張 翔，王宏衛(wèi)*，劉 勤

(新疆大學(xué)a.資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，b.綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，中國烏魯木齊 830046)

生態(tài)安全研究始于20世紀(jì)90年代，生態(tài)安全問題聯(lián)系著自然環(huán)境安全和社會的穩(wěn)定，也關(guān)系到國民經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展［1］.近年來，學(xué)者們陸續(xù)以城市、耕地、濕地、流域和草原等生態(tài)系統(tǒng)為對象對生態(tài)安全進行了深入研究［2-7］.總體來看，定性和定量化分析日趨成熟，主要體現(xiàn)在生態(tài)安全的內(nèi)涵、生態(tài)安全評價、生態(tài)安全影響因素以及生態(tài)安全調(diào)控對策等幾個方面.綠洲是干旱地區(qū)脆弱的生態(tài)綜合體［8］，渭干河-庫車河綠洲作為西部干旱區(qū)綠洲的典型代表［9］，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程的進一步加快［10］，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受到更大影響.開展生態(tài)安全評價，掌握該區(qū)實際生態(tài)狀況，進而實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展具有重要意義.

1 研究區(qū)域概況

渭干河-庫車河綠洲(以下簡稱渭庫綠洲)位于天山山脈南麓，塔里木盆地北部，介于東經(jīng)81°28'30″～84°05'06″，北緯39°29'51″～42°38'01″，包括庫車縣、沙雅縣和新和縣3 個行政縣域.土地總面積約5.24×104km2，綠洲面積為5.6×103km2，平均海拔1 500～2 000 m.該區(qū)域?qū)俚湫偷拇箨懶耘瘻貛Ц珊禋夂颍邓?，蒸發(fā)強，溫差大，水土流失，土地鹽漬化問題突出，生態(tài)環(huán)境較脆弱.該綠洲是新疆的主要棉產(chǎn)區(qū)和阿克蘇地區(qū)最大的灌溉區(qū)，經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在我國西北干旱區(qū)綠洲中具有一定代表性.

2 研究方法

2.1 評價指標(biāo)體系的建立

建立合理的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系是研究地區(qū)生態(tài)安全水平的關(guān)鍵，依據(jù)科學(xué)性、簡明性、可操作性、系統(tǒng)性和實用性的原則，并結(jié)合本文研究區(qū)的地域性和復(fù)雜性，從可持續(xù)發(fā)展的角度綜合考慮影響渭庫綠洲生態(tài)安全的主要因素，通過“環(huán)境-經(jīng)濟-社會”(EES)模型構(gòu)建該綠洲生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，見表1.本研究中的數(shù)據(jù)來源于《新疆統(tǒng)計年鑒1996～2012》、《新疆統(tǒng)計50年》及相關(guān)政府網(wǎng)站公布的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報等權(quán)威數(shù)據(jù).根據(jù)數(shù)據(jù)的可收集性和分析過程的可操作性，遴選出渭庫綠洲1995～2011年自然、經(jīng)濟和社會3 個系統(tǒng)共計25 個生態(tài)安全指標(biāo).

表1 基于EES 框架的渭庫綠洲生態(tài)安全評價體系Tab.1 Evaluation index system of ecological security in Ugan-Kuqa River Oasis based on EES framework

2.2 TOPSIS 計算方法

TOPSIS 法作為經(jīng)典的多屬性決策方法之一，是一種有限決策方案多目標(biāo)決策分析方法.通過測度優(yōu)先方案中的最優(yōu)方案和最劣方案來獲得最優(yōu)的方案，兩者組合使用將使結(jié)果更加精確、合理［11］.運用TOPSIS方法對區(qū)域的生態(tài)安全狀況進行研究，可以客觀系統(tǒng)地分析研究區(qū)與理想生態(tài)安全水平的接近程度，直觀地反映影響研究區(qū)生態(tài)安全所存在的問題.主要計算步驟為:

(1)建立評價指標(biāo)的判斷矩陣:X=(xij)mn.

(2)對判斷矩陣采用極差處理法對各項指標(biāo)進行無量綱化［12］，建立標(biāo)準(zhǔn)化的決策矩陣:R=(rij)mn.

