生态软弱性论文：河道生物生态软弱性评定范文

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作者：石惠春何剑刘伟单位：西北师范大学地理与环境科学学院

研究方法与步骤

1指标体系的建立

生态脆弱性的成因复杂多样,涉及自然生态过程和人类社会经济活动。指标选取过少,不能全面准确地反映生态脆弱性现状;指标选取过多,则会使评价体系过于复杂,既增加数据获取的难度,又由于指标间相互重叠、彼此相关,反而降低评价的可靠性。本文结合石羊河流域实际的生态环境状况,考虑到数据的可获取性,选取涉及生态敏感性、生态压力、人类适应性、生态弹性4项脆弱性因子的20项指标构建评价体系(表1)。

2指标说明与选取依据

生态敏感性指标:生态敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度,表明发生区域环境问题的难易程度和可能性大小。面临同等程度的干扰,生态敏感性越高的区域越有可能出现生态环境问题。石羊河流域位于我国西北内陆,属温带大陆性干旱气候区,太阳辐射强、降水少、空气干燥,主要自然灾害有干旱、大风沙尘、土壤盐碱化和水土流失等,因此选取干燥度、年平均沙尘暴天数、沙化土地面积比例、水土流失面积比例4项指标构成生态敏感性指标。

生态压力指标:生态环境承载的压力来自于人类长期的社会经济活动。长期以来石羊河流域对水资源过量开发使用,生活用水、生产用水、灌溉用水严重挤占生态用水,水资源成为制约当地经济社会发展的最主要因素。选取垦殖率、人口密度、人均水资源占有量、万元GDP用水量、农村饮用水安全未达标人口比例等5项指标构成生态压力指标。人类适应性指标:生态经济学理论指出,人类社会是生态系统的子系统,人类活动必须以自然生态系统为基础,受到自然环境容量的限制,但同时以技术手段为中介,人类通过经济活动不断地为自然生态系统输入物质和能量,从而增强生态环境自我更新和资源补偿能力。此外,技术进步、经济增长为消除污染和改善生态创造了经济技术条件,增强了人类解决生态环境问题的能力。因此,社会越进步、经济越发展、技术越先进,生物圈和人类智慧圈之间就越能相互融合、协同发展。以此为依据,选择人均GDP、农民人均纯收入、农村居民家庭恩格尔系数、人均农业机械动力、有效灌溉面积占耕地面积比重、高中以上文化程度的人口比例6项指标构成人类适应性指标。

生态弹性指标:生态系统具有保持自身结构和功能稳定的能力,当受到干扰时能在一定程度上进行自我恢复。生态弹性是指生态环境在内外扰动或压力不超过其弹性限度时,具有自我调节与自我恢复能力的特性。根据地理学和生态学原理,地形地貌、气候、土壤、水文和植被状况决定了生态系统的特性,也决定了生态系统的弹性程度。因此,选取\10e积温、年平均降水量、森林覆盖率、水域占地面积比例、土壤平均有机质含量5项指标构成生态弹性指标。

3数据来源

社会经济、人口数据来源于2011年《甘肃发展年鉴》和《甘肃农村年鉴》;自然地理数据来源于石羊河流域各气象台站统计数据、《石羊河流域重点治理规划》、2010年《甘肃省水资源公报》、《全国第四次荒漠化和沙化监测报告》、全国第二次土壤普查;土地利用数据来源于流域各县(区)2008)2011年土地利用调查、各县(区)政府及国土资源部门网站。

4数据的标准化处理

为消除数据量纲对计算结果的影响,采用极差标准化法对原始数据进行标准化处理。对于与生态脆弱度正向相关的指标：

5指标权重的确定

指标权重的确定是脆弱性评价的关键,直接决定最终的评价结果是否合理可靠。权重的确定方法很多,常用的有层次分析法、模糊综合评判法、灰色聚类法、主成分分析法等。本文从研究区尺度、指标数量、计算难易程度等方面综合考虑,采用层次分析法(AHP)确定指标的权重。首先划分生态脆弱性评价的目标层、准则层和指标层。在咨询相关专家的基础上,构建各级指标的判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征值Kmax及其对应的特征向量,得出各因子或指标的权重,然后进行一致性检验。目标层U:生态脆弱性评价;准则层(因子层)A:A1)A4;指标层B:B1)B20(表1)。指标层和准则层的判断矩阵见表2)6,层次总排序权重见表7,计算结果见表8。

6计算评价单元的生态脆弱度分值

生态脆弱度是用于表征区域生态脆弱性程度的量化指标。本文运用综合指数法计算各评价单元的生态脆弱度分值：式中,EVDi为第i个评价单元的生态脆弱度分值，Pij为第i个单元第j个指标的标准化数值,Wj为第j个指标的权重;EVDi的值介于0)1之间,EVDi值越大,表明生态越脆弱。

计算结果与分析

1计算各评价单元的生态脆弱度

以县(区)级行政区为评价单元,计算出石羊河流域9县(区)的生态脆弱度分值(表9)。表9说明了各县(区)的生态脆弱度分值和生态脆弱性各个因子的脆弱度分值,因此可反映各评价单元整体的生态脆弱状况,以及不同因子(生态敏感性、生态压力、人类适应性、生态弹性)对生态脆弱性的影响程度大小。

