耿艷輝 閔慶文 呂愛鋒 成升魁

(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京,100101)

涇河流域不同生態(tài)功能區(qū)可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)3

耿艷輝 閔慶文 呂愛鋒 成升魁

(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京,100101)

水土資源的不合理利用會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)問題,這些問題正逐步得到重視,相關(guān)的研究也備受關(guān)注。本文以涇河流域?yàn)檠芯繉?duì)象,分別不同生態(tài)功能區(qū)對(duì)基于水土資源的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行評(píng)價(jià),研究結(jié)果可為區(qū)域水土資源的進(jìn)一步優(yōu)化配置和合理利用提供指導(dǎo)。本文首先將流域分為六個(gè)生態(tài)功能區(qū),即東部山地水源涵養(yǎng)區(qū)(Ⅰ區(qū))、西部山地水源涵養(yǎng)區(qū)(Ⅱ區(qū))、北部丘陵溝壑水土保持區(qū)(Ⅲ區(qū))、南部山地丘陵溝壑水土保持區(qū)(Ⅳ區(qū))、塬地(階地、平原)、農(nóng)田保護(hù)區(qū)(Ⅴ區(qū))、中部過渡區(qū)(Ⅵ區(qū))。然后,確定了由兩個(gè)系統(tǒng)即社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)、8個(gè)綜合性指標(biāo)組成的水土資源可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)體系,從生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀(林草覆蓋率和土地退化指數(shù))、耕地壓力、水足跡與水壓力三個(gè)方面對(duì)各功能區(qū)及相互之間的差異性進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上,對(duì)各區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明,涇河流域除Ⅴ區(qū)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其他各區(qū)(面積總計(jì)占90.09%)均處于不協(xié)調(diào)狀態(tài),這反映出流域總體可持續(xù)發(fā)展能力差。

涇河流域;水土資源;可持續(xù)發(fā)展能力;生態(tài)功能分區(qū);評(píng)價(jià)

可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)及其定量評(píng)價(jià)方法研究是當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展研究的熱點(diǎn)之一,評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)和程度,是建立可持續(xù)發(fā)展綜合決策機(jī)制和協(xié)調(diào)管理機(jī)制的基礎(chǔ),是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展管理的依據(jù)[1]。在國際上關(guān)于可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)最有代表性的有:人類發(fā)展指數(shù)(Human Development Index,HDI)①;可持續(xù)進(jìn)程指數(shù)[2](Sustainable Process Index,SPI);生態(tài)足跡(Ecological Footprint)等等。

按照指標(biāo)的富集程度,可以分為單項(xiàng)指標(biāo)、綜合核算體系和菜單式指標(biāo)體系,各有優(yōu)缺點(diǎn)[3]。對(duì)于菜單式的指標(biāo),按照指標(biāo)表達(dá)的領(lǐng)域,可分為社會(huì)發(fā)展指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)、自然資源指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)四個(gè)子體系構(gòu)成。社會(huì)發(fā)展指標(biāo)以表達(dá)人口與科技發(fā)展水平占主要位置;經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)多采用傳統(tǒng)的G DP、G NP指標(biāo),輔以表達(dá)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)等;自然資源指標(biāo)主要包括表達(dá)土地、水、能源等資源的人均占有、資源密度等方面的指標(biāo);環(huán)境指標(biāo)主要包括表達(dá)環(huán)境狀態(tài)及變化趨勢(shì)的指標(biāo)[4-6]①。當(dāng)選擇較多指標(biāo)時(shí),應(yīng)避免多個(gè)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián),表達(dá)含義重復(fù)。

