吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全綜合評(píng)價(jià)

王德輝　周慧杰　王萌　吳波　董福湘

摘要基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（P-S-R）模型，遴選16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)體系，利用遙感及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)吉林省西部地區(qū)進(jìn)行基于空間的生態(tài)安全評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，吉林省西部各縣級(jí)行政單元生態(tài)安全處于較安全、臨界安全和較不安全3個(gè)等級(jí)，生態(tài)安全指數(shù)最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。較安全等級(jí)區(qū)包括前郭爾羅斯、鎮(zhèn)賚、洮南和乾安4個(gè)縣（市），生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾小，但自然本底條件相對(duì)欠佳；臨界安全等級(jí)包括扶余、大安、寧江、洮北和長(zhǎng)嶺5個(gè)縣（市、區(qū)），生態(tài)環(huán)境一般，自然本底條件較好，但人類(lèi)活動(dòng)干擾大，生態(tài)建設(shè)能力不足；較不安全等級(jí)為通榆縣，地?zé)嶂笖?shù)高，人類(lèi)活動(dòng)干擾小，但自然本地條件差，生態(tài)建設(shè)能力低，生態(tài)環(huán)境較差。

關(guān)鍵詞 生態(tài)環(huán)境；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；安全評(píng)價(jià)；吉林省西部

中圖分類(lèi)號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）11-238-03

生態(tài)安全是指一個(gè)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展不至因生存空間和生態(tài)環(huán)境遭受破壞而受到威脅的狀態(tài)，生態(tài)安全是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。自 1989 年國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所提出生態(tài)安全概念之后，區(qū)域生態(tài)安全迅速成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。我國(guó)生態(tài)安全研究起步稍晚，但一開(kāi)始就緊扣區(qū)域可持續(xù)發(fā)展這個(gè)主題。由于生態(tài)脆弱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題一直得到國(guó)家和學(xué)術(shù)界的重視，生態(tài)脆弱區(qū)也就成為生態(tài)安全研究的重點(diǎn)區(qū)域，目前已取得一定的成果[1-3]。但是，現(xiàn)階段的區(qū)域生態(tài)安全研究在很大程度上未能體現(xiàn)區(qū)域的特殊性，特別是典型生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)安全評(píng)價(jià)沒(méi)能很好地結(jié)合生態(tài)脆弱區(qū)的特點(diǎn)，典型生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法有待進(jìn)一步探討。

吉林省西部自然資源豐富，濕地、草場(chǎng)面積大、石油儲(chǔ)量多，是吉林省的重要農(nóng)牧區(qū)及石油化工基地，是全省草場(chǎng)資源最多、畜牧業(yè)生產(chǎn)最發(fā)達(dá)的區(qū)域。但該區(qū)又是吉林省生態(tài)環(huán)境最脆弱的區(qū)域，也是全省生態(tài)環(huán)境重建與恢復(fù)的重點(diǎn)地區(qū)。由于自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多方面的原因，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，特別是以 “三化”（沙化、鹽堿化和退化）為代表的生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重地影響了該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于吉林省西部以及吉林省西部所在的東北平原的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，許多學(xué)者進(jìn)行了研究[4-8]，但在研究的系統(tǒng)性和對(duì)特征因子的把握方面還存在諸多不足。筆者在識(shí)別吉林省西部自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的自然本底特征和經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把握該區(qū)生態(tài)安全的影響因子及其之間的聯(lián)系，構(gòu)建該區(qū)特色的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)該區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為該區(qū)合理開(kāi)發(fā)利用資源、保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

