巖溶地區(qū)石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)

方健梅，周金星?，崔明，王平

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，100091，北京;2.金沙縣林業(yè)局石漠化治理辦公室，551800，貴州金沙)

我國巖溶面積超過300萬km2，占國土面積的近1/3，以貴州省為主體的云貴高原，是世界上巖溶面積最大、分布最廣的地區(qū)。石漠化和水土流失是該地區(qū)最嚴(yán)重的生態(tài)問題，已成為貴州乃至整個(gè)西南巖溶山區(qū)生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展的主要障礙，是產(chǎn)生貧困的根本原因［1］。我國從2008年開展石漠化綜合治理工程，到2013年覆蓋全部451個(gè)石漠化縣。由于小流域是一個(gè)相對完整的生態(tài)和地理單元，特別是一個(gè)相對完全的水文過程空間;因此，目前的石漠化綜合治理工程均以小流域?yàn)閱卧_展石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究，對小流域的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行障礙診斷，并提出對策和建議，此外，也可對綜合治理工程進(jìn)行效果的檢驗(yàn)。目前，有關(guān)國家、地區(qū)、省、市、縣等評(píng)價(jià)單元的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究［2-4］較多，但小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)仍處于探討階段。由于石漠化小流域具有生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜、人居分散、資料收集難度大等特點(diǎn)，因此，巖溶地區(qū)石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)的研究較少。黎建濤［5］以石橋小流域?yàn)檠芯繉ο螅瑥娜丝?、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)5個(gè)層面，選用32個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建了喀斯特地區(qū)小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該研究對宏觀指導(dǎo)喀斯特地區(qū)小流域治理及區(qū)域政策的調(diào)整具有重要作用。由于該研究指標(biāo)選取較多，指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來自直接調(diào)查，在一定程度上保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性，但是數(shù)據(jù)收集工作量大，難度高。為探索一種簡單實(shí)用的石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法，筆者以當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)，構(gòu)建小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用較成熟且方便易行的方法對巖溶地區(qū)石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，并指出巖溶地區(qū)石漠化小流域目前發(fā)展的主要限制因素，旨在為巖溶地區(qū)小流域治理及可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省金沙縣境內(nèi)，E105°47′～106°44′，N27°07′～27°46′。屬烏江水系。巖石以碳酸鹽巖為主。土壤以黃壤為主，間雜部分石灰?guī)r和頁巖沙壤。研究區(qū)小流域位置如圖1所示。具體情況見表1。

圖1 研究區(qū)小流域位置示意圖Fig．1 Geographical position of small watersheds

表1 研究區(qū)小流域基本情況Tab．1 Basic information of the five small watersheds

2 指標(biāo)體系的構(gòu)建及評(píng)價(jià)方法

2.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

對石漠化小流域來說，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的核心在于合理分配資源，遏制水土流失、土地石漠化等生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，增加經(jīng)濟(jì)收入，提高社會(huì)人口素質(zhì)，要求自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)3大系統(tǒng)緊密耦合的綜合體［6］的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。遵從科學(xué)性、全面性、獨(dú)立性及可操作性等原則［7］，從資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)4個(gè)層面進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建。采用頻度統(tǒng)計(jì)法［8］從有關(guān)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)、綜合治理效益評(píng)價(jià)及生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)等文獻(xiàn)中選擇40余項(xiàng)出現(xiàn)頻率最高的指標(biāo)作為參考，并結(jié)合石漠化小流域的典型特征，采用理論分析法和專家咨詢法［8-9］進(jìn)行指標(biāo)的復(fù)選。同時(shí)根據(jù)巖溶地區(qū)統(tǒng)計(jì)資料的可獲取性及準(zhǔn)確性，最后選定17項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(圖2)。