自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有復(fù)雜性,單方面一個(gè)指標(biāo)不能概括諸如生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素等多個(gè)方面,因此需要運(yùn)用一套合理的指標(biāo)體系來評(píng)價(jià)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展能力[7-8]②。由于評(píng)價(jià)重點(diǎn)和目的的不同產(chǎn)生了許多評(píng)價(jià)的思路和方法。1992年以來,有關(guān)可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)體系不斷被提出。如:經(jīng)濟(jì)合作組織(OECD)提出的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型(Pressure2State2Response(PSR))、聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)局(UNSTAT)的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系框架(FISD)、國際科學(xué)聯(lián)合會(huì)環(huán)境問題科學(xué)委員會(huì)(SCOPE)的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系。同時(shí),在國際、國家、區(qū)域和部門等不同層次的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系也不斷涌現(xiàn),具有代表性的有加拿大、美國、荷蘭等國家的指標(biāo)體系,以及加拿大阿爾伯塔、美國俄勒岡等具體地區(qū)的指標(biāo)體系。

可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)(體系)是用于評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)展、反映發(fā)展問題的檢測(cè)工具。因此,該指標(biāo)體系必須具備如下功能:描述功能(反映社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的基本狀況)、解釋功能(提供分析客觀現(xiàn)象和產(chǎn)生原因的邏輯線索和有關(guān)數(shù)據(jù))、評(píng)價(jià)功能(實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r、政策、措施作出客觀評(píng)價(jià))、監(jiān)測(cè)功能和預(yù)測(cè)功能。也就是說可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系必須能夠描述和表征出某一時(shí)刻發(fā)展的各個(gè)方面的現(xiàn)狀,能夠描述和反映某一時(shí)刻發(fā)展的各個(gè)方面的變化趨勢(shì)以及描述和表征發(fā)展的各個(gè)方面的協(xié)調(diào)程度[3]。

面向生態(tài)建設(shè)的基于水土資源的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià),是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要內(nèi)容,因此,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的評(píng)價(jià)方法完全適用于本次評(píng)價(jià)。本文以涇河流域?yàn)檠芯繉?duì)象,首先進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū),然后選取相關(guān)的綜合指標(biāo)對(duì)各區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和水土資源利用情況進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)價(jià),最后對(duì)各區(qū)基于水土資源的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),研究結(jié)果可為當(dāng)?shù)貙?shí)施可持續(xù)的水土資源管理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況及其生態(tài)功能分區(qū)

1.1.1 研究區(qū)概況

涇河為黃河的二級(jí)支流,黃河十大水系之一,流經(jīng)寧夏、甘肅、陜西3省(區(qū))31個(gè)縣市,其中包括寧夏5個(gè)縣、甘肅和陜西各13個(gè)縣,行政邊界主要位于東經(jīng)106°14′-108°42′和 北 緯 34°46′-37°19′之 間 ,流 域 行 政 面 積70 039 km2。流域面臨嚴(yán)峻的水土流失問題,侵蝕模數(shù)5 000-8 000 t/km2的強(qiáng)度侵蝕區(qū)面積占總面積的4215%①黃河上中游管理局規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,黃河水土保持生態(tài)工程涇河流域規(guī)劃(初稿),2003。。分配不均的降水、松散的土壤自身結(jié)構(gòu)、支離破碎的丘陵溝壑地形,更重要的是人類不合理的土地利用行為,是造成土壤侵蝕的原因。

1.1.2 流域生態(tài)功能分區(qū)

生態(tài)功能區(qū)劃是繼自然區(qū)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃之后,在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)方面進(jìn)行的另一種區(qū)劃方式。它是運(yùn)用現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的理論,將區(qū)域劃分為不同級(jí)別的功能單元,根據(jù)各單元的生態(tài)過程特點(diǎn)、生態(tài)環(huán)境的敏感性及所面臨的生態(tài)環(huán)境問題,進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),揭示其空間分布規(guī)律,為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境綜合建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)[9]。作為一種特定的目的性區(qū)劃,生態(tài)功能區(qū)劃首先遵循地理區(qū)劃的一般性原則,如地域分異原則、區(qū)域共扼性原則、區(qū)內(nèi)相似性和區(qū)間差異性原則等等,此外也有其自身的特定的原則,如自然要素與人文要素綜合分析的原則,行政區(qū)劃的完整性和區(qū)劃單元在空間上相對(duì)集中連片的原則,主導(dǎo)性原則等。

