王虹　權(quán)曉燕

摘 要：為了定量研究干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境承載力的飽和程度，本文以和田河流域為研究區(qū)，利用模糊綜合評價模型對2010年和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力進行評價。結(jié)果表明：和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的綜合評定值為0.660 1，處于超載狀態(tài)，人口、耕地和社會經(jīng)濟發(fā)展與流域自然生態(tài)環(huán)境之間的矛盾是影響其環(huán)境承載力的主要因素。鑒于此，本文從水資源合理利用、統(tǒng)籌人口和經(jīng)濟發(fā)展、調(diào)整區(qū)域能源結(jié)構(gòu)等方面提出了建議，為提高和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力提供參考。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境承載力；和田河流域；模糊綜合評判模型

中圖分類號：X22 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.015

Abstract： In order to study the saturation degree of ecological environment carrying capacity in arid area quantitatively， Hotan river basin was chosen as the research area and the ecological environment carrying capacity of 2010 was evaluated through the fuzzy comprehensive evaluation model. The results showed that the comprehensive evaluation value of ecological environment carrying capacity of the Hotan river basin was 0.660 1， which was in the overload state. The contradiction of the population， cultivated land and social economic development with the natural ecological environment of the river basin was the main factor affecting the carrying capacity. Based on the results， the paper put forward suggestions from the aspects of rational utilization of water resources， coordination of population and economic development， and adjustment of regional energy structure， to provide references for improving the carrying capacity of ecological environment in Hotan River Basin.

Key words： ecological environment carrying capacity； the Hotan river basin； fuzzy comprehensive evaluation model

生態(tài)環(huán)境承載力是指在滿足一定的生態(tài)環(huán)境保護準則和標準下，在一定的經(jīng)濟、技術(shù)水平條件下，在保證一定的社會福利水平要求下，利用當?shù)兀ê驼{(diào)入）的水資源和流域“社會—經(jīng)濟—生態(tài)環(huán)境”系統(tǒng)其他資源與環(huán)境條件，維系良好生態(tài)環(huán)境所能夠支撐的最大人口數(shù)量及社會經(jīng)濟規(guī)模[1]。生態(tài)環(huán)境承載力決定著一個流域（或區(qū)域）經(jīng)濟社會發(fā)展的速度和規(guī)模，如果在一定社會福利和經(jīng)濟技術(shù)水平條件下，流域（或區(qū)域）的人口和經(jīng)濟規(guī)模超出其生態(tài)環(huán)境所能承載的范圍，將會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化和資源的匱竭，嚴重時會引起經(jīng)濟社會不可持續(xù)發(fā)展[2-5]。和田河流域處于中國極端干旱區(qū)，具有悠久的農(nóng)墾文化，由于其特殊的地理位置和氣候條件，社會經(jīng)濟發(fā)展主要依靠水土資源的開發(fā)利用，緩慢而落后。和田河作為僅有與塔里木河保持地表水力聯(lián)系的四條源流之一，擔負著每年向塔里木河干流輸水約9×108 m3的任務(wù)[6]，其存在不僅保護了流域內(nèi)的綠色植被健康生長，而且有益于塔里木河流域整體環(huán)境的和諧穩(wěn)定[7]。然而，隨著近50年來和田地區(qū)人口數(shù)量和耕地面積的快速增加，導(dǎo)致生態(tài)用水被國民經(jīng)濟用水大量擠占，生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯[8-11]，不僅威脅著西北地區(qū)的生態(tài)安全，在一定程度上已經(jīng)威脅到社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展[12]。因此，科學定量地計算和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力，剖析系列問題出現(xiàn)的內(nèi)在原因，提出有針對性的解決辦法，有助于同時保障綠洲的生態(tài)穩(wěn)定和社會和諧。

目前，有關(guān)生態(tài)環(huán)境承載力的研究，多側(cè)重于某一城市或地區(qū)，指標體系構(gòu)建相對較為單一[13-16]，本文以和田河流域為研究區(qū)，從水、土地、生態(tài)、社會經(jīng)濟4個方面對該區(qū)的生態(tài)環(huán)境承載力進行綜合評價，確保了評價系統(tǒng)的全面性和完整性，同時，利用問卷調(diào)查法并借助因子分析法來對評價指標賦權(quán)重，通過主觀與客觀相結(jié)合的方式提高了評價結(jié)果的準確度，擬構(gòu)建田河流域模糊綜合評判模型，對該流域生態(tài)環(huán)境承載力進行定量計算，通過深入分析導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題出現(xiàn)的根本原因提出具體可行的改善方法，旨在為實現(xiàn)流域生態(tài)安全和社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展提供指導(dǎo)，同時也為相似區(qū)域的生態(tài)環(huán)境評價提供參考。

