陳萬(wàn)基,趙 陽(yáng),崔 東,呂紹倫,盧吉瑞,穆耶賽爾·賽達(dá)合麥提

(1. 伊犁師范大學(xué)資源與生態(tài)研究所,新疆 伊寧 835000; 2. 伊犁師范大學(xué)生物與地理科學(xué)學(xué)院,新疆 伊寧 835000)

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的過(guò)度索取和有害排放日益加重,生態(tài)環(huán)境與人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾沖突已是全球面臨的共同挑戰(zhàn),改善生態(tài)環(huán)境和建設(shè)環(huán)境友好發(fā)展秩序是當(dāng)今全球共同探索的課題。生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)干擾和自然環(huán)境變化的反應(yīng)程度,反映發(fā)生區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的難易程度和可能性大小[1]。進(jìn)行生態(tài)敏感性分析評(píng)價(jià)、制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、指導(dǎo)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)是全球各地普遍采用的戰(zhàn)略[2]。

自20世紀(jì)90年代,生態(tài)敏感性問(wèn)題一直是研究熱點(diǎn)。早期生態(tài)敏感性問(wèn)題主要以研究單一的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題為主,如石漠化敏感性[3]、水土流失敏感性[4]、地質(zhì)災(zāi)害敏感性[5-6]、鹽漬化敏感性[7]等。近年來(lái),綜合多因子進(jìn)行生態(tài)敏感性分析與評(píng)價(jià)逐漸成為研究方向,如文獻(xiàn)[8]采用空間自相關(guān)與圈層分析法,對(duì)汾河流域進(jìn)行綜合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià),研究了其時(shí)空演變特征;文獻(xiàn)[9]基于GIS技術(shù),選取坡度、高程、景觀生態(tài)價(jià)值、景觀格局、植被覆蓋、水域6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)濟(jì)西國(guó)家濕地公園進(jìn)行了綜合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià);文獻(xiàn)[10]從地形、氣象、自然條件3個(gè)方面選取9個(gè)因子構(gòu)建錫爾河中游生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,研究了錫爾河中游生態(tài)敏感性。隨著研究的深入,新的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型的出現(xiàn)為生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)提供了新方法,如層次分析法[11]、CV-SOM耦合加權(quán)聚類模型[12]、組合賦權(quán)法[13]等。然而,目前國(guó)內(nèi)對(duì)干旱區(qū)綠洲生態(tài)敏感性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)性的研究較少。

伊犁河谷南北兩側(cè)為高大山脈,中間為伊犁河沖積形成的河谷平原,整體輪廓呈向西張口的“喇叭”狀,向西的張口可以接收來(lái)自大西洋的暖濕氣流,河谷溫暖多雨、森林廣布,具有典型綠洲特征。解決伊犁河谷的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾非常重要。本文通過(guò)選取海拔、坡度、坡向、水體、土地利用類型、土壤類型、NDVI等指標(biāo),利用層次分析法和均方差決策法確定各因子權(quán)重,構(gòu)建伊犁河谷生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系,對(duì)伊犁河谷生態(tài)敏感性進(jìn)行分析;并進(jìn)一步結(jié)合人口密度、GDP、人均GDP、單位載牧量等分析其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的相關(guān)性,以期為伊犁河谷生態(tài)保護(hù)、水土保持、國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源開(kāi)發(fā)利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供一定的理論指導(dǎo)和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)伊犁河谷如圖1所示,位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部,屬于溫帶大陸性氣候,南北山區(qū)有高山高原氣候特征。平原區(qū)與山區(qū)氣候明顯不同,平原區(qū)干旱少雨,蒸發(fā)較強(qiáng),年降水量約為200 mm,山區(qū)降水豐沛,年降水量可達(dá)1000 mm左右,天氣冷涼[14-15]。河谷內(nèi)森林繁茂、草原廣布,適宜的水熱條件使伊犁河谷成為全國(guó)優(yōu)質(zhì)天然牧草地[16]。伊犁河及其支流貫穿河谷全境,豐富的水量為河谷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及社會(huì)發(fā)展提供了保障。近年來(lái)對(duì)礦產(chǎn)資源和旅游資源的開(kāi)發(fā)力度日益增強(qiáng),人類活動(dòng)劇烈,使伊犁河谷生態(tài)穩(wěn)定健康發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與數(shù)據(jù)預(yù)處理