本項(xiàng)研究的生態(tài)功能分區(qū)建立在《黃河水土保持生態(tài)工程涇河流域發(fā)展規(guī)劃(2003)》②黃河上中游管理局規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,黃河水土保持生態(tài)工程涇河流域發(fā)展規(guī)劃,2003。中的生態(tài)功能分區(qū)的基礎(chǔ)上,同時(shí)參照了中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站編著的《中國生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究》中對(duì)流域31個(gè)縣的評(píng)價(jià)結(jié)果、各縣縣志和地方專家意見。

本研究最終將流域分為六個(gè)生態(tài)功能區(qū)(見圖1):東部山地水源涵養(yǎng)區(qū)(Ⅰ區(qū))、西部山地水源涵養(yǎng)區(qū)(Ⅱ區(qū))、北部丘陵溝壑水土保持區(qū)(Ⅲ區(qū))、南部山地丘陵溝壑水土保持區(qū)(Ⅳ區(qū))、塬地(階地、平原)、農(nóng)田保護(hù)區(qū)(Ⅴ區(qū))、中部過渡區(qū)(Ⅵ區(qū))。其中Ⅰ區(qū)包括華池、合水、旬邑、寧縣和正寧5個(gè)縣;Ⅱ區(qū)包括涇源、華亭、隆德和隴縣4個(gè)縣;Ⅲ區(qū)包括鹽池縣、定邊縣、環(huán)縣、原州區(qū)和彭陽縣5個(gè)縣(區(qū));Ⅳ區(qū)包括千陽縣、麟游縣、靈臺(tái)縣和崇信縣4個(gè)縣;Ⅴ區(qū)包括咸陽市市轄區(qū)、涇陽、禮泉、乾縣、永壽、彬縣、長武縣和淳化縣8個(gè)縣(區(qū));Ⅵ區(qū)包括慶陽縣、鎮(zhèn)原縣、涇川縣、西峰市市轄區(qū)和平?jīng)鍪惺休爡^(qū)5個(gè)縣(區(qū))。

這六個(gè)功能區(qū)的基本特征分別為:

圖1 涇河流域生態(tài)功能分區(qū)Fig.1 Ecological function districts of Jinghe Watershed

(1)Ⅰ區(qū)。該區(qū)面積占流域總面積的17.93%;人口密度略低于流域平均值,為104.94人/km2;降雨量高于流域平均降雨量,為556.12 mm,氣候溫和濕潤。子午嶺林區(qū)坐落在該區(qū)域,子午嶺林區(qū)地形起伏緩和,主梁海拔1 500-1 600 m,一般地區(qū)海拔為1 200-1 600 m。

(2)Ⅱ區(qū)。該區(qū)面積占流域總面積的7.40%;人口密度與流域平均水平相當(dāng),為139.62人/km2;降雨量大,居流域第二位,為596.08 mm;氣溫低。六盤山土石山林區(qū)坐落在該區(qū)域,六盤山海拔多在2 300-2 900 m,主峰(米崗山)為2 942 m;山脊較平緩 ,山坡陡峭,多在 25°以上。

(3)Ⅲ區(qū)。該區(qū)地貌類型主要為梁峁丘陵、殘塬丘陵、梁狀丘陵,區(qū)內(nèi)梁峁起伏、坡陡溝深。該區(qū)土地面積最大,占41.73%;人口密度最低,僅52.73人/km2;農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力最大,人民生活相當(dāng)貧困;降雨量在六個(gè)區(qū)中最少,平均為380.82 mm;林地面積在六個(gè)區(qū)中也最少,僅占面積的4.35%。

(4)Ⅳ區(qū)。該區(qū)地貌與Ⅲ區(qū)類似,為黃土丘陵溝壑區(qū),但由于降雨量與Ⅲ區(qū)有顯著差異,因此景觀較之有很大不同。面積占7.91%;降雨量為625.06 mm,居流域第一位;人口密度較低,為95.47人/km2。

