任志遠, 孫藝杰, 吳林筱

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1990—2012年榆林市土地生態(tài)風險綜合評價*

任志遠, 孫藝杰, 吳林筱

(陜西師范大學旅游與環(huán)境學院/陜西師范大學地理學國家級實驗教學示范中心 西安 710119)

土地利用/覆蓋變化對區(qū)域生態(tài)安全和維持生態(tài)系統(tǒng)服務功能起著決定性作用, 土地生態(tài)風險評價是衡量土地資源可持續(xù)利用的重要指標。本文以生態(tài)脆弱的陜西省榆林市為研究對象, 依據(jù)榆林市土地系統(tǒng)的基本特征, 選取表征干旱風險的降水距平百分率指數(shù)、表征人類活動類型及強度的土地利用結構風險及表征土壤侵蝕的土壤水力侵蝕、土壤風力侵蝕4個風險指標, 構建土地生態(tài)風險綜合評價模型, 對影響榆林市1990—2010年土地生態(tài)風險的因素進行定性和定量的評價與分析。研究結果表明: (1)1990—2012年榆林市的降水距平百分率指數(shù)均值呈先減后增的趨勢, 其低值區(qū)主要分布在偏東部地區(qū); (2)21年間土地利用結構生態(tài)風險整體上呈先增后減的趨勢, 區(qū)域差異較大且變化明顯; (3)土壤水力侵蝕較劇烈的區(qū)域主要分布在東部及南部地區(qū), 21年間均值呈先增后減的趨勢; (4)土壤風力侵蝕較嚴重的區(qū)域主要分布在北部地區(qū), 隨著時間變化其均值一直呈遞減趨勢; (5)土地生態(tài)風險21年間總體呈減小趨勢, 各區(qū)縣生態(tài)風險差異顯著。通過對榆林市土地生態(tài)風險綜合評價, 可為優(yōu)化土地資源配置、保護生態(tài)環(huán)境提供理論建議, 實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟生態(tài)和諧發(fā)展。

土地; 生態(tài)風險; 生態(tài)脆弱; 能源開發(fā); 榆林市

近年來, 隨著人口增長和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展, 人類的社會經(jīng)濟活動導致自然資源的高速耗減和環(huán)境質量下降, 由此產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問題, 嚴重威脅著人類的生存和發(fā)展。人類該如何維護自身的安全成為人們關注的焦點, 生態(tài)風險評價也越來越得到國內外的關注[1-6]。有些學者以土地利用數(shù)據(jù)為基礎, 構建生態(tài)風險指數(shù)模型, 對區(qū)域生態(tài)風險進行了綜合評價[7-10]; 也有學者運用景觀生態(tài)學原理對區(qū)域生態(tài)風險進行評價[11-13]; 張曉媛等[14]基于PSR模型構建風險源、風險受體和風險響應評價指標體系, 利用綜合模糊評價法對三峽庫區(qū)屏障帶重慶段土地利用生態(tài)風險進行綜合評價; 張思鋒等[15]運用生態(tài)梯度風險評價法, 通過定性、半定量、定量3個層次對榆林煤炭開采區(qū)的生態(tài)風險進行評價。

生態(tài)風險的研究最早主要是針對特定小區(qū)域化學污染物的生態(tài)風險評價[16-18], 隨著經(jīng)濟發(fā)展、人地關系矛盾突出, 土地生態(tài)風險評價逐漸興起, 國內學者結合土地利用類型和景觀因子, 建立了數(shù)學評價模型和基于景觀尺度的生態(tài)風險框架對土地生態(tài)風險進行評價。但目前對于土地生態(tài)風險評價指標較為單一, 多局限于土地利用變化, 較少涉及區(qū)域自然地理條件及與人類活動相關的多種自然、社會風險, 對于單一生態(tài)風險評價較為成熟, 缺乏在土地生態(tài)系統(tǒng)結構、組分、功能的相互作用基礎上的環(huán)境效應表征, 關于區(qū)域土地生態(tài)風險綜合評價的定量化和空間表達仍處于探索階段。