選取DEM、Landsat 8 OLI影像、NDVI、土壤類型、人口密度、GDP、放牧牲畜數(shù)量等數(shù)據(jù),來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源

基于SuperMap iDesktopX10i軟件對(duì)DEM進(jìn)行鑲嵌、研究區(qū)裁剪、轉(zhuǎn)換投影、坡度分析、坡向分析等操作,用于地形因子評(píng)價(jià);對(duì)土壤類型數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量轉(zhuǎn)柵格操作;對(duì)人口密度數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣、投影轉(zhuǎn)換、研究區(qū)裁剪、矢量化等操作;通過(guò)ENVI 5.3軟件和MRT(MODIS reprojection tool)工具對(duì)MOD13Q1數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、Savitzky-Golay濾波、研究區(qū)數(shù)據(jù)提取;采用最大值合成法對(duì)研究區(qū)生長(zhǎng)季NDVI進(jìn)行合成,用于生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)的植被因子評(píng)價(jià);基于GEE平臺(tái)解譯Landsat 8 OLI影像,提取水體和土地利用類型;整理分析《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒(2020)》中伊犁河谷的GDP、人均GDP、放牧牲畜數(shù)量等數(shù)據(jù)。

1.3 構(gòu)建生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本原則

評(píng)價(jià)因子選定、敏感等級(jí)劃分、因子權(quán)重確定是整個(gè)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)過(guò)程中最為核心的內(nèi)容,是直接關(guān)系評(píng)價(jià)正確性的決定要素。因此評(píng)價(jià)過(guò)程的基本原則為:①客觀性和科學(xué)性,即評(píng)價(jià)過(guò)程要依據(jù)科學(xué)原則,以客觀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ);②完整性和全局性,即確保評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠完整代表整體影響因子,在評(píng)價(jià)過(guò)程中全局考慮,避免以偏概全;③定量研究與定性分析相結(jié)合,定量分析可以直觀體現(xiàn)數(shù)據(jù),定性分析可使評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確[9]。

1.3.2 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)因子

評(píng)價(jià)因子要具有研究區(qū)整體生態(tài)代表性。經(jīng)分析并結(jié)合研究區(qū)生態(tài)特色,本文從地形條件、自然環(huán)境、人類活動(dòng)3個(gè)方面選取指標(biāo)。地形條件包括海拔、坡度、坡向3個(gè)因子;自然環(huán)境包括水體、土壤類型、植被3個(gè)因子;人類活動(dòng)選取土地利用類型因子。

1.3.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)因子權(quán)重

運(yùn)用層次分析法和均方差決策法計(jì)算各因子對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用程度,賦予其權(quán)重值,作用程度越大,權(quán)重值越大[13]。

層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)是生態(tài)敏感性研究中最常用、可信度最高的方法,如文獻(xiàn)[17]在生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)過(guò)程中運(yùn)用層次分析法計(jì)算各指標(biāo)因子權(quán)重值。計(jì)算步驟如下。

(1)構(gòu)建結(jié)構(gòu)。

(2)構(gòu)建判斷矩陣。

(3)計(jì)算權(quán)重。將判斷矩陣在Matlab中進(jìn)行歸一化處理。由于判斷矩陣中的每一列都近似反映了權(quán)重值的分配情況,因此采用全部列向量的算術(shù)平均值估計(jì)權(quán)向量[18],即

(1)

(4)一致性檢驗(yàn)。將判斷矩陣導(dǎo)出,在Matlab軟件中計(jì)算最大特征值。一致性指標(biāo)(consistency index,CI)公式為

(2)

式中,λmax表示判斷矩陣的最大特征值。

查找隨機(jī)一致性指標(biāo)RI,見(jiàn)表2。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)

計(jì)算一致性比例(consistency ratio,CR),公式為

(3)

當(dāng)CR<0.10時(shí),認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受;否則一致性檢驗(yàn)不通過(guò),需要適當(dāng)修正判斷矩陣。