(5)Ⅴ區(qū)。該區(qū)土地面積占9.91%。地貌多屬高塬溝壑類型,主要涉及黃土高塬溝壑區(qū)、黃土階地區(qū)、沖積平原區(qū),其南部有渭河的三、四級(jí)階地及河漫灘。區(qū)內(nèi)的高塬溝壑區(qū)土地資源較為廣闊,塬面平緩,土層深厚;階地(平原)區(qū)地勢(shì)平坦,土壤肥沃,氣候溫和,水利條件優(yōu)越,交通方便。年降雨量較豐沛,為555.59 mm,氣候?qū)倥瘻貛О敫珊?、半濕潤氣候區(qū),植被屬暖溫帶落葉闊葉林地帶。人口密集,人口密度高達(dá)493.99人/km2,遠(yuǎn)高于其他五個(gè)區(qū)。

(6)Ⅵ區(qū)。Ⅵ區(qū)為Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)向Ⅴ區(qū)過渡區(qū),這使得其地形地貌較其他區(qū)更為復(fù)雜。面積占15.12%;多年平均降雨量在流域內(nèi)屬偏低水平;為523.21 mm,人口密度較大為183.14人/km2,人類活動(dòng)強(qiáng)度也較大,僅次于Ⅴ區(qū)。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 單項(xiàng)指標(biāo)的選取、計(jì)算與數(shù)據(jù)來源

根據(jù)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)-水土資源-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的特點(diǎn),結(jié)合以上提出的指標(biāo)體系建立的基本原則,同時(shí)參考有關(guān)指標(biāo)體系的建立,確定了由兩個(gè)系統(tǒng)、8個(gè)綜合性指標(biāo)組成的水土資源可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)體系(見圖2)。兩個(gè)系統(tǒng)分別為社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱資源環(huán)境子系統(tǒng))。社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)主要用以反映人口數(shù)量、人類發(fā)展需求和活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)資源環(huán)境的壓力,資源環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)用以反映在自然和人類活動(dòng)因素影響下水土資源和生態(tài)環(huán)境所處的狀態(tài)。

圖2 涇河流域水土資源可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index systemof sustainable development ability of water and land resources in Jinghe Watershed

社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)選取三類、共四個(gè)指標(biāo)。指標(biāo)計(jì)算所需數(shù)據(jù)來源于甘肅省平?jīng)龅貐^(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒(2005)、甘肅省慶陽地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒(2006)、陜西省咸陽市統(tǒng)計(jì)年鑒(2005)、陜西省寶雞市統(tǒng)計(jì)年鑒(2005)、寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒(2006)、“十五時(shí)期”定邊縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料、定邊縣統(tǒng)計(jì)年鑒(2006),流域涉及的各縣2005年統(tǒng)計(jì)年鑒等資料。水土資源的壓力源于當(dāng)?shù)厝说纳媾c發(fā)展需要以及當(dāng)?shù)厝说膶?shí)際活動(dòng)強(qiáng)度,這四個(gè)指標(biāo)反映了這些壓力:

(1)人口壓力指數(shù)%(u1)。是各區(qū)人口密度與FAO制定的干旱和半干旱地區(qū)人口密度的合理標(biāo)準(zhǔn)22人/km2的比值,該值越大說明該區(qū)的人口壓力越大。

(2)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力指數(shù)(u2)。是2005年各區(qū)農(nóng)民人均純收入與全國平均農(nóng)民人均純收入的差距與全國平均人均純收入的比值(各區(qū)均低于全國平均值),數(shù)值變化在0-1之間,該值越大說明農(nóng)民越貧困,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力越大,農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求也就越強(qiáng)烈,當(dāng)這種需求被不合理的釋放時(shí)就有可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。

(3)G DP密度(萬元/km2)(u3)。指各功能區(qū)單位面積土地上的G DP,用以反映人類的綜合活動(dòng)強(qiáng)度。

(4)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值密度(萬元/km2)(u4)。指各功能區(qū)單位面積土地上的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值,用以反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)強(qiáng)度。

