劉偉東 劉翀 張靖

摘 要：通過建立“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)模型，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)層次選取7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)克孜河流域的生態(tài)脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：（1）克孜河流域脆弱度非常高，重度、極重度脆弱區(qū)面積占49.87%，輕度脆弱區(qū)面積僅占17.55%。（2）克孜河流域脆弱性格局呈現(xiàn)北低南高的規(guī)律，輕度脆弱區(qū)分布于恰克瑪克河源頭和克孜勒蘇河上游區(qū)域，重度、極重度脆弱區(qū)集中在帕米爾高原、昆侖山麓，喀什三角洲以西地段。

關(guān)鍵詞：生態(tài)脆弱性；脆弱度評(píng)價(jià)；克孜勒蘇河

中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.04.019

Evaluation of Ecological Vulnerability in Kizil Su River Basin

LIU Weidong1，LIU Chong2，ZHANG Jing2

（1. Ordos City Planning Certification Center， Ordos， Inner Mongolia 017000， China； 2. College of Environment and Resources， Dalian Minzu University， Dalian， Liaoning 116600， China）

Abstract：In order to evaluate the ecological vulnerability of Kizil Su River basin， the experiment was conducted through "pressure - state - response" （PSR） assessment model， and seven evaluation indices from 3 levels including pressure， state and response were selected. The results showed that： （1） the vulnerability of the Kizil Su River basin was very high， in which severe and extremely severe vulnerability areas was 49.87% and mild vulnerability area was 17.55%. （2） The pattern of vulnerability in Kizil Su River basin had a trend of higher in the north and lower in the south， showing that mild vulnerability areas distributed in the source of Qiakemake River and upstream of Kizil Su River， severe and extremely severe vulnerability areas concentrated in the Pamirs， the foothills of Kunlun， and west of Kashi Delta area.

Key words：ecological vulnerability； vulnerability assessment； Kizil Su river

生態(tài)脆弱性是指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾后表現(xiàn)出的不穩(wěn)定特性[1]，即生態(tài)環(huán)境所表現(xiàn)出的易變性，這種變化往往是向不利于人類生存、發(fā)展和利用方向發(fā)展。脆弱的生態(tài)環(huán)境抗外界干擾能力低，受到干擾后自恢復(fù)能力差，生物組成和生產(chǎn)力波動(dòng)性大，極易發(fā)生退化。地質(zhì)構(gòu)造、地貌特征、氣候狀況、水資源條件、植被覆蓋情況、人類活動(dòng)強(qiáng)度等都會(huì)影響或?qū)е律鷳B(tài)環(huán)境脆弱性變化[2-3]。同時(shí)，生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)是診斷區(qū)域環(huán)境問題[4]、識(shí)別關(guān)鍵脆弱環(huán)境因子的重要手段[5]，也是生態(tài)環(huán)境整治的必要步驟之一。

隨著全球變化和人類活動(dòng)的加劇，生態(tài)與環(huán)境問題日益嚴(yán)重，生態(tài)脆弱性問題尤為突出。有關(guān)生態(tài)脆弱性的研究越來越成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的焦點(diǎn)，在生態(tài)脆弱評(píng)價(jià)的理論、方法和應(yīng)用領(lǐng)域開展了大量卓有成效的研究。在理論和評(píng)價(jià)方法方面：Chen等[6]認(rèn)為，生態(tài)脆弱性是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在人類活動(dòng)影響下發(fā)生變化（退化或改善）的潛在可能性及其程度；周勁松[7]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性指生態(tài)系統(tǒng)在一定機(jī)制作用下，容易由一種狀態(tài)演變成另一種狀態(tài)，遭變后又缺乏恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力；喬青等[8]綜述了生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)的理論與方法，構(gòu)建了“敏感—彈性—壓力”的評(píng)價(jià)模型；于伯華等[9]依據(jù)“生態(tài)問題—環(huán)境因子—評(píng)價(jià)指標(biāo)”原則，對(duì)青藏高原高寒區(qū)進(jìn)行脆弱性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，青藏高原中、重度以上脆弱區(qū)面積占74.79%。在生態(tài)脆弱性理論不斷完善的同時(shí)，眾多學(xué)者選擇對(duì)典型的脆弱生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。李濱勇等[10]結(jié)合層次分析法（AHP）和模糊綜合評(píng)判法對(duì)北疆8個(gè)地州的生態(tài)脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，證明了兼具兩種方法用于生態(tài)脆弱性的優(yōu)勢(shì)；靳毅等[11]通過建立“敏感性—彈性—壓力”生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)模型，對(duì)烏審旗近50年的草地生態(tài)脆弱性進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，表明該旗草地生態(tài)系統(tǒng)大部分屬于中、低度脆弱區(qū)；馬駿等[12]采用“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”評(píng)價(jià)模型對(duì)三峽庫區(qū)（重慶段）的生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，重慶段整體處于中度脆弱。