層次分析法是一種主觀賦權(quán)法,為平衡人為因素造成的主觀誤差,引入均方差決策法。均方差決策法是一種客觀賦權(quán)法,指標(biāo)數(shù)據(jù)的相對(duì)離散程度表示指標(biāo)的權(quán)重。計(jì)算步驟如下。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(2)計(jì)算各指標(biāo)的均值,公式為

(4)

(3)計(jì)算各指標(biāo)的均方差,公式為

(5)

(4)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重,公式為

(6)

主觀賦權(quán)法受人的主觀意識(shí)干擾,客觀賦權(quán)法卻無(wú)法客觀評(píng)價(jià)研究區(qū)特殊情況,因此將兩種方法有效結(jié)合,可發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),規(guī)避研究誤差。引入拉格朗日函數(shù)、歐式距離函數(shù)[19],建立優(yōu)化決策模型,計(jì)算主客觀權(quán)重與相應(yīng)偏好系數(shù),進(jìn)而得到規(guī)避主客觀誤差的理想權(quán)重值。計(jì)算公式如下

(7)

(8)

α+β=1

(9)

w=αwa+βwb

(10)

式中,wa表示層次分析法確定的權(quán)重;wb表示均方差決策法確定的權(quán)重;α表示主觀偏好系數(shù);β表示客觀偏好系數(shù);w表示最終評(píng)價(jià)因子權(quán)重。

由式(7)—式(10)計(jì)算可得,主觀偏好系數(shù)約為0.61,客觀偏好系數(shù)約為0.39。綜合上述方法,最終得到的各評(píng)價(jià)因子權(quán)重見(jiàn)表3。

表3 各評(píng)價(jià)因子權(quán)重計(jì)算

1.3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)因子分級(jí)賦值

不同的指標(biāo)因子對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度不同,指標(biāo)的不同級(jí)別類型對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度也不同。因此細(xì)化指標(biāo)因子,基于各因子一般物候特征、客觀原理,并結(jié)合研究區(qū)特色,進(jìn)行分級(jí)賦值,將生態(tài)敏感性劃分為5個(gè)等級(jí),按數(shù)值1～5進(jìn)行賦值,等級(jí)依次為非敏感、低敏感、中敏感、高敏感、極高敏感。

伊犁河谷海拔相差懸殊,最高處海拔達(dá)6340 m,最低處為480 m,因此海拔因子需要結(jié)合研究區(qū)特色劃分等級(jí)。河谷平原核心帶海拔主要為[480,800) m,這一區(qū)間是河谷內(nèi)人類活動(dòng)的密集區(qū)域,也是生態(tài)環(huán)境與社會(huì)發(fā)展問(wèn)題最早爆發(fā)、最快形成持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域,生態(tài)敏感性極低,一般不存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),為非敏感等級(jí);海拔為[800,1600) m的區(qū)域是山麓草原和天然闊葉林,傳統(tǒng)畜牧業(yè)和精耕農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展,已形成較穩(wěn)定的生態(tài)平衡,敏感等級(jí)為低敏感;海拔為[1600,2400) m的區(qū)域主要是高山草場(chǎng)和人工林,受高海拔低氣溫制約,地表土壤附著力相比低海拔區(qū)較差,敏感等級(jí)為中敏感;海拔為[2400,3000) m的區(qū)域是繁茂的針葉原始森林,氣候長(zhǎng)期處于穩(wěn)定階段,生境波動(dòng)較小,植被易被破壞,難以恢復(fù),潛在較大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),敏感等級(jí)為高敏感;海拔為[3000,6340] m的區(qū)域主要是高山草甸和雪被,生境極為脆弱,敏感等級(jí)為極高敏感。