本文以我國典型生態(tài)脆弱區(qū)和能源開發(fā)區(qū)——陜西省榆林市為主要研究對象, 依據(jù)其自然地理條件和城鎮(zhèn)發(fā)展狀況, 多方面綜合考慮榆林市生態(tài)環(huán)境特征, 去除單一要素評價的不確定性, 建立多種風險源的評價指標, 選取表征干旱情況的降水距平百分率指數(shù)作為干旱風險評價指標, 以土地利用結構風險作為土地生態(tài)安全系統(tǒng)自身安全性的評價指標, 在榆林市北部風沙草灘區(qū)、南部黃土高原區(qū)分別選取風力侵蝕和水力侵蝕作為表征土壤侵蝕的生態(tài)風險指標, 在此基礎上構建生態(tài)風險綜合評價模型, 定量評價1990—2012年榆林市土地生態(tài)風險, 揭示榆林市各區(qū)縣土地生態(tài)風險的空間差異及其時間變化過程。

1 研究區(qū)概況

榆林市位于陜西省北端, 黃河中游西岸, 地處107°14′51″E~111°14′31″E, 36°48′58″N~39°35′07″N, 土地總面積42 920.18 km2。地勢西北高、東南低, 地貌類型以古長城為界, 北部為風沙草灘區(qū), 南部為黃土丘陵溝壑區(qū)。該地區(qū)夏季炎熱多雨, 冬季寒冷干燥, 年均溫7~13 ℃, 氣溫日較差較大, 年均降水量約400 mm左右, 季節(jié)性差異明顯。榆林市是我國主要的能源基地, 全市礦產(chǎn)資源極其豐富, 被譽為“中國的科威特”。2013年全市總人口376.99萬人, 生產(chǎn)總值(GDP)2 846.75億元, 工業(yè)總產(chǎn)值1 943.56億元, 占GDP的68.2%。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要數(shù)據(jù)包括: 1)1990年、2001年、2012年土地利用數(shù)據(jù), 來源于中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心、地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺、中國西部環(huán)境與生態(tài)科學數(shù)據(jù)中心以及野外土地調查數(shù)據(jù); 2)氣象數(shù)據(jù)主要來源于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng); 3)DEM數(shù)據(jù)來源于中國科學院數(shù)據(jù)應用環(huán)境中心; 4)道路交通、水系、行政邊界等其他數(shù)據(jù), 來自于國家基礎地理數(shù)據(jù)庫。

2.2 研究方法

2.2.1 評價指標選取

土地生態(tài)風險評價是衡量土地資源可持續(xù)利用的重要指標, 產(chǎn)生土地生態(tài)風險的因素主要有自然因素和人文因素, 榆林市自然災害主要有旱災、霜凍、暴雨、大風、冰雹等, 其中尤以旱災危害最為嚴重, 因此在自然因素方面, 選取表征干旱情況的降水距平百分率指數(shù)作為風險評價指標。人文因素主要有人口城鎮(zhèn)化、能源開發(fā)、開荒造田、森林砍伐等對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的間接影響, 土地作為人類活動的載體, 其類型、結構變化最能反映人類活動的類型及強度, 因此選取土地結構變化這一指標來表征人類社會活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的風險。此外, 由于榆林市脆弱的自然環(huán)境及人類活動的干擾, 使其土壤侵蝕較為嚴重, 而榆林市北部為風沙草灘區(qū), 主要為風力侵蝕, 南部為黃土高原區(qū), 主要為水力侵蝕, 因此選取表征土壤侵蝕的風力侵蝕和水力侵蝕作為生態(tài)風險評價指標。

2.2.2 評價指標計算方法

1)降水距平百分率指數(shù)

降水距平百分率指數(shù)(a)反映了某一時段的降水量與同期平均降水狀態(tài)的偏離程度, 其計算模型[19]為:

基于ArcGIS采用空間插值法[20]得到連續(xù)的降水量空間數(shù)據(jù), 為了保證插值的準確性, 選取榆林市周邊寧夏、山西、陜西、甘肅、內蒙的58個站點作為插值點, 生成1990年、2001年、2012年的降水數(shù)據(jù)和1980—2012多年平均降水數(shù)據(jù), 將3年的降水圖層分別與1980—2012多年平均降水圖層進行柵格計算。

2)土地利用結構生態(tài)風險強度指數(shù)

土地利用結構及其變化在一定程度上可以間接反映土地生態(tài)風險狀態(tài), 本文借鑒已有的研究成果, 采用的土地利用結構生態(tài)風險模型[9]如下:

式中: ERI為土地利用結構生態(tài)風險強度指數(shù);B為種地類的面積;為總面積;W為第種地類的生態(tài)風險權重。

借鑒臧淑英、馬彩虹等[7,10]的研究成果采用層次分析法對各地類進行賦權, 其結果見表1。以榆林市土地利用數(shù)據(jù)為基礎, 根據(jù)土地利用結構風險模型計算各區(qū)縣土地利用結構生態(tài)風險指數(shù)。

表1 土地利用結構風險評價中不同土地利用類型的權重

3)土壤水力侵蝕量

土壤水力侵蝕估算模型中, 目前應用最廣泛的兩個模型為土壤流失通用方程(USLE)和RUSLE模型, 后者是在前者修正后的基礎上得到的, 其對USLE中的一些因子做了進一步的分解, 估算更為科學、精確, 因此本文采用RUSLE模型對土壤水力侵蝕量進行估算。其模型基本公式為[21]:

式中:m為研究區(qū)域土壤實際的侵蝕量, 單位為t?hm-2?a-1;為降水-徑流因子, 用多年平均年降水侵蝕力指數(shù)表示, 單位為MJ?mm?hm-2?h-1?a-1;為土壤可侵蝕性因子, 單位為t?h?MJ-1?mm-1;為覆蓋與管理因子; LS為坡長坡度因子;為土壤保持措施因子。LS均為無量綱因子。

4)土壤風力侵蝕量

針對不同時空尺度的土壤風力侵蝕情況, 出現(xiàn)了WEQ模型、WEPS模型、日風沙侵蝕量模型等, 但大多數(shù)模型都難以估算長時間的累積侵蝕量。董治寶等[22-23]根據(jù)我國的實際情況, 建立了年尺度的區(qū)域土壤風力侵蝕估算模型, 其表達式為:

式中:為土壤風力侵蝕量, t;為風速, m?s-1;為空氣相對濕度, %; VCR為植被覆蓋度, %; SDR為人為地表結構破損率, %;為顆粒平均粒徑, mm;為土體硬度, N?cm-2;為坡度,°;,表示距離參照點的距離, km;為時間, s。

5)土地生態(tài)風險綜合指數(shù)

在參考大量文獻以及結合榆林市實際情況的基礎上[24-26], 通過構建生態(tài)風險綜合指數(shù)對榆林市生態(tài)風險進行評價, 其模型如下:

式中:為土地生態(tài)風險綜合指數(shù);W為單項風險權重;P為單項生態(tài)風險評價值。其中W是各評價指標的權重值, 本文采用定性和定量相結合的層次分析法, 結合Yaahp軟件確定各生態(tài)風險指標的權重(表2)。根據(jù)土地生態(tài)風險綜合指數(shù)模型計算得到區(qū)域的土地生態(tài)風險綜合指數(shù), 結合已有研究, 將土地生態(tài)風險劃分為5個等級, 其劃分標準如表3所示。

表2 土地生態(tài)風險綜合評價中各分類生態(tài)風險的權重

表3 土地生態(tài)風險等級劃分標準

3 結果與分析

3.1 干旱風險評價

通過計算得到1990年、2001年和2012年的降水距平百分率指數(shù)分布圖(圖1), 為了進一步定量化分析, 以縣域為行政單元, 進行分區(qū)統(tǒng)計, 得到各區(qū)縣的降水距平百分率指數(shù)(表4)。由表4和圖1可知: 榆林市1990年的降水距平百分率指數(shù)低值區(qū)主要分布在東北部, 高值區(qū)主要分布在南部, 其中低值中心達-0.15%, 高值中心為29.52%, 大致呈現(xiàn)由北向南的遞增趨勢。各區(qū)縣中, 府谷縣、神木縣距平值較低, 而清澗縣最高。整個年份大部分地區(qū)均為正值, 表明其降水量在均值以上, 但高值和低值差異較大, 說明榆林市各區(qū)縣降水分布不均衡, 表現(xiàn)為南多北少。2001年的降水距平百分率指數(shù)低值區(qū)主要分布在東部, 高值區(qū)主要分布在中部和西部, 大致呈現(xiàn)自東向西遞增的趨勢, 其中距平指數(shù)最低的是府谷縣, 最高值為榆陽區(qū)。該年份低值中心達-16.96%, 相比1990年明顯降低, 說明2001年降水量減少, 干旱程度加劇。但高值中心為48.31%, 高值與低值差距增大, 說明降水分布不均衡加劇, 可能同時發(fā)生旱澇; 2012年的降水距平百分率指數(shù)低值區(qū)主要分布在東南部, 高值區(qū)主要分布在東北部, 大致呈現(xiàn)由南向北遞增的趨勢, 其中距平指數(shù)較低的為清澗縣, 較高的為府谷縣。與1990年、2001年相比, 其降水距平指數(shù)值整體增加, 說明2012年的降水量明顯增加, 高值與低值差異明顯, 降水分布仍然不均衡。

