不勻。目前，全流域總?cè)丝诩s70%集中在龍門以下地區(qū)，而龍羊峽以上區(qū)域人口密度只有5人／km2，各地區(qū)人口分布不均。③經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不平衡。2021年黃河流域九?。▍^(qū)）的生產(chǎn)總值占全國生產(chǎn)總值的25.08%。受歷史、自然條件等的影響，黃河流域西北部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相對滯后，流域各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距較大。④生態(tài)問題多樣，治理缺乏針對性。黃河流域總體水資源相對匱乏，人均水資源量較少，且水資源地區(qū)分布不均。洪水主要來源于中游地區(qū)，影響下游地區(qū)。黃土高原地區(qū)水土流失嚴(yán)重，使下游河床增高，形成“地上懸河”。根據(jù)黃河流域不同地區(qū)的生態(tài)問題，相關(guān)部門也劃定了不同的生態(tài)功能保護(hù)區(qū)，但較為單一，缺乏針對性。黃河流域每個(gè)行政區(qū)都有不同的地理特征、氣候條件等，因此僅以行政區(qū)為主要生態(tài)評價(jià)單元是不科學(xué)的。

行政區(qū)是最基礎(chǔ)的評價(jià)單元，而對其進(jìn)行細(xì)化評價(jià)的意義在于：首先，突出行政單元的多樣性。分區(qū)前每個(gè)行政區(qū)是一個(gè)共同體，突出的是行政區(qū)之間的差異，而分區(qū)后則是在保留行政區(qū)之間差異的基礎(chǔ)上，更深入體現(xiàn)行政區(qū)內(nèi)部的生態(tài)差異。其次，分區(qū)單元區(qū)別于傳統(tǒng)行政區(qū)單元，是對基礎(chǔ)評價(jià)結(jié)果的豐富和升級，既能從整體上體現(xiàn)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)，更能使?fàn)顟B(tài)具體化。因此，本文將對地級行政區(qū)的細(xì)化分區(qū)簡稱為生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)，為后文的生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價(jià)提供新的評價(jià)單元，與綜合評價(jià)指標(biāo)體系相結(jié)合，以提高評價(jià)結(jié)果的針對性和準(zhǔn)確性，因地制宜保護(hù)與治理黃河流域生態(tài)系統(tǒng)，提高流域管理效率。

3.2 分區(qū)方法

本文是在全國水資源一、二級分區(qū)的基礎(chǔ)上，參考黃河流域的水系空間布局，結(jié)合全國水資源三級分區(qū)、行政區(qū)劃、《黃河流域（片）水資源綜合規(guī)劃》中的分區(qū)成果，以及全國生態(tài)功能分區(qū)等進(jìn)行水生態(tài)分區(qū)。總體考慮黃河流域的自然地理分區(qū)、自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)演進(jìn)等因素，在統(tǒng)籌把握區(qū)域綜合生態(tài)服務(wù)功能前提下，突出重點(diǎn)區(qū)域與主導(dǎo)功能，對黃河流域進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)。根據(jù)以上分區(qū)方法理念，通過ArcGIS軟件，對63個(gè)市（州）、三級流域空間分布和全國生態(tài)功能保護(hù)區(qū)3個(gè)圖層進(jìn)行疊加，并通過剪裁、分割等工具對疊加結(jié)果進(jìn)行修正，以增強(qiáng)其準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)據(jù)來源

中國三級流域空間分布數(shù)據(jù)和中國生態(tài)功能保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)來自資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：／／www.resdc.cn／）。選取黃河流域主要涉及的63個(gè)市（州）為研究區(qū)域，通過ArcGIS軟件中的剪裁工具進(jìn)行剪裁，生成63個(gè)市（州）的行政邊界圖、三級流域空間分布圖和生態(tài)功能保護(hù)區(qū)圖。

3.4 分區(qū)結(jié)果

根據(jù)上述分區(qū)方法，最終將黃河流域63個(gè)市（州）分為192個(gè)小區(qū)域（見圖 1），每個(gè)地級行政區(qū)都被劃分為若干生態(tài)區(qū)。

圖1 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)結(jié)果

4 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)PSR綜合評價(jià)

4.1 評價(jià)思路

4.1.1 多準(zhǔn)則綜合評價(jià)