坡度直接影響地表土壤附著與植被固定,坡度越陡,水土流失越嚴(yán)重,生境越脆弱。根據(jù)《森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》(GB-T 26424—2010),將不同坡度區(qū)間劃分為平坡(坡度范圍為[0°,5°])、緩坡(坡度范圍為[6°,15°])、斜坡(坡度范圍為[16°,25°])、陡坡(坡度范圍為[26°,35°])、急坡(坡度范圍為[36°,45°])、險(xiǎn)坡(坡度范圍為[46°,90°]),敏感性等級(jí)隨坡度增大而升高。坡向直接影響地面接收日照、太陽(yáng)輻射、降水等。伊犁河谷地處北回歸線以北,一年內(nèi)正午陽(yáng)光基本照射在南坡,北坡接受太陽(yáng)輻射較少,因此極高敏感等級(jí)位于北坡區(qū)域,高敏感等級(jí)位于西北坡、東北坡區(qū)域,中敏感等級(jí)位于東坡、西坡區(qū)域,低敏感等級(jí)位于東南坡、西南坡區(qū)域,非敏感等級(jí)位于南坡和平地。

伊犁河上游流域全境在河谷內(nèi),水體承擔(dān)了區(qū)域生態(tài)調(diào)節(jié)功能,也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。由于水體受氣象、人類活動(dòng)等眾多因素影響,水體可控性和區(qū)域穩(wěn)定性較差,河流不斷沖刷侵蝕河岸,造成水土流失,越靠近河流、水體的區(qū)域生態(tài)環(huán)境越脆弱,敏感等級(jí)越高。采用基于歐幾里得度量的緩沖區(qū)分析,水體本身的敏感等級(jí)為極高敏感,距水體[0,300) m緩沖區(qū)的敏感等級(jí)為高敏感,距水體[300,800] m緩沖區(qū)的敏感等級(jí)為中敏感,緩沖區(qū)外的區(qū)域敏感等級(jí)為低敏感。

植被是生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)展的一個(gè)重要指標(biāo),植被茂盛生長(zhǎng),代表該區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定,敏感等級(jí)較低。將最值合成的研究區(qū)生長(zhǎng)季NDVI進(jìn)行分級(jí),NDVI為[0,0.2)是極高敏感區(qū)域,[0.2,0.4)是高敏感區(qū)域,[0.4,0.5)是中敏感區(qū)域,[0.5,0.6)是低敏感區(qū)域,[0.6,1]是非敏感區(qū)域。

基于土壤類型,對(duì)土壤黏度、質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含有程度進(jìn)行區(qū)分,沼澤土、灰色草甸土為非敏感土壤類型,黑鈣土為低敏感土壤類型,栗鈣土為中敏感土壤類型,灰鈣土、灰褐土為高敏感土壤類型,內(nèi)陸鹽土、冰川為極高敏感土壤類型。

土地利用類型是自然與人類活動(dòng)共同作用的成果,是直接關(guān)系人類社會(huì)的關(guān)鍵因子。非敏感土地類型為城鎮(zhèn)和建設(shè)用地,低敏感土地類型為草地,中敏感土地類型為農(nóng)田,高敏感土地類型為林地,極高敏感土地類型為水體和雪被。

評(píng)價(jià)指標(biāo)因子具體分級(jí)賦值見(jiàn)表4。

表4 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)因子

根據(jù)各因子權(quán)重,對(duì)各單因子?xùn)鸥襁M(jìn)行加權(quán)計(jì)算,獲得伊犁河谷綜合生態(tài)敏感性,并對(duì)其進(jìn)行分析。

1.3.5 莫蘭指數(shù)

莫蘭指數(shù)(Moran’s I)是一種被廣泛使用的空間自相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)量,其表達(dá)形式如下[20]

(11)

式中,Zi和Zj分別為空間單元i與j的標(biāo)準(zhǔn)化值;Wij為空間權(quán)重。

Moran’s I的值域?yàn)閇-1,1]。Moran’s I>0表示呈正相關(guān);Moran’s I=0表示不相關(guān);Moran’s I<0表示呈負(fù)相關(guān)。使用GeoDa模型中的雙變量Moran’s I工具分析生態(tài)敏感性與人口密度、縣域GDP、人均GDP、單位載牧量空間分布的相關(guān)性。為提高對(duì)比顯著性,進(jìn)行999次隨機(jī)化置換。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因子生態(tài)敏感性分析

