劉云超+馬莉+馬文勝

摘要:克什克騰旗處于我國北方農(nóng)牧交錯地帶,是生態(tài)環(huán)境的敏感區(qū)和脆弱區(qū),且克什克騰旗的生態(tài)系統(tǒng)在我國北方的生態(tài)環(huán)保中具有重要作用。運用模糊綜合評價法,對影響土地生態(tài)健康的各種因素進行了綜合分析和評價,得出克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài),并提出了合理的解決措施。從長遠的發(fā)展來看,土地生態(tài)健康評價對未來的土地利用具有極其重要的意義和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞:土地生態(tài)系統(tǒng)健康;模糊綜合評價;北方農(nóng)牧交錯帶;克什克騰旗

中圖分類號:S11+7;X826文獻標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2526-04

Health Assessment of Land Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Model in Ecozone Between Agriculture and Animal Husbandry in Northern China

—— Taking Keshiketeng Banner as an Example

LIU Yun-chao,MA Li,MA Wen-sheng

(College of resources and Environmental Sciences, Chifeng University, Chifeng 024000, Inner Mongolia,China)

Abstract: Keshenketeng banner in farming-pastoral zone of northern China is a sensitive area and the ecological environment fragile zone. Tts ecosystem plays an important role in the ecological environmental protection in the northen China. Fuzzy comprehensive evaluation method was used to comprehensively analyze and evaluate the factors impacting on the health of the land ecology. Results showed that the land ecological system of Keshenketeng banner was in the sub-health state. The advices were put forward. From the view of long-term development, the land ecosystem health evaluation of the future land use is of great significance.

Key words: land ecosystem health; the fuzzy comprehensive evaluation; ecotone between agriculture and animal husbandry in northern China; Keshiketeng banner

基金項目:內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校科學(xué)研究項目(NJZY12312)

土地生態(tài)系統(tǒng)的實質(zhì)是從農(nóng)林牧業(yè)對土地的要求出發(fā),通過對影響土地健康的各種自然社會經(jīng)濟因素的綜合分析,科學(xué)地確定現(xiàn)有土地資源對農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展的適宜程度、限制因素,同時判定土地利用現(xiàn)狀的適宜程度,評價土地生態(tài)系統(tǒng)是否健康[1]?？耸部蓑v旗位于我國北方農(nóng)牧交錯地帶,其生態(tài)系統(tǒng)在我國北方的社會、經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護等方面具有十分重要的戰(zhàn)略地位[2]。但是,近些年來由于人類活動和全球氣候變化的影響,該地區(qū)生態(tài)環(huán)境明顯惡化,氣候災(zāi)害增加,加之該區(qū)域土地資源質(zhì)量差,人類活動干擾下,該地區(qū)土地利用/覆被類型發(fā)生了劇烈的變化,尤其是旅游的影響最大,面臨著許多重大的生態(tài)問題。因此在這樣一個具有生態(tài)敏感的地區(qū)進行土地生態(tài)健康評價有著重要的社會、經(jīng)濟和生態(tài)價值。

1土地生態(tài)系統(tǒng)健康概述

生態(tài)健康的概念和思想由英國自然生態(tài)學(xué)家Aldo Leopold在20世紀(jì)40年代提出[3]。蘇格蘭生態(tài)學(xué)家James Hutton第一個把生態(tài)系統(tǒng)看作是一個完整的有機體,他在1788年提到“地球是一個大的具有自我維持能力的超有機體”,并最早提出“自然健康”的概念[4]。20世紀(jì)90年代,世界上許多國家和地區(qū)把生態(tài)系統(tǒng)的健康作為國家行政管理的新目標(biāo),更多的學(xué)者和專家開始進行生態(tài)健康的評價研究。我國也逐漸形成了適合我國的評價體系。在全球經(jīng)濟高速發(fā)展而導(dǎo)致自然生態(tài)系統(tǒng)健康狀況日益惡化的嚴(yán)峻形勢下,生態(tài)系統(tǒng)健康及其評價研究不僅具有重要的應(yīng)用價值,而且豐富了現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容。