在對石漠化小流域進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展定量評(píng)價(jià)時(shí)，將指標(biāo)數(shù)值越大對可持續(xù)發(fā)展的阻礙作用越大的指標(biāo)稱為負(fù)向指標(biāo)，反之稱為正向指標(biāo)。其中，負(fù)向指標(biāo)有人均坡耕地面積C2、石漠化面積比例C6、水土流失面積比例C7、土壤侵蝕模數(shù)C8、種植業(yè)占總產(chǎn)值的比例C9、人口密度C15、人口自然增長率C17等7項(xiàng)，其余為正向指標(biāo)。研究區(qū)小流域?qū)俑咴瓗r溶山區(qū)，大部分耕地資源為坡耕地，對坡耕地的不合理耕作，造成的水土流失及石漠化問題突出，嚴(yán)重制約著區(qū)域可持續(xù)發(fā)展;因此，將人均坡耕地面積作為負(fù)向指標(biāo)參與可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)。之所以將種植業(yè)占總產(chǎn)值的比例作為負(fù)向指標(biāo)，主要考慮該地區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值很大比例來自坡耕地，加劇了水土流失和石漠化，制約著小流域可持續(xù)發(fā)展。如能適當(dāng)減少種植業(yè)在總產(chǎn)值中的比例，減少對坡耕地的不合理耕作，提高畜牧業(yè)、服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的比例，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，則對小流域的可持續(xù)發(fā)展具有正面作用。

2.2 評(píng)價(jià)方法

1)指標(biāo)參考值的確定。采用實(shí)地統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集的方法，獲取5條小流域2010年的資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)4大方面的數(shù)據(jù)。各指標(biāo)數(shù)據(jù)的參考值即達(dá)到可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)值。在確定參考值時(shí)，除需要參考全國相應(yīng)指標(biāo)的先進(jìn)水平外，應(yīng)充分考慮山區(qū)小流域本身生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)等方面條件差和發(fā)展落后的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，確定參考值。以金沙縣發(fā)展和改革局制定的《金沙縣國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要(2011—2015年)》或同期全國相應(yīng)指標(biāo)的平均值［10］或咨詢專家或參考文獻(xiàn)確定參考值，結(jié)果見表2。坡耕地是貴州老百姓的衣食之本、生存之根和發(fā)展之基，因此，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須保證坡耕地的面積和質(zhì)量。保存≤6°的坡耕地，在6°～15°的坡耕地中選擇條件適宜的地塊進(jìn)行坡改梯工程，其余部分加上15°～25°的坡耕地一起進(jìn)行經(jīng)果林種植等生物、工程措施，＞25°的坡耕地進(jìn)行退耕還林工程，最后坡耕地保存量的平均值即為人均坡耕地面積參考值。

圖2 巖溶地區(qū)石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig．2 Sustainable development evaluation index system for the small watersheds in the rocky desertification area

2)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法［13-17］有極差正規(guī)化無量綱化法、極大化/極小化無量綱法、標(biāo)準(zhǔn)差法、比重法和閾值法等。采用閾值法與參考值相結(jié)合的方法進(jìn)行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，既考慮到流域間指標(biāo)的可比性，又兼顧了實(shí)際值與參考值的差距，消除了數(shù)據(jù)間量綱和數(shù)量級(jí)差異的影響，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值在［0，1］區(qū)間。計(jì)算公式如下:

式中:Y為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;x為指標(biāo)的原始值;xmax、xmin為同一指標(biāo)的最大值和最小值;xa為指標(biāo)的參考值。

3)指標(biāo)權(quán)重的確定。評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性在很大程度上決定于指標(biāo)權(quán)重確定的準(zhǔn)確性。選擇定性分析和定量分析相結(jié)合的決策方法——層次分析法［18］進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定。通過發(fā)放專家調(diào)查問卷來獲取各指標(biāo)重要性的打分表，用1～9比例標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣，矩陣的最大特征根所對應(yīng)的特征向量即為各指標(biāo)的權(quán)重向量，對特征向量中各值進(jìn)行歸一化處理后即得各指標(biāo)的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)通過后，建立指標(biāo)層相對于準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重集和準(zhǔn)則層相對于目標(biāo)層的指標(biāo)權(quán)重集。二者的乘積即為指標(biāo)歸一化權(quán)重。

