克孜勒蘇河流域生態(tài)脆弱性評價

劉偉東 劉翀 張靖

摘 要：通過建立“壓力—狀態(tài)—響應”（PSR）生態(tài)脆弱性評價模型，從壓力、狀態(tài)、響應3個層次選取7個評價指標，對克孜河流域的生態(tài)脆弱性進行評價。結果表明：（1）克孜河流域脆弱度非常高，重度、極重度脆弱區(qū)面積占49.87%，輕度脆弱區(qū)面積僅占17.55%。（2）克孜河流域脆弱性格局呈現(xiàn)北低南高的規(guī)律，輕度脆弱區(qū)分布于恰克瑪克河源頭和克孜勒蘇河上游區(qū)域，重度、極重度脆弱區(qū)集中在帕米爾高原、昆侖山麓，喀什三角洲以西地段。

關鍵詞：生態(tài)脆弱性；脆弱度評價；克孜勒蘇河

中圖分類號：X826 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.04.019

Evaluation of Ecological Vulnerability in Kizil Su River Basin

LIU Weidong1，LIU Chong2，ZHANG Jing2

（1. Ordos City Planning Certification Center， Ordos， Inner Mongolia 017000， China； 2. College of Environment and Resources， Dalian Minzu University， Dalian， Liaoning 116600， China）

Abstract：In order to evaluate the ecological vulnerability of Kizil Su River basin， the experiment was conducted through "pressure - state - response" （PSR） assessment model， and seven evaluation indices from 3 levels including pressure， state and response were selected. The results showed that： （1） the vulnerability of the Kizil Su River basin was very high， in which severe and extremely severe vulnerability areas was 49.87% and mild vulnerability area was 17.55%. （2） The pattern of vulnerability in Kizil Su River basin had a trend of higher in the north and lower in the south， showing that mild vulnerability areas distributed in the source of Qiakemake River and upstream of Kizil Su River， severe and extremely severe vulnerability areas concentrated in the Pamirs， the foothills of Kunlun， and west of Kashi Delta area.

Key words：ecological vulnerability； vulnerability assessment； Kizil Su river

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾后表現(xiàn)出的不穩(wěn)定特性[1]，即生態(tài)環(huán)境所表現(xiàn)出的易變性，這種變化往往是向不利于人類生存、發(fā)展和利用方向發(fā)展。脆弱的生態(tài)環(huán)境抗外界干擾能力低，受到干擾后自恢復能力差，生物組成和生產力波動性大，極易發(fā)生退化。地質構造、地貌特征、氣候狀況、水資源條件、植被覆蓋情況、人類活動強度等都會影響或導致生態(tài)環(huán)境脆弱性變化[2-3]。同時，生態(tài)脆弱性評價是診斷區(qū)域環(huán)境問題[4]、識別關鍵脆弱環(huán)境因子的重要手段[5]，也是生態(tài)環(huán)境整治的必要步驟之一。

隨著全球變化和人類活動的加劇，生態(tài)與環(huán)境問題日益嚴重，生態(tài)脆弱性問題尤為突出。有關生態(tài)脆弱性的研究越來越成為國內外學者研究的焦點，在生態(tài)脆弱評價的理論、方法和應用領域開展了大量卓有成效的研究。在理論和評價方法方面：Chen等[6]認為，生態(tài)脆弱性是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在人類活動影響下發(fā)生變化（退化或改善）的潛在可能性及其程度；周勁松[7]認為，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指生態(tài)系統(tǒng)在一定機制作用下，容易由一種狀態(tài)演變成另一種狀態(tài)，遭變后又缺乏恢復到初始狀態(tài)的能力；喬青等[8]綜述了生態(tài)脆弱性評價的理論與方法，構建了“敏感—彈性—壓力”的評價模型；于伯華等[9]依據(jù)“生態(tài)問題—環(huán)境因子—評價指標”原則，對青藏高原高寒區(qū)進行脆弱性評價，結果表明，青藏高原中、重度以上脆弱區(qū)面積占74.79%。在生態(tài)脆弱性理論不斷完善的同時，眾多學者選擇對典型的脆弱生態(tài)環(huán)境進行評價研究。李濱勇等[10]結合層次分析法（AHP）和模糊綜合評判法對北疆8個地州的生態(tài)脆弱性進行評價，證明了兼具兩種方法用于生態(tài)脆弱性的優(yōu)勢；靳毅等[11]通過建立“敏感性—彈性—壓力”生態(tài)脆弱性評價模型，對烏審旗近50年的草地生態(tài)脆弱性進行動態(tài)評價，表明該旗草地生態(tài)系統(tǒng)大部分屬于中、低度脆弱區(qū)；馬駿等[12]采用“壓力—狀態(tài)—響應”評價模型對三峽庫區(qū)（重慶段）的生態(tài)脆弱性評價結果表明，重慶段整體處于中度脆弱。

克孜勒蘇河流是我國5個典型的生態(tài)脆弱區(qū)之一，有關該地區(qū)生態(tài)脆弱性研究尚未見報道，本研究對克孜勒蘇河流域進行生態(tài)脆弱性評價，以期為該區(qū)域環(huán)境整治、污染治理、生態(tài)保護、環(huán)境規(guī)劃等提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

