吳 磊，劉 康

(西北大學 城市與環(huán)境學院，陜西 西安 710127)

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)環(huán)境對外界干擾抵抗力弱，在被干擾后恢復能力低，容易由一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，而且一經改變很難恢復到初始狀態(tài)的性質［1］。生態(tài)脆弱性研究內容涉及系統(tǒng)變化分析、系統(tǒng)自身的敏感性與外部擾動的潛在影響，人地系統(tǒng)的適應性多個方面，涵蓋了環(huán)境變遷、生態(tài)系統(tǒng)響應、社會經濟發(fā)展等多個互為關聯(lián)的領域［2］。隨著人口的急劇增加和資源的不合理利用，生態(tài)系統(tǒng)自身的協(xié)調能力不斷下降，生態(tài)退化越來越成為制約可持續(xù)發(fā)展的重要因素［3］，陜西秦嶺山地的生態(tài)環(huán)境正面臨嚴重的威脅。本文以秦嶺陜西境內所包含的6個地市和33個縣區(qū)為研究對象，對該區(qū)域生態(tài)脆弱性現狀進行評價，以便在理論和實踐上為合理實施生態(tài)恢復和建設提供參考。

1 研究區(qū)概況

秦嶺是中國南北自然環(huán)境的天然分界線，中國中部生態(tài)安全的天然屏障，中國中部重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，也是東亞地區(qū)生物多樣性最豐富的熱點地區(qū)之一。秦嶺山地陜西段位于 32°40'～34°35'N，105°30'～ 110°05'E，面積 5.35 × 106 hm2，占陜西省總面積的26%。林地面積占秦嶺山地面積的75.2%，在土壤保持和水源涵養(yǎng)方面具有極其重要的功能。在行政區(qū)域上，包括西安、咸陽、寶雞、渭南、漢中、安康的部分縣區(qū)和商洛市的全部，共計39個。

2 評價方法

生態(tài)脆弱性是生態(tài)受到外界干擾作用超出自身的調節(jié)范圍，而表現出對干擾的敏感程度。由生態(tài)脆弱性的內涵可知，生態(tài)脆弱性與系統(tǒng)本身的敏感性、面臨的生態(tài)壓力和生態(tài)彈性有關。從這3個方面出發(fā)，采用綜合指數法對生態(tài)脆弱性進行綜合分析和定量評價。

2.1 評價指標的選取

生態(tài)敏感性是在不考慮人類活動影響的前提下，分析可能發(fā)生的主要生態(tài)問題的類型及可能性大小、可能發(fā)生的地區(qū)及程度［4］。針對秦嶺地區(qū)，選擇地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質災害危險性、洪水災害危險性作為分析指標。

生態(tài)壓力可通過生態(tài)環(huán)境目前所承載的人口壓力和資源壓力及經濟發(fā)展壓力來表征。如:人口密度、人均耕地面積、人均水資源占有量、人均GDP、農民人均純收入、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等。

生態(tài)彈性指生態(tài)環(huán)境在內外擾動或壓力不超過其彈性限度時，具有自我調節(jié)與自我恢復能力的特性。生態(tài)彈性的大小與生態(tài)環(huán)境的組成結構及各組成成分有關。故選擇生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質等指標。

根據秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征及生態(tài)脆弱性影響因素分析，構建3個層次的評價指標體系。第一層即生態(tài)脆弱性，第二層是生

態(tài)敏感度、生態(tài)壓力度、生態(tài)彈性度3類，第三層則為18項具體指標，以此為框架建立評價指標體系(見圖1)。

2.2 指標權重的計算

確定評價因子權重常用的方法有德爾斐法、回歸分析法、層次分析法、灰色關聯(lián)度分析法等，本文根據秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征，以專家決策法為基礎構造準則層及各指標層的判斷矩陣，分別計算出準則層和各指標層的值(見圖1)，并將結果經過一致性檢驗。把各指標層的權重值與對應準則層的權重值相乘得到各項指標的權重。

