劉家峽庫區生態承載力研究

何有華，景凌云，2，張曉虹，劉 敏

(1.甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州 730020；2.蘭州交通大學環境與市政工程學院，甘肅 蘭州 730070)

傳統的水土保持流域治理規劃是以當地常住人口基數為基準，以滿足將來某一時段內人們最基本的糧食需求為出發點，規劃配置水土流失防治措施體系。但隨著經濟社會的發展，區域農業經濟產業化布局和專業化生產趨勢越來越明顯，人口的流動和物資的流通性越來越強，不應再以當地糧食的自給自足為目標進行水土保持措施配置，以當地常住人口口糧自給自足為目標的水土流失治理規劃方法已經不能適應經濟社會發展的需要，而應將提高生態承載力作為水土保持流域規劃的主要目標[1]，這就首先需要弄清該區域生態承載力的基本情況[1-2]。劉家峽庫區自然稟賦差，水土流失不僅成為限制當地經濟社會可持續發展的重要因素，而且對劉家峽水庫也造成了嚴重的淤積，研究劉家峽庫區生態承載力現狀，可對庫區水土保持綜合治理措施配置提供直接的理論依據。

1 研究區概況

劉家峽庫區地理坐標102°44′10″～103°38′40″ E，35°33′09″～36°09′20″ N，在行政區劃上分屬甘肅臨夏回族自治州永靖、東鄉、積石山、臨夏4縣管轄，庫區總土地面積約298 660 hm2，研究范圍不包括水庫淹沒區，并按水系相對完整、便于管理的原則，將庫區劃分為53條小流域。在氣候帶上屬溫帶半干旱氣候，多年平均降水量300～550 mm，南部較濕潤，北部多旱災。在地貌類型上屬黃土高原丘陵溝壑區，其中，庫區北部的永靖縣和東鄉縣屬黃土高原丘陵溝壑區第5副區(丘五區)，庫區南部積石山縣和臨夏縣屬黃土高原丘陵溝壑區第4副區(丘四區)。由于受黃河及其支流的切割，區內形成了梁峁起伏、溝壑縱橫、溝梁交錯的地貌景觀。庫區各小流域溝壑密度在1.2～2.9 km/km2，地形破碎，坡陡溝深，土地利用難度大，未利用的荒山荒溝占土地總面積的52.29%。坡耕地面積占耕地總面積的50.35%，且道路難行，耕作難度大。庫區植被類型屬草原和荒漠草原，種類貧乏、覆蓋度低，水土流失嚴重，平均土壤侵蝕模數約6 000 t/(km2·a)。庫區內居住著漢族、回族、東鄉族、撒拉族、藏族、保安族、土族7個民族約52萬人，其中農業人口48.72萬人，平均人口密度173人/km2，自然條件及農業生產條件相對優越的河谷階地和西南山地人口密度大，人均耕地面積少，而北部干旱山區因生存條件差，人口稀少[3]。

2 研究方法

以小流域為單元，采用1∶10 000航攝地形圖對研究區域土地利用現狀進行現場調繪后，使用ArcView 3.0軟件進行圖斑處理量算統計，得出各流域土地利用現狀表。以土地利用現狀為基礎，以生態承載力理論為指導，以生態彈性度、資源承載指數、承載飽和度為評價指標，對研究區域的生態承載力進行分析評價，并分別在庫區南部和北部選擇三坪溝和碾子溝2個典型小流域，對生態承載力有關指標進行對比分析。各評價指標表達式如公式(1)～(4)。

(1)

式中，E為生態彈性度大小；Si為土地利用類型i所占面積比例；Pi為土地利用類型i的彈性分值；Di為多樣性指數；n為土地利用類型數目。E越大，表示系統的生態彈性限度越高[4-5]。

(2)

資源是一個相對廣泛的概念，在通常情況下，影響一個地區發展的主要資源包括土地資源、水資源等。一般通過計算資源承載壓力度來反映，其表達式為：

CCPSres=Pt×(Qtres/Qsres)

(3)

式中，CCPSres為以人口表示的R資源承載壓力度，Qtres為資源實有量，Qsres為標準人均R資源占有量，Pt為區域實際人口數[4]。

CCFres=1-(Qtres/Qsres)/Pt

(4)

式中，CCFres為承載飽和度。

計算出上述指標后，分別與表1中數值對照，判定分析各項指標所處狀態[4]。

表1 生態承載力綜合評價及生態承載飽和度分級

3 結果與分析

3.1生態彈性度計算分析

3.1.1彈性分值的確定 根據研究區土地利用現狀，將研究區土地利用類型分為6類，分別是林地、栽培草地、梯田、坡耕地、村莊道路、荒山荒溝，依據不同土地利用類型對生態彈性度的貢獻率又分為重要性、中間型、威脅型3大類。在調查庫區實際狀況條件下，對各土地利用類型i的彈性分值(Pi)進行賦值[6](表2)。