水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)選取了三類、共四個(gè)指標(biāo),這些指標(biāo)反映了在一定的壓力下水、土地承載狀況以及生態(tài)環(huán)境所處的狀態(tài),它們分別是:

(1)土地退化指數(shù)(u5)。該指數(shù)是根據(jù)輕度侵蝕、中度侵蝕和重度侵蝕土地面積比重和權(quán)重計(jì)算得到的,表征各縣風(fēng)蝕、水蝕、重力侵蝕的面積占總面積的比重,計(jì)算方法為:

土地退化指數(shù)=(0.05×輕度侵蝕面積+0.25×中度侵蝕面積+0.7×重度侵蝕面積)/區(qū)域面積 (1)

式中0.05、0.25和0.7分別是輕度侵蝕、中度侵蝕和重度侵蝕的權(quán)重。土地退化指數(shù)越大說明該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化越嚴(yán)重。涇河流域各縣土地退化指數(shù)數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)[11]。

(2)林草覆蓋率(%)(u6)。該指數(shù)是區(qū)域有林地、灌木林和高覆蓋度草地面積之和占區(qū)域土地總面積的比例。計(jì)算該指數(shù)所需數(shù)據(jù)來源于由國家資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫獲得的2000年1∶10萬土地利用圖。

(3)多年平均耕地壓力指數(shù)(u7)。耕地壓力指數(shù)是指最小人均耕地面積與實(shí)際人均耕地面積之比,計(jì)算公式如下[12-14]:

(4)水壓力指數(shù)(u8)。是居民生產(chǎn)生活過程中所消費(fèi)的藍(lán)水足跡總量(WFPb)與徑流量(ORUN)的比值[15]:

BWSI顯示了一個(gè)地區(qū)徑流開發(fā)的程度,該值越大說明區(qū)域地表水開發(fā)利用程度越高。地表水開發(fā)利用存在一個(gè)合理閾值,國際上公認(rèn)的地表水合理開發(fā)利用程度是30%,極限開發(fā)利用程度是40%[16]。因此,當(dāng) BWSI超過0.4時(shí)說明區(qū)域地表水開發(fā)過度,河道內(nèi)需水已很難滿足。

1.2.2 綜合評(píng)價(jià)方法與流程

通過多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法得出綜合指數(shù),用以對(duì)不同評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和排序,步驟如下[7]:

(1)建立水土資源可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。依據(jù)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)的理論,選擇一組具有典型代表意義,能反映水土資源和生態(tài)環(huán)境所承受的壓力與狀態(tài)、能全面反映可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)各方面要求的特征指標(biāo)。

(2)指標(biāo)權(quán)重的確定及綜合指標(biāo)值的計(jì)算。在任一綜合指標(biāo)體系中,由于各指標(biāo)所承載信息的類型不同,指標(biāo)子系統(tǒng)及具體指標(biāo)項(xiàng)在描述某一社會(huì)現(xiàn)象或社會(huì)狀況過程中所起的作用程度也不同,因此綜合指標(biāo)和各指標(biāo)之間不是簡(jiǎn)單的求和關(guān)系,而是一種加權(quán)求和的關(guān)系。即:

式中 S是綜合指標(biāo)值,Wi是各分項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值Pi是各分項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量值。

指標(biāo)的權(quán)重在多目標(biāo)決策問題中反映各個(gè)指標(biāo)的重要程度。指標(biāo)權(quán)重的合理與否在很大程度上影響綜合評(píng)價(jià)的正確性和科學(xué)性。這里采用層次分析法(AHP)確定。

(3)建立可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)模型。本文采用協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行求算和評(píng)價(jià)[10]。

功效函數(shù)(指標(biāo)的無量綱化):設(shè)研究區(qū)可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)變量為 ui,評(píng)價(jià)指標(biāo)值為 xi,ai和bi為系統(tǒng)穩(wěn)定臨界上指標(biāo)的上、下限值。可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)指標(biāo)變量對(duì)系統(tǒng)有序的功效表示為:

式中 U(ui)為指標(biāo) ui對(duì)系統(tǒng)有序的功效。

協(xié)調(diào)度 C介于0-1之間,C>0.8時(shí),系統(tǒng)處于高協(xié)調(diào)狀態(tài);0.6×C×0.8時(shí),系統(tǒng)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài);0.5×C×0.6時(shí)系統(tǒng)處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài);0

1.2.3 指標(biāo)值及權(quán)重的確定

各功能區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值見表1(因篇幅限制,這里僅列出Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的值,Ⅲ-Ⅵ區(qū)略)。u1的上限為預(yù)測(cè)的2025年人口壓力指數(shù),下限為1,因此各區(qū)的上、下限各不相同;u2上限為100,下限為0;Ⅴ區(qū)的 u3值最大,為455.75,這里各功能區(qū)即以該值為 u3上限,下限為0;Ⅴ區(qū)的 u4值也最大,為139.41,這里各功能區(qū)以該值為 u4上限,下限為0;u5的上限為流域31個(gè)縣中土地侵蝕最嚴(yán)重的縣(環(huán)縣)的土地退化指數(shù)95.08,下限為土壤侵蝕最輕微的縣區(qū)(咸陽市市轄區(qū))的土地退化指數(shù)7.32;u6的上限為100,下限為0;各功能區(qū) u7的上限為各自1990、1995、2000和2005年四個(gè)年份中耕地壓力最大的年份的耕地壓力指數(shù)值,下限為四個(gè)年份中耕地壓力最小的年份的耕地壓力指數(shù)值,因此各區(qū)的上、下限各不相同;u8上限為1,下限為0。

各功能區(qū) u1-u4的權(quán)重分別為0.28、0.33、0.15、0.24,u5-u8的權(quán)重分別為 0.36、0.25、0.31、0.08。社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)權(quán)重賦為0.35,資源環(huán)境子系統(tǒng)權(quán)重賦為0.65。

2 結(jié)果與分析

2.1 各區(qū)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

Ⅰ區(qū)為子午嶺林區(qū)所在區(qū)域,其 u1-u8值分別為4.77,0.428 9,46.11×104元/km2,15.01×104元/km2,52.82,25.63%,1.092 8,0.080 3?？梢钥闯?林草覆蓋率較高為25.63%,其中有林地和灌木林地覆蓋率為17.86%,居各區(qū)之首;但土地退化指數(shù)為52.82,說明受人類活動(dòng)影響較大,導(dǎo)致了土地退化程度大,退化程度高于流域平均水平,僅次于Ⅵ區(qū)和Ⅲ區(qū),居第三位;多年平均耕地壓力指數(shù)略高于1,為11092 8,說明糧食基本自給自足;水壓力指數(shù)為8.080 3,說明藍(lán)水開發(fā)程度低?？偲饋砜丛搮^(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況很差:人口壓力指數(shù)為4.77,說明人口壓力較大;G DP密度和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值密度分別為46.11×104元/km2和15.01×104元/km2,說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低,且在六個(gè)區(qū)中是除Ⅲ區(qū)外最差的;農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力指數(shù)為0.428 9,說明農(nóng)村居民貧困,在各區(qū)中屬中等水平。

Ⅱ區(qū)為六盤山自然保護(hù)區(qū)所在的區(qū)域,其 u1-u8值依次為6.35,0.475 7,76.70×104元/km2,34.74×104元/km2,23.26,27.92%,1.178 9,0.080 3。水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)值顯示:林草覆蓋率為27.92%,居各區(qū)之首,其中有林地和灌木林地覆蓋率為16.80%,生態(tài)環(huán)境狀況好;耕地壓力指數(shù)略高于1,只能實(shí)現(xiàn)基本自給自足。水壓力指數(shù)為0.080 5。農(nóng)民貧困。