土地生態(tài)系統(tǒng)屬于生態(tài)系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),是由一定區(qū)域的土壤、近地表大氣圈、地表水及淺層地下水等環(huán)境要素所組成的具有一定結(jié)構(gòu)與功能的綜合系統(tǒng)[5]。作為生態(tài)系統(tǒng)的組成部分,它對整個生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要,并受人類活動因素影響較大。土地生態(tài)健康已成為當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)管理的重要問題之一, 也是生態(tài)系統(tǒng)綜合評價的核心內(nèi)容和生態(tài)學(xué)研究的熱點[6]。健康的生態(tài)系統(tǒng)具有較強的自我修復(fù)能力;能抵御外界的干擾,維護系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定[7]; 不影響相鄰生態(tài)系統(tǒng)的正常運行, 健康的系統(tǒng)對別的系統(tǒng)不構(gòu)成威脅;不受風(fēng)險因素的影響;在經(jīng)濟上可行; 維持人類和其他有機群體的健康[8]。

2克什克騰旗概況與研究方法

2.1克什克騰旗自然條件

克什克騰旗地處赤峰市西北部,地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°26′—126°21′,北緯42°23′—44°22′,總面積20 473 km2。地貌類型復(fù)雜多樣,地勢西高東低、中沙北草,地處渾善達克沙地和科爾沁沙地的結(jié)合部,融西部草原、南部熔巖臺地和北部丘陵山區(qū)于一體。平均海拔1 100 m,屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫2~4 ℃,年無霜期60~150 d,年降水量250~500 mm,多集中在6、7、8月份。農(nóng)牧業(yè)資源豐富,現(xiàn)有可利用耕地86 666.7 hm2,可利用草原牧場面積1 254 666.7 hm2。自然保護區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園11個,總面積為527 456.58 hm2,占全旗總面積的25.51%。動植物資源種類繁多,盛產(chǎn)甘草、黃芪、麻黃等中藥材,主要野生動物有馬鹿、狍子、黃羊等,禽鳥有丹頂鶴、天鵝、大鴇等。

2.2克什克騰旗社會經(jīng)濟條件

克什克騰旗是一個以草原畜牧業(yè)為主體經(jīng)濟的牧業(yè)旗。全境總面積20 673 km2,其中草原面積占總土地面積的85.6%[9]。2011年末克什克騰旗總?cè)丝?51 316人。全旗牲畜總頭數(shù)101.6萬頭(只)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)繼續(xù)調(diào)整,第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比由上年的13.2∶66.1∶20.7轉(zhuǎn)變?yōu)?2.9∶67.2∶19.9。第二產(chǎn)業(yè)仍然是推動克什克騰旗經(jīng)濟增長的主要力量。2011年,全年共接待國內(nèi)外旅游人數(shù)達232萬人次,旅游收入達10.44億元。旅游業(yè)帶來的收入占全區(qū)GDP比例較大?？耸部蓑v旗社會經(jīng)濟的發(fā)展,相當(dāng)一部分得益于旅游經(jīng)濟的帶動[10]。

2.3克什克騰旗土地利用現(xiàn)狀

克什克騰旗土地大體可分為農(nóng)牧用地、建設(shè)用地和未利用地。土地利用結(jié)構(gòu)不合理。農(nóng)牧用地占絕對優(yōu)勢,農(nóng)牧用地以草地為主,耕地中以旱地為主;未利用地所占比例較大而開發(fā)潛力小。土地的利用率不高。近幾年,農(nóng)牧用地粗放式經(jīng)營,產(chǎn)量不高,加之盲目墾荒種植,森林草原也遭到了破壞,植被覆蓋度降低,水土流失面積增大,土地生態(tài)環(huán)境惡化。土地管理不當(dāng),城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長過快,占用了大量基本農(nóng)田,導(dǎo)致耕地面積減少;大面積草場長期超載放牧,退化草場不能迅速恢復(fù)而繼續(xù)退化,優(yōu)良的牧草地不斷減少。

3數(shù)據(jù)來源與研究方法

模糊綜合評價模型是一種基于模糊數(shù)學(xué)建立的具有較強功能的分析方法,該研究方法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價, 即用模糊數(shù)學(xué)對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鲆粋€總體評價。

模糊綜合評價的步驟是:

1)確定評價指標(biāo)集合U,設(shè)U={U1,U2,…,Un},其中,U1,U2,…,Un為被評價對象的各個評價指標(biāo)。

2)確定評價等級集合V,設(shè)V={V1,V2,…,Vn},其中,V1,V2,…,Vn為各個評價等級。

3)確定模糊關(guān)系矩陣R,對每個評價因素進行評價,得到V上的模糊集合R:

R=r11 r12 ... r1nr21 r22 ... r2n rn1 rn1 ... rnn

4)確定評價指標(biāo)權(quán)重集A,設(shè)各個指標(biāo)所對應(yīng)的權(quán)重分別為a1,a2,…,an, 則A={a1,a2,…,an}。

5)對評價對象進行綜合評價,設(shè)B=A×R。根據(jù)得到的B值,與各評價等級的臨界值進行比較,即可得出該評價對象的等級。

本研究數(shù)據(jù)主要來源于文獻[11],并結(jié)合實地調(diào)查獲得。

4克什克騰旗土地生態(tài)健康模糊綜合評價模型的建立

4.1克什克騰旗土地生態(tài)健康評價指標(biāo)選取和指標(biāo)體系建立的原則

克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系的建立必須圍繞評價目標(biāo),從眾多的影響因子和指標(biāo)中提取能全面概括生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的指標(biāo)。必須選擇具有典型性和實用性的評價指標(biāo),在充分研究系統(tǒng)功能與評價目標(biāo)之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,考慮土地利用結(jié)構(gòu)變化前后引起的生態(tài)功能變化,還需考慮生態(tài)保護管理等方面,使選用的指標(biāo)實用可行,同時要盡可能選取信息量大、易獲取且綜合性強的指標(biāo)。而評價因子應(yīng)盡量選擇評價區(qū)域范圍內(nèi)差異顯著的因子。同時以定量為主,以減少主觀成分對評價結(jié)果的影響,提高評價精度。因此,在評價指標(biāo)選擇上應(yīng)遵循綜合性原則,代表性和實用性原則,可獲取性原則,差異性原則和定性與定量相結(jié)合原則。

4.2克什克騰旗土地生態(tài)健康評價指標(biāo)體系建立

通過在對克什克騰旗自然和社會經(jīng)濟條件以及土地生態(tài)系統(tǒng)影響因素進行了解和分析的基礎(chǔ)上,主要從土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力、狀態(tài)、響應(yīng)方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系(表1)。

壓力指標(biāo)用以表征那些造成不可持續(xù)發(fā)展的人類活動和消費模式或經(jīng)濟系統(tǒng)的一些因素,即人類活動對環(huán)境的直接壓力因子,例如人類對環(huán)境資源的需求程度等;狀態(tài)指標(biāo)用以表征可持續(xù)發(fā)展過程中的各系統(tǒng)的狀態(tài),即環(huán)境當(dāng)前的狀態(tài)或趨勢;響應(yīng)指標(biāo)用以表征人類為促進可持續(xù)發(fā)展所采取的對策,即環(huán)境政策措施。

4.3克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康模糊綜合評價

4.3.1研究區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)健康模糊綜合評價指標(biāo)權(quán)重克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康模糊綜合評價指標(biāo)的權(quán)重采用層次分析法確定, 其計算結(jié)果見表2。層次分析法是在一個多層次的分析結(jié)構(gòu)中,最終被系統(tǒng)分析歸結(jié)為最低層次相對于最高層的相對重要性數(shù)值的確定或相對優(yōu)劣次序的排序。首先通過構(gòu)建判斷矩陣,在每一層次上,對該層的因子進行逐對比較后排列成矩陣形式。其次求判斷矩陣的特征值和特征向量,最后對矩陣進行一致性檢驗。

4.3.2確定研究區(qū)評價對象、因素集合評語集確定克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康為評價對象(即評價目標(biāo));選取克什克騰旗土地生態(tài)環(huán)境壓力、土地生態(tài)環(huán)境狀態(tài)、土地生態(tài)環(huán)境響應(yīng)為評價要素層,組成模糊綜合評價因素集U={U1,U2,U3};16個評價指標(biāo)為指標(biāo)層,組成模糊綜合評價指標(biāo)因子集U1={U11,U12,…,U15},U2={U21,U22,…,U25},U3={U31,U32,…,U36};評語集為V={V1,V2,...,V5},評語等級分為五級:優(yōu)等V1、良好V2、一般V3、較差V4、惡劣V5。

