陜西秦嶺山地生態(tài)脆弱性評價

吳 磊，劉 康

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)環(huán)境對外界干擾抵抗力弱，在被干擾后恢復(fù)能力低，容易由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，而且一經(jīng)改變很難恢復(fù)到初始狀態(tài)的性質(zhì)［1］。生態(tài)脆弱性研究內(nèi)容涉及系統(tǒng)變化分析、系統(tǒng)自身的敏感性與外部擾動的潛在影響，人地系統(tǒng)的適應(yīng)性多個方面，涵蓋了環(huán)境變遷、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)、社會經(jīng)濟發(fā)展等多個互為關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域［2］。隨著人口的急劇增加和資源的不合理利用，生態(tài)系統(tǒng)自身的協(xié)調(diào)能力不斷下降，生態(tài)退化越來越成為制約可持續(xù)發(fā)展的重要因素［3］，陜西秦嶺山地的生態(tài)環(huán)境正面臨嚴重的威脅。本文以秦嶺陜西境內(nèi)所包含的6個地市和33個縣區(qū)為研究對象，對該區(qū)域生態(tài)脆弱性現(xiàn)狀進行評價，以便在理論和實踐上為合理實施生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

秦嶺是中國南北自然環(huán)境的天然分界線，中國中部生態(tài)安全的天然屏障，中國中部重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，也是東亞地區(qū)生物多樣性最豐富的熱點地區(qū)之一。秦嶺山地陜西段位于 32°40'～34°35'N，105°30'～ 110°05'E，面積 5.35 × 106 hm2，占陜西省總面積的26%。林地面積占秦嶺山地面積的75.2%，在土壤保持和水源涵養(yǎng)方面具有極其重要的功能。在行政區(qū)域上，包括西安、咸陽、寶雞、渭南、漢中、安康的部分縣區(qū)和商洛市的全部，共計39個。

2 評價方法

生態(tài)脆弱性是生態(tài)受到外界干擾作用超出自身的調(diào)節(jié)范圍，而表現(xiàn)出對干擾的敏感程度。由生態(tài)脆弱性的內(nèi)涵可知，生態(tài)脆弱性與系統(tǒng)本身的敏感性、面臨的生態(tài)壓力和生態(tài)彈性有關(guān)。從這3個方面出發(fā)，采用綜合指數(shù)法對生態(tài)脆弱性進行綜合分析和定量評價。

2.1 評價指標的選取

生態(tài)敏感性是在不考慮人類活動影響的前提下，分析可能發(fā)生的主要生態(tài)問題的類型及可能性大小、可能發(fā)生的地區(qū)及程度［4］。針對秦嶺地區(qū)，選擇地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質(zhì)災(zāi)害危險性、洪水災(zāi)害危險性作為分析指標。

生態(tài)壓力可通過生態(tài)環(huán)境目前所承載的人口壓力和資源壓力及經(jīng)濟發(fā)展壓力來表征。如:人口密度、人均耕地面積、人均水資源占有量、人均GDP、農(nóng)民人均純收入、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等。

生態(tài)彈性指生態(tài)環(huán)境在內(nèi)外擾動或壓力不超過其彈性限度時，具有自我調(diào)節(jié)與自我恢復(fù)能力的特性。生態(tài)彈性的大小與生態(tài)環(huán)境的組成結(jié)構(gòu)及各組成成分有關(guān)。故選擇生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質(zhì)等指標。

根據(jù)秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征及生態(tài)脆弱性影響因素分析，構(gòu)建3個層次的評價指標體系。第一層即生態(tài)脆弱性，第二層是生

態(tài)敏感度、生態(tài)壓力度、生態(tài)彈性度3類，第三層則為18項具體指標，以此為框架建立評價指標體系(見圖1)。

2.2 指標權(quán)重的計算

確定評價因子權(quán)重常用的方法有德爾斐法、回歸分析法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等，本文根據(jù)秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征，以專家決策法為基礎(chǔ)構(gòu)造準則層及各指標層的判斷矩陣，分別計算出準則層和各指標層的值(見圖1)，并將結(jié)果經(jīng)過一致性檢驗。把各指標層的權(quán)重值與對應(yīng)準則層的權(quán)重值相乘得到各項指標的權(quán)重。

2.3 數(shù)據(jù)來源及處理

相關(guān)數(shù)據(jù)主要利用陜西省統(tǒng)計年鑒(2006)、陜西省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集(2006)、陜西省第二次水資源調(diào)查的成果數(shù)據(jù)、陜西省生態(tài)功能區(qū)劃、陜西省第二次土壤普查數(shù)據(jù)集等調(diào)查資料。由于數(shù)據(jù)來源不一，因此對收集到的各評價指標原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，以消除原始數(shù)據(jù)量綱不同所造成的影響。本文采用極差標準化法［5］，公式如下:

圖1 生態(tài)脆弱性評價指標體系

式中:i為第i個評價單元;j為第j項參評指標;Sij為第i個評價單元第j項參評指標的數(shù)據(jù)標準化值;Xij為第i個評價單元第j項參評指標的原始數(shù)據(jù);Xjma為第j項參評指標的最大值;Xjmin為第j項參評指標的最小值。

18項指標中，屬于正向關(guān)系的指標有地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質(zhì)災(zāi)害危險性、洪水災(zāi)害危險性、人口密度、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等10項。屬于逆向關(guān)系的指標有人均耕地面積、人均水資源、人均GDP、農(nóng)民人均純收入、生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質(zhì)等8項指標。標準化后的指標值為0～1。

2.4 評價指標的計算

采用綜合指數(shù)法，對生態(tài)脆弱性進行逐層評價。其中，生態(tài)敏感度和生態(tài)壓力屬于正向指標，生態(tài)彈性屬于逆向指標。公式為:

