郭凱歌，王向東，殷小琳

(中國水利水電科學(xué)研究院 泥沙研究所，北京 100048)

國內(nèi)水土保持生態(tài)效應(yīng)評價的初步探討

郭凱歌，王向東，殷小琳

(中國水利水電科學(xué)研究院 泥沙研究所，北京 100048)

水土保持；生態(tài)效應(yīng)評價；指標體系；評價方法

水土保持生態(tài)效應(yīng)評價對了解水土保持措施的合理性、適宜性具有重要意義。為了對水土保持生態(tài)效應(yīng)進行科學(xué)的評價，回顧了國內(nèi)有關(guān)水土保持生態(tài)效應(yīng)評價體系的研究現(xiàn)狀，對水土保持生態(tài)效應(yīng)評價體系的主要方面——指標體系的建立、指標權(quán)重的確定和評價方法的選擇進行了較全面的分析。針對現(xiàn)有研究中存在的問題和不足，提出了以下幾點建議：建立不同尺度的指標體系；對不同生態(tài)效應(yīng)功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為合理的評價指標；加強對評價地區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，獲取相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；進一步開展對水土保持生態(tài)效應(yīng)定量評價方法的研究。

1 研究背景

水土保持生態(tài)效應(yīng)是指水土保持措施對于減弱和預(yù)防水土流失、保護和改良水土資源、促進生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的貢獻[1]。水土保持生態(tài)效應(yīng)是評價水土保持各項措施的有效尺度和客觀標準，是評價水保技術(shù)方案及政策可行性的基本原則和科學(xué)依據(jù)[2]。進行水土保持生態(tài)效應(yīng)評價，可以了解水土保持措施對于治理水土流失問題的合理性及適宜性，有益于科學(xué)地指導(dǎo)人們選擇合適的水土保持措施。

水土保持生態(tài)效應(yīng)評價屬于多目標、多指標、多因素及多層級的綜合性問題，其包含的方法種類較多，各具特點[1]。通常地，其評價的一般思路為，首先選取具有代表性的評價指標，然后再運用適當?shù)姆椒ù_定各個指標在指標體系中的權(quán)重，最后將計算得出的各評價指標的權(quán)重運用到具體的評價方法中進行評價。近幾十年來，國內(nèi)學(xué)者在水土保持生態(tài)效應(yīng)評價方面做了很多努力，取得了很多成果。筆者首先從構(gòu)建水土保持生態(tài)效應(yīng)評價體系的三個主要方面，即指標體系的建立、指標權(quán)重的確定和評價方法的選擇方面進行現(xiàn)狀分析；然后，分析評價中存在的問題，對水土保持生態(tài)效應(yīng)評價體系進行初步探討。

2 研究現(xiàn)狀與進展

一般地，水土保持生態(tài)效應(yīng)也包括基礎(chǔ)性效應(yīng)[3]。

針對不同研究區(qū)域所特有的地貌特點、治理措施、氣候特點等，以及評價目標的側(cè)重點，所選取的評價指標和評價方法也不盡相同。

2.1 評價指標

目前，學(xué)者常用的指標選取方法包括專家選取法、文獻頻數(shù)法、理論分析法和主成分分析等[1,4]，其遵循的篩選原則包括科學(xué)性、客觀性、獨立性、目的性、動態(tài)性和普適性等[1,5]。評價指標對評價結(jié)果的可信度有直接影響，因此，需結(jié)合不同評價地區(qū)的特點和生態(tài)效應(yīng)的內(nèi)涵，進行指標的篩選。筆者在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，以“水土保持生態(tài)效應(yīng)”和“評價指標”為關(guān)鍵詞進行檢索統(tǒng)計，共發(fā)現(xiàn)17篇相關(guān)文獻[1-17]，這些文獻中學(xué)者提出的主要評價指標見表1。

從表1可以看出，學(xué)者選用的評價指標既有很大的共性，也存在鮮明的個性。其中，土壤侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率、治理程度、地表徑流模數(shù)4個指標相比其他指標明顯更具有代表性，且認同度較高。同時，在評價中也有很多體現(xiàn)鮮明個性的指標，例如：在進行浙西山區(qū)上梧溪小流域生態(tài)恢復(fù)工程效應(yīng)評價時，考慮到該地區(qū)的主要任務(wù)是改善生態(tài)環(huán)境，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用結(jié)構(gòu)，丁立仲等選取了小流域抗洪能力、農(nóng)村新能源比重、秸稈綜合利用率、病蟲害綜合防治率、化肥施用強度、農(nóng)藥施用強度等指標[6]；余新曉等在進行生態(tài)功能評價時，選取了減少風(fēng)沙量、保存土壤肥力、吸收有害氣體、釋放氧氣等生態(tài)效應(yīng)指標[3]。