(3)為標(biāo)準(zhǔn)化的決策矩陣確定權(quán)重.目前確定指標(biāo)權(quán)重的方法有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法［13］.為使得到的指標(biāo)權(quán)重客觀且具有科學(xué)性，本文選擇變異系數(shù)法確定指標(biāo)的權(quán)重.對于標(biāo)準(zhǔn)化的決策矩陣，計算評價指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差S，得到評價指標(biāo)的變異系數(shù)，則權(quán)重為

(4)由rj與標(biāo)準(zhǔn)化的決策矩陣R 得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣:Z=(zij)mn=(rijrj)mn.

(5)確定正負理想解Z+和Z－.其中，.

2.3 障礙度模型

采用障礙度模型對研究區(qū)域存在的生態(tài)安全缺陷問題進行診斷，通過因子貢獻度Rj，指標(biāo)偏離度Pj，障礙度Aj［13］來確定研究區(qū)域的生態(tài)安全障礙因素，并通過各障礙因素來評價生態(tài)安全的程度.相關(guān)公式:Rj=rj× wi，Pj=1－aj.式中，rj為第j 項指標(biāo)的權(quán)重，wi為第j 項指標(biāo)所屬的第i 項子目標(biāo)權(quán)重，aj為單項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值.障礙度.在分析各單項因子限制程度的基礎(chǔ)上，進一步分析各個系統(tǒng)層對生態(tài)安全的障礙度:Uj=∑Aij.式中，Aij表示各單項指標(biāo)的障礙度，Uj是系統(tǒng)的指標(biāo)障礙度，反映了區(qū)域生態(tài)安全質(zhì)量提升過程中相關(guān)因素的障礙性.

2.4 生態(tài)安全的標(biāo)準(zhǔn)

迄今，對于生態(tài)安全評價尚沒有統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn).為構(gòu)建一個衡量生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的定量參考體系，本文在借鑒生態(tài)安全等級劃分相關(guān)研究［12-16］的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的實際狀況，將渭庫綠洲的生態(tài)安全評價等級劃分為5 個級別，如表2所示.

表2 渭庫綠洲生態(tài)安全等級評價表Tab.2 The level of ecological security assessment in Ugan-Kuqa River Oasis

3 結(jié)果與分析

3.1 渭庫綠洲系統(tǒng)生態(tài)安全的時間序列分析

3.1.1 各子系統(tǒng)生態(tài)安全水平發(fā)展時間序列分析 1995～2011年，渭庫綠洲自然系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)總體呈小幅度波動變化的趨勢(圖1).從1995年0.480 至2001年的0.461，逐年變化幅度不大.2002年增長到最大值0.573，隨后下降到2006年的0.326，最后小幅度增長到2011年的0.521.渭庫綠洲的自然生態(tài)安全水平整體度不高，增減變化的趨勢不大，期間自然生態(tài)安全值小幅度的減小也說明隨著經(jīng)濟水平的提高，自然生態(tài)系統(tǒng)受到一定的壓力.

1995～2011年，渭庫綠洲經(jīng)濟系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)呈上升的趨勢.從1995年的0.035 至2005年的0.416，11年間指數(shù)增長0.381，基本穩(wěn)步增長.從2006年的0.356 至2011年的0.864，指數(shù)增長0.510，除2008年和2009年經(jīng)濟指數(shù)變化不大，其他年份均呈現(xiàn)快速增長趨勢.這說明十五規(guī)劃、十一五規(guī)劃期間西部大開發(fā)等經(jīng)濟政策引導(dǎo)下，渭庫綠洲的經(jīng)濟實力實現(xiàn)了較大幅度提升.