對流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)與治理的流程通常是：出現(xiàn)問題—發(fā)現(xiàn)問題—解決問題。本文在此基礎(chǔ)上，從源頭出發(fā)，將PSR（Pressure－State－Response）即壓力、狀態(tài)、響應(yīng)作為三準(zhǔn)則，利用三者的關(guān)系對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價(jià)。

壓力是一切問題發(fā)生的源頭。人類和經(jīng)濟(jì)社會(huì)在不斷發(fā)展，自然資源則不斷被消耗，生態(tài)空間在不斷縮減，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的承載力在不斷被削弱，承受的壓力不斷增大。這種壓力是多方面的，作用于水、土壤、空氣等生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)載體中，從而帶來各種生態(tài)問題。

狀態(tài)是生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)情況和問題的表現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)不是一成不變的，會(huì)在不同時(shí)期呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化，這種變化能直接體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。在氣候、土地利用、水質(zhì)、生態(tài)功能等方面，狀態(tài)都是不同的，只有綜合考慮各個(gè)方面，才能展現(xiàn)更加客觀、更加立體的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。狀態(tài)好壞是受到外界影響和壓力的一種反饋和表現(xiàn)形式，存在因果關(guān)系。

響應(yīng)是問題出現(xiàn)后的反應(yīng)，更是解決問題的途徑。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)出現(xiàn)一系列問題時(shí)，為了可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)各界及各相關(guān)部門都將做出一定的反應(yīng)，來解決問題，降低損害，保障修復(fù)。除了中端和末端處理，前端預(yù)防也一樣重要，從根源控制和預(yù)防人類活動(dòng)所帶來的影響和壓力以形成完善的響應(yīng)體系。

流域生態(tài)系統(tǒng)“壓力－狀態(tài)－響應(yīng)”協(xié)同治理關(guān)系如圖2所示，壓力、狀態(tài)、響應(yīng)相互聯(lián)系，形成完整因果關(guān)系鏈，缺一不可，從而實(shí)現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同治理。因此，先對準(zhǔn)則層的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)分別評價(jià)，再對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行綜合評價(jià)，從局部到整體全面體現(xiàn)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。

圖2 流域生態(tài)系統(tǒng)“壓力－狀態(tài)－響應(yīng)”協(xié)同治理關(guān)系

4.1.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

黃河流域生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)（EHCI）是評價(jià)系統(tǒng)健康狀況的重要依據(jù)，因此，根據(jù)本文評價(jià)思路，參考其他研究成果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［24－25］，分別對壓力、狀態(tài)、響應(yīng)進(jìn)行評價(jià)等級劃分和綜合等級劃分，以更直觀地表現(xiàn)流域生態(tài)系統(tǒng)狀況（見表 1）。

表1 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)PSR評價(jià)等級劃分

4.2 評價(jià)指標(biāo)及數(shù)據(jù)來源

4.2.1 評價(jià)指標(biāo)體系

在壓力－狀態(tài)－響應(yīng)3個(gè)評價(jià)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合黃河流域特性，將生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)體系分目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，共選取17個(gè)指標(biāo)對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)（見表 2）。

4.2.2 數(shù)據(jù)來源

本文以2009—2020年為研究時(shí)段。指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來源于《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《水資源公報(bào)》，以及各市（州）《統(tǒng)計(jì)年鑒》。另外，耕地面積、水域面積、濕地面積、NDVI等數(shù)據(jù)來源于中國資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：／／www.resdc.cn／）。

4.3 評價(jià)計(jì)算方法

4.3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于每個(gè)指標(biāo)的類型、量綱都不同，因此根據(jù)指標(biāo)的性質(zhì)，對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱不同的影響。具體步驟見參考文獻(xiàn)［26］。

4.3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重對流域生態(tài)系統(tǒng)的評價(jià)至關(guān)重要，因此對于指標(biāo)權(quán)重的確定方式應(yīng)客觀和謹(jǐn)慎。層次分析法賦權(quán)為主觀賦權(quán)法，能突出指標(biāo)的重要性；熵權(quán)法是被廣泛使用的客觀賦權(quán)法，數(shù)學(xué)理論依據(jù)較為充分。因此，這兩種方法結(jié)合能兼顧主觀與客觀，對指標(biāo)綜合權(quán)重進(jìn)行確定。具體計(jì)算步驟見參考文獻(xiàn)［27］。