2.3 數據來源及處理

相關數據主要利用陜西省統(tǒng)計年鑒(2006)、陜西省土地利用現狀數據集(2006)、陜西省第二次水資源調查的成果數據、陜西省生態(tài)功能區(qū)劃、陜西省第二次土壤普查數據集等調查資料。由于數據來源不一，因此對收集到的各評價指標原始數據進行標準化處理，以消除原始數據量綱不同所造成的影響。本文采用極差標準化法［5］，公式如下:

圖1 生態(tài)脆弱性評價指標體系

式中:i為第i個評價單元;j為第j項參評指標;Sij為第i個評價單元第j項參評指標的數據標準化值;Xij為第i個評價單元第j項參評指標的原始數據;Xjma為第j項參評指標的最大值;Xjmin為第j項參評指標的最小值。

18項指標中，屬于正向關系的指標有地形起伏度、年降水量、土壤侵蝕脆弱性、地質災害危險性、洪水災害危險性、人口密度、城鎮(zhèn)化率、SO2排放量、COD排放量、旱地占耕地面積比例等10項。屬于逆向關系的指標有人均耕地面積、人均水資源、人均GDP、農民人均純收入、生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質等8項指標。標準化后的指標值為0～1。

2.4 評價指標的計算

采用綜合指數法，對生態(tài)脆弱性進行逐層評價。其中，生態(tài)敏感度和生態(tài)壓力屬于正向指標，生態(tài)彈性屬于逆向指標。公式為:

式中:I為指數值;Bi為指標標準值;Wi為指標權重;j為指標個數。

3 結果與分析

通過以上的計算步驟，對評價結果進行分級。生態(tài)敏感性、生態(tài)壓力、生態(tài)彈性指數按相應的閾值劃分為五級，分別為:低、較低、中等、較高、高。根據式(3)，通過對各單項指標的加權合計，可得出秦嶺地區(qū)各縣區(qū)生態(tài)脆弱性綜合評價結果(見表1)。

3.1 生態(tài)敏感性評價

該區(qū)域生態(tài)敏感性的空間分布特征，秦嶺山地的敏感性南麓高于北麓，東部高于西部。評價值處于0.022～0.122之間，敏感性最低的區(qū)域主要分散在秦嶺山地中部，面積占研究區(qū)總面積的12.3%，敏感性最高即評價值處于0.344～0.480之間的區(qū)域除藍田縣外其余分布在秦嶺南麓，該區(qū)域地形起伏大，自然條件復雜，土壤侵蝕脆弱性較高，經濟的快速發(fā)展使敏感的生態(tài)環(huán)境面臨新的危機，暴雨極易引發(fā)洪水，加劇水土流失、滑坡、泥石流等自然災害。

3.2 生態(tài)壓力評價

針對該區(qū)域生態(tài)環(huán)境目前所承受的人口、資源及經濟發(fā)展壓力來看生態(tài)壓力的空間分布。生態(tài)壓力度較高及以上區(qū)域主要分布在秦嶺北坡的西安、渭南和寶雞所轄的部分縣區(qū)，尤以灞橋和渭濱兩區(qū)生態(tài)壓力最大，秦嶺南坡的漢臺區(qū)、勉縣生態(tài)壓力也較大。這和這些地區(qū)人口集中、工業(yè)發(fā)達城鎮(zhèn)化率高密不可分，但同時，SO2排放量、COD排放量已接近或超過環(huán)境容量，城鄉(xiāng)工農業(yè)、生活廢污水排放量大，污染情況十分嚴重。