表4 1990年、2001年和2012年榆林市各區(qū)縣降水距平百分率指數(shù)

3.2 土地利用結構風險評價

由表5可知: 1990年土地利用結構風險指數(shù)最大的是府谷縣, 最小的是綏德縣。土地利用生態(tài)風險較大的縣域主要分布在北部, 其中包括府谷縣、神木縣、榆陽區(qū), 而位于東南部的佳縣、米脂縣、吳堡縣、綏德縣和子洲縣土地利用結構生態(tài)風險較小。產(chǎn)生這一分布的原因主要與北部各縣耕地、未利用地所占比重較大, 而生態(tài)性用地林地、草地、水域所占比重較小有關。2001年土地利用結構生態(tài)風險整體分布發(fā)生明顯變化, 土地利用結構風險指數(shù)最大的是米脂縣, 最小的是神木縣, 生態(tài)風險較1990年明顯加劇, 這主要由于城市迅速擴張, 建設用地比重增加, 其中子洲縣、米脂縣、綏德縣、佳縣和吳堡縣生態(tài)風險顯著加劇, 主要與其各地類轉移, 且耕地面積所占比重明顯增加有關。2012年土地利用結構生態(tài)風險較大的縣域主要分布在南部, 其中指數(shù)最大的是吳堡縣, 最小的是榆陽區(qū)。從土地利用結構風險指數(shù)變化來看, 1990—2001年, 土地利用結構風險指數(shù)減少的有府谷縣、靖邊縣、神木縣、榆陽區(qū), 其余各縣風險指數(shù)均有所增加; 2001—2012年, 土地利用結構風險指數(shù)增加的有府谷縣、米脂縣、綏德縣、清澗縣、吳堡縣, 其余各縣的風險指數(shù)均有所減少; 從總體來看, 1990—2012年, 榆陽區(qū)、神木縣、靖邊縣的土地利用結構風險指數(shù)一直處于減少趨勢, 米脂縣、清澗縣、綏德縣、吳堡縣的土地利用結構風險指數(shù)一直處于增加趨勢。

表5 1990年、2001年和2012年榆林市土地利用結構風險指數(shù)及其變化

3.3 土壤水力侵蝕評價

根據(jù)土壤水力侵蝕模型將所獲取的各因子圖層進行柵格疊加計算, 得到榆林市1990年、2001年和2012年的土壤水力侵蝕強度圖(圖2)。從圖2可知, 侵蝕嚴重的地區(qū)主要分布在榆林市東北部及中南部, 東北部處于水蝕-風蝕交錯區(qū), 中南部地形復雜, 坡度大, 土壤侵蝕嚴重。從時間變化看, 1990年榆林市東南部地區(qū)土壤水力侵蝕較嚴重, 其最高侵蝕量達1 692.49 t?hm-2?a-1, 平均侵蝕量約147.06 t?hm-2?a-1, 其中侵蝕量最大的為清澗縣, 侵蝕量最小的為定邊縣; 2001年榆林市東部及南部土壤水力侵蝕均較嚴重, 其最高侵蝕量達3 711.99 t?hm-2?a-1, 平均侵蝕量約為296.65 t?hm-2?a-1, 其中府谷縣侵蝕強度最大, 榆陽區(qū)侵蝕量最小; 2012年榆林市南部土壤水力侵蝕較嚴重, 其最高侵蝕量達3 076.8 t?hm-2?a-1, 平均侵蝕量約為181.10 t?hm-2?a-1, 其中清澗縣侵蝕強度最大, 榆陽區(qū)侵蝕強度最小。將1990年、2001年和2012年土壤水力侵蝕強度進行比較, 侵蝕強度2001年>2012年>1990年。1990-—2001年土壤侵蝕強度明顯加劇, 其中府谷縣、靖邊縣、定邊縣最為明顯; 到2012年, 各縣土壤水力侵蝕強度有所減緩, 變化最為顯著的是府谷縣、神木縣、定邊縣; 總體來看, 1990—2012年神木縣、府谷縣、吳堡縣、佳縣的土壤水力侵蝕強度有所緩和, 其余各縣的土壤水力侵蝕強度均呈現(xiàn)不同程度的加劇, 其中清澗縣、靖邊縣和子洲縣最為顯著。