克孜勒蘇河流是我國(guó)5個(gè)典型的生態(tài)脆弱區(qū)之一，有關(guān)該地區(qū)生態(tài)脆弱性研究尚未見報(bào)道，本研究對(duì)克孜勒蘇河流域進(jìn)行生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)，以期為該區(qū)域環(huán)境整治、污染治理、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境規(guī)劃等提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

克孜勒蘇河流域地處歐亞大陸腹地，位于我國(guó)最西部，流域面積1.99×104 km2，平均海拔4 000 m以上，年均降水量150 mm左右，年際變動(dòng)大，降水稀少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，氣候干燥，晝夜溫差大，屬極度干旱的典型大陸性氣候。流域內(nèi)雖然草場(chǎng)面積廣大，但植被覆蓋度低，大部分地區(qū)為荒山戈壁，且草場(chǎng)面臨過度放牧而嚴(yán)重退化的困境，氣候惡劣，不適宜植被生長(zhǎng)，植被高度、蓋度降低，種類減少，群落結(jié)構(gòu)單一，生態(tài)環(huán)境日趨惡化。土地資源大部分是山地和戈壁荒灘，大面積地區(qū)屬于無植被區(qū)域，夏季洪水泛濫和開發(fā)利用均易引發(fā)次生災(zāi)害。

1.2 研究方法

1.2.1 評(píng)價(jià)因子選擇 依據(jù)生態(tài)問題-環(huán)境因子-評(píng)價(jià)指標(biāo)的途徑篩選，以“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）為評(píng)價(jià)模型，綜合考慮自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的情況，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)這三個(gè)層次中選取坡度、>10 ℃積溫、人口密度、NDVI、土地利用、降水、人均GDP等7個(gè)指標(biāo)作為生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。壓力與狀態(tài)指標(biāo)描述了人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力，以及在這種壓力下資源與環(huán)境的質(zhì)量狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況；響應(yīng)指標(biāo)描述社會(huì)各個(gè)層次對(duì)造成環(huán)境脆弱壓力的響應(yīng)。資源的利用率、生態(tài)整治的程度、社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等都是這一指標(biāo)體系中的重要組成成分。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及指標(biāo)權(quán)重確定 參評(píng)指標(biāo)數(shù)據(jù)性質(zhì)（有的指標(biāo)越大越好，有的指標(biāo)越小越好）及量綱不同，數(shù)據(jù)首先采用極差標(biāo)準(zhǔn)化處理成無量綱數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

其次，采用層次分析法（AHP），構(gòu)造判斷矩陣，建立層次結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)因素的重要性進(jìn)行打分，并根據(jù)最終打分結(jié)果確定各因素權(quán)重，指標(biāo)權(quán)重值如表1所示。

1.3 數(shù)據(jù)來源與處理

人口密度和人均GDP指標(biāo)來自2015年烏恰縣統(tǒng)計(jì)年鑒；土地利用數(shù)據(jù)由2016 Landsat 8 OLI影像解譯獲得；坡度計(jì)算以90 m空間分辨率的SRTM DEM為數(shù)據(jù)源；降水?dāng)?shù)據(jù)從中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn）下載；NDVI來自于MODIS MOD13Q1 NDVI 16 d最大值合成產(chǎn)品（下載地址：https：//ladsweb.modaps. eosdis.nasa.gov/search/），空間分辨率250 m，時(shí)間跨度為2008—2016年。

以上數(shù)據(jù)使用ArcGIS10.3進(jìn)行空間量化處理，以柵格為基本評(píng)價(jià)單元，柵格大小定義為30 m × 30 m。

2 結(jié)果與分析

全區(qū)脆弱度差異較大（值域范圍0～1，值越大則表明該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)越脆弱），最低值為0.27，最高值為0.67。為更好地表述克孜河流域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的空間分布，在ArcGIS中利用“自然間斷點(diǎn)”分級(jí)法，將全區(qū)所有的柵格按照脆弱度的大小分成4個(gè)等級(jí)：輕度、中度、重度和極重度（圖1）；然后根據(jù)空間分布劃分不同等級(jí)的脆弱區(qū)，面積統(tǒng)計(jì)見表2。

2.1 輕度脆弱類型區(qū)

