基于PSR模型的甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

王璐薇　王平

摘要：基于“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型，采取客觀賦權(quán)法中的熵值法來(lái)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)加權(quán)累計(jì)得到生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)綜合值。結(jié)果表明，甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)在2006 — 2015年期間呈現(xiàn)整體緩慢上升、平穩(wěn)發(fā)展的趨勢(shì)。生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，到2015年達(dá)到0.325 1；生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)經(jīng)歷了波動(dòng)階段，2015年上升到0.136 1；響應(yīng)指數(shù)經(jīng)歷了前期小幅度波動(dòng)后穩(wěn)定上升，2015年上升至0.235 2。甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康狀況雖然持續(xù)好轉(zhuǎn)，卻處于“一般病態(tài)”狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)；PSR模型；健康綜合指數(shù)；甘州區(qū)

中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2018）07-0063-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2018.07.020

Abstract：Based on the “pressure-state-response”（PSR） model， the entropy method in the objective weighting method was used to evaluate the index weights， and the integrated value of the ecosystem health assessment was obtained through weighted cumulation. The results indicate that the comprehensive index of ecosystem health in the Ganzhou district exhibited an overall slow increase and steady development trend during 2006 to 2015. The ecosystem health pressure index went in an overall uptrend， reaching 0.325 1 in 2015； the ecosystem health status index experienced a wave of fluctuations and rose to 0.136 1 in 2015； the response index experienced a steady increase after a slight fluctuation in the previous period， and it rose to 0.235 2 in 2015. Although the state of ecosystem health in Ganzhou continues to improve， it is still in a state of “normal sickness”.

Key words：Ecosystem assessment；PSR model；Health status；Ganzhou district

近年來(lái)，我國(guó)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題頻發(fā)，歸根結(jié)底是土地利用對(duì)人類干擾的影響增大。當(dāng)前在我國(guó)的土地政策持續(xù)強(qiáng)化集約節(jié)約用地的前提下，強(qiáng)調(diào)自然與人類的和諧發(fā)展，國(guó)家也適時(shí)地出臺(tái)了一系列穩(wěn)定增長(zhǎng)、調(diào)整結(jié)構(gòu)的用地政策，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)文明統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。然而，土地利用變化逐漸成為誘發(fā)全球變化的主要驅(qū)動(dòng)力，也帶來(lái)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如土地退化、土地荒漠化、林地和草地面積銳減、溫室效應(yīng)和生物多樣性逐漸消失等。因此，如何保持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[1 - 2 ]。如趙帥等[3 ]以構(gòu)造特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SOM）為算法實(shí)現(xiàn)手段，從復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演化的角度提出新的城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，不但在評(píng)估方法上具有先進(jìn)性，在預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)變化趨勢(shì)上也極具潛力；謝飛等[4 ]采用主成分分析（PCA）與熵權(quán)法相結(jié)合的方法，在解決了賦權(quán)重復(fù)的基礎(chǔ)上，很好地保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。甘州區(qū)位于河西走廊腹地、古“絲綢之路”南北兩線和“居延古道”交匯點(diǎn)上，南枕祁連山，北依合黎、龍首二山，全國(guó)第二大內(nèi)陸河（黑河）橫穿全境，形成了聞名遐邇的張掖綠洲，被譽(yù)為“塞上江南”。該區(qū)具得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，土地廣袤，環(huán)境優(yōu)美，資源豐富。但隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)土地的不合理利用，甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，需要引起多方面的重視。我們借助于“壓力—?jiǎng)討B(tài)—響應(yīng)”（PSR）模型對(duì)甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)價(jià)[5 - 7 ]，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 研究區(qū)概況

甘州區(qū)屬于我國(guó)內(nèi)陸河流域干旱半干旱的脆弱區(qū)域，區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，該流域?qū)俑珊档拇箨懶詢?nèi)陸氣候區(qū)域，具有降水量少、降水變率大、年內(nèi)分配不均、蒸發(fā)量大和干旱時(shí)段明顯等特點(diǎn)。主要地貌為類丹霞地貌，是典型的溫帶大陸性氣候。落葉旱生和鹽生植物群落及零星的荒漠植物群落是其主要的天然植被。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于甘州區(qū)2006 — 2015年相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒和當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

本文借鑒前人的研究成果并根據(jù)評(píng)價(jià)決策的實(shí)際需要，將生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)從高到低排序反映健康狀況從優(yōu)到劣的變化，按照等問(wèn)距分布將評(píng)價(jià)結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)，分別為[0.8，1.0）處于很健康狀態(tài)；[0.6，0.8）處于健康狀態(tài)；[0.4，0.6）處于較健康狀態(tài)；[0.2，0.4）處于一般病態(tài)狀態(tài)；[0，0.2）處于病態(tài)狀態(tài)[8 ]。