4)可持續(xù)發(fā)展度計(jì)算。采用線性加權(quán)評(píng)價(jià)模型［19］計(jì)算可持續(xù)發(fā)展度。

式中:A為可持續(xù)發(fā)展度;wi為指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的權(quán)重;xi為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值;m為指標(biāo)總個(gè)數(shù)。

5)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的界定。在進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的比較和分析時(shí)，眾多學(xué)者均依據(jù)可持續(xù)發(fā)展度劃分了可持續(xù)與不可持續(xù)的界限［5，7，11，14，20-21］。其中:有研究者將可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)分為不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)［14］2種，此方法容易遺漏信息，不能充分描述可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài);有的則將其分為5種［11］，各狀態(tài)間的差異較小，尤其是可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的再度區(qū)分，差異更小，該方法不易區(qū)別和掌握。

表2 指標(biāo)數(shù)據(jù)的參考值Tab．2 Reference value of the index data

假設(shè)指標(biāo)均達(dá)到參考值，則可持續(xù)發(fā)展度為1，即為可持續(xù)發(fā)展度A理想數(shù)值，筆者將可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)分為3個(gè)階段:0≤A＜0.5，為不可持續(xù)發(fā)展階段;0.5≤A＜0.7為基本可持續(xù)發(fā)展階段;0.7≤A≤1.0，為可持續(xù)發(fā)展階段。

3 結(jié)果與分析

3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化及權(quán)重賦值結(jié)果

根據(jù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理及各層指標(biāo)權(quán)重確定的方法，得出的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理及權(quán)重賦值結(jié)果見表3。

可知，準(zhǔn)則層中環(huán)境條件B2對可持續(xù)發(fā)展影響最大，其次為資源條件B1。通過計(jì)算指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的權(quán)重，得出指標(biāo)層的歸一化權(quán)重值，并將其排序，可見影響可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)次序?yàn)?土壤侵蝕模數(shù)C8＞人均林地面積C3＞水土流失面積比例C7＞石漠化面積比例C6＞農(nóng)民人均純收入C11＞人均草地面積C4＞人口密度C15，歸一化權(quán)重值分別為 0.241 4、0.155 53、0.111 3、0.078 6、0.070 9、0.061 6、0.045 1。

3.2 可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)結(jié)果

通過計(jì)算，得出每條小流域各指標(biāo)的得分及可持續(xù)發(fā)展度，見表4。

表3 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化及權(quán)重賦值結(jié)果Tab．3 Results of indicators standardized and weight determination

表4 小流域各指標(biāo)得分及可持續(xù)發(fā)展度Tab．4 Index score and sustainable development degree of small watersheds

可知，水井灣、小洋溪、楠木溪、伍所河、干溝5條小流域的可持續(xù)發(fā)展度分別為0.398 5、0.364 4、0.362 1、0.183 5、0.132 8，均未超過 0.5，未達(dá)到可持續(xù)發(fā)展水平。

水井灣小流域?yàn)?條小流域中可持續(xù)發(fā)展度最好的小流域，可持續(xù)發(fā)展的主要限制指標(biāo)有人均林地面積C3、人均坡耕地面積 C2、人口自然增長率C17等。急需加大建設(shè)及管護(hù)力度，提高該流域森林總量和質(zhì)量，開展退耕還林還草工程，治理坡耕地，從源頭上遏制水土流失，保護(hù)珍貴的土地資源，同時(shí)需要做好計(jì)劃生育工作，嚴(yán)格控制人口增長，資源環(huán)境問題歸根結(jié)底是人的問題，只有合理人口數(shù)量，提高人口素質(zhì)，才能從根本上遏制人為活動(dòng)對資源和環(huán)境的壓力，達(dá)到持久永續(xù)發(fā)展。

由于小洋溪小流域?yàn)榻鹕晨h2008—2010年實(shí)施方案中未完成的小流域，早在2010年之前已開展了一部分石漠化綜合治理工程，石漠化和水土流失得到了一定程度的遏制，環(huán)境條件極大改善，同時(shí)，森林覆蓋率在5條小流域中條件最好，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件較好，使其可持續(xù)發(fā)展度僅次于水井灣小流域。制約小洋溪小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人口密度C15、人均水田面積C1、人均林地面積C3等。小洋溪小流域位于縣政府所在地城關(guān)鎮(zhèn)，人口密度大，資源壓力強(qiáng)，需利用鄰近城鎮(zhèn)的優(yōu)勢，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，減少對環(huán)境和資源的壓力。