4.3.3 生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)計(jì)算

采用左其亭［28］提出的SMI－P方法，對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)狀況進(jìn)行量化計(jì)算。

（1）單指標(biāo)量化。采用模糊隸屬度分析方法，將指標(biāo)范圍確定在［0，1］。評價(jià)指標(biāo)有正向、負(fù)向2類屬性，有相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算［28］。設(shè)a、b、c、d、e分別為最差值、較差值、及格值、較優(yōu)值和最優(yōu)值，黃河流域生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)節(jié)點(diǎn)值見表3。

（2）多指標(biāo)綜合。準(zhǔn)則層中包含3個(gè)準(zhǔn)則，反映了流域生態(tài)系統(tǒng)健康的狀況。由于需要將多個(gè)指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行綜合分析，因此采用多指標(biāo)加權(quán)計(jì)算方法，得出各準(zhǔn)則的隸屬度，計(jì)算公式為

式中：EHCIt為生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)體系各準(zhǔn)則的得分值（隸屬度）；wk為第k個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；μk為第k個(gè)指標(biāo)的量化值。

表3 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)節(jié)點(diǎn)值

（3）多準(zhǔn)則集成。根據(jù)得出的不同準(zhǔn)則的隸屬度，進(jìn)一步采用加權(quán)的方法計(jì)算最終生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)，計(jì)算公式為

式中：EHCI為生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)；ωt為t準(zhǔn)則的權(quán)重。

壓力、狀態(tài)、響應(yīng)這3個(gè)準(zhǔn)則同等重要，因此每個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重相等，即ω1＝ω2＝ω3＝1／3。

4.4 計(jì)算結(jié)果與分析

4.4.1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析

通過層次分析法和熵權(quán)法對各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，分為目標(biāo)層權(quán)重和準(zhǔn)則層權(quán)重（見表 2），最終結(jié)果為各指標(biāo)2009—2020年的平均權(quán)重。

目標(biāo)層權(quán)重較高的是指標(biāo)A5（0.426 2）、B3（0.133 2）和B8（0.286 8）。人均水資源量能反映出研究區(qū)的人口密度和當(dāng)?shù)厮Y源量，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)密切相關(guān)；水域面積是生態(tài)系統(tǒng)健康的重要表現(xiàn)，面積占比越大意味著水生態(tài)的重要性就越大；濕地系統(tǒng)在保護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)徑流、改善水質(zhì)等方面發(fā)揮著重要作用，濕地的健康狀況直接影響著區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。從準(zhǔn)則層權(quán)重來看，壓力中A5（0.904 3）權(quán)重最大，其次是A2（0.069 4）；狀態(tài)中B8（0.560 4）權(quán)重最大，其次是B3（0.260 0）；響應(yīng)中C2（0.412 9）權(quán)重最大，其次是C4（0.260 9）。人口和水資源量是生態(tài)系統(tǒng)健康的主要社會(huì)壓力來源，隨著用水需求的不斷攀升，很多城市都在超負(fù)荷利用水資源，造成水資源短缺，給生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的壓力。濕地、水域等是體現(xiàn)水生態(tài)狀況的重要因素。針對城市生態(tài)問題，增加建成區(qū)綠地面積是凈化城市空氣和污染水體的直接手段，可改善和維持生態(tài)系統(tǒng)健康。

4.4.2 黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價(jià)

通過SMI－P方法對63個(gè)市（州）的EHCI進(jìn)行了計(jì)算，在此基礎(chǔ)上通過面積加權(quán)的方法，得出192個(gè)分區(qū)的EHCI。以此計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對黃河流域生態(tài)系健康進(jìn)行綜合評價(jià)。