克孜勒蘇河流域地處歐亞大陸腹地，位于我國最西部，流域面積1.99×104 km2，平均海拔4 000 m以上，年均降水量150 mm左右，年際變動大，降水稀少而蒸發(fā)強烈，氣候干燥，晝夜溫差大，屬極度干旱的典型大陸性氣候。流域內雖然草場面積廣大，但植被覆蓋度低，大部分地區(qū)為荒山戈壁，且草場面臨過度放牧而嚴重退化的困境，氣候惡劣，不適宜植被生長，植被高度、蓋度降低，種類減少，群落結構單一，生態(tài)環(huán)境日趨惡化。土地資源大部分是山地和戈壁荒灘，大面積地區(qū)屬于無植被區(qū)域，夏季洪水泛濫和開發(fā)利用均易引發(fā)次生災害。

1.2 研究方法

1.2.1 評價因子選擇 依據(jù)生態(tài)問題-環(huán)境因子-評價指標的途徑篩選，以“壓力—狀態(tài)—響應”（PSR）為評價模型，綜合考慮自然、經濟、社會的情況，從壓力、狀態(tài)、響應這三個層次中選取坡度、>10 ℃積溫、人口密度、NDVI、土地利用、降水、人均GDP等7個指標作為生態(tài)脆弱性評價指標。壓力與狀態(tài)指標描述了人類活動對生態(tài)環(huán)境造成的壓力，以及在這種壓力下資源與環(huán)境的質量狀況、社會經濟狀況；響應指標描述社會各個層次對造成環(huán)境脆弱壓力的響應。資源的利用率、生態(tài)整治的程度、社會進步和經濟的發(fā)展等都是這一指標體系中的重要組成成分。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及指標權重確定 參評指標數(shù)據(jù)性質（有的指標越大越好，有的指標越小越好）及量綱不同，數(shù)據(jù)首先采用極差標準化處理成無量綱數(shù)據(jù)進行評價。

其次，采用層次分析法（AHP），構造判斷矩陣，建立層次結構模型，計算各項評價指標的權重，專家根據(jù)經驗對各項因素的重要性進行打分，并根據(jù)最終打分結果確定各因素權重，指標權重值如表1所示。

1.3 數(shù)據(jù)來源與處理

人口密度和人均GDP指標來自2015年烏恰縣統(tǒng)計年鑒；土地利用數(shù)據(jù)由2016 Landsat 8 OLI影像解譯獲得；坡度計算以90 m空間分辨率的SRTM DEM為數(shù)據(jù)源；降水數(shù)據(jù)從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn）下載；NDVI來自于MODIS MOD13Q1 NDVI 16 d最大值合成產品（下載地址：https：//ladsweb.modaps. eosdis.nasa.gov/search/），空間分辨率250 m，時間跨度為2008—2016年。

以上數(shù)據(jù)使用ArcGIS10.3進行空間量化處理，以柵格為基本評價單元，柵格大小定義為30 m × 30 m。

2 結果與分析

全區(qū)脆弱度差異較大（值域范圍0～1，值越大則表明該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)越脆弱），最低值為0.27，最高值為0.67。為更好地表述克孜河流域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的空間分布，在ArcGIS中利用“自然間斷點”分級法，將全區(qū)所有的柵格按照脆弱度的大小分成4個等級：輕度、中度、重度和極重度（圖1）；然后根據(jù)空間分布劃分不同等級的脆弱區(qū)，面積統(tǒng)計見表2。

2.1 輕度脆弱類型區(qū)

輕度脆弱類型面積3.50×105 hm2，占區(qū)域總面積的17.55%（表2）。主要分布在克孜河上游兩側附近以及烏恰縣的北部地區(qū)恰克瑪克河源頭區(qū)域；區(qū)海拔高程在1 500～4 000 m的低山地帶；氣候類型主要為山區(qū)丘陵氣候，年平均氣溫較低，一般在11 ℃以下，夏季短促、氣候涼爽，降雨量相對偏大，有時可能出現(xiàn)暴雨，冬季漫長但并不寒冷，春季和秋季不明顯； >10 ℃積溫在737 ℃左右，降雨量可達223 mm以上，植被以森林和灌木為主，覆蓋度相對較高，植被指數(shù)在0.4～0.6之間。

2.2 中度脆弱類型區(qū)

中度脆弱類型面積為6.49×105 hm2，占區(qū)域總面積的32.58%。該類型區(qū)分布規(guī)律并不明顯，主要分布在低覆蓋草地和戈壁區(qū)域；>10 ℃積溫多維持在1 300～2 500 ℃左右，年降水量大多在163～205 mm之間，植被覆蓋指數(shù)在0.1～0.2之間。

2.3 重度、極重度脆弱區(qū)