1995～2011年，渭庫綠洲社會系統(tǒng)的生態(tài)安全指數(shù)呈波動上升的趨勢.從1995年的0.117 到2011年的0.760，反映了隨著經(jīng)濟水平的提高，人民生活質(zhì)量改善，社會系統(tǒng)的生態(tài)安全也逐年提高.3.1.2 渭庫綠洲綜合生態(tài)安全指數(shù)變化 1995～2011年，渭庫綠洲生態(tài)安全綜合指數(shù)從0.198 增長到0.756，呈逐年上升的趨勢(圖2).表明生態(tài)安全水平不斷提高，安全等級由不安全轉(zhuǎn)為較安全.渭庫綠洲生態(tài)安全綜合指數(shù)1995～1999年從0.198 增長到0.231，基本處于較不安全的狀態(tài)，主要是由于整個生態(tài)系統(tǒng)中，經(jīng)濟系統(tǒng)處于不安全的狀態(tài)，而社會系統(tǒng)也較不安全，落后的經(jīng)濟水平和不穩(wěn)定的社會狀態(tài)對整個生態(tài)系統(tǒng)造成了影響.從2000年(指數(shù)為0.320)到2004年(指數(shù)為0.411)，政府開始注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，但由于招商投資力度小，技術(shù)水平落后，經(jīng)濟發(fā)展相對遲緩.生態(tài)系統(tǒng)安全水平雖有所起色，但還是處于較不安全的狀態(tài).2005年(指數(shù)為0.468)到2008年(指數(shù)為0.615)，經(jīng)濟水平增幅較大，投資增強，財政收入和城鄉(xiāng)居民收入提高，社會穩(wěn)定度持續(xù)增高.整體生態(tài)系統(tǒng)已由較不安全狀態(tài)轉(zhuǎn)向臨界安全狀態(tài).2009年(指數(shù)為0.620)到2011年(指數(shù)為0.756)，隨著對口援疆進程穩(wěn)步推進，工業(yè)生產(chǎn)不斷加快，工農(nóng)業(yè)增比繼續(xù)加大，固定資產(chǎn)投資迅猛，民生建設(shè)規(guī)模繼續(xù)擴大，渭庫綠洲的自然、經(jīng)濟和社會系統(tǒng)都呈現(xiàn)出平穩(wěn)較快發(fā)展的良好勢頭.整體生態(tài)系統(tǒng)已由臨界安全狀態(tài)轉(zhuǎn)向較安全狀態(tài).

圖1 渭庫綠洲子系統(tǒng)生態(tài)安全水平變化時間序列趨勢Fig.1 The subsystem ecological security development trend of time series in Ugan-Kuqa River Oasis

圖2 渭庫綠洲綜合生態(tài)安全水平變化時間序列趨勢Fig.2 The comprehensive ecological security development trend of time series in Ugan-Kuqa River Oasis

3.2 障礙因子分析

利用障礙度模型對影響渭庫綠洲生態(tài)安全的障礙因子進行診斷，首先對系統(tǒng)中的各項指標(biāo)厘定障礙因子，其次對社會、經(jīng)濟和生態(tài)3 個分類子系統(tǒng)進行障礙度分析.

3.2.1 主要障礙因素 根據(jù)障礙度模型對1995，2001，2006 和2011年4 個年份中各個指標(biāo)的障礙度進行計算，并排序得出前5 位對渭庫綠洲生態(tài)安全影響度最大的障礙因子，見表3.同時為了在時間變化特征上更充分體現(xiàn)障礙因子的重要性，做出1995～2011年17年間排名前5 位的主要障礙因子出現(xiàn)頻率表，見表4.

表3 1995～2011年渭庫綠洲主要年份障礙因子和障礙度Tab.3 Obstacle degree of main obstacle factors of main years in Ugan-Kuqa River Oasis from 1995 to 2011

表4 1995～2011年渭庫綠洲主要障礙因子出現(xiàn)頻率Tab.4 Frequency of main obstacle factors in Ugan-Kuqa River Oasis

由表4 可知，在1995～2011年17年間，前5 個出現(xiàn)頻率最高的主要障礙因子分別是地方財政一般預(yù)算收入X11 和人均生產(chǎn)總值X9，其次是耕地面積比例X8，農(nóng)村居民人均純收入X10 和全社會固定資產(chǎn)投資X12.結(jié)合表3 分析顯示，1995，2001 和2006年影響整體生態(tài)安全水平最大的5 個障礙因子分別是地方財政一般預(yù)算收入X11，耕地面積比例X8，人均生產(chǎn)總值X9，農(nóng)村居民人均純收入X10，全社會固定資產(chǎn)投資X12.說明整體生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)濟發(fā)展方面阻力較大，反映在各地方財政收入同比漲幅小，城鄉(xiāng)居民收入低，固定資產(chǎn)的投資小，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力也不高.到2011年，前3 位障礙因子依次是林地比例X3，草地比例X4，水體面積X5，新上榜的還有污水排放量X22.這說明渭庫綠洲的生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重威脅，森林草地開墾放牧過度，加上工業(yè)的發(fā)展造成水體污染.十一五規(guī)劃期間，地方政府雖加大了經(jīng)濟發(fā)展力度，但是經(jīng)濟增長模式相對滯后，原材料和能源消耗大，高投入低產(chǎn)出，資源利用率低，對自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展造成影響.這表明社會經(jīng)濟效益和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)度需要進一步加強.