阻礙楠木溪小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人均草地面積C4、非農(nóng)人口比例C13、農(nóng)民人均純收入C11等指標(biāo)，這些指標(biāo)在5條小流域中條件最差，嚴(yán)重制約了楠木溪小流域的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)在繼續(xù)保護(hù)好環(huán)境的前提下，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展非農(nóng)產(chǎn)業(yè)，加快城鎮(zhèn)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長。

限制伍所河小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人口自然增長率C17、非農(nóng)人口比例C13、人均GDP C10等，應(yīng)在保護(hù)和治理環(huán)境的前提下，嚴(yán)抓計(jì)劃生育，控制人口過快增長，加強(qiáng)科普宣傳，著力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)人口比例，提升經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

干溝小流域的可持續(xù)發(fā)展障礙最大，主要限制因素有土壤侵蝕模數(shù)C8、石漠化面積比例C6、森林覆蓋率C5等指標(biāo)，多個(gè)指標(biāo)與參考值差距較大，可持續(xù)發(fā)展任重道遠(yuǎn)。干溝小流域的石漠化面積比例高達(dá)70%，土壤侵蝕模數(shù)高，水土流失面積比例高達(dá)58%，比貴州省平均水土流失程度高17.28%，是水土流失最嚴(yán)重的小流域，且森林覆蓋率低，環(huán)境條件較差。目前最首要的問題是恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，因此，急需開展小流域綜合治理，加大林草植被措施建設(shè)力度，遏制水土流失及土地石漠化，改善生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論與討論

1)提出的由資源條件、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件和社會(huì)條件4個(gè)準(zhǔn)則層17項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系簡單實(shí)用。

2)影響石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)，按照其重要程度依次為土壤侵蝕模數(shù)＞人均林地面積＞水土流失面積比例＞石漠化面積比例＞農(nóng)民人均純收入＞人均草地面積＞人口密度等。

3)5條石漠化小流域可持續(xù)發(fā)展度的大小順序?yàn)樗疄常拘⊙笙鹃鞠疚樗樱靖蓽?，均未超過0.5，未達(dá)到可持續(xù)發(fā)展水平，且距離可持續(xù)發(fā)展水平差距較大。

4)制約水井灣小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人均林地面積、人均坡耕地面積、人口自然增長率等;限制小洋溪小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)為人口密度、人均水田面積、人均林地面積等;阻礙楠木溪小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人均草地面積、非農(nóng)人口比例、農(nóng)民人均純收入等;限制伍所河小流域可持續(xù)發(fā)展的主要指標(biāo)有人口自然增長率、非農(nóng)人口比例、人均GDP等;對干溝小流域的可持續(xù)發(fā)展阻礙最大的指標(biāo)為土壤侵蝕模數(shù)、石漠化面積比例、森林覆蓋率等生態(tài)環(huán)境問題。

總體來看，研究區(qū)急需開展石漠化小流域綜合治理工程，從根本上遏制生態(tài)惡化的趨勢，治理好生態(tài)環(huán)境是保證可持續(xù)發(fā)展的根本前提;在合理利用有限資源的前提下，大力發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，加快城鎮(zhèn)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局;加強(qiáng)科普宣傳工作，繼續(xù)加強(qiáng)計(jì)劃生育工作，嚴(yán)格控制人口的增長速度，高質(zhì)量地發(fā)展教育及培訓(xùn)事業(yè)，提高整體人口素質(zhì)，提升小流域乃至整個(gè)區(qū)域的競爭力。

研究中得到貴州省畢節(jié)市林業(yè)局韋清章工程師和貴州省金沙縣林業(yè)局石漠化治理辦公室王平主任、陳輝舉工程師、夏百萬工程師等的大力幫助，在此表示感謝。

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