重度、極重度脆弱區(qū)在克孜河流域占比重較大，面積約為9.93×105 hm2，占49.87%。二者大部分集中在流域以南、西南和東南，即帕米爾高原、昆侖山麓和喀什三角洲以西地段；區(qū)域>10 ℃積溫高達3 639 ℃，年降雨量卻極低，大多在133～163 mm之間，最多不超過205 mm；氣候干旱、降水稀少，氣溫常年較高，植被指數(shù)多在0～0.1之間。

昆侖山和帕米爾高原，海拔高程均在4 000 m以上；年平均氣溫低，一般在0 ℃以下；全年四季劃分不明顯，表現(xiàn)為冷暖兩季，暖季多降雨氣流難以進入；受東部塔克拉瑪干沙漠的影響，流域內降水量稀少而蒸發(fā)強烈，氣候干燥，晝夜溫和短促，但處于本流域的地區(qū)山體多處于背風坡，降水量多以降雪形式為主；冷季漫長且嚴寒，并常有大風出現(xiàn)，山峰終年積雪，部分地區(qū)有大量冰川。

喀什三角洲為喀什平原氣候區(qū)，海拔高程在1 500 m以下；年平均氣溫較高，一般在11 ℃左右，氣溫日變化大，日照時間長；氣候干燥，降水稀少而蒸發(fā)強烈；春季酷熱時間短，秋季降溫迅速，冬季漫長氣溫較低。

3 結論與建議

通過建立“PSR”生態(tài)脆弱性評價模型，設計從壓力、狀態(tài)、響應3個層次，7個評價指標，對克孜河流域的生態(tài)脆弱性進行動態(tài)評價。從面積統(tǒng)計來看，克孜河流域整體上脆弱度非常高，中、重度及以上脆弱區(qū)的面積占82.45%；從空間分布上，脆弱性整體呈現(xiàn)南高北低的格局，輕度脆弱區(qū)主要分布在恰克瑪克河源頭區(qū)域和克孜勒蘇河上游區(qū)域，重度、極重度脆弱區(qū)面積占比高達49.87%，接近全區(qū)面積的一半，大部分集中在帕米爾高原、昆侖山麓，喀什三角洲以西地段。

惡劣的自然地貌條件和氣候條件是該流域生態(tài)系統(tǒng)脆弱的主導因素，加之人類的活動破壞，導致該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，脆弱的生態(tài)系統(tǒng)一旦破壞將難以恢復。因此，在地貌、降水、氣溫等較難控制的自然地理因素制約下，如何使人類活動對流域生態(tài)系統(tǒng)的破壞降至最低是維持克孜勒蘇河流域生態(tài)平衡的關鍵。根據(jù)流域生態(tài)脆弱性評價結果提出以下建議：建立生態(tài)補償機制，加大生態(tài)建設投入，建立大規(guī)模防風沙帶、防洪堤壩等；恢復植被，減少對流域內濕地的圍墾和破壞；控制耕地面積，推廣節(jié)水農業(yè)；加強草地保護的監(jiān)督，明確草地保護的職責，設立草地保護的管理體系和獎懲機制。

參考文獻：

[1]趙坷， 饒鼓， 王麗麗， 等.西南地區(qū)生態(tài)脆弱性評價研究： 以云南、貴州為例.地質災害與環(huán)境保護，2004，15（2）：35-42.

[2]王玉朝， 趙成義.綠洲-荒漠生態(tài)脆弱帶的研究[J].干旱區(qū)地理， 2001， 24（2）：184-188.

[3]劉燕華， 李秀彬.脆弱生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展[M].上海：商務印書館， 2007.

[4]NELSON R， KOKIC P， CRIMP S， et al. The vulnerability of Australian rural communities to climate variability and change：Part Ⅱ—Integrating impacts with adaptive capacity.Environmental science & policy，2010，13（1）：18-27.

[5]METZGER M J，ROUNSEVELL M D A， ACOSTA-MICHLIK L， et al. The vulnerability of ecosystem services to land use change. Agriculture ecosystems & environment，2006，114（1）：69-85.

[6]CHEN L， FU B. The evaluation of eco-environmental susceptibility to human activity in Yulin region[J]. Chinese geographical science，1996，6：57-65.

[7]周勁松. 山地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性與荒漠化[J]. 自然資源學報，1997，（01）：11-17.

[8]喬青， 高吉喜， 王維， 等.生態(tài)脆弱性綜合評價方法與應用[J].環(huán)境科學研究， 2008， 21（5）：117-123.

[9]于伯華， 呂昌河.青藏高原高寒區(qū)生態(tài)脆弱性評價[J].地理研究， 2011， 30（12）：2289-2295.

[10]李濱勇， 陳海濱， 唐海萍.基于AHP和模糊綜合評判法的北疆各地州生態(tài)脆弱性評價[J].北京師范大學學報（自然科學版）， 2010，46（2）：197-201.

[11]靳毅， 蒙吉軍， 黃姣.近50年來毛烏素沙地草地生態(tài)脆弱性評價——以內蒙古烏審旗為例[J]. 北京師范大學學報（自然科學版）， 2011，47（5）：909-915.

[12]馬駿， 李昌曉， 魏虹.三峽庫區(qū)生態(tài)脆弱性評價[J].生態(tài)學報， 2015，35（21）：7117-7129.