吉林省西部位于松嫩平原的中部，遼河平原的北端，屬于半干旱、亞濕潤(rùn)農(nóng)牧交錯(cuò)地帶，是松遼平原農(nóng)業(yè)區(qū)向西部草原牧區(qū)過(guò)渡地帶。該區(qū)大部分屬于溫帶半濕潤(rùn)氣候，西部小部分屬于溫帶半干旱氣候。熱量資源較為豐富，年降水量在370～407 mm，年蒸發(fā)量1 500～1 900 mm，≥10 ℃的年活動(dòng)積溫總和為2 900～3 200 ℃，濕潤(rùn)系數(shù)為0.15左右。全區(qū)以西北風(fēng)和西南風(fēng)為多，一般冬春干燥季節(jié)風(fēng)速最大，平均為4.5 m/s。該區(qū)地帶性土壤為黑栗鈣土，但鹽堿化草甸土及風(fēng)沙土分布廣泛，在植被類(lèi)型上屬于由草甸草原向真草原過(guò)渡的地帶。吉林省西部曾經(jīng)是水草豐富的大草原，但由于人口劇增和對(duì)自然資源的過(guò)量開(kāi)發(fā)，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾強(qiáng)度日益增大，土地沙漠化、鹽堿化和草場(chǎng)退化面積逐年增加，植被覆蓋面積銳減。

吉林省西部行政上包括白城市洮北、大安、洮南、鎮(zhèn)賚、通榆，松原市寧江、扶余、前郭爾羅斯、乾安、長(zhǎng)嶺10個(gè)縣（市、區(qū)），土地總面積為4 689 752 hm2，占吉林省總幅員面積的24.54%。2011年吉林省西部總?cè)丝?494.68萬(wàn)人，地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)1 915.54億元，人均生產(chǎn)總值為8 875元，人均糧食2 080 kg。

2 吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

該研究以縣級(jí)行政單位為評(píng)價(jià)單元，按照科學(xué)性、代表性、綜合性、簡(jiǎn)明性、可操作性等原則構(gòu)建指標(biāo)體系。以“壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-響應(yīng)（Response） ”模型框架（PSR）[9]為基礎(chǔ)，根據(jù)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)原理[10]，在全面考慮生態(tài)安全影響因素基礎(chǔ)上，注意各評(píng)價(jià)因子間的相互關(guān)聯(lián)性和一些指標(biāo)定量化難度大的實(shí)際困難，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)方面構(gòu)建多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1） ，使得評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能從相應(yīng)的層級(jí)和尺度上反映吉林省西部生態(tài)安全的基本狀況。該指標(biāo)體系包含3 個(gè)準(zhǔn)則層、16個(gè)要素指標(biāo)，其中狀態(tài)指標(biāo)主要用來(lái)反映當(dāng)前流域生態(tài)系統(tǒng)在自然或人類(lèi)活動(dòng)的干擾下所表現(xiàn)出來(lái)的狀況；壓力指標(biāo)用來(lái)反映流域承載的壓力和產(chǎn)生各種生態(tài)問(wèn)題的潛在原因；響應(yīng)指標(biāo)則用來(lái)反映人類(lèi)克服目前生態(tài)安全問(wèn)題的能力以及根據(jù)自身能力對(duì)各種生態(tài)安全問(wèn)題所做出的積極反應(yīng)。

吉林省生態(tài)安全評(píng)價(jià)狀況（A）狀態(tài)（B1）0.488 5地形起伏度（C1）0.006 2 0.003 0NDVI（C2）0.057 7 0.028 2年降水量（C3）0.026 4 0.012 9地?zé)嶂笖?shù)（C4）0.012 4 0.006 1河流密度（C5）0.125 5 0.061 3鹽堿地面積比（C6）0.385 8 0.188 5沙漠化面積比（C7）0.385 8 0.188 5壓力（B2）0.312 1人口密度（C8）0.072 0 0.022 5城市化率 （C9）0.036 1 0.011 3單位面積化肥負(fù)荷（C10）0.134 9 0.042 1路網(wǎng)密度（C11）0.504 1 0.157 3土地墾殖指數(shù)（C12）0.252 9 0.078 9響應(yīng)（B3）0.199 4人均糧食產(chǎn)量（C13）0.277 6 0.055 4人均GDP （C14）0.466 8 0.093 1機(jī)耕面積比（C15）0.095 3 0.019 0有效耕地灌溉面積比（C16）0.160 3 0.032 0

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

假設(shè)指標(biāo)體系共有L層，如果下一層對(duì)于上一層目標(biāo)的重要程度不同，則一般可采用層次分析法（AHP）和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法來(lái)確定l層指標(biāo)對(duì)l-1層相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值W（l）。該研究中采用改進(jìn)了的三標(biāo)度層次分析法（IAHP）和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法[11]，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

