延安市生態(tài)脆弱性評價研究

延安市生態(tài)脆弱性評價研究

1003-7578(2011)05-063-05生態(tài)脆弱性已成為當前全球變化與可持續(xù)發(fā)展研究中的熱點問題。有關(guān)生態(tài)脆弱性的研究，正逐漸從重點考察某單一生態(tài)要素發(fā)展到關(guān)注區(qū)域人地系統(tǒng)的整體性響應(yīng)。當前生態(tài)脆弱性研究涉及社會系統(tǒng)，自然生態(tài)系統(tǒng)，以及社會-生態(tài)耦合系統(tǒng)三大類[1]。生態(tài)環(huán)境脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)在特定時空尺度相對于外界干擾所具有的敏感反應(yīng)和自恢復(fù)能力，是自然屬性和人類干擾行為共同作用的結(jié)果[2]。文中以陜北黃土高原的重要組成部分延安市的13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因地適宜，合理實施生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供參考。延安市位于黃河中游，南北分屬黃土高原溝壑區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)，介于北緯35°21'～37°31'，東經(jīng)107°41'～110°31'之間。全市總面積37037k，共轄1區(qū)12縣，總?cè)丝?93.88萬，市府駐寶塔區(qū)。延安市氣候?qū)俑咴箨懶约撅L氣候，北部屬半干旱地區(qū)，南部屬半濕潤地區(qū)。四季分明、日照充足、晝夜溫差大，年均氣溫7.7℃～10.6℃，年均日照數(shù)2300～2700小時，年均降水量500mm左右。地貌類型以黃土塬、梁、峁、溝壑等特有的黃土地形為主。1研究方法生態(tài)脆弱性的評價方法很多[3-7]，例如脆弱生態(tài)環(huán)境脆弱度評價的模型方法很多，定量分析法、集合論法、信息度量法，評分疊加法、主成分分析法、聚類分析法、景觀生態(tài)學(xué)方法、綜合指數(shù)法等，無論采用何種方法，一般經(jīng)過三個步驟[8]：1)選擇建立評價指標體系；2)確定指標體系中各因子權(quán)重；3)利用數(shù)學(xué)原理分析計算。選擇生態(tài)脆弱性評價的綜合指數(shù)法，在建立指標體系之后，通過層次分析法確定各項指標權(quán)重，分別計算不同條件下的脆弱性值，最后求取綜合脆弱性值。1.1評價指標體系的建立生態(tài)環(huán)境脆弱性主要歸為兩個方面：一是組成生態(tài)環(huán)境的要素自身的脆弱，即生態(tài)環(huán)境固有的、內(nèi)在的、潛在的脆弱因素所表現(xiàn)出來的脆弱性，可謂之為潛在脆弱性[9]；另一個是考慮人類活動干擾對生態(tài)環(huán)境的影響使得生態(tài)環(huán)境實際所表現(xiàn)出的脆弱性，謂之人為干擾脆弱性；兩者結(jié)合起來所表現(xiàn)的即為生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實脆弱性，亦即文中最后求得的研究區(qū)綜合脆弱性。針對研究區(qū)具體的生態(tài)環(huán)境問題，結(jié)合局地特征因素，按照科學(xué)性、代表性、綜合性、實用性、可行性原則，從自然生態(tài)背景、生態(tài)敏感性、人類干擾度、人類適應(yīng)性四個方面出發(fā)，選取資源、環(huán)境及經(jīng)濟方面的16項指標[10-12]，構(gòu)建評價指標體系，實現(xiàn)區(qū)域不同區(qū)縣生態(tài)脆弱性指標的量化(表1)。1.2數(shù)據(jù)來源及處理研究數(shù)據(jù)主要有統(tǒng)計數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)等。各類指標對應(yīng)的數(shù)據(jù)主要來源于中國縣(市)社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒(2009)、陜西省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集(2009)、延安統(tǒng)計年鑒(2009)、延安市行政區(qū)劃圖、陜西省1∶25萬數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、陜西省生態(tài)功能區(qū)劃數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害圖等。文中的16項指標中屬于正向關(guān)系指標的有地形起伏度、COD排放量、排放量、土地墾殖率、人口密度、地質(zhì)災(zāi)害密度、土壤侵蝕敏感度、土地退化指數(shù)8項指標；屬于逆向關(guān)系指標的有森林覆蓋率、生物豐度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、城鎮(zhèn)化率、人均水資源、人均耕地面積、人均GDP、農(nóng)民人均純收入8項指標。歸一化處理后，所有指標值的意義為：趨于1為脆弱性強，趨于0為脆弱性弱。1.3指標權(quán)重的確定通過層次分析法(AHP)計算各指標權(quán)重。首先按照生態(tài)脆弱性評價體系構(gòu)建目標層、準則層、指標層，再根據(jù)專家意見構(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，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(表1)。