3.4 土壤風力侵蝕評價

根據(jù)土壤風力侵蝕模型將所獲取的各因子圖層進行柵格疊加計算, 最終得到榆林市1990年、2001年和2012年的土壤風力侵蝕強度圖(圖3)。如圖3所示, 1990年榆林市西部及北部地區(qū)風力侵蝕較嚴重, 其最高侵蝕量達128.83 t?km-2, 平均侵蝕量約為22.91 t?km-2, 其中榆陽區(qū)和定邊縣侵蝕量最大, 綏德縣和清澗縣侵蝕量最小; 2001年榆林市北部地區(qū)風力侵蝕仍較為嚴重, 其最高侵蝕量達130.398 t?km-2, 平均侵蝕量約為2.82 t?km-2, 榆陽區(qū)和神木縣侵蝕量最大, 綏德縣和米脂縣侵蝕量最小; 2012年榆林市北部地區(qū)風力侵蝕較嚴重, 其最高侵蝕量達52.12 t?km-2, 平均侵蝕量約為0.70 t?km-2, 其中榆陽區(qū)侵蝕量最大, 其次為神木縣, 米脂縣和綏德縣侵蝕量最小。將1990年、2001年和2012年土壤風力侵蝕強度進行比較, 侵蝕強度1990年>2001年>2012年。從侵蝕強度分布圖來看, 侵蝕嚴重的地區(qū)主要分布在榆林市北部地區(qū), 主要由于北部位于風沙草灘區(qū), 植被覆蓋率低。從侵蝕量變化來看, 1990—2012年整體呈減少趨勢, 減少量最多為榆陽區(qū), 其次為定邊縣、橫山縣, 其中1990—2001年相較于2001—2012年侵蝕強度變化明顯, 其年均變化率約為2001—2012年的1.2倍。

3.5 土地生態(tài)風險綜合評價

由表6可知: 1990年土地生態(tài)風險綜合指數(shù)最大的是府谷縣, 最小的是綏德縣, 兩者差異明顯, 最大值約為最小值的2.8倍; 2001年土地生態(tài)風險綜合指數(shù)最大的是佳縣, 最小的是神木縣, 最大值約為最小值的2倍, 有所減小; 2012年土地生態(tài)風險綜合指數(shù)最大的是清澗縣, 最小的是神木縣, 其最大值約為最小值的1.9倍, 較1990年和2001年差異有所減小。從各區(qū)縣變化來看, 1990—2001年, 靖邊縣、榆陽區(qū)、府谷縣、神木縣和清澗縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)減少, 說明其生態(tài)風險有所改善, 其中減少最多的是府谷縣, 其年遞減率約為4.48%; 其余各縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)均有所增加, 說明其生態(tài)風險加劇, 其中增加最多的是米脂縣, 其年遞增率約為11.99%。2001—2012年, 府谷縣、清澗縣和吳堡縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)增加, 其中增加最多的是清澗縣, 其年遞增率約為3.73%, 其余各縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)均有所減少, 其中減少最多的是橫山縣, 其年遞減率約為3.74%。從總體來看, 1990—2012年, 米脂縣、綏德縣、佳縣、子洲縣、吳堡縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)增加, 其中增加最多的是綏德縣, 其年遞增率約為4.78%, 其余各縣的土地生態(tài)風險綜合指數(shù)減少, 其中減少最多的是神木縣, 其年遞減率約為2.50%。

