基于GIS技術的喀斯特型風景區生態系統敏感性評價方法

李婧

摘要：以貴州省黔東南州施秉縣陽河風景名勝區為例，應用一種運用GIS空間疊加技術建構了用于喀斯特型風景區生態系統敏感性評價的分析框架，以期為喀斯特型風景區生態系統管理措施的制定提供方法和依據。

關鍵詞：喀斯特生態系統敏感性 ；GIS；陽河風景名勝區

中圖分類號：TU986

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）21002104

1引言

喀斯特型風景區指的是以喀斯特地貌景觀為主體景觀的風景名勝區，同時兼有其他景觀類型，如民族村寨、名勝古跡等。喀斯特地貌具有很高的游賞價值。同時，喀斯特生態系統具有脆弱性高、敏感性高，趨向性和變異性強的特點，其生態系統管理難度較大。再加上人口壓力的增加、不適當的土地利用和資源開發利用，喀斯特地區的生態環境不斷惡化，制約了這一地區社會和經濟的發展[1]。生態系統敏感性是指生態系統對人類活動反應的敏感程度，用來反映產生生態失衡與生態環境問題的可能性大小，敏感性高的區域易產生生態環境問題，是生態環境保護與恢復的重點。生態系統敏感性評價對于分析風景區內生態系統的穩定性，確定生態系統保護的重點具有重要作用[2]。

2研究區域概況和方法

2.1喀斯特生態系統總體特征

喀斯特生態系統具有脆弱性和敏感性、二元性和變異性、有限的可調控性的特征。

（1）脆弱性和敏感性?？λ固貐^域生態系統的基礎生境資源欠缺、土壤瘠薄、水土資源配合差。適生樹種少、生長慢，植被覆蓋率低，并且單位面積的綠色植物產量低。生產者、消費者和分解者之間的物流量小而慢、能耗高，環境熵流大，食物鏈易受干擾而中斷，生態系統對外界變化的響應程度高，敏感性強。植被根系對防止水土流失非常重要，植被覆蓋度低的地區容易向著石漠化方向發展，且很難恢復治理。

（2）二元性和變異性?？λ固丨h境有典型的二元結構，溶洞、漏斗及地下河系發育，坍塌經常出現，由此導致的河流改道（如明河變暗河等）現象時有發生。河流改道會使原來濕熱的喀斯特河谷生態系統變異為相對干熱的喀斯特盲谷生態系統，原本喜濕的植物群落逐漸被耐旱性植被群落取代，整個生態景觀都發生明顯的變異。也會導致明河的水資源流失，造成損失。保護河流緩沖區可以避免或延緩河流改道現象。

（3）有限的可調控性。喀斯特生態系統本身能提供食物養活的人口數量少，人口承載量低。而且自組織能力低，抗外界干擾的能力弱，系統受干擾后返回初始狀態能力的閾值彈性小[3]?？λ固匦惋L景區往往有居民居住。人數多的居民點，居民生產生活活動的強度高，對生態系統的威脅更大。

2.2陽河風景名勝區內的喀斯特生態環境現狀

2.2.1 區位和氣溫情況

陽河風景區橫跨貴州省黔東南州黃平縣、施秉縣、鎮遠縣。包括位于施秉縣的云臺山景區和上陽景區、下陽景區。主體位于施秉縣域（圖1）。整個研究區域呈現喀斯特地貌特征，平均海拔600～1066 m，區域內溝壑縱橫，陡起陡落。屬亞熱帶濕潤季風氣侯區，氣候具有季風性、高原性特點。夏無酷暑，冬無嚴寒，溫和濕潤，太陽輻射弱，日照時數少，年總輻射3538 MJ/m2，日照時數1197 h，年平均氣溫14～16 ℃，年總積溫5500 ℃，無霜期225～294 h，年降水量1060～1200 mm，常年主導風為東北風，生物生存、農作物生存環境較好[4]。

2.2.2植物

陽河風景區屬中亞熱帶季風濕潤氣候，縣域內地形崎嶇，氣候濕潤溫和，人為干擾少，水質潔凈，森林茂密，生物種類繁多，生境多樣。分布有高等植物1351種，其中苔蘚植物285種，蕨類植物127種，裸子植物22種，被子植物917種。