表1 水土保持生態(tài)效應(yīng)的主要評價指標

考慮到研究區(qū)域的特殊性，應(yīng)采用與之相適應(yīng)的指標。在新疆典型墾區(qū)進行水土保持生態(tài)效應(yīng)評價時，曹睿等采用了沙塵暴日數(shù)、沙化土地百分比、風(fēng)蝕模數(shù)等與該區(qū)域特殊性相適應(yīng)的指標[7]。對于青藏高原地區(qū)，鑒于其侵蝕類型多樣、土壤質(zhì)量條件差等區(qū)域特點，需考慮其土壤固碳、土壤養(yǎng)分含量等指標。從表1中可以看出，不同指標適用于不同尺度，且同一指標的獲取方法也會有所不同，以林草覆蓋率為例，坡面尺度可直接通過野外調(diào)查植被面積計算，而對于小流域和區(qū)域尺度則需基于遙感影像計算。另外，現(xiàn)有指標體系中，一些指標表征同樣的含義卻采用不同的名稱，如治理程度和水土流失治理率均表示治理面積占水土流失總面積的比值，會使讀者產(chǎn)生混淆，故需進一步將指標體系規(guī)范化。

2.2 評價方法

在國內(nèi)，關(guān)于水土保持生態(tài)效應(yīng)的評價已由單因素、單目標的定性方法發(fā)展為多功能、多因素及多指標的綜合性定量方法[1]。目前，采用最多的定量評價方法為綜合評價法，該類方法的基礎(chǔ)在于確定評價指標的權(quán)重，而后將其運用到具體的評價方法中。權(quán)重即代表各個評價指標在評價體系中的相對重要程度，反映該指標在指標體系中的地位[11]。當采用不同的權(quán)重確定方法時，評價結(jié)果也會有所不同。目前使用最多的指標權(quán)重確定法是層次分析法、專家評分法和基于熵的判定法，見表2。

另外，也有些學(xué)者為了更加科學(xué)地進行指標評價， 綜合采用兩種不同方法來確定指標權(quán)重。如廖煒等[10]將熵權(quán)法和層次分析法結(jié)合確定指標權(quán)重，對湖北省世行水土保持項目區(qū)的6個區(qū)域進行了評價；杜鋒[21]和王曄立[22]將層次分析法和專家評分法結(jié)合，將定量和定性的因素有機結(jié)合，以期更好地實現(xiàn)對研究區(qū)域的生態(tài)效應(yīng)進行評價。同時，確定指標權(quán)重的方法也存在一定的問題，目前采用最多的層次分析法和專家評分法都會受到專家經(jīng)驗和知識的影響，具有很大的不確定性，如何將主、客觀兩種方法有機結(jié)合是進一步研究探討的目標。

表2 水土保持生態(tài)效應(yīng)評價中指標權(quán)重的代表性確定方法

目前，應(yīng)用于水土保持效應(yīng)評價的綜合評價方法眾多，主要包括模糊評價法、灰色關(guān)聯(lián)度法、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)概念框架(DPSIR)法、綜合評價函數(shù)法、多目標決策法、基于遙感和地理信息系統(tǒng)法等，見表3。

除上述代表性評價方法外，還有一些學(xué)者采用其他評價方法進行水土保持的生態(tài)效應(yīng)評價，例如廖煒等[10]利用物元可拓模型對湖北省世行水土保持項目區(qū)的6個區(qū)域進行了效應(yīng)評價，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與傳統(tǒng)的綜合指數(shù)評價法的評價結(jié)果一致，對建立水土保持效應(yīng)評價方法體系有一定意義；張霞等[26]考慮到TOPSIS模型在多指標評價中的不足，提出了基于灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣的TOPSIS模型，運用層次分析法和熵權(quán)法組合賦權(quán)的方法，對秦嶺生態(tài)功能區(qū)水土保持治理效應(yīng)進行了評價，很好地反映了水土保持治理的變化趨勢；還有學(xué)者[27-29]將RS和GIS運用到城市綠地、水土保持和小流域綜合治理效應(yīng)評價中。

