巴里坤湖流域生態(tài)安全評價及預(yù)測研究

徐 媛，鮑雅靜，李政海，張 靖，李卓玲，劉 麗

(大連民族大學 環(huán)境與資源學院，遼寧 大連 116605)

巴里坤湖流域生態(tài)安全評價及預(yù)測研究

徐 媛，鮑雅靜，李政海，張 靖，李卓玲，劉 麗

(大連民族大學 環(huán)境與資源學院，遼寧 大連 116605)

針對巴里坤湖流域面臨的湖泊萎縮、荒漠化和土壤鹽漬化等生態(tài)問題，采用層次分析法，選擇16個因素作為評價指標，對巴里坤湖流域2006-2015年的生態(tài)安全進行評價與預(yù)測。結(jié)果表明：由于經(jīng)濟生態(tài)安全系統(tǒng)和自然生態(tài)安全系統(tǒng)指標的快速下降，該流域生態(tài)安全長期處于下降狀態(tài)；預(yù)測今后該流域生態(tài)安全將持續(xù)下降，2020年甚至接近很不安全狀態(tài)。若這種趨勢不能得到有效緩解，則將對巴里坤湖泊流域的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

生態(tài)安全評價；指標體系；巴里坤湖流域

Abstract:In view of the ecological problems such as lake shrinking, desertification and soil salinization in the Barkol Lake watershed, using analytic hierarchy process (AHP), 16 factors were selected as the evaluation indexes, and the ecological security status of the Barkol Lake watershed from 2006 to 2015 was evaluated and predicted. The results show that the ecological security of the watershed is declining for a long time due to the rapid decline of the economic ecological security system and the natural ecological security system. The forecast shows that the ecological security of the watershed will continue to decline or even close to the unsafe state. If this trend cannot be effectively mitigated, it will have a negative impact on the sustainable development of the Barkol Lake watershed.

Keywords:ecological security evaluation; index system; Barkol Lake watershed

生態(tài)安全同國防安全、經(jīng)濟安全一樣，是國家安全和社會穩(wěn)定的重要組成部分[1]，指國家發(fā)展以及人類和群落的持續(xù)生存所需要的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受損害和威脅的一種狀態(tài)[2]。想達到生態(tài)安全，人類也必須保證在促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的同時，能夠遵循生態(tài)規(guī)則[3]，適量消耗資源，保持生態(tài)平衡，使人類及其后代能處在一個威脅相對較弱的安全環(huán)境下[4]。

近年來，人們逐漸意識到生態(tài)安全的重要性，尤其是對湖泊生態(tài)安全的保護格外重視，生態(tài)學者們多次提出各地區(qū)湖泊治理的方案，對湖泊保護做出了巨大貢獻。例如，2000年，曹建廷等提出針對東部湖泊的開發(fā)和治理對策，提高湖泊整治的戰(zhàn)略地位，促進了東部平原地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[5]；2008年，岳耀杰等構(gòu)建了區(qū)域安全評價指標體系及分級標準，對內(nèi)蒙古沙區(qū)湖泊風沙災(zāi)害的危險度進行評價，得到湖泊安全評價結(jié)果，在此基礎(chǔ)上提出防治湖泊風沙的安全對策[6]；2015年，董云仙等梳理了滇池、洱海等高原湖泊的演變歷程，提出了預(yù)防型、控制型、治理型湖泊流域生態(tài)安全調(diào)控的途徑，為云南地區(qū)的湖泊生態(tài)修復(fù)和安全調(diào)控起到了重要的作用[7]。此外，國際上比較流行生態(tài)足跡法來研究和評價區(qū)域的生態(tài)安全。該方法主要是通過人類對自然資源的開發(fā)利用和釋放廢物的速度是否超過了自然的再生能力與自我凈化能力, 來研究區(qū)域發(fā)展是否處于生態(tài)安全狀態(tài)[8-10]。這些建議和對策對湖泊保護做出了重要的貢獻，也為有關(guān)生態(tài)安全方面的研究奠定了基礎(chǔ)。但是近幾年對東部和南部地區(qū)的湖泊安全保護更加重視，而忽略了大部分西部民族地區(qū)面臨的湖泊安全問題[11]。其中，巴里坤湖泊正面臨著湖泊萎縮、荒漠化、土壤鹽漬化等生態(tài)問題，這些問題已逐漸成為困擾國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的問題，威脅著當?shù)馗髯迦嗣竦纳婧桶l(fā)展。因此，本文建立包括經(jīng)濟生態(tài)安全系統(tǒng)、自然生態(tài)安全系統(tǒng)、社會生態(tài)安全系統(tǒng)在內(nèi)的16個指標的評價體系，評價巴里坤湖流域生態(tài)安全狀態(tài)，并對未來的發(fā)展做出預(yù)測，以期為巴里坤湖流域社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