區域植被類型多樣，包括針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、竹林、灌叢等6個森林植被型組、61個群系[4]。

2.2.3水文

風景區中主要河流是陽河和杉木河，杉木河屬于陽河的分支，屬于長江水系[5]。飲用水水質較差，微生物指標不合格。施秉縣魚類46種，本地魚類40種，占87%。外來物種與本地物種競爭生存空間和食物，沒有天敵，繁殖能力強，取代本土物種。陽河流域位于背風坡谷槽地帶，貴州省四大暴雨低值區之一[6]。洪水持續時間一般在2～3 d左右，洪峰滯時約1.5 h，洪水組成多以干流洪水為主占70%，干支流同時漲水占20%～30%，一旦遇上將造成災害性洪水[4]。

2.2.4社區

風景區內共分布9個村落，分別是印地壩村、金坑村、大塘村、山口村、云臺村、白垛村、沙坪村、高碑村、花灘村。居民點分布非常分散，風景區范圍內散布85個居民點，戶數從2戶到90戶不等。

2.3基于GIS的生態系統敏感性評價方法

本文采用因子疊加法，其基本步驟是：首先根據規劃目標確定所涉及的因子；然后分析規劃目標與其所涉及的因子之間的生態關系，并對各種因子進行分析評價與分類分級；再通過邏輯運算、圖形疊加等方式獲得多因子綜合分析的結果。

3陽河風景名勝區喀斯特生態系統敏感性評價

3.1因子與權重

喀斯特系統復雜的內部演化機制可通過子系統（土壤系統、森林系統、水生系統等）自身的特性變化加以體現，如生物多樣性的變化、森林系統中單位面積數量、初級生產力的變化、單位面積土壤微生物等的加以體現。以“子系統→系統整體”框架為基礎，可較好表征喀斯特系統健康變化的驅動因子及系統的響應表征，將評價指標分為土壤、動物、森林、草灌、人類等幾大系統，每一系統下再細分因子（表1）。實際規劃項目中，由于可獲得的資料有限，需將理想生態因子轉化成實際生態因子。例如本文利用植被地帶性分布原理轉化建群種比重、單位面積物種多樣性兩個因子。各因子的資料如圖2所示。

3.2生態系統敏感性評價endprint

3.2.1子系統敏感性評價

（1）森林系統。在GIS中將森林系統分布區域作為森林系統下級生態因子的處理范圍，對下級生態因子進行重分類與疊加分析，得到森林因子生態敏感性疊加分析圖（圖3）。

（2）草灌系統。同理，GIS中以草灌系統分布區域為處理范圍，對草灌系統的下級生態因子進行重分類與疊加分析，得到草灌因子生態敏感性疊加分析圖（圖4）。

（3）河流系統。同理得到河流因子生態敏感性疊加分析圖（圖5）。

（4）人類系統。同理得到人類因子生態敏感性疊加分析圖（圖6）。

3.2.2生態系統敏感性綜合評價

將得到的5個生態因子的疊加分析圖進行疊加，最終得到生態敏感性疊加分析圖（圖7）。

圖中顏色越深則表示生態敏感性越高，越容易受到破壞或是遭受到破壞后生態修復能力弱，在規劃時需要著重考慮到這些地區的生態保護，避免高強度開發。

參考文獻：

[1]田三華.喀斯特研究的意義與重要性.喀斯特科學數據中心[EB/OL].http：//www.karstdata.cn/view.aspx？bh=16.

[2]康秀亮，劉艷紅.生態系統敏感性評價方法研究[J].安徽農業科學，2007（33）：10569～10571+10574.

[3]蘇維詞.淺論喀斯特區域生態系統多樣性[J].貴州環保科技，1996（1）：42～48.

[4]World Heritage Nomination Natural Heritage：China South China Karst Phase Ⅱ＼|Guilin Karst、Shibing Karst、Jinfoshan Karst、Huanjiang Karst （Extension of Libo Karst）[R].Ministry of Housing and Urban＼|Rural Development Peoples Republic of China ，2013.

[5]劉之威，晏妮，任啟飛，等.貴州陽河景區夏季浮游植物群落特征及水質評價[J].湖北農業科學，2015（2）：326～330.

[6]郭曉玲，鄒方倫.舞陽河水質微生物污染的初步研究[J].貴州科學，1997（3）：236～238.endprint