1 研究區(qū)概況

和田河流域地處我國新疆維吾爾自治區(qū)西南部，塔里木盆地西南緣，空間跨度為77°25'～81°43'E，34°52'～40°28'N，流域總面積48 870 km2 。由于位于大陸腹地，氣候為干旱荒漠性氣候，年均氣溫為12.2 ℃，年均降水量35 mm，年蒸發(fā)量高達2 480 mm。胡楊、怪柳和其他灌木[17]是流域主要植被類型，該流域是我國西部生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)之一[18-19]。截至2010年底，流域總?cè)丝谶_1 350 000人，農(nóng)村人口占82.63%，農(nóng)業(yè)是該流域的支柱產(chǎn)業(yè)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所需數(shù)據(jù)中，水文指標：地表水、地下水、生態(tài)用水等主要來源于2010年《和田河流域水資源評價報告》；土地指標：水網(wǎng)密度、耕地面積、沙化面積、綠洲面積等通過2010年的解譯遙感影像獲??；生態(tài)指標：植被覆蓋度、生物豐度指數(shù)等來源于樣方調(diào)查；社會經(jīng)濟指標：人口數(shù)量、GDP、耕地面積、水質(zhì)等主要來源于2010年《塔里木河流域水資源評價報告》及塔里木河管理局提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；和田河流域氣溫、降水、徑流量數(shù)據(jù)主要來源于1990—2010年烏魯瓦提和通古孜洛克水文站實測資料；人口、耕地面積、生產(chǎn)總值來源于1990—2010和田地區(qū)統(tǒng)計年鑒。

2.2 研究方法

本研究通過問卷調(diào)查獲取一手數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合因子分析法，對和田河流域評價指標進行確定和賦權(quán)，建立模糊綜合評價模型，計算了和田河流域的生態(tài)環(huán)境承載力[20-22]。構(gòu)建模糊綜合評判模型方法為，設(shè)2個有限論域U={u1，u2，…，um}、V={v1，v2， …，vn}，其中，U代表所有評判因素組成的集合，V代表所有的評價等級組成的集合。對評價因素ui進行單因素評判，確定對評價等級vj的隸屬度rij，則m個評價因素的評價集構(gòu)造出評判矩陣R：

式中：rmn為第m個評價因素在第n等級時的隸屬度值，R為U到V上的模糊隸屬度值組成的矩陣。評價目標對不同等級的隸屬度可利用公式B=A×R進行計算。其中A為各評價指標的權(quán)重值：A={a1，a2，…am}（滿足1≤ai≤0，ai=1）。此外，本文隸屬度采用降半梯形分布來刻畫：

式中：rij為因子ui對j級生態(tài)環(huán)境的隸屬度；Ci為因子Ui的實測值；Uij為因子Ui第j級生態(tài)環(huán)境承載力標準；m為m級評價標準，本文中m=5，計算得到評價矩陣R。

和田河流域生態(tài)環(huán)境評價總得分可根據(jù)不同評價等級的重要度值以及矩陣B中各等級的隸屬度值（bi）利用下式計算得到：

a=bi ti（5）

式中：a為綜合評分值。

本研究將生態(tài)環(huán)境承載力的計算指數(shù)值分為：完全可載（0.8

3 結(jié)果與分析

3.1 構(gòu)建評價指標體系及賦權(quán)

和田河流域是一個由多個單一系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)環(huán)境承載力的含義主要是指與水土資源系統(tǒng)以及相關(guān)的環(huán)境系統(tǒng)對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的支持。因此，針對和田河流域的實際情況，依據(jù)定量與定性相結(jié)合、兼具實用性和可行性、兼具穩(wěn)定性和演變性3個原則，從水資源系統(tǒng)、土地資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)4個方面建立該流域的生態(tài)環(huán)境承載力評價指標體系；在此基礎(chǔ)上，利用問卷調(diào)查法并結(jié)合因子分析法，對評價指標進行賦權(quán)（表1）。

評價過程中，設(shè)置5級評價結(jié)果，分別為：完全可載、可承載、飽和承載、超載、嚴重超載，其閾值和含義見表2。

3.2 設(shè)定評價等級標準值及進行評價

根據(jù)相關(guān)研究成果，本研究將各評價等級的標準值設(shè)定如表3所示。

最終，根據(jù)評價等級集合V，計算得到和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的綜合評定值a=（0.110 8 0.181 8 0.199 8 0.312 2 0.195 5）×（0.20 0.40 0.60 0.80 1.00）T =0.660 1

從2010年和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力分析中看出，和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力處于完全可載的概率是11.08%，處于可載狀態(tài)的概率是18.18%，處于適載狀態(tài)的概率是19.98%，處于超載狀態(tài)的概率是31.22%，處于嚴重超載的概率是19.55%。根據(jù)最大隸屬度原則，總體來看和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力處于超載狀態(tài)；亦可以根據(jù)計算結(jié)果，和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力綜合評定值為0.660 1，生態(tài)環(huán)境承載力評估等級為4級，說明和田河流域處于超載狀態(tài)。