由圖4可知, 1990—2012年榆林市土地生態(tài)風險等級發(fā)生了較大變化。1990年榆林市各區(qū)縣中前3等級的縣域共有5個, 約42%, 主要位于東南部地區(qū), 土地生態(tài)風險較小, 生態(tài)環(huán)境較為安全。而位于西部毛烏素沙地區(qū)生態(tài)風險較大, 該區(qū)域水土流失嚴重, 植被覆蓋度較低, 生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞; 從2001年生態(tài)風險等級分布圖看, 各區(qū)縣中沒有屬于Ⅰ級生態(tài)風險等級的縣, Ⅳ級、Ⅴ級的縣域共有7個, 約占58%, 主要位于榆林市東南部以及西北的定邊縣, 生態(tài)環(huán)境仍然處于不安全狀態(tài); 2012年, 全市各區(qū)縣中沒有屬于Ⅰ級、Ⅴ級生態(tài)風險等級的縣, 其中前三等級的縣域個數(shù)共有8個, 約占67%, 較1990年、2001年相比, 生態(tài)風險有所減小, 但是仍然有4個縣域生態(tài)風險較大, 生態(tài)風險依然嚴峻。

表6 1990年、2001年和2012年榆林市土地生態(tài)風險綜合指數(shù)及其變化

4 結論

本文選取干旱、土地利用結構、土壤水力侵蝕、風力侵蝕4個風險指標, 構建區(qū)域生態(tài)風險綜合評價模型, 對榆林市1990—2012年土地生態(tài)風險進行探索性評價, 研究結果如下:

1)榆林市各生態(tài)風險要素時空差異較大。1990—2012年間榆林市的降水距平百分率指數(shù)均值先減少后增加, 大致呈現(xiàn)由南向北遞增的趨勢, 其低值區(qū)主要分布在偏東部地區(qū), 高值區(qū)與低值區(qū)差異明顯, 降水分布不均衡; 土地利用結構生態(tài)風險區(qū)域差異較大且變化明顯, 呈先增后減的趨勢, 其中米脂縣、清澗縣、綏德縣、吳堡縣的土地利用結構風險指數(shù)一直處于增加趨勢, 需要引起重視, 而榆陽區(qū)一直處于減少趨勢, 情況有所改善; 土壤水力侵蝕較劇烈的區(qū)域主要分布在東部及南部地區(qū), 這主要與該區(qū)域地形因素有關, 其均值呈先增后減的趨勢, 其中神木縣、府谷縣、佳縣和吳堡縣的土壤水力侵蝕強度有所緩和, 而清澗縣、靖邊縣和子洲縣呈現(xiàn)顯著加劇現(xiàn)象; 風力侵蝕較嚴重的區(qū)域主要分布在北部地區(qū), 侵蝕量最大的是榆陽區(qū), 最小的為綏德縣、米脂縣, 其均值一直呈遞減趨勢, 榆陽區(qū)減少量最多, 其次為定邊縣、橫山縣。

2)榆林市土地生態(tài)風險等級整體變化較大且區(qū)域差異明顯。1990年生態(tài)風險等級屬于Ⅳ、Ⅴ級的縣域有7個, 生態(tài)風險較大, 其中風險最大的是府谷縣; 2001年生態(tài)風險等級屬于Ⅳ、Ⅴ級的縣域仍然有7個, 生態(tài)風險較大, 生態(tài)環(huán)境處于安全狀態(tài), 其中風險最大的是佳縣; 2012年生態(tài)風險有所減緩, 但是生態(tài)風險等級屬于Ⅳ、Ⅴ級的縣域仍有4個, 生態(tài)安全依然嚴峻。從區(qū)域差異來看, 1990年榆林市生態(tài)風險較大的區(qū)域主要位于西北部地區(qū), 2001年生態(tài)風險較大的區(qū)域主要位于榆林市中部地區(qū)和西邊的定邊縣, 2012年生態(tài)風險較大的地區(qū)主要分布在東南部, 生態(tài)安全狀態(tài)整體有所改善, 但形勢仍舊嚴峻, 需要引起注意。

榆林市屬于干旱半干旱區(qū)、典型的農牧交錯帶和能源開發(fā)基地, 生態(tài)環(huán)境脆弱, 人地矛盾突出, 受能源經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)化和生態(tài)恢復過程的雙重影響, 土地生態(tài)安全問題越來越突出。本文從自然災害、人為活動和生態(tài)背景出發(fā), 構建了區(qū)域尺度的綜合生態(tài)風險評價指標體系和估算模型, 定量評價了1990—2012年榆林市土地生態(tài)風險的時空變化差異, 有針對性地分析了其動態(tài)變化趨勢。結果表明隨著榆林市能源的大量開采和煤礦產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展, 榆林市生態(tài)環(huán)境遭受了嚴重的破壞, 提高生態(tài)環(huán)境意識, 加強生態(tài)文明建設至關重要。下一步研究將圍繞土地生態(tài)風險的發(fā)生機制建立合理的土地生態(tài)風險評價指標體系, 細化區(qū)域研究尺度, 提高空間表達的精度, 運用主觀和客觀賦權相結合合理確定指標權重, 從評價指標體系的構建、區(qū)域研究尺度的細化等方面提高土地生態(tài)風險綜合評價的科學性, 為合理進行土地資源管理規(guī)劃提供決策。