表3 水土保持效應(yīng)的代表性評價方法

3 討論與建議

目前，盡管國內(nèi)學(xué)者針對水土保持生態(tài)效應(yīng)評價的研究已取得了若干成果，但由于該類研究尚處于初期階段，仍存在較多空白與不足之處。從評價指標的提出和選取來看，國內(nèi)當前研究大多集中在單一尺度，不同尺度研究相對較少；生態(tài)效應(yīng)評價的各項基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)較為短缺。從評價方法來看，定量研究仍顯不足。為此，筆者還收集、分析了近年來國外學(xué)者針對水土保持生態(tài)效應(yīng)評價開展的研究，他們的成果特點主要體現(xiàn)在能夠?qū)λ帘３执胧┑哪稠椛鷳B(tài)效應(yīng)功能進行較為詳細的評價分析，比如，增加固碳效應(yīng)[30]、減少土壤侵蝕效應(yīng)[31]、改善農(nóng)作物生長條件[32]和流域徑流條件效應(yīng)[33]等。為了進一步完善水土保持生態(tài)效應(yīng)評價體系，筆者提出以下幾點建議：

3.1 指標的尺度特征

目前，國內(nèi)針對水土保持生態(tài)效應(yīng)的評價大多集中在小流域尺度，針對坡面和區(qū)域尺度的研究不多，不少地方因無法提供空間尺度的效應(yīng)數(shù)據(jù)而缺乏說服力，因此應(yīng)針對不同尺度建立不同的指標體系。另外，現(xiàn)有研究中建立的指標體系多集中在西北地區(qū)，對青藏高原區(qū)的研究相對較少，應(yīng)完善不同區(qū)域的水土保持效應(yīng)評價指標體系。

3.2 功能的過程機制

水土保持措施產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)功能包括減少土壤侵蝕、改善地區(qū)徑流條件、發(fā)揮固碳作用、改善農(nóng)作物生長條件等。為了建立完善的評價指標體系，需要對不同的生態(tài)效應(yīng)功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為科學(xué)、合理的評價指標。另外，許多地區(qū)的效應(yīng)評價缺乏相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為了反映不同功能的物理過程變化，還應(yīng)加強對評價地區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，以獲取相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如采用地理信息技術(shù)和遙感技術(shù)[31]等進行監(jiān)測。

3.3 定量的評價方法

目前，國內(nèi)針對水土保持生態(tài)效應(yīng)的評價大多仍停留在通過簡單的治理前后對比給出不同等級的評價結(jié)論階段，缺乏對數(shù)據(jù)深入的科學(xué)分析和定量評價。未來應(yīng)根據(jù)效應(yīng)評價目標的具體內(nèi)容及側(cè)重點，針對不同功能進行指標篩選，并結(jié)合獲取評價指標的難易程度，選擇不同的評價方法。

4 結(jié) 語

分析目前國內(nèi)關(guān)于水土保持生態(tài)效應(yīng)的評價方法可以發(fā)現(xiàn)，在水土保持生態(tài)效應(yīng)評價中，土壤侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率、治理程度、地表徑流模數(shù)等4個指標相比其他指標明顯更具有代表性，且認同度較高。應(yīng)用于水土保持生態(tài)效應(yīng)評價的綜合評價的代表性方法包括模糊評價法、灰色關(guān)聯(lián)度法、綜合評價函數(shù)法、多目標決策法、基于遙感和地理信息系統(tǒng)法等。

現(xiàn)有的水土保持生態(tài)效應(yīng)評價研究大多集中在單一尺度，對不同尺度研究相對較少；生態(tài)效應(yīng)評價的各項基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)較為短缺；定量評價研究明顯不足。因此，建議：針對不同尺度建立不同的指標體系；對不同的生態(tài)效應(yīng)功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為合理的評價指標；加強對評價地區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，獲取相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；進一步開展對水土保持生態(tài)效應(yīng)定量評價方法的研究。

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(責(zé)任編輯 徐素霞)

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(201501045)

S157

A

1000-0941(2017)04-0008-04

郭凱歌(1991—)，女，河南鶴壁市人，碩士研究生，從事水土保持與生態(tài)治河研究。

2016-12-19