3.3 生態(tài)彈性評價

選取生物多樣性、植被蓋度、水源涵養(yǎng)力、土壤有機質作為生態(tài)彈性的評價指標。由于生態(tài)彈性指標與生態(tài)脆弱性評價呈負相關，因此生態(tài)彈性評價值越小表明生態(tài)脆弱性越高。從空間分布上分析，秦嶺山地的生態(tài)彈性較高，北麓部分縣區(qū)生態(tài)彈性較低。中等彈性以上面積占研究區(qū)總面積的84.3%。高生態(tài)彈性的縣區(qū)分布在研究區(qū)的中西部，這里人口稀少，森林覆蓋率高并建有國家級和省級生態(tài)保護區(qū)，其中，寧陜縣、太白縣的水源涵養(yǎng)力及植被蓋度最好。

表1 各縣區(qū)生態(tài)脆弱性評價指數

3.4 生態(tài)脆弱性綜合評價

從研究區(qū)生態(tài)脆弱度的空間分布，生態(tài)脆弱度從低到高劃分為五級:0.043～0.111為低度脆弱區(qū)，有5個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的12.3%;0.112～0.169為較低度脆弱區(qū)，有7個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的14.5%;0.170～0.211為中等脆弱區(qū)，有12個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的32.4%;0.212～0.258為較高度脆弱區(qū)，有7個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的16%;0.259～0.350為高度脆弱區(qū)，有8個縣區(qū)，占研究區(qū)總面積的24.8%。生態(tài)脆弱度較高及以上區(qū)域主要分布在研究區(qū)的南部及東部，占研究區(qū)總面積的40.8%，雖然該區(qū)域生態(tài)彈性較大，但其生態(tài)敏感性很高，生態(tài)壓力較大，從而使得該區(qū)域生態(tài)較為脆弱。占總面積比重最多的是生態(tài)脆弱性評價等級為中等脆弱的區(qū)域，占到32.4%。主要分散分布在研究區(qū)的中部地區(qū)。生態(tài)脆弱性最低的區(qū)域也是生態(tài)彈性最大的寧陜、太白及東部的丹鳳縣。從總體上分析，秦嶺山地的生態(tài)較為脆弱，生態(tài)最為脆弱的地區(qū)主要分布在研究區(qū)的南部生態(tài)敏感性較強的區(qū)域，其所占比重不容忽視。

4 結論

圍繞秦嶺地區(qū)的資源、環(huán)境和社會經濟特點，依據當前生態(tài)脆弱性研究的相關理論，通過量化指標來討論該區(qū)域生態(tài)脆弱性空間分布規(guī)律。秦嶺作為中國中部生態(tài)安全的重要組成部分，近年來，在各種自然和人為干擾不斷加大的作用下，生態(tài)系統(tǒng)有惡化的趨勢。根據研究結果，秦嶺地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)主要分布于秦嶺南部地區(qū)，高度和較高度脆弱區(qū)面積總和為33 569.90 km2，占整個研究區(qū)域的40.8%，說明秦嶺地區(qū)生態(tài)水平整體略好，但部分地區(qū)生態(tài)已經接近或超過現有社會經濟和技術水平下能長期維持目前人類利用資源和社會發(fā)展的水平。評價該區(qū)域的生態(tài)脆弱性的空間分布規(guī)律，對改善區(qū)域內各縣區(qū)生態(tài)狀況，促進區(qū)域生態(tài)恢復和建設，有針對性的開展脆弱區(qū)生態(tài)保護、資源利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導意義。

［1］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，2008，21(5):117 ～118.

［2］徐廣才，康慕誼，賀麗娜，等.生態(tài)脆弱性及其研究進展［J］.生態(tài)學報，2009，(5)29:2578 ～2588.

［3］趙紅兵.生態(tài)脆弱性評價研究——以沂蒙山區(qū)為例［D］.山東大學，2007.

［4］劉康.生態(tài)評價原理與應用［M］.西安地圖出版社，2004:27～34.

［5］林曉薇.基于GIS的生態(tài)脆弱性分析—以漢江流域中下游為例［D］.武漢:華中師范大學碩士論文.2008.