2对生态脆弱性划分等级

按值大小,参考赵跃龙等人的研究,结合研究区域实际状况,对石羊河流域各县(区)生态脆弱性划分等级,划分标准见表10,划分结果见图1。

3结果分析

结果表明:¹极强度脆弱区包括民勤县和景泰县。民勤县生态脆弱度0.643,在9县(区)中最高,同时生态敏感脆弱度和生态弹性脆弱度因子的分值也最高,分别达到0.799和0.706,表明民勤县生态环境对干扰的敏感程度很高,生态系统稳定性差,自我恢复能力弱。景泰县生态脆弱度0.606,其中人类适应脆弱度较高(0.694),表明景泰县整体生态环境状况较差;同时经济发展水平较低,技术条件落后,人类社会同自然环境的协调程度低。º强度脆弱区包括凉州区和古浪县。凉州区是石羊河流域中下游经济发达、人口集中的地区。在各指标中,凉州区的水土流失面积、垦殖率、人口密度、人均GDP、年平均降水量、森林覆盖率的分值较大(大于0.80),表明凉州区在经济发展过程中对资源的开发利用过度,是一种不可持续的发展。

同时,人口的急剧增长,使区域面临较大的生态压力。古浪县生态脆弱度0.576,其中人类适应脆弱度很高(0.895),表明古浪县经济技术条件落后,发展方式低效、粗放。»中度脆弱区包括永昌县和山丹县。结果显示,两县的4项因子的脆弱度分值较平均,说明生态敏感性、生态压力、人类适应性和生态弹性4项因子对两县整体的生态脆弱性具有相同程度的影响。¼轻度脆弱区包括金川区、肃南县和天祝县。金川区生态脆弱度0.303,其中人类适应脆弱度0.030,在各县(区)中最低。作为依靠工矿业发展兴起的资源型城市,金川区的工业化和城市化水平较高,而耗水型传统农业在经济中比重相对较小,因此金川区对水资源的利用效率较高,具体表现在人均水资源占有量、万元GDP用水量这两项指标的标准化值较小。肃南县大部分位于祁连山中、高海拔山区,受到温度季风性气流的微弱影响,生态系统类型以山地森林、草原为主,因此生态敏感脆弱度较低(0.180)。天祝县位于流域上游、祁连山东部,境内森林和草原植被丰富,并有冰川分布;此外,天祝县生态状况相对较好,生态脆弱度和生态敏感脆弱度在9县(区)中为最低,分别为0.284和0.076。天祝县在石羊河流域中居于特殊的生态地位,境内的水源涵养林对维持石羊河流域乃至河西地区的生态系统平衡发挥着重要作用。

4对策建议

主要是:¹南部祁连山区以保护水源、保持水土为主要对策。低山、坡地区加大退耕还林还草力度,对放牧采取严格管理,防治水土流失;高山区培育和营造水源涵养林,保持山区水源涵养能力;禁止在水源区一带进行开垦、放牧、采挖等人类活动。由于保护环境和发展经济之间存在着矛盾,在生态治理的同时不能忽视区域社会经济的发展。天祝、肃南两县经济总体水平落后,但生态地位非常重要,如大力发展工农业,必然付出巨大的生态成本,得不偿失,因此可考虑将旅游业作为发展重点,利用祁连山区特有的自然景观发展生态旅游,以生态旅游产业带动相关服务业的发展,实现区域经济增长。º中部绿洲区人口密集、工农业生产发达,但面临着水资源短缺、水土流失、土地沙漠化等生态问题,保护水资源、保证生态用水是这一区域生态治理的关键。因此,必须限制对水资源的消耗,可通过以下途径来实现:一是调整产业结构,发展非农产业,鼓励引导资金和生产要素向第二、三产业转移。二是调整农作物种植结构,实行退耕还草工程,减少小麦、玉米等耗水型农作物的种植。三是实行虚拟水战略,开展虚拟水贸易。对在生产过程中耗水量大的产品,本地不生产,而由其他地区进口。四是建立水市场和完善水权制度,以实现对水资源的合理配置,提高用水效率。»流域北部包括民勤绿洲以及绿洲外围荒漠区,其中民勤绿洲占民勤县面积的11%,集中了全县90%的人口。由于对地下水的严重超采,引起了植被退化、土壤盐渍化、土地荒漠化等生态问题。绿洲灌区应以节约用水、提高水资源利用率为重点,绿洲边缘区以防风固沙为主。具体措施为:一是调整种植结构,推广节水作物如棉花、籽瓜的种植,增加林草面积;二是推广节水灌溉技术;三是发展职业教育,加强对劳动力的技能培训,以增加劳务输出;四是实行生态移民政策,减缓生态压力;五是封沙育林,加强防护林体系建设,实现乔、灌、草结合,带、片、网结合,加强护田林网建设,保护农田。

小结与讨论

本文将生态脆弱性的成因归结为生态敏感性、生态压力、人类适应性和生态弹性4个方面,体现了自然因素和人类活动的综合影响。在指标选取方面,突出了水资源对维持石羊河流域生态经济系统健康平衡的重要作用,最终的评价结果与实际情况基本相符。采用综合指数法得到的生态脆弱度分值是一个相对意义的值,仅反映了在一个研究区域内不同评价单元之间生态脆弱程度的对比情况。如何建立一套适合不同区域的、对不同指标体系都能适用的生态脆弱度评价方法有待进一步探讨。石羊河流域属跨寒旱区内陆河流域,生态薄弱、经济落后,发展经济与保护环境之间矛盾突出,长期陷入/环境恶化y经济落后y环境恶化0的恶性循环之中,怎样能在改善生态的同时发展经济,使自然生态系统和经济社会系统相互适应、相互协调,体现和谐的人地关系,还有待从生态、经济、法律、公共政策等领域进行多学科、多角度的研究。