輕度脆弱類型面積3.50×105 hm2，占區(qū)域總面積的17.55%（表2）。主要分布在克孜河上游兩側(cè)附近以及烏恰縣的北部地區(qū)恰克瑪克河源頭區(qū)域；區(qū)海拔高程在1 500～4 000 m的低山地帶；氣候類型主要為山區(qū)丘陵氣候，年平均氣溫較低，一般在11 ℃以下，夏季短促、氣候涼爽，降雨量相對(duì)偏大，有時(shí)可能出現(xiàn)暴雨，冬季漫長(zhǎng)但并不寒冷，春季和秋季不明顯； >10 ℃積溫在737 ℃左右，降雨量可達(dá)223 mm以上，植被以森林和灌木為主，覆蓋度相對(duì)較高，植被指數(shù)在0.4～0.6之間。

2.2 中度脆弱類型區(qū)

中度脆弱類型面積為6.49×105 hm2，占區(qū)域總面積的32.58%。該類型區(qū)分布規(guī)律并不明顯，主要分布在低覆蓋草地和戈壁區(qū)域；>10 ℃積溫多維持在1 300～2 500 ℃左右，年降水量大多在163～205 mm之間，植被覆蓋指數(shù)在0.1～0.2之間。

2.3 重度、極重度脆弱區(qū)

重度、極重度脆弱區(qū)在克孜河流域占比重較大，面積約為9.93×105 hm2，占49.87%。二者大部分集中在流域以南、西南和東南，即帕米爾高原、昆侖山麓和喀什三角洲以西地段；區(qū)域>10 ℃積溫高達(dá)3 639 ℃，年降雨量卻極低，大多在133～163 mm之間，最多不超過205 mm；氣候干旱、降水稀少，氣溫常年較高，植被指數(shù)多在0～0.1之間。

昆侖山和帕米爾高原，海拔高程均在4 000 m以上；年平均氣溫低，一般在0 ℃以下；全年四季劃分不明顯，表現(xiàn)為冷暖兩季，暖季多降雨氣流難以進(jìn)入；受東部塔克拉瑪干沙漠的影響，流域內(nèi)降水量稀少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，氣候干燥，晝夜溫和短促，但處于本流域的地區(qū)山體多處于背風(fēng)坡，降水量多以降雪形式為主；冷季漫長(zhǎng)且嚴(yán)寒，并常有大風(fēng)出現(xiàn)，山峰終年積雪，部分地區(qū)有大量冰川。

喀什三角洲為喀什平原氣候區(qū)，海拔高程在1 500 m以下；年平均氣溫較高，一般在11 ℃左右，氣溫日變化大，日照時(shí)間長(zhǎng)；氣候干燥，降水稀少而蒸發(fā)強(qiáng)烈；春季酷熱時(shí)間短，秋季降溫迅速，冬季漫長(zhǎng)氣溫較低。

3 結(jié)論與建議

通過建立“PSR”生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)模型，設(shè)計(jì)從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)層次，7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)克孜河流域的生態(tài)脆弱性進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。從面積統(tǒng)計(jì)來看，克孜河流域整體上脆弱度非常高，中、重度及以上脆弱區(qū)的面積占82.45%；從空間分布上，脆弱性整體呈現(xiàn)南高北低的格局，輕度脆弱區(qū)主要分布在恰克瑪克河源頭區(qū)域和克孜勒蘇河上游區(qū)域，重度、極重度脆弱區(qū)面積占比高達(dá)49.87%，接近全區(qū)面積的一半，大部分集中在帕米爾高原、昆侖山麓，喀什三角洲以西地段。

惡劣的自然地貌條件和氣候條件是該流域生態(tài)系統(tǒng)脆弱的主導(dǎo)因素，加之人類的活動(dòng)破壞，導(dǎo)致該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，脆弱的生態(tài)系統(tǒng)一旦破壞將難以恢復(fù)。因此，在地貌、降水、氣溫等較難控制的自然地理因素制約下，如何使人類活動(dòng)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的破壞降至最低是維持克孜勒蘇河流域生態(tài)平衡的關(guān)鍵。根據(jù)流域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果提出以下建議：建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，加大生態(tài)建設(shè)投入，建立大規(guī)模防風(fēng)沙帶、防洪堤壩等；恢復(fù)植被，減少對(duì)流域內(nèi)濕地的圍墾和破壞；控制耕地面積，推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)；加強(qiáng)草地保護(hù)的監(jiān)督，明確草地保護(hù)的職責(zé)，設(shè)立草地保護(hù)的管理體系和獎(jiǎng)懲機(jī)制。

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