4.3.3研究區(qū)模糊綜合評價矩陣土地生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的相互作用關(guān)系以及各要素對土地生態(tài)系統(tǒng)健康的影響程度在量上是很難精確測定的,因此在確定隸屬度的時候采用專家評分法,首先由統(tǒng)計資料或?qū)嶋H采樣分析將各個指標(biāo)定量化,然后由評判專家小組的每一個成員對每一個指標(biāo)進行評價,可得到各要素的評價矩陣R1、R2、R3。

R1=(rij)5×5=0.3 0.70 00 00.7 0.1 0.2 00.2 0.5 0 0.1 0.20.2 0.4 0.3 0.1 00.3 0.2 0.3 0.20

R2=(rij)5×5=0.200.3 0.500.3 0.4 0.30 00.4 0.4 0.20 00.1 0.1 0.4 0.400.2 0.2 0.2 0.40

R3=(rij)6×5=00.4 0.60 000.5 0.40.100.2 0.70.1 0 00.2 0.3 0.30.200.1 0.5 0.30.100.1 0.4 0.30.20

4.3.4評價結(jié)果根據(jù)計算可分別得出克什克騰旗土地生態(tài)環(huán)境壓力模糊評價值B1;土地生態(tài)環(huán)境狀態(tài)模糊評價值B2;土地生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模糊評價值B3。

B1=(0.078 0.198 0.054 0.045 0.013);

B2=(0.098 0.087 0.105 0.091 0.000);

B3=(0.020 0.107 0.083 0.027 0.000)。

根據(jù)B=A×R,克什克騰旗土地生態(tài)健康評級模糊綜合評價值B如下:

B=(0.072 0.135 0.080 0.057 0.005)

根據(jù)最大隸屬度原則V2=0.135,V2>V3>V1>V4>V5,故克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價結(jié)果為良好。土地生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)。敏感地帶較多,可發(fā)揮基本生態(tài)功能,生態(tài)系統(tǒng)可維持。

5關(guān)于改善克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康的建議

采用模糊綜合評價法對克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況作了綜合評價。在評價過程中,遵循了生態(tài)系統(tǒng)綜合性、定性和定量相結(jié)合等原則,確定克什克騰旗土地生態(tài)系統(tǒng)為亞健康狀態(tài),土地生態(tài)系統(tǒng)在滿足人類需求方面的能力、生態(tài)系統(tǒng)本身的自我維持和更新的能力有減弱的趨勢,土地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性也在降低,土地利用結(jié)構(gòu)不是十分合理。由于土地生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀是自然與人為共同作用下的結(jié)果,必須通過科學(xué)合理的技術(shù)手段和管理手段,管理與建設(shè)并重,才能達到土地生態(tài)環(huán)境綜合治理、恢復(fù)土地生態(tài)的目的。因此,針對克什克騰旗的實際情況,提出以下建議:

1)發(fā)展特色旅游業(yè),建立循環(huán)經(jīng)濟。依據(jù)克什克騰旗自然資源優(yōu)勢,發(fā)展壯大旅游業(yè),建設(shè)規(guī)模化、規(guī)范化的旅游區(qū),強化打造特色生態(tài)旅游業(yè),在改善生態(tài)環(huán)境的同時帶動服務(wù)行業(yè)的發(fā)展,構(gòu)建良性循環(huán)經(jīng)濟的生產(chǎn)格局。

2)植樹造林,改善生態(tài)環(huán)境。利用林、草等生物措施改良沙地、堿地是一項改善生態(tài)環(huán)境的有效措施,良好的森林可以防風(fēng)固沙,改善小氣候,減少地面蒸發(fā)。因此,要加快林業(yè)建設(shè)步伐,在沙化嚴(yán)重的地方,特別是在風(fēng)口處把營造防風(fēng)固沙林作為重點建設(shè)項目,實行喬、灌、草相結(jié)合。

3)恢復(fù)沙化、鹽堿化土地的生態(tài)功能,減少荒漠化土地面積,增加草地的數(shù)量和質(zhì)量,采取有效的措施保護現(xiàn)有的草場,防止沙化、鹽堿化土地的擴張,恢復(fù)重建覆蓋度低的草場,這對于地區(qū)環(huán)境、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著非常積極的意義。