Ⅲ區(qū)位于流域上游,面積廣闊,占流域總面積的41%,許多特征與下游的Ⅴ區(qū)形成鮮明的對(duì)比。其 u1-u8值依次為2.40,0.551 6,25.94×104元/km2,9.82×104元/km2,60.88,3.75%,1.434 1,0.258 1。該區(qū)人口密度在六個(gè)區(qū)中最小,但由于土地貧瘠、糧食單產(chǎn)低,因此耕地壓力指數(shù)是六個(gè)區(qū)最大的,很難實(shí)現(xiàn)自給自足。其農(nóng)民貧困程度最高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最差。由于本身自然條件惡劣及對(duì)土地的過度開發(fā)利用,林草覆蓋率僅為3.75%,土地退化指數(shù)高達(dá)76.91,土地退化程度僅次于Ⅵ區(qū),居流域第二位。今后該區(qū)的重點(diǎn)應(yīng)該是生態(tài)建設(shè),其次才是農(nóng)業(yè)發(fā)展,在糧食方面應(yīng)該主要依靠其他區(qū)域而非自給自足,在生態(tài)恢復(fù)中可適當(dāng)發(fā)展牧業(yè),通過畜禽產(chǎn)品虛擬水的流出換取糧食產(chǎn)品虛擬水的流入。

Ⅳ區(qū)位于流域的西南部,降雨量多,人口壓力相對(duì)較小,貧困程度高于流域平均水平,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力較大,耕地壓力指數(shù)0.845 3,是六個(gè)區(qū)中唯一小于1的,林草覆蓋率較低為9.67%,土地退化程度相對(duì)較輕。其 u1-u8值依次為4.34,0.450 4,49.36×104元/km2,31.32×104元/km2,29.87,9.67%,0.845 3,0.115 2。

Ⅴ區(qū)地處流域下游,是六個(gè)區(qū)中人口最密集、人類活動(dòng)強(qiáng)度最大的區(qū)域,由于其相對(duì)優(yōu)越的自然條件,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力指數(shù)最小,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高,同時(shí)生態(tài)環(huán)境也最好。由于土地肥沃糧食單產(chǎn)高,其耕地壓力指數(shù)處于流域中等水平,但也僅能基本自給自足。強(qiáng)烈的人類活動(dòng)使得水資源開發(fā)利用程度最高,已超過區(qū)域地表水開發(fā)上限,其他區(qū)域的生態(tài)環(huán)境建設(shè)如果導(dǎo)致下游來水量的減少,其主要影響的區(qū)域即是Ⅴ區(qū)。其中 u1-u8值分別為22.45,0.075 8,455.75×104元/km2,139.41×104元/km2,10.71,7.24%,1.101 4,0.695 7。

Ⅵ區(qū) u1-u8值分別為8.32,0.357 2,137.6×104元/km2,28.06×104元/km2,76.91,3.60%,1.286 2,0.413 0。是除Ⅴ區(qū)外人口最為密集、人類活動(dòng)最為劇烈的區(qū)域,該區(qū)耕地質(zhì)量差,耕地壓力指數(shù)高。農(nóng)業(yè)發(fā)展效率不高,且以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià),林草覆蓋率在六個(gè)區(qū)中是最低的,僅為3.60%,土地退化程度居六個(gè)區(qū)之首,地表水資源開發(fā)利用程度高。減少耕地面積、提高耕地使用效率、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、提高林牧業(yè)產(chǎn)值應(yīng)成為該區(qū)今后發(fā)展的重點(diǎn)。

表1 涇河流域水土資源可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系賦值(Ⅰ、Ⅱ)Tab.1 Values of evaluation index systemof sustainable development ability of water and land resources in Jinghe Watershed(Ⅰ、Ⅱ)

2.2 各區(qū)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

計(jì)算獲得各功能區(qū)各系統(tǒng)的發(fā)展協(xié)調(diào)度及綜合發(fā)展協(xié)調(diào)度(見表2)。結(jié)果顯示,Ⅰ-Ⅵ區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度分別為:0.29、0.28、0.21、0.27、0.77 和 0.41,除 Ⅴ區(qū)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其它各區(qū)(總計(jì)占流域總面積的90109%)均處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。Ⅰ-Ⅵ區(qū)水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度分別為:0148、0163、0136、0156、0156和0129,除Ⅱ區(qū)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài),Ⅳ區(qū)和Ⅴ區(qū)處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其它各區(qū)(總計(jì)占74178%)均處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。Ⅰ-Ⅵ區(qū)的綜合協(xié)調(diào)度分別為0140、0149、0130、0144、0164和0134,除Ⅴ區(qū)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其他各區(qū)(總計(jì)占90109%)均處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。