2.3 綜合評(píng)價(jià)模型

采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)吉林省西部的生態(tài)安全狀況進(jìn)行評(píng)分，計(jì)算公式為：

Ep=∑ni=1Wi×Xi

式中，Ep為第p個(gè)評(píng)價(jià)單元的生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Wi為該評(píng)價(jià)單元第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的定量值；Xi為生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)i的權(quán)重，采用AHP確定指標(biāo)權(quán)重[9]（表1）；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為逆向指標(biāo)和正向指標(biāo)，其規(guī)范化處理可用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于正相關(guān)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

Qi=Xi-XminXmax-Xmix

（2）

對(duì)于負(fù)相關(guān)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

Qi=1-Xi-XminXmax-Xmin

（3）

式中，Qi為指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xi為指標(biāo)i的原始值；Xmax、Xmin為評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)指標(biāo)i的最大值、最小值。

2.4 生態(tài)安全狀態(tài)分級(jí)

根據(jù)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境安全狀況的特點(diǎn)，在參考其他科學(xué)研究成果[12]的基礎(chǔ)上，將研究區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)分為5個(gè)等級(jí)（表2）。

安全自然資源條件優(yōu)越，生態(tài)環(huán)境基本未受干擾破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，功能完善，系統(tǒng)恢復(fù)再生能力強(qiáng)，極少出現(xiàn)生態(tài)問(wèn)題與生態(tài)災(zāi)害0.8～1.0

較安全生態(tài)環(huán)境較少受到破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較完整，功能比較完善，一般干擾下可恢復(fù)，生態(tài)問(wèn)題不顯著，生態(tài)災(zāi)害較少0.6～0.8

臨界安全生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生惡化，但尚能維持基本功能，受干擾后易惡化，生態(tài)問(wèn)題顯現(xiàn)，生態(tài)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生0.4～0.6

較不安全生態(tài)環(huán)境受到較大破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)惡化較大，服務(wù)功能退化，受外界干擾后恢復(fù)困難，生態(tài)問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)，生態(tài)災(zāi)害較多0.2～0.4

不安全生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)殘缺不全，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能?chē)?yán)重退化，生態(tài)恢復(fù)與重建很困難，生態(tài)問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生并極易演變成生態(tài)災(zāi)害0～0.2

2.5 指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究圖形數(shù)據(jù)資料來(lái)源于研究區(qū)的基礎(chǔ)底圖、各縣（市、區(qū)） 土地利用圖、流域行政區(qū)圖、遙感ETM影像。屬性數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《2012 吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》，從中獲得有關(guān)吉林省生態(tài)安全評(píng)價(jià)各統(tǒng)計(jì)指標(biāo)值。同時(shí)，各縣市獲取的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地方志等作為重要的補(bǔ)充數(shù)據(jù)源。

3 生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)

吉林省西部生態(tài)環(huán)境安全評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，編制吉林省西部安全指數(shù)分布圖（圖1）。

3.1 總體特征分析

吉林省西部各縣級(jí)行政單元生態(tài)安全指數(shù)介于0.2～0.8之間，分別對(duì)應(yīng)于較安全、臨界安全和較不安全3個(gè)等級(jí)。其中，處于較安全等級(jí)縣級(jí)行政單元4個(gè)，處于臨界安全等級(jí)5個(gè)，處于較不安全等級(jí)1個(gè)；生態(tài)安全指數(shù)最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。

3.2 區(qū)域特征分析

3.2.1

較安全等級(jí)區(qū)。該等級(jí)區(qū)域的縣級(jí)行政單元包括前郭爾羅斯、鎮(zhèn)賚、洮南和乾安4個(gè)縣（市），生態(tài)安全指數(shù)分別為0.76、0.68、0.66、0.65。與研究區(qū)整體水平相比，該等級(jí)區(qū)生態(tài)環(huán)境條件相對(duì)較好，河流密度較大、沙漠化面積?。蝗丝诿芏?、路網(wǎng)密度、土地墾殖指數(shù)、單位面積化肥負(fù)荷相對(duì)較低，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾小；人均GDP、人均糧食產(chǎn)量、機(jī)耕面積比明顯高于研究區(qū)平均水平，生態(tài)建設(shè)能力較強(qiáng)，但該區(qū)地形起伏度相對(duì)較大，植被覆蓋率較低，年降水量較少，自然本底條件相對(duì)不佳。