4)對退化的草地進行補播,對出現(xiàn)堿斑的草地種植耐鹽堿的植物或者利用植物群落的演替,加速牧業(yè)草地的恢復(fù)。對于嚴(yán)重鹽堿化難以自身恢復(fù)的草地,采用種植耐鹽堿植物和鹽生植物,建立人工或者半人工的草地,使其堿斑盡快恢復(fù)植被,促進生態(tài)環(huán)境的改善和畜牧業(yè)的發(fā)展。

5)制定合理的土地生態(tài)保護政策,建立有效的檢測管理系統(tǒng)。政府在土地生態(tài)保護政策的執(zhí)行上應(yīng)與當(dāng)?shù)厝罕娕浜?實現(xiàn)人民生活水平逐步提高,生態(tài)環(huán)境日益改善的雙贏局面。

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2)植樹造林,改善生態(tài)環(huán)境。利用林、草等生物措施改良沙地、堿地是一項改善生態(tài)環(huán)境的有效措施,良好的森林可以防風(fēng)固沙,改善小氣候,減少地面蒸發(fā)。因此,要加快林業(yè)建設(shè)步伐,在沙化嚴(yán)重的地方,特別是在風(fēng)口處把營造防風(fēng)固沙林作為重點建設(shè)項目,實行喬、灌、草相結(jié)合。

3)恢復(fù)沙化、鹽堿化土地的生態(tài)功能,減少荒漠化土地面積,增加草地的數(shù)量和質(zhì)量,采取有效的措施保護現(xiàn)有的草場,防止沙化、鹽堿化土地的擴張,恢復(fù)重建覆蓋度低的草場,這對于地區(qū)環(huán)境、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著非常積極的意義。

4)對退化的草地進行補播,對出現(xiàn)堿斑的草地種植耐鹽堿的植物或者利用植物群落的演替,加速牧業(yè)草地的恢復(fù)。對于嚴(yán)重鹽堿化難以自身恢復(fù)的草地,采用種植耐鹽堿植物和鹽生植物,建立人工或者半人工的草地,使其堿斑盡快恢復(fù)植被,促進生態(tài)環(huán)境的改善和畜牧業(yè)的發(fā)展。

5)制定合理的土地生態(tài)保護政策,建立有效的檢測管理系統(tǒng)。政府在土地生態(tài)保護政策的執(zhí)行上應(yīng)與當(dāng)?shù)厝罕娕浜?實現(xiàn)人民生活水平逐步提高,生態(tài)環(huán)境日益改善的雙贏局面。

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2)植樹造林,改善生態(tài)環(huán)境。利用林、草等生物措施改良沙地、堿地是一項改善生態(tài)環(huán)境的有效措施,良好的森林可以防風(fēng)固沙,改善小氣候,減少地面蒸發(fā)。因此,要加快林業(yè)建設(shè)步伐,在沙化嚴(yán)重的地方,特別是在風(fēng)口處把營造防風(fēng)固沙林作為重點建設(shè)項目,實行喬、灌、草相結(jié)合。

3)恢復(fù)沙化、鹽堿化土地的生態(tài)功能,減少荒漠化土地面積,增加草地的數(shù)量和質(zhì)量,采取有效的措施保護現(xiàn)有的草場,防止沙化、鹽堿化土地的擴張,恢復(fù)重建覆蓋度低的草場,這對于地區(qū)環(huán)境、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著非常積極的意義。

4)對退化的草地進行補播,對出現(xiàn)堿斑的草地種植耐鹽堿的植物或者利用植物群落的演替,加速牧業(yè)草地的恢復(fù)。對于嚴(yán)重鹽堿化難以自身恢復(fù)的草地,采用種植耐鹽堿植物和鹽生植物,建立人工或者半人工的草地,使其堿斑盡快恢復(fù)植被,促進生態(tài)環(huán)境的改善和畜牧業(yè)的發(fā)展。

5)制定合理的土地生態(tài)保護政策,建立有效的檢測管理系統(tǒng)。政府在土地生態(tài)保護政策的執(zhí)行上應(yīng)與當(dāng)?shù)厝罕娕浜?實現(xiàn)人民生活水平逐步提高,生態(tài)環(huán)境日益改善的雙贏局面。

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