表2 各功能區(qū)各子系統(tǒng)發(fā)展協(xié)調(diào)度Tab.2 Coordination degree of the sustainable development subsystems of each ecological function region in Jinghe Watershed

3 結(jié)論與討論

涇河流域地域廣闊,水土流失嚴(yán)重,且區(qū)域差異明顯。本文在綜合考慮生態(tài)環(huán)境、自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)差異的基礎(chǔ)上,進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū),共分為六個(gè)區(qū)。采用人口壓力指數(shù)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力指數(shù)、G DP密度和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值密度對(duì)各功能區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià),說明其人口壓力、貧困程度、人類活動(dòng)強(qiáng)度狀況;采用多年平均耕地壓力指數(shù)、水壓力指數(shù)、土地退化指數(shù)和林草覆蓋率來對(duì)各功能區(qū)的水土資源與生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

從分析可以看出各區(qū)在不同的人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力下,水土資源利用和生態(tài)環(huán)境狀況呈現(xiàn)不同的特征。在分項(xiàng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,采用區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的評(píng)判方法,確定了兩個(gè)系統(tǒng)、8個(gè)綜合性指標(biāo)組成的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,綜合評(píng)價(jià)流域基于水土資源的可持續(xù)發(fā)展能力。結(jié)果顯示除Ⅴ區(qū)處于比較協(xié)調(diào)狀態(tài)外,其他各區(qū)(面積總計(jì)占90.09%)均處于不協(xié)調(diào)狀態(tài),這反映出流域總體可持續(xù)發(fā)展能力差,進(jìn)一步的水土資源優(yōu)化配置研究將是必要的。對(duì)各功能區(qū)的分項(xiàng)評(píng)價(jià)將有助于因地制宜的采取措施提高涇河流域的水土資源利用效率、促進(jìn)生態(tài)建設(shè)工作。

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Evaluation on Sustainable Development Ability of Ecological Function Regions in Jinghe Watershed

GENG Yan2hui MIN Qing2wen LV Ai2feng CHENG Sheng2kui
(Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China)

The irrational utilization of water and land resources,together with its serious ecological consequence,have long been receiving researchers’much concern,as importance is put on it gradually.In this paper,Jinghe Watershed,an arid and semiarid area located in the Loess Plateau,is taken as a case for research to evaluate on sustainable development ability of water and land resources based on ecological function regions.The study results are useful for the further study on optimal allocation and irrational utilization of local water and land resources.Firstly,we divided Jinghe Watershed into 6 zoned ecological function regions:they are water conservation district in east(District I),water conservation district in west(District II),soil and water conservation district in north(District III),soil and water conservation district in south(District IV),farmland protection district(District V)and ecological conservation and farmland protection transitional district(District VI).Then we construct evaluating indicator system which includes 8 integrated indicators.We evaluate difference among elological fanction regions from three aspects which are ecological environment status(coverage of forest and grass,land degradation index),farmland pressure,and water footprint and water environment pressure.The evaluation results show that except District V,other five districts(90.09%area of the watershed)are all in an incongruous state and that the sustainable development ability of water and land resources is bad in the watershed.

Jinghe Watershed;water and land resources;sustainable development ability;ecological function regions;evaluation

TV213.4

A

1002-2104(2010)09-0127-07

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.022

2010-03-20

耿艷輝,博士,助理研究員,主要研究方向?yàn)橘Y源生態(tài)與區(qū)域發(fā)展。

3自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):40801216),國家“973”項(xiàng)目“西部典型區(qū)域森林植被對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的調(diào)控機(jī)理”(編號(hào):2002CB111506)。

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(編輯:于 杰)