圖3 渭庫綠洲子系統(tǒng)障礙度時間序列趨勢Fig.3 The subsystem obstacle degree trend of time series in Ugan-Kuqa River Oasis

3.2.2 分類子系統(tǒng)障礙度 從圖3 中3 條折線的變化趨勢上可以看出1995年至2011年生態(tài)安全障礙度的變化.1995年至2005年，3 個系統(tǒng)障礙度變化趨勢較平穩(wěn)，經(jīng)濟系統(tǒng)的障礙度排首位，對渭庫綠洲的生態(tài)安全阻礙最大，反映了其經(jīng)濟發(fā)展水平較低.從2006年開始進入十一五規(guī)劃期，由于政府相關(guān)政策的導(dǎo)向，為加快經(jīng)濟發(fā)展水平，提高人民生活質(zhì)量，經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的障礙度都有所降低.但是隨著經(jīng)濟發(fā)展與技術(shù)的進步，不合理資源開發(fā)利用方式導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的破壞，自然系統(tǒng)的障礙度逐漸增大.2009年至2011年，自然系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)的反向增長的變化趨勢尤為突出，自然系統(tǒng)的障礙度越來越大，反映了經(jīng)濟的發(fā)展依靠自然資源的投入來拉動，呈現(xiàn)粗放式經(jīng)濟發(fā)展方式.

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)研究結(jié)果表明，1995年以來渭庫綠洲的生態(tài)安全水平總體上逐年升高，2011年生態(tài)安全綜合指數(shù)是1995年的3.83 倍，且生態(tài)安全等級由1995年的“不安全”轉(zhuǎn)變?yōu)?011年的“較安全”.自然生態(tài)安全指數(shù)呈小幅度波動的水平趨勢，經(jīng)濟和社會生態(tài)安全指數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢.整體的生態(tài)安全狀況向著良好的方向發(fā)展.

(2)通過障礙因子的診斷可知，1995～2009年影響整體生態(tài)安全水平最大的5 個障礙因子分別是地方財政一般預(yù)算收入、耕地面積比例、人均生產(chǎn)總值、農(nóng)村居民人均純收入和全社會固定資產(chǎn)投資.2011年，林地比例、草地比例、水體面積以及污水排放量成為主要障礙因子.3 個分類子系統(tǒng)障礙度的變化表明，政府經(jīng)濟決策的導(dǎo)向明顯降低了經(jīng)濟系統(tǒng)對整體生態(tài)安全的阻礙作用，同時使總體生態(tài)安全的水平不斷提高.但是自然資源利用率低、治理力度不夠等因素制約了自然系統(tǒng)的生態(tài)安全發(fā)展，使其阻礙作用不斷提高.

4.2 討論

(1)根據(jù)以上研究結(jié)果，為進一步提高渭庫綠洲的生態(tài)安全水平，經(jīng)濟系統(tǒng)方面，需要不斷創(chuàng)新經(jīng)濟發(fā)展理念，改變經(jīng)濟發(fā)展方式，推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，合理提高資源利用率;社會系統(tǒng)方面，抓好輸變電工程，興修道路改善交通運輸，解決供水、燃氣等基礎(chǔ)設(shè)施項目，提高人口文化素質(zhì)，加快民生項目建設(shè)步伐，切實解決人民群眾的利益問題;自然系統(tǒng)方面，持續(xù)增加環(huán)境保護投入，加大環(huán)境治理力度，重視土壤鹽漬化問題，積極開展農(nóng)村土地整治，增加有效土地數(shù)量，提高耕地質(zhì)量，控制水土流失程度，通過加強對林地、草地和水域的保護，全面改善自然生態(tài)系統(tǒng)的安全狀況.

(2)通過EES 生態(tài)安全評價指標(biāo)體系來架構(gòu)自然、經(jīng)濟和社會3 個系統(tǒng)，可以很好地體現(xiàn)和表達資源環(huán)境、社會經(jīng)濟和人類活動之間相互作用的響應(yīng)機制.利用TOPSIS 方法和障礙度模型充分協(xié)調(diào)各個生態(tài)要素之間的關(guān)系能更準(zhǔn)確地反映整個生態(tài)系統(tǒng)安全水平，并深入分析渭庫綠洲生態(tài)安全存在的問題，對協(xié)調(diào)提高生態(tài)安全水平的決策更有針對性.

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