流域位于新疆哈密地區(qū)巴里坤哈薩克自治縣的巴里坤盆地，地理坐標為：92°05′35″E～93°48′01″E，43°22′37″N～44°14′33″N，位于東天山的兩支山脈之間，其南部為巴里坤山(東天山)，北部為東天山北分支莫欽烏拉山。研究區(qū)海拔1 580～2 100 m，熱量較豐富，氣候具有干旱冷涼的特點。四季不明顯，只有冷暖兩季，光照充足，無霜期98～104 d，年均氣溫1 ℃，年降水量202 mm，蒸發(fā)量1 638 mm[12]。

1.2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.2.1 生態(tài)安全評估指標體系設(shè)計

在充分研究巴里坤湖流域各類生態(tài)功能區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能的基礎(chǔ)上，從流域生態(tài)安全角度出發(fā)，按照涵蓋流域生態(tài)安全的自然、經(jīng)濟和社會三個因素[13]，綜合歸納確定了16個因素作為評價因子，見表1。

表1 巴里坤湖生態(tài)安全評價指標體系及指標權(quán)重

1.2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

人均GDP、糧食單產(chǎn)、林業(yè)單產(chǎn)、牧業(yè)單產(chǎn)、經(jīng)濟密度、化肥施用量、農(nóng)藥使用量、年降水、年>10 ℃積溫、人均耕地面積、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化率、人口密度等社會經(jīng)濟指標均來自2006-2015年巴里坤縣統(tǒng)計年鑒。林業(yè)、草地、耕地的面積比重來自于對2006、2010和2016年Landsat5 TM和Landsat 8 OLI遙感影像的解譯，成像時間主要選取植被信息比較好的7、8、9三個月，數(shù)據(jù)均來自MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品。采用“單一土地利用類型動態(tài)度”(變化率)的計算公式獲得歷年的變化，如式1。

(1)

式中，KT為研究期內(nèi)單一土地利用/覆蓋類型動態(tài)度；Ua為研究期開始時該種土地利用/覆蓋類型的面積；Ub為研究期末該土地利用/覆蓋類型的面積。

對表1中不同安全趨向性的指標采用極差標準化法，處理成值域范圍為0～1的無量綱數(shù)據(jù)；在評價過程中采用層次分析法(AHP)建立指標評價權(quán)重，得出各子系統(tǒng)及綜合生態(tài)安全度，最后使用GM(1,1)模型預(yù)測該流域生態(tài)安全變化情況。

1.3 評價標準

根據(jù)巴里坤縣的實際情況，將巴里坤湖泊流域生態(tài)安全指數(shù)等級(ESI)劃分為五個安全檔次：安全(0.80 ≤ ESI ≤1.00)；比較安全(0.60 ≤ ESI < 0.80)；一般安全(0.40 ≤ ESI < 0.60)；欠安全(0.20 ≤ ESI < 0.40)；很不安全(ESI < 0.20)。

2 結(jié)果與分析

2.1 巴里坤湖流域生態(tài)安全總體變化趨勢

巴里坤流域生態(tài)安全評價結(jié)果如圖1。經(jīng)濟生態(tài)安全系統(tǒng)在2006-2015年總體呈下降趨勢，2006年和2015年分別為0.22和0.16，其中2006年到2010年和2011年到2015年出現(xiàn)兩個較平穩(wěn)的階段；自然生態(tài)安全系統(tǒng)2006年到2015年則出現(xiàn)大幅度下降的趨勢，2006年和2015年分別為0.19和0.09，其中2011年到2015年波動較為嚴重；社會生態(tài)安全系統(tǒng)從2006年到2015年也出現(xiàn)下滑趨勢，其中2006年和2015年分別為0.15和0.11，整體呈現(xiàn)較大波動；流域生態(tài)安全也出現(xiàn)下降趨勢，2006年為0.56，2015年為0.36。

圖1 巴里坤湖泊流域生態(tài)安全現(xiàn)狀及預(yù)測圖

巴里坤湖泊流域生態(tài)安全長期處于一般安全(2006年、2008年、2009年、2011年和2012年)和欠安全狀態(tài)(2013-2015年)，僅2007年和2010年處于較安全狀態(tài)；2006-2015年，該流域生態(tài)安全處于下降狀態(tài)，其主要原因是經(jīng)濟生態(tài)安全系統(tǒng)和自然生態(tài)安全系統(tǒng)快速下降，造成前者下降的原因是化肥施用量和農(nóng)藥使用量增加，而后者則是由于草地面積下降和耕地面積大幅度增加。

2.2 巴里坤湖泊流域生態(tài)安全預(yù)測

在對該流域生態(tài)安全現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)上，采用灰色GM(1,1)預(yù)測模型，預(yù)測2020年該地區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)：經(jīng)濟生態(tài)安全系統(tǒng)從2016年到2020年仍將呈現(xiàn)下降趨勢，預(yù)計2020年降到0.13；自然生態(tài)安全系統(tǒng)預(yù)計到2020年降到0.04；社會生態(tài)安全系統(tǒng)雖趨于平穩(wěn)，但總體上仍有所下降，預(yù)計2020年降到0.10；流域生態(tài)安全持續(xù)下降，預(yù)計2020年降到0.26。