1.4脆弱度綜合評價取值模型生態(tài)脆弱性的評價研究是在考慮各個因子對生態(tài)環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)造評價模型，實現(xiàn)對各指標因子的綜合，以量化的形式反映出各個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境的脆弱性狀況。文中采用綜合指數(shù)評價法，實現(xiàn)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱性的評價。生態(tài)環(huán)境脆弱度是一個相對的數(shù)值，旨在說明區(qū)域內(nèi)差異，利用下面的公式來計算生態(tài)脆弱性值EVD[11]。2生態(tài)脆弱性過程及結(jié)果分析為便于專題圖件的生成及空間分析，在ArcGIS下，先將延安市行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcMAP，再將歸一化后的各項指標數(shù)據(jù)及對應(yīng)的權(quán)重導(dǎo)入到該研究區(qū)矢量數(shù)據(jù)的屬性表中，根據(jù)生態(tài)脆弱度綜合指數(shù)計算公式(3)，利用其空間分析功能計算自然潛在脆弱性和人為干擾脆弱性值以及綜合生態(tài)脆弱性評價值。2.1自然潛在脆弱性評價自然潛在脆弱性評價主要是在自然生態(tài)背景和生態(tài)敏感性的基礎(chǔ)上進行的，涉及指標主要是評價區(qū)固有的、內(nèi)在的、潛在的脆弱因素。其值為自然生態(tài)背景和生態(tài)敏感性評價值之和，評價值處于0.062-0.399之間。在GIS下，按照NaturalBreaks的方式進行分類，將自然潛在脆弱性值分為四類：輕度脆弱、中度脆弱、強度脆弱和極強度脆弱(表2)。除洛川縣外，自然潛在脆弱性比較強的縣主要分布在北部七縣，南部六縣自然生態(tài)環(huán)境較好，整體呈現(xiàn)出由南向北遞增的趨勢。延安的自然生態(tài)環(huán)境總體上比較脆弱，除南部的橋山、黃龍山、嶗山植被狀況好，中北部丘陵溝壑區(qū)生態(tài)環(huán)境較差，地貌復(fù)雜，地理條件差，植被稀少，同時又是全市水土流失最為嚴重的區(qū)域。自然潛在脆弱性強的區(qū)域總面積達20777.93k，占到研究區(qū)總面積的56.20%；輕度脆弱區(qū)面積9159k，占到研究區(qū)總面積的24.78%?？偟膩砜?，研究區(qū)的自然潛在生態(tài)脆弱性程度是比較高的，超過研究區(qū)面積的一半以上。2.2人為干擾脆弱性評價人為干擾脆弱性評價是在人類干擾度和人類適應(yīng)性基礎(chǔ)上進行評價的，涉及指標主要與評價區(qū)的社會、經(jīng)濟狀況相關(guān)。其值為人類干擾度和人類適應(yīng)性評價值之和，評價結(jié)果處于0.251-0.415之間，該區(qū)間值大于自然潛在脆弱性值，這是由于生態(tài)環(huán)境的脆弱性主要是相對于人類活動影響而言的。在GIS下，按照NaturalBreaks的方式進行分類，將人為干擾脆弱性值分為四類：輕度脆弱、中度脆弱、強度脆弱和極強度脆弱(表3)。從本質(zhì)上說，人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響有積極的一面，也有消極的一面。文中人為干擾脆弱性指標含有人類干擾度和人類適應(yīng)性指標。人為干擾脆弱性強的縣主要有延長、延川、子長、安塞及甘泉5縣，人類干擾強度較高、適應(yīng)程度低，所以人為干擾脆弱性較強。整個研究區(qū)人為干擾脆弱性比較強的縣域總面積為17213.81k，占研究區(qū)總面積的46.56%。吳起、志丹在人為干擾脆弱性中屬中度脆弱區(qū)，雖然人類干擾度較高、但是人類適應(yīng)性程度比較高，因此總的人為干擾脆弱性值低。輕度脆弱區(qū)面積8106.13k，占研究區(qū)總面積的21.93%。2.3生態(tài)脆弱性綜合評價根據(jù)對自然潛在脆弱性和人為干擾脆弱性評價因子的計算分析，通過加權(quán)計算得出該研究區(qū)的生態(tài)脆弱性綜合評價結(jié)果，評價值處于0.324-0.765之間。在GIS下，按照NaturalBreaks的方式進行分類，將人為干擾脆弱性值分為四類：輕度脆弱、中度脆弱、強度脆弱和極強度脆弱(表4)。結(jié)果表明：整個研究區(qū)生態(tài)脆弱性較強的縣主要是北部七縣，分別為延長、延川、子長、安塞、吳起、志丹、甘泉，總面積達19513.61kN2V846.jpg}，占研究區(qū)總面積的52.79%。主要是因為北部七縣多有能源資源分布，隨著陜北能源化工基地建設(shè)步伐的加快以及資源開采強度的加大，生態(tài)環(huán)境破壞問題有加重趨勢。生態(tài)脆弱性強的區(qū)域，除標準化后的人類適應(yīng)性值外，其自然生態(tài)背景、生態(tài)敏感性、人類干擾程度的脆弱性值均較高，從而導(dǎo)致其綜合生態(tài)脆弱性值較高；子長、安塞、延川、延長四縣無論是自然潛在脆弱性還是人為干擾脆弱性，其生態(tài)脆弱性程度均最高，從而使得該四縣綜合脆弱程度最高。生態(tài)脆弱性較低的縣主要是南部四縣，包括富縣、洛川、黃陵、黃龍，總面積10966.26k，占研究區(qū)總面積的29.66%。該四縣自然生態(tài)條件較好，人為干擾活動較小，因此生態(tài)脆弱性程度較低。3結(jié)論文中圍繞延安市的資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟的特點，依據(jù)當前生態(tài)脆弱性研究的相關(guān)理論，建立了生態(tài)脆弱性評價的自然潛在脆弱性和人為干擾脆弱性評價指標體系，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。延安作為陜北黃土高原的重要組成部分，長期以來，在各種自然和人為干擾不斷加大的作用下，生態(tài)系統(tǒng)惡化狀況不斷加劇。根據(jù)研究結(jié)果，延安市生態(tài)脆弱性水平高的區(qū)域主要位于市域的北部地區(qū)。強度、極強度脆弱區(qū)面積總