2.1.1 海拔敏感性分析

海拔因子主要影響氣溫、生境條件,海拔越高,氣溫越低,生境條件越艱難,生物多樣性越小,生態(tài)環(huán)境敏感性越大。伊犁河谷南北兩側(cè)與中部皆為高大的山脈,海拔梯度豐富,生態(tài)環(huán)境復(fù)雜。非敏感等級(jí)主要分布在河谷平原的核心地帶,占總面積的10.6%。該地區(qū)主要為發(fā)達(dá)的城市區(qū)域或人類活動(dòng)頻繁的勞動(dòng)生產(chǎn)地帶,在城市建立初期就已經(jīng)形成可長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的平衡,潛在突發(fā)性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可能性極小。低敏感等級(jí)主要分布在河谷平原外圍與低海拔山麓,占總面積的26.27%。該地區(qū)與城市距離適中,一般為水熱條件適宜、地形平坦的天然林地和草場(chǎng),生物多樣性豐富,生態(tài)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。中敏感等級(jí)主要分布在低海拔山區(qū),占總面積的29.85%。該地區(qū)溫度偏低,主要為天然林與人工經(jīng)濟(jì)林,生物多樣性偏低,生境條件相對(duì)艱難,生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性偏低。高敏感等級(jí)主要分布在中海拔但有豐富原始森林的山區(qū),占總面積的14.09%。該地區(qū)多為喜陰耐涼的原始針葉林,主要以雪嶺云杉為主,生物結(jié)構(gòu)單一,生境條件苛刻,生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性較低。極高敏感等級(jí)主要分布在較高海拔山區(qū),占總面積的19.19%。該地區(qū)多為高山草甸、高原草甸、冰雪和雪被覆蓋區(qū),生境條件惡劣,生物結(jié)構(gòu)較單一,自然恢復(fù)力較差,生態(tài)環(huán)境極不穩(wěn)定(如圖2(a)所示)。

2.1.2 坡度敏感性分析

坡度因子在一定程度上制約著生物的生境條件,坡度越大,生境條件越惡劣,地表土壤附著力越差,水土流失越嚴(yán)重,生態(tài)敏感性越大。非敏感等級(jí)和低敏感等級(jí)主要分布在河谷平原及其周圍低緩的山麓地區(qū),分別占總面積的41.43%和35.94%;中敏感等級(jí)、高敏感等級(jí)、極高敏感等級(jí)主要分布在坡度復(fù)雜的山區(qū),分別占總面積的21.17%、1.39%、0.07%(如圖2(b)所示)。

2.1.3 坡向敏感性分析

坡向因子主要以接收太陽(yáng)輻射、降水、氣流等方式影響生境條件,進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境。伊犁河谷平原和山地坡向都復(fù)雜多樣,各坡向分布差別不大。高敏感等級(jí)分布最多,占總面積的25.16%;其次為低敏感等級(jí)、中敏感等級(jí)、非敏感等級(jí),分別占總面積的24.23%、19.54%、16.06%;極高敏感等級(jí)分布最少,占總面積的15.01%(如圖2(c)所示)。

2.1.4 水體敏感性分析

伊犁河谷水體分布集中,主要為伊犁河中上游及其支流和較少的山間湖泊。城市人工湖對(duì)生態(tài)影響僅限于人工湖所在的極小范圍城區(qū),且人工湖完全被管理,不存在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);山區(qū)較小的河流主要以流量較小的季節(jié)性冰雪融水匯聚的河流為主,其生態(tài)服務(wù)價(jià)值微弱,且有季節(jié)限制,很難突發(fā)影響范圍較大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此,城市人工湖和山區(qū)較小的河流在本文不計(jì)入水體。

伊犁河谷水體敏感性較高的地區(qū)主要為河流、湖泊及距其較近的區(qū)域。低敏感等級(jí)的分布占總面積的94.55%,中敏感等級(jí)的分布占總面積的3.25%,高敏感等級(jí)和極高敏感等級(jí)的分布分別占總面積的1.24%和0.96%(如圖3(a)所示)。