式中:I為指數(shù)值;Bi為指標標準值;Wi為指標權(quán)重;j為指標個數(shù)。

3 結(jié)果與分析

通過以上的計算步驟，對評價結(jié)果進行分級。生態(tài)敏感性、生態(tài)壓力、生態(tài)彈性指數(shù)按相應(yīng)的閾值劃分為五級，分別為:低、較低、中等、較高、高。根據(jù)式(3)，通過對各單項指標的加權(quán)合計，可得出秦嶺地區(qū)各縣區(qū)生態(tài)脆弱性綜合評價結(jié)果(見表1)。

3.1 生態(tài)敏感性評價

該區(qū)域生態(tài)敏感性的空間分布特征，秦嶺山地的敏感性南麓高于北麓，東部高于西部。評價值處于0.022～0.122之間，敏感性最低的區(qū)域主要分散在秦嶺山地中部，面積占研究區(qū)總面積的12.3%，敏感性最高即評價值處于0.344～0.480之間的區(qū)域除藍田縣外其余分布在秦嶺南麓，該區(qū)域地形起伏大，自然條件復(fù)雜，土壤侵蝕脆弱性較高，經(jīng)濟的快速發(fā)展使敏感的生態(tài)環(huán)境面臨新的危機，暴雨極易引發(fā)洪水，加劇水土流失、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。

3.2 生態(tài)壓力評價

針對該區(qū)域生態(tài)環(huán)境目前所承受的人口、資源及經(jīng)濟發(fā)展壓力來看生態(tài)壓力的空間分布。生態(tài)壓力度較高及以上區(qū)域主要分布在秦嶺北坡的西安、渭南和寶雞所轄的部分縣區(qū)，尤以灞橋和渭濱兩區(qū)生態(tài)壓力最大，秦嶺南坡的漢臺區(qū)、勉縣生態(tài)壓力也較大。這和這些地區(qū)人口集中、工業(yè)發(fā)達城鎮(zhèn)化率高密不可分，但同時，SO2排放量、COD排放量已接近或超過環(huán)境容量，城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)、生活廢污水排放量大，污染情況十分嚴重。

3.3 生態(tài)彈性評價

選取生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質(zhì)作為生態(tài)彈性的評價指標。由于生態(tài)彈性指標與生態(tài)脆弱性評價呈負相關(guān)，因此生態(tài)彈性評價值越小表明生態(tài)脆弱性越高。從空間分布上分析，秦嶺山地的生態(tài)彈性較高，北麓部分縣區(qū)生態(tài)彈性較低。中等彈性以上面積占研究區(qū)總面積的84.3%。高生態(tài)彈性的縣區(qū)分布在研究區(qū)的中西部，這里人口稀少，森林覆蓋率高并建有國家級和省級生態(tài)保護區(qū)，其中，寧陜縣、太白縣的水源涵養(yǎng)力及植被蓋度最好。

表1 各縣區(qū)生態(tài)脆弱性評價指數(shù)

3.4 生態(tài)脆弱性綜合評價

從研究區(qū)生態(tài)脆弱度的空間分布，生態(tài)脆弱度從低到高劃分為五級:0.043～0.111為低度脆弱區(qū)，有5個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的12.3%;0.112～0.169為較低度脆弱區(qū)，有7個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的14.5%;0.170～0.211為中等脆弱區(qū)，有12個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的32.4%;0.212～0.258為較高度脆弱區(qū)，有7個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的16%;0.259～0.350為高度脆弱區(qū)，有8個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的24.8%。生態(tài)脆弱度較高及以上區(qū)域主要分布在研究區(qū)的南部及東部，占研究區(qū)總面積的40.8%，雖然該區(qū)域生態(tài)彈性較大，但其生態(tài)敏感性很高，生態(tài)壓力較大，從而使得該區(qū)域生態(tài)較為脆弱。占總面積比重最多的是生態(tài)脆弱性評價等級為中等脆弱的區(qū)域，占到32.4%。主要分散分布在研究區(qū)的中部地區(qū)。生態(tài)脆弱性最低的區(qū)域也是生態(tài)彈性最大的寧陜、太白及東部的丹鳳縣。從總體上分析，秦嶺山地的生態(tài)較為脆弱，生態(tài)最為脆弱的地區(qū)主要分布在研究區(qū)的南部生態(tài)敏感性較強的區(qū)域，其所占比重不容忽視。

4 結(jié)論

圍繞秦嶺地區(qū)的資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟特點，依據(jù)當(dāng)前生態(tài)脆弱性研究的相關(guān)理論，通過量化指標來討論該區(qū)域生態(tài)脆弱性空間分布規(guī)律。秦嶺作為中國中部生態(tài)安全的重要組成部分，近年來，在各種自然和人為干擾不斷加大的作用下，生態(tài)系統(tǒng)有惡化的趨勢。根據(jù)研究結(jié)果，秦嶺地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)主要分布于秦嶺南部地區(qū)，高度和較高度脆弱區(qū)面積總和為33 569.90 km2，占整個研究區(qū)域的40.8%，說明秦嶺地區(qū)生態(tài)水平整體略好，但部分地區(qū)生態(tài)已經(jīng)接近或超過現(xiàn)有社會經(jīng)濟和技術(shù)水平下能長期維持目前人類利用資源和社會發(fā)展的水平。評價該區(qū)域的生態(tài)脆弱性的空間分布規(guī)律，對改善區(qū)域內(nèi)各縣區(qū)生態(tài)狀況，促進區(qū)域生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)，有針對性的開展脆弱區(qū)生態(tài)保護、資源利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

［1］喬青，高吉喜，王維，等.生態(tài)脆弱性綜合評價方法與應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，21(5):117 ～118.

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