3 結(jié)論與政策建議

通過建立巴里坤湖流域2006-2015年的生態(tài)安全評價系統(tǒng)，得到結(jié)論：該流域生態(tài)安全處于下降狀態(tài)；預(yù)測表明至2020年巴里坤湖泊流域生態(tài)安全持續(xù)下降，甚至接近很不安全狀態(tài)，若這種趨勢不能得到有效地緩解，將使巴里坤湖泊流域的湖泊萎縮、荒漠化、土壤鹽漬化等問題加重，對巴里坤湖泊流域的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

針對巴里坤湖面臨的問題，提出建議：(1)完善相關(guān)法規(guī)，加強執(zhí)法力度:各級監(jiān)管部門對環(huán)境違法行為加大執(zhí)法力度，從法律角度切實加強巴里坤湖流域生態(tài)環(huán)境保護，規(guī)范流域內(nèi)各項建設(shè)活動，為保護湖泊水資源，防止湖泊萎縮提供法律保障。(2)建立生態(tài)補償機制：制定巴里坤湖生態(tài)旅游開發(fā)、區(qū)域污染治理、湖泊水環(huán)境保護、生態(tài)環(huán)境修復(fù)與建設(shè)、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的生態(tài)補償辦法、補償形式。(3)合理投資：支持和鼓勵將資金投向荒漠化治理、污染治理、生態(tài)建設(shè)等產(chǎn)業(yè)，建立人工濕地蘆葦床、污水廠等，改善土壤鹽漬化、水體污染等生態(tài)問題。

[1] 肖篤寧, 陳文波, 郭福良, 等. 論生態(tài)安全的基本概念和研究內(nèi)容[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報, 2002, 13(3):354-358.

[2] 劉紅, 王慧, 張興衛(wèi). 生態(tài)安全評價研究述評[J]. 生態(tài)學雜志, 2006, 25(1):74-78.

[3] 劉麗梅, 呂君. 生態(tài)安全的內(nèi)涵及其研究意義[J]. 內(nèi)蒙古師范大學學報(哲學社會科學版), 2007, 36(3)：36-42.

[4] 崔勝輝, 洪華生, 黃云鳳. 生態(tài)安全研究進展[J]. 生態(tài)學報, 2005, 25(4):861-868.

[5] 曹建廷, 王蘇民. 東部平原地區(qū)湖泊資源可持續(xù)利用問題與對策[J]. 科技導(dǎo)報, 2000(6):60-62.

[6] 岳耀杰, 王靜愛, 鄒學勇, 等. 中國北方沙區(qū)湖泊(水庫)風沙災(zāi)害危險度評價與安全對策——以內(nèi)蒙古沙區(qū)為例[J]. 干旱區(qū)研究, 2008(4):574-582.

[7] 董云仙, 趙磊, 陳異暉, 等. 云南九大高原湖泊的演變與生態(tài)安全調(diào)控[J]. 生態(tài)經(jīng)濟, 2015，31(1)：185-191.

[8] WACKEMAGEL M, ONISOL L, BELLO P. National natural capitalac counting with the ecological foot printconcept[J] .Ecological Economics, 1999, 29: 375-390.

[9] WACKEMAGEL M, LEWABL, HANSSON C.Evaluating the use of natural capital with ecological foot print;application in Sweden and subregions[J].Ambio, 1999, 28 (7):604-612.

[10] WACKEMAGEL M, ONISOL L, BELLO P, et al. Ecological footprints of nationd[R]. Commissioned by the Earth Council for the Rio+5 Forum. Toronto: International Council for Local Environmental Initiatives, 1997：4-21.

[11] 楊桂山, 馬榮華, 張路, 等. 中國湖泊現(xiàn)狀及面臨的重大問題與保護策略[J]. 湖泊科學, 2010, 22(6): 799-810.

[12] 馮國軍, 高利東, 祁先江, 等. 巴里坤濕地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與恢復(fù)對策[J]. 農(nóng)村科技, 2009(4): 117-118.

[13] 左偉, 周慧珍, 王橋. 區(qū)域生態(tài)安全評價指標體系選取的概念框架研究[J]. 土壤, 2003, 35(1):2-7.

(責任編輯 趙環(huán)宇)

EvaluationandPredictionofBarkolLakeWatershedEcologicalSecurity

XUYuan,BAOYa-jing,LIZheng-hai,ZHANGJing,LIZhuo-ling,LIULi

(School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

Q148

A

2017-04-05；

2017-05-04

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(DC201502070303,DC201501070201，DC201501070403)。

徐媛(1994-)，女，遼寧鐵嶺人，大連民族大學環(huán)境與資源學院碩士研究生，主要從事區(qū)域生態(tài)學研究。

鮑雅靜(1970-)，女，內(nèi)蒙古包頭人，教授，博士，主要從事草地干擾生態(tài)與生態(tài)恢復(fù)研究，E-mail: byj@dlnu.edu.cn。

2096-1383(2017)05-0442-03