表2 生態彈性度Pi值分類

3.1.2土地利用現狀 劉家峽庫區及2個典型小流域的土地利用現狀如表3所示。其中，均以荒溝荒坡占地面積最大，栽培草地在劉家峽庫區和三坪溝流域占地面積最小。

3.1.3多樣性指數計算 根據表3和公式(2)，計算得劉家峽庫區、南部三坪溝流域、北部碾子溝流域的多樣性指數分別為D庫=1.34、D南=1.54、D北=1.19，表明南部三坪溝的景觀組成復雜程度高于庫區和碾子溝流域，生態承載力較高，生態系統較為穩定。

3.1.4生態彈性度計算分析 據表2、表3及多樣性指數計算結果，利用公式(1)計算得出庫區、南部三坪溝流域、北部碾子溝流域生態彈性度分別為E庫=39.63、E南=55.68、E北=30.73。將計算結果與表1

表3 劉家峽庫區及典型流域土地利用現狀

對照得出，劉家峽庫區生態彈性度為不穩定狀態，南部三坪溝流域生態彈性度為中等穩定狀態；北部碾子溝流域生態彈性度為不穩定狀態。

3.2水資源承載指數計算分析 因庫區范圍較大，南北降水量有較大差值，所以對庫區水資源承載指數不作總體性分析，僅以三坪溝、碾子溝2個典型小流域進行對比分析。典型流域的降水量可通過氣象資料獲得，地表徑流量根據《甘肅省水文圖集》和當地相關資料計算獲得。結合典型流域內的實際人口，用公式(3)計算得出水資源承載指數大小，對照資源承載分級(表1)可分析水資源承載指數(表4)。水資源承載水平均為低承載，是水資源貧乏區，但南部略好于北部。

3.3土地承載飽和度計算分析 土地資源的數量和質量對庫區群眾生產生活方式起著重要的作用，所以，在生態承載飽和度分析中，只計算土地承載飽和度指標(表5)。在計算中，以梯田面積為基數，對其他土地類型面積按折算系數折算出標準人均土地資源占有量[7],經果林折算系數為3,栽培草地為0.25,坡耕地為0.45,水保林為0.062 5,荒溝荒坡為0.017 5。已有研究結果顯示[8]，人均梯田面積達到0.33 hm2可基本滿足溫飽要求。按式(4)計算土地資源承載飽和度，依據生態承載飽和度(表1)進行分級(表6)。結果表明，整個庫區、碾子溝流域均為嚴重超載，說明人口對土地資源承載能力的壓力很大；三坪溝流域為低載，表明其資源承載能力大于人口壓力。

表4 水資源承載指數分析

表5 劉家峽庫區、三坪溝流域及碾子溝流域標準人均土地資源占有量

表6 土地資源承載飽和度

4 討論與結論

劉家峽庫區土壤侵蝕嚴重，自然因素和農業生產因素以外的工業項目在劉家峽庫區極少，對生態環境的影響甚微，庫區是以農業為主的產業結構單一區域，水土流失造成土地破碎化和貧瘠化，耕作難度加大，土地自然生產力降低，是影響庫區生態承載力的主要因子。以生態承載力理論與方法為基礎，根據生態承載力綜合評價方法，從生態彈性度、資源承載指數、資源承載壓力度指數建立了劉家峽庫區生態承載力綜合評價指標體系，各指標較為真實地反映了庫區生態承載力情況。

1)生態系統彈性度。劉家峽庫區整體的的生態系統自我抵抗能力和受干擾后的自我恢復與更新能力較低，但以三坪溝流域為代表的丘四區與以碾子溝流域為代表的丘五區相比，前者生態彈性度較高、生態系統對擾動和壓力的緩沖與調節能力相對較強，生態系統的穩定性相對較優。

2)水資源承載力。水資源承載力指數丘四區高于丘五區，承載力狀況相對較好；劉家峽庫區水資源承載水平為低承載，是水資源貧乏區。

3)土地資源承載壓力度。庫區南部承載狀態比北部好，但全庫區平均承載飽和度為嚴重超載，承載壓力大。

4)總體上，庫區生態環境脆弱，生態承載力低，生態系統抵抗外力和自我恢復能力差，目前是一種不可持續的發展狀態，生態系統所面臨的壓力增大，表現在人口壓力增加、災害頻繁、群眾生活質量需要進一步改善等。為提高生態承載力，需在繼續控制人口總量的基礎上，以提高水土資源承載能力為目標，配置相應水土保持措施，建立綜合防治體系，實現耕地梯田化、種植立體化、林草配套化、養殖舍飼化、設施完善化、能源清潔化、產業多元化、管理制度化。

5)對不同土地利用類型的賦值會對生態彈性度的計算結果產生明顯影響，在不同生態環境中，不同土地類型對生境的影響程度會大不相同，其賦值也應區別對待，此方面的研究尚待深入。

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