3.3 原因分析

本文從自然因素和人類活動兩個方面對影響和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力的因素進行分析。

3.3.1 自然因素 本研究選取和田河流域1990—2010年的氣溫、降水和徑流量3個指標來分析自然因素對流域生態(tài)環(huán)境承載力的影響（圖1）。

根據(jù)圖1，和田河流域氣溫總體呈顯著的上升趨勢，在20年中平均氣溫升高了1.1 ℃；在1990—2010年間，降水量和徑流量雖在不斷波動，但從總體來看，二者均表現(xiàn)出顯著上升的趨勢。由此可見，在1990—2010年間，和田河流域的氣候狀況表現(xiàn)為氣候轉(zhuǎn)暖，且降水量和徑流量隨之增加，并無惡化趨勢。

3.3.2 人類活動 本研究選取和田河流域1990—2010年的人口數(shù)量變化、耕地面積變化和國內(nèi)生產(chǎn)總值變化3個指標來分析人類活動對流域生態(tài)環(huán)境的影響（圖2）。

由圖2可知，和田河流域總?cè)丝诓粩嘣黾樱?010年較1990年人口增加了52%，在有限的綠洲資源中，人口數(shù)量的快速增長，必然要增加所需的生產(chǎn)、生活用地[23-24]，進而對流域生態(tài)環(huán)境造成一定的壓力；田河流域耕地面積雖在2002—2007年較1999—2001年略有降低的趨勢，但總體呈現(xiàn)增加趨勢，2010年較1990年增加了19%，耕地面積的擴大造成灌溉用水量增加，從而使天然植被因生態(tài)用水補給受限而退化；和田河流域經(jīng)濟快速發(fā)展，2010年生產(chǎn)總值是1990年的9倍，在經(jīng)濟利益的促使下，農(nóng)民耕作意識不斷增強，對耕地需求擴大，從而農(nóng)業(yè)用水消耗增加[25]，同時，由于工業(yè)發(fā)展使得工業(yè)用水量增加，進一步擠占生態(tài)用水。

由此可見，人口不斷增加帶來耕地面積增加，加之社會經(jīng)濟快速發(fā)展，三者對流域生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展造成巨大壓力；除此之外，居民環(huán)保意識缺乏，忽視生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系，在引水灌溉的過程中，沒有充分考慮到和田河中下游綠洲用水量的合理分配，農(nóng)業(yè)用水擠占生態(tài)用水，使下游地區(qū)河流出現(xiàn)斷流，地下水位不斷下降，天然植被因得不到水分補給而枯萎，土地因沒有地表植被保護而退化，進而導(dǎo)致一系列生態(tài)問題日益凸顯，諸如：沙塵天氣日數(shù)增多、水資源質(zhì)量不達標、土壤污染嚴重等，流域生態(tài)環(huán)境整體惡化[26-27]。

4 結(jié) 論

利用模糊綜合評價模型對和田河流域生態(tài)環(huán)境承載力進行綜合評定，其評定值為0.660 1，處于超載狀態(tài)，表明流域生態(tài)環(huán)境己受到破壞，自動恢復(fù)困難，進一步發(fā)展會導(dǎo)致部分生態(tài)功能的喪失；從自然和人類活動兩個方面進行分析，導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境承載力降低的主要因素是人口、耕地和社會經(jīng)濟發(fā)展與流域自然生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。

鑒于此，從流域生態(tài)和經(jīng)濟和諧發(fā)展出發(fā)，提出以下建議：（1）加強水資源管理制度，根據(jù)和田河流域生態(tài)環(huán)境特點，進行綜合規(guī)劃，有效分配流域中、下游水量，科學有效利用水資源；（2）統(tǒng)籌解決人口問題，協(xié)調(diào)環(huán)境、資源與人口之間的突出矛盾，使該地區(qū)人口數(shù)量及增長速度與環(huán)境承載力相匹配；（3）生態(tài)環(huán)境建設(shè)是一項長期工程，政府應(yīng)與各部門、各行業(yè)、地區(qū)協(xié)調(diào)，加大管理力度，共同改善生態(tài)環(huán)境；（4）徹底貫徹十九大報告所提出的社會主義生態(tài)文明觀，形成人與自然和諧發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)新格局，著力解決突出環(huán)境問題，采取有效措施，依法保護和治理生態(tài)環(huán)境；（5）促進和田地區(qū)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，加大天然氣、風能、太陽能等清潔能源的開發(fā)力度，減少居民生活耗能對自然生態(tài)環(huán)境的依賴，防止草地、林地等自然生態(tài)環(huán)境的進一步惡化。

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