3.2.2

臨界安全等級(jí)區(qū)。該等級(jí)區(qū)域的縣級(jí)行政單元包括扶余、大安、寧江、洮北和長(zhǎng)嶺5個(gè)縣（市、區(qū)），生態(tài)安全指數(shù)分別為0.57、0.56、0.54、0.51、0.47。與研究區(qū)整體水平相比，該等級(jí)區(qū)植被覆蓋率高、鹽堿地面積小、年降水量較大，自然本底條件較好，但人口密度、單位面積化肥負(fù)荷、路網(wǎng)密度較大，土地墾殖指數(shù)高，人類(lèi)活動(dòng)干擾大；人均糧食產(chǎn)量、人均GDP較低，機(jī)耕面積比較小，生態(tài)建設(shè)能力不足。

3.2.3

較不安全等級(jí)區(qū)。該等級(jí)區(qū)域的縣級(jí)行政單元為通榆縣，位于研究區(qū)西部，生態(tài)安全指數(shù)為0.37。與研究區(qū)整體水平相比，該等級(jí)區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢(shì)在于地?zé)嶂笖?shù)高，人口密度、路網(wǎng)密度、單位面積化肥負(fù)荷小，土地墾殖指數(shù)較低，人類(lèi)活動(dòng)干擾小，但植被覆蓋率低，年降水量、河流密度小，鹽堿地、沙漠化嚴(yán)重，自然本地條件差；人均糧食產(chǎn)量、人均GDP較低，機(jī)耕和有效耕地灌溉面積小，生態(tài)建設(shè)能力低。

4 結(jié)論

（1）生態(tài)安全是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，吉林省西部自然資源豐富，但生態(tài)環(huán)境較為脆弱。筆者在識(shí)別吉林省西部自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的自然本底特征和經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把握該區(qū)生態(tài)安全的影響因子及其之間的聯(lián)系，構(gòu)建該區(qū)特色的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)該區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究結(jié)果為該區(qū)合理開(kāi)發(fā)利用資源、保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

（2）該研究以縣級(jí)行政單位為評(píng)價(jià)單元，以“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型框架（PSR）為基礎(chǔ)，根據(jù)自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)原理，在全面考慮生態(tài)安全影響因素基礎(chǔ)上，注意各評(píng)價(jià)因子間的相互關(guān)聯(lián)性和一些指標(biāo)定量化難度大的實(shí)際困難，構(gòu)建以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)為準(zhǔn)則層的吉林省西部生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。指標(biāo)權(quán)重確定采用改進(jìn)了的IAHP和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)估算法相結(jié)合的方法。

（3）評(píng)價(jià)結(jié)果表明，吉林省西部各縣級(jí)行政單元生態(tài)安全指數(shù)介于0.2～0.8之間，分別對(duì)應(yīng)于較安全、臨界安全和較不安全3個(gè)等級(jí)。其中，處于較安全等級(jí)縣級(jí)行政單元4個(gè)，處于臨界安全等級(jí)5個(gè)，處于較不安全等級(jí)1個(gè)；生態(tài)安全指數(shù)最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。

（4）較安全等級(jí)區(qū)生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾小，自然本底條件相對(duì)欠佳；臨界安全等級(jí)區(qū)生態(tài)環(huán)境一般，自然本底條件較好，但人類(lèi)活動(dòng)干擾大，生態(tài)建設(shè)能力不足；較不安全等級(jí)區(qū)地?zé)嶂笖?shù)高，人類(lèi)活動(dòng)干擾小，但自然本地條件差，生態(tài)建設(shè)能力低，生態(tài)環(huán)境較差。

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責(zé)任編輯 李菲菲 責(zé)任校對(duì) 李巖