（1）準(zhǔn)則層分析。從63個(gè)市（州）的生態(tài)系統(tǒng)準(zhǔn)則得分值（見表 4）可看出，各市（州）的響應(yīng)值普遍較高，波動(dòng)不大，但各市（州）間的狀態(tài)值和壓力值落差顯著。在狀態(tài)方面，可明顯看出東營市（0. 75）的狀態(tài)值最高，其次是果洛州（0. 71）；鶴壁市（0. 08）的狀態(tài)值最小。東營市是黃河三角洲的中心城市，不論是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面還是推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展方面都居于重要地位，對生態(tài)系統(tǒng)的治理與保護(hù)意識較強(qiáng)，因此相應(yīng)的響應(yīng)水平也是最高的（0. 86）。鶴壁市社會(huì)發(fā)展在近幾年不斷提高，但是在自然條件上并不占優(yōu)勢，水源涵養(yǎng)指數(shù)較低，萬元GDP的COD和氨氮排放量都較大，對生態(tài)系統(tǒng)健康很不利。在壓力方面，最小值出現(xiàn)在濮陽市（0. 04），原因是其人口密度較大，水資源被超負(fù)荷利用，這對水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的壓力。較高數(shù)值普遍在青海省，果洛州壓力值（0. 87）最大，受到壓力最小，原因是其具有自然地理優(yōu)勢。

表4 黃河流域63個(gè)市（州）生態(tài)系統(tǒng)健康準(zhǔn)則得分值

黃河流域63個(gè)市（州）生態(tài)系統(tǒng)健康準(zhǔn)則等級空間分布情況見圖3。由圖3可知，壓力大的等級主要分布在黃河流域中東部地區(qū)，該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)也主要處于臨界和亞病態(tài)狀態(tài)。狀態(tài)差的等級主要分布在中部和東部地區(qū)，主要包括甘肅省、山西省、陜西省、河南省、山東省的部分城市，這些地區(qū)都面臨著共同的問題，那就是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，人均水資源量較少，但水資源需求較大，廢水產(chǎn)出較多；同時(shí)受氣候等自然原因和人為污染的影響，對生態(tài)系統(tǒng)健康產(chǎn)生了不利影響。隨著這些生態(tài)問題的不斷出現(xiàn)，以及治理與保護(hù)意識增強(qiáng)，各區(qū)域都采取措施來應(yīng)對，進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。因此，響應(yīng)效果顯著的區(qū)域恰恰也是生態(tài)環(huán)境壓力大、狀態(tài)不太好的區(qū)域。相反，生態(tài)問題不突出，本身生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的區(qū)域，響應(yīng)效果就相對較差?？梢钥闯?，當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平時(shí)，各區(qū)域都在力求社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間的平衡，出現(xiàn)問題會(huì)積極尋找解決方法。

圖3 黃河流域63個(gè)市（州）生態(tài)系統(tǒng)健康準(zhǔn)則等級空間分布

黃河流域192個(gè)分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康準(zhǔn)則等級空間分布見圖4。由圖4可知，在壓力方面，同一市（州）的不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境受到的壓力有所差別。西部地區(qū)玉樹州、果洛州、阿壩州等，受到壓力較小，但是其中5號、13號、14號、28號等分區(qū)受到較大壓力。由于黃河流域中東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展較快，人類活動(dòng)頻繁，因此基本處于壓力大和較大等級。在狀態(tài)方面，中、東部地區(qū)主要處于較差等級，但其中108號、116號、154號處于較好狀態(tài)，位于渭南市、運(yùn)城市和洛陽市。最東部的黃河流域三角洲地區(qū)狀態(tài)也較好，如東營市190號、191號、192號分區(qū)。在響應(yīng)方面，玉樹州、果洛州等地區(qū)響應(yīng)效果一般，1號、2號、5號、6號、7號等分區(qū)效果較差；效果顯著區(qū)域共有48個(gè)，主要集中在黃河流域的中東部地區(qū)，其余多為效果較好和效果一般等級，只有70號、72號、78號95號、97號、104號等個(gè)別分區(qū)的響應(yīng)效果較差。

圖4 黃河流域192個(gè)分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康準(zhǔn)則等級空間分布

（2）目標(biāo)層分析。黃河流域63個(gè)市（州）的生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)見表5。由表5可以看出，阿壩州（0. 71）、果洛州（0. 70）和玉樹州（0. 67）的EHCI位居前三，集中在黃河流域西南地區(qū)；定西市（0. 25）、濮陽市（0. 26）、固原市（0. 26）的EHCI位居后三名。阿壩州生態(tài)物種富饒，水資源豐富，2009—2020年平均水資源總量約417.16億m3，占四川省水能蘊(yùn)藏量的14%，水資源利用率較低，其水源涵養(yǎng)指數(shù)是63市（州）中最高的，因此阿壩州的生態(tài)系統(tǒng)健康也處于較好狀態(tài)。定西市則與阿壩州相反，水資源短缺，2009—2020年平均水資源總量約11.74億m3，且水土流失嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅生態(tài)系統(tǒng)健康。