圖3 自然環(huán)境因子生態(tài)敏感性

2.1.5 植被敏感性分析

伊犁河谷全域植被茂盛,植物結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜,覆蓋范圍較廣,在其生態(tài)環(huán)境中的價(jià)值巨大。在植被生長(zhǎng)季,不論是河谷平原,還是山地,植被生長(zhǎng)極其旺盛。植被生長(zhǎng)越旺盛,生態(tài)調(diào)節(jié)功能越強(qiáng),生態(tài)環(huán)境越穩(wěn)定,生態(tài)敏感性越低。伊犁河谷植被敏感性等級(jí)中非敏感等級(jí)分布最多,占總面積的54.37%;其次為低敏感等級(jí),占總面積的20.75%;中敏感等級(jí)分布最少,占總面積的4.56%;由于伊犁河谷高山較多,高山植被生境惡劣,因此高敏感等級(jí)和極高敏感等級(jí)占一定比例,共占總面積的20.32%(如圖3(b)所示)。

2.1.6 土壤類型敏感性分析

適宜的水熱條件和豐富的植被使得伊犁河谷平原區(qū)和低海拔山麓區(qū)土壤濕潤(rùn),有機(jī)質(zhì)豐富。土壤類型敏感性等級(jí)分布最多的是低敏感等級(jí),占總面積的42.01%;極高敏感等級(jí)最少,占總面積的4.93%;非敏感等級(jí)分布占總面積的6.65%;中敏感等級(jí)分布占總面積的16.09%;高敏感等級(jí)分布占總面積的30.32%(如圖3(c)所示)。

2.1.7 土地利用類型敏感性分析

伊犁河谷土地利用類型敏感性的非敏感等級(jí)和低敏感等級(jí)分布最少,主要分布在河谷平原外緣,分別占總面積的0.45%和11.92%;中敏感等級(jí)分布最多,主要分布在中海拔以下的山區(qū),占總面積的62.50%;高敏感主要分布在河谷平原地帶,占總面積的15.56%;極高敏感等級(jí)主要分布在高海拔冰川與雪被地區(qū),占總面積的9.57%(如圖3(d)所示)。

2.2 綜合生態(tài)敏感性分析

綜合分析伊犁河谷地形因子、自然環(huán)境因子及人類活動(dòng),將以上7個(gè)因子進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,得到伊犁河谷綜合生態(tài)敏感性(如圖4所示)。各敏感等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 伊犁河谷各敏感等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)

圖4 伊犁河谷生態(tài)敏感性

伊犁河谷生態(tài)敏感性總體上以中敏感等級(jí)為主,極高敏感等級(jí)極少。高敏感等級(jí)和極高敏感等級(jí)主要分布在高海拔山區(qū),分別占總面積的12.22%和2.35%。原因是該區(qū)域海拔較高,地表多為冰川和雪被,氣溫較低,生境條件苛刻,生物結(jié)構(gòu)單一,生態(tài)環(huán)境脆弱,自然恢復(fù)能力低。該區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)保護(hù)的核心區(qū)域,需加大保護(hù)力度,限制人類活動(dòng)向該區(qū)域蔓延,納入氣候變化保護(hù)范圍,對(duì)冰川和雪線實(shí)施定期監(jiān)測(cè)。

中敏感等級(jí)和低敏感等級(jí)雜錯(cuò)分布,覆蓋伊犁河谷大面積地區(qū),這是多因子共同影響的結(jié)果,分別占總面積的67.45%和17.98%。伊犁河谷生態(tài)敏感性總體適中,但有向高敏感等級(jí)發(fā)展的趨勢(shì),因此基于生態(tài)敏感性進(jìn)行未來(lái)國(guó)土空間規(guī)劃和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃是必要的,加強(qiáng)生態(tài)保護(hù),合理開(kāi)發(fā)利用土地,在不破壞生態(tài)環(huán)境的條件下,建設(shè)適宜發(fā)展區(qū),減少對(duì)其他區(qū)域的生態(tài)干擾。