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Comprehensive evaluation of ecological risk of land during 1990–2012 in Yulin City*

REN Zhiyuan, SUN Yijie, WU Linxiao

(School of Tourism and Environmental Sciences, Shaanxi Normal University / National Demonstration Center for Experimental Geography Education, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China)

Land use/cover change is a determinant factor in the analysis of ecosystem services for regional ecological security and maintenance. Ecological risks of land serves as a vital index in measuring sustainable utilization of land resources. The research area used in this study was Yulin City, a city in northern Shaanxi Province located in the Loess Plateau and Maowusu Desert border where the climate is arid and the land use structure is irrational. This region is one of the areas with the most severe water and soil erosion on the Loess Plateau, with ecologically-fragile environment, damage susceptibility and recovery difficulty. Thus based on the natural geographical conditions, development history of the city, basic land system characteristics and removed single factor evaluation uncertainty, this study established an evaluation index system of various sources risk in Yulin City. Percent precipitation anomaly index was used as indicator for the risk of drought, the risk of land use structure as the indicator for the effect of human activity on the ecological system, and wind/water erosion as the indicators of soil erosion. Then the four evaluation indicators were used to construct a comprehensive evaluation model for the qualitative and quantitative evaluation and analysis of the factors affecting ecological risk of land in Yulin City for the period 1990–2010. The main conclusions of the study were as follows: (1) the distribution of precipitation was uneven, with percent precipitation anomaly index initially decreasing and later increasing in the period from 1990 to 2012 for Yulin City. The area with lower value of the index mainly covered the eastern part of the city. And the index increased from the south to the north. (2) There were large and significant changes in the differences in regional risks of land use structure. The land use structure risk first increased and then decreased in the course of the investigated 21-year period. (3) More severe soil water erosion occurred mainly in the eastern and the southern regions of the study area (driven mainly by topographic factors) with an initial mean increase and then a decrease over the 1990–2012 period. (4) There was more severe wind erosion mainly in the northern region, with Yuyang District having the largest erosion and Suide and Mizhi Counties the smallest erosion, and with a decreasing trend in mean erosion for the investigated period. (5) The trend in ecological risk of land was decreased, and significant differences in ecological risk of land were observed among counties. The area of Yulin City with severe ecological risk in 1990 was mainly in the northwest, area with high ecological risk in 2001 was mainly in the central region and west of Yulin City (e.g., Dingbian County), area with moderate ecological risk was mainly in the southeast. The ecological security status in the study area was improved overall, although the situation remained grim. This research put forth a theoretical proposal for optimizing the allocation of land resources and protecting the ecological environment in order to realize a harmonious development of regional economy and ecology.

Land; Ecological risk; Fragile ecology; Energy development; Yulin City

X826

A

1671-3990(2017)05-0656-09

10.13930/j.cnki.cjea.160843

* 國家自然科學基金項目(41371523)和教育部人文社會科學重點研究基地項目(14JJD840004)資助

任志遠, 主要從事國土資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境評價相關研究。E-mail: renzhy@snnu.edu.cn

2016-09-19

2016-12-29

* This study was supported by the National Natural ScienceFoundation of China (41371523) and theMajor Project of Key Research Institute of Humanities and Social Science of the Ministry of Education of China (14JJD840004).

Corresponding author, REN Zhiyuan, E-mail: renzhy@snnu.edu.cn

Sep. 19, 2016; accepted Dec. 29, 2016

任志遠, 孫藝杰, 吳林筱. 1990—2012年榆林市土地生態(tài)風險綜合評價[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報, 2017, 25(5): 656-664

Ren Z Y, Sun Y J, Wu L X. Comprehensive evaluation of ecological risk of land during 1990–2012 in Yulin City[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(5): 656-664