表5 黃河流域63個(gè)市（州）生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)

黃河流域63個(gè)市（州）2009—2020年生態(tài)系統(tǒng)健康等級空間分布情況見圖5。由圖5可知，黃河流域西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)，中東部地區(qū)處于亞病態(tài)，北部和南部部分地區(qū)主要處于臨界狀態(tài)。黃河流域西部地區(qū)地廣人稀，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較中東部地區(qū)相對落后，壓力相對較小。中東部地區(qū)面積較小，人口密度大，水資源需求、排污量等隨之增大，負(fù)擔(dān)加重，因此生態(tài)系統(tǒng)健康狀況不容樂觀。黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況在2009—2020年變化不大。具體來看，甘肅省定西市在前3 a生態(tài)系統(tǒng)處于病態(tài)，2012年及以后有所改善。海北州和海南州生態(tài)系統(tǒng)在2011年由臨界狀態(tài)上升為亞健康狀態(tài)。咸陽市在2009—2019年一直處于亞病態(tài)，在2020年又有所惡化。東營市生態(tài)系統(tǒng)在2020年有所改善，由臨界狀態(tài)上升為亞健康狀態(tài)。

圖5 黃河流域63個(gè)市（州）2009—2020年生態(tài)系統(tǒng)健康等級空間分布

黃河流域192個(gè)分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康等級空間分布情況見圖6。由圖6可知，每個(gè)市（州）中的不同分區(qū)的健康狀況也有所差異。玉樹州的3號和4號分區(qū)處于健康狀態(tài)和亞健康狀態(tài)，而5號、6號、7號分區(qū)則處于亞病態(tài)；果洛州的4個(gè)分區(qū)處于亞健康狀態(tài)和健康狀態(tài)，9號、13號、14號分區(qū)則處于亞病態(tài)。其中，有一些狹小分區(qū)處于病態(tài)，主要集中在黃河流域的中部和東部地區(qū)。

圖6 黃河流域192個(gè)分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康等級空間分布

5 結(jié) 論

黃河流域作為國家的重要生態(tài)屏障，生態(tài)系統(tǒng)健康尤為重要。黃河流域的自然條件復(fù)雜，各地區(qū)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)情況差異較大。本文利用ArcGIS對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，并基于PSR模型，運(yùn)用SMIP方法對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合性評價(jià)，得到如下結(jié)論。

（1）在黃河流域生態(tài)系統(tǒng)中，水資源量、水域面積和濕地面積是關(guān)鍵要素。

（2）從黃河流域整體來看，流域西南部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)較為健康，中部和東部地區(qū)處于亞病態(tài)，北部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，需要加以控制和預(yù)防，以免生態(tài)惡化。從地級行政區(qū)尺度來看，四川省阿壩州的生態(tài)系統(tǒng)綜合健康狀況是最好的，屬于亞健康狀態(tài)；甘肅省定西市處于亞病態(tài)，是63個(gè)市（州）中健康狀況最差的行政區(qū)。

（3）承受壓力較大地區(qū)，其狀態(tài)較差，承受壓力較小的地區(qū)，其狀態(tài)較好；響應(yīng)效果顯著的地區(qū)往往狀態(tài)較差。每個(gè)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)壞與好，與其所承受的壓力大與小相對應(yīng)；響應(yīng)效果是否顯著則與各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)好壞呈相反關(guān)系，狀態(tài)較好的區(qū)域響應(yīng)效果一般，而狀態(tài)較差的區(qū)域相應(yīng)效果則較為顯著。

（4）在同一地級行政區(qū)中的不同生態(tài)分區(qū)的狀態(tài)各異，健康狀態(tài)與病態(tài)區(qū)域并存。從生態(tài)分區(qū)尺度來看，每個(gè)地級行政區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)具有多樣性，都存在生態(tài)系統(tǒng)健康狀況較好和較差的區(qū)域。