2.3 生態(tài)敏感性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的相關(guān)性

伊犁河谷是新疆主要的人口聚集地和畜牧業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū),傳統(tǒng)畜牧業(yè)和現(xiàn)代畜牧業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。本文基于縣域空間格局,分析伊犁河谷生態(tài)敏感性與GDP、人均GDP、人口密度、單位載牧量的相關(guān)性,進(jìn)而探究綠洲生態(tài)敏感性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)性。通過(guò)GeoDa模型中的Moran’s I工具進(jìn)行計(jì)算分析,伊犁河谷生態(tài)敏感性與GDP、人均GDP、人口密度、單位載牧量代表的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈負(fù)空間相關(guān)性。生態(tài)敏感性與人均GDP相關(guān)性最大,Moran’s I值為-0.146;與人口密度相關(guān)性適中,Moran’s I值為-0.169;與GDP的相關(guān)性最小,Moran’s I值為-0.284(見(jiàn)表6)。

表6 生態(tài)敏感性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)Moran’s I值

空間自相關(guān)性Moran散點(diǎn)圖如圖5所示?？梢钥闯?生態(tài)敏感性與GDP、人均GDP、人口密度、單位載牧量相關(guān)性總體上呈線性相關(guān)。伊寧市、霍城縣、昭蘇縣的生態(tài)敏感性與GDP之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng),對(duì)鄰域空間的影響較低;霍爾果斯市、伊寧縣、鞏留縣、尼勒克縣、特克斯縣、新源縣的生態(tài)敏感性與GDP之間聚集性較強(qiáng),差異性較弱,對(duì)鄰域空間影響較高;伊寧市和霍城縣的生態(tài)敏感性與人均GDP之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng),對(duì)鄰域空間影響較低,其余縣市聚集性較強(qiáng),差異性較弱,對(duì)鄰域空間影響較高;伊寧縣的生態(tài)敏感性與人口密度之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng),對(duì)領(lǐng)域空間影響較低,其余縣市聚集性較強(qiáng),差異性較弱,對(duì)領(lǐng)域空間影響較大;伊寧縣、霍城縣、鞏留縣、新源縣的生態(tài)敏感性與單位載牧量聚集性較弱,差異性較強(qiáng),對(duì)領(lǐng)域空間影響較低;伊寧市、昭蘇縣、霍爾果斯市、尼勒克縣、特克斯縣的生態(tài)敏感性與單位載牧量之間聚集性較強(qiáng),差異性較弱,對(duì)鄰域空間影響較高。

圖5 生態(tài)敏感性與GDP、人均GDP、人口密度、單位載牧量相關(guān)性Moran散點(diǎn)圖

3 結(jié) 論

伊犁河谷生態(tài)敏感性受海拔影響最大,其次是植被,人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展直接影響植被覆蓋、植被結(jié)構(gòu)及植被生長(zhǎng)。伊犁河谷自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要矛盾是人類勞動(dòng)生產(chǎn)與植被的矛盾。

伊犁河谷生態(tài)敏感性主要有低敏感、中敏感、高敏感、極高敏感4個(gè)等級(jí),分別占總面積的17.98%、67.45%、12.22%、2.35%。高敏感和極高敏感等級(jí)主要分布在海拔較高的山地,主要受自然環(huán)境的制約。低敏感和中敏感等級(jí)雜錯(cuò)分布在伊犁河谷大面積地區(qū),受地形、自然環(huán)境、人類活動(dòng)多因子共同作用。

伊犁河谷生態(tài)敏感性總體適中,主要受垂直地帶性影響,敏感性有隨海拔升高而升高的趨勢(shì);受地形因子影響,敏感性與海拔和坡度呈正相關(guān)關(guān)系;受自然環(huán)境影響,敏感性與水體和植被呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

伊犁河谷生態(tài)敏感性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈負(fù)空間相關(guān)性,生態(tài)敏感性與GDP、人均GDP、人口密度、單位載牧量Moran’s I值分別為-0.284、-0.146、-0.169、-0.177。其中生態(tài)敏感性與GDP相關(guān)性最小,與人均GDP相關(guān)性最大。

在縣域空間格局下,伊寧市、霍城縣及昭蘇縣的生態(tài)敏感性與GDP之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng);伊寧市和霍城縣的生態(tài)敏感性與人均GDP之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng);伊寧縣的生態(tài)敏感性與人口密度之間聚集性較弱,差異性較強(qiáng)。伊寧縣、霍城縣、鞏留縣和新源縣的生態(tài)敏感性與單位載牧量聚集性較弱,差異性較強(qiáng)。