3 結(jié)果與分析

3.1 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

本文采用“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”（PSR）模型，在PSR框架內(nèi)將生態(tài)問(wèn)題表述為3個(gè)既有區(qū)別又相互聯(lián)系的指標(biāo)類型，壓力指標(biāo)從當(dāng)前人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力出發(fā)，狀態(tài)指標(biāo)用以衡量人類行為導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的變化，響應(yīng)指標(biāo)是對(duì)這種壓力和狀態(tài)的回應(yīng)，顯示當(dāng)前社會(huì)對(duì)減輕生態(tài)環(huán)境污染、破壞所做出的努力?？紤]到甘州區(qū)的區(qū)位因素和經(jīng)濟(jì)因素，在獨(dú)立性、可比性、科學(xué)性和實(shí)用性的原則下，特別選取能反映該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如壓力層的“人類干擾強(qiáng)度”、狀態(tài)層的“灌溉指數(shù)”、響應(yīng)層的“土地集約利用水平”。為了避免人為因素的影響，使指標(biāo)權(quán)重確定更加具有科學(xué)性，采用客觀賦權(quán)法中的熵值法來(lái)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重（表1）。

3.2 壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)及響應(yīng)指數(shù)變化

根據(jù)上述生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和PSR模型，得出甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)各分類指標(biāo)的指數(shù)值和綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（表2、圖1）。

3.2.1 壓力指數(shù) 生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)反映的是生態(tài)系統(tǒng)承受力理論值與實(shí)際值的對(duì)比，用以衡量研究區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)壓力程度。由于生態(tài)系統(tǒng)處于不斷地變化發(fā)展中，因此生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)在不同區(qū)域或不同時(shí)期呈現(xiàn)多樣的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。分析圖1可得，生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)的變化趨勢(shì)分為3個(gè)階段。第一階段為緩慢上升階段，生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)從2006年的0上升到2012年的0.128 3。上升的原因是近年人口波動(dòng)小，土地墾殖指數(shù)逐年緩慢增加，農(nóng)民人均純收入逐年緩慢增加，從事種植業(yè)的農(nóng)戶壓力增加程度較小。例如，土地墾殖指數(shù)在2006年為0.107 9，在2012年上升到了0.135 7，上升幅度達(dá)到25.765%。第二階段為波動(dòng)階段。2012 — 2013年，生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)從0.128 3減速上升到0.147 2，上升幅度為14.731%。由于人口波動(dòng)增大，人類干擾增強(qiáng)，土地墾殖率高，致使生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)加速上升，2013 — 2014年生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)從0.147 2加速上升到0.298 9。第三階段為減速上升階段。生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)從2014年的0.298 9上升到2015年的0.325 1，主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力的增大，農(nóng)民純收入增加。

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù) 健康狀態(tài)指數(shù)指利用效率及與之相對(duì)的經(jīng)濟(jì)效益。從圖1中可知，生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)變化經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。第一階段為緩慢上升階段，生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)由2006年的0.186 3到2009年的0.209 4，年均上升3.09%，表明人均耕地、人均GDP和灌溉指數(shù)都有所上升。其原因主要是2006年農(nóng)業(yè)投入比例稍有下降，灌溉水資源富足，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)健康的穩(wěn)定。第二階段為波動(dòng)階段，生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)由2009年的0.209 4下降到2010年的0.205 8，年均下降1.67%。例如，灌溉指數(shù)和機(jī)械力投入比例分別從2009年的0.999 9和12.399 7下降到2010年的0.929 8和12.2131。2010 — 2013年，生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)又由0.205 8上升到0.264 9，年均上升7.93%。該階段上升的主要原因是灌溉指數(shù)和人均GDP都有所上升。第三階段為劇烈波動(dòng)階段，生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)從2013年的0.264 9下降到2014年的0.123 0，年均下降了54.63%。該階段下降主要是因?yàn)楣喔戎笖?shù)下降，由2013年的1.000 0下降為2014年的0.666 7。2014 — 2015年生態(tài)健康指數(shù)又由0.123 0上升到0.136 1。主要表現(xiàn)在農(nóng)藥投入比例由2014年的6.334減少到2015年的6.268；人均GDP由2014年的2.925上升到2015年的3.085。同時(shí)，近年國(guó)家加大西部農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投入，增強(qiáng)防御自然災(zāi)害的能力，極大地提升了生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)。

3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)健康響應(yīng)指數(shù) 生態(tài)系統(tǒng)健康響應(yīng)指數(shù)的變化經(jīng)歷了3個(gè)階段。第一階段為波動(dòng)階段，生態(tài)系統(tǒng)健康響應(yīng)指數(shù)值由2006年的0.166 8下降到2007年的0.074 6；從2007年的0.074 6上升到2008年的0.108 1；又由2008年的0.108 1下降到2009年的0.098 1；從2009年的0.098 1上升到2010年的0.153 1；最后由2010年的0.153 1下降到2011年的0.147 2。這個(gè)階段響應(yīng)指數(shù)的增大和減小都是短暫性的，其主要原因是生態(tài)環(huán)境的惡化雖引起了國(guó)家的重視，但是治理的持續(xù)性不夠。第二階段為上升階段，響應(yīng)指數(shù)由2011年的0.147 2上升到2013年的0.271 1，上升了84.17%，年均上升42.09%。其原因主要是由于林地覆蓋率和土地集約利用水平提高，有效保護(hù)了生態(tài)平衡，使生態(tài)系統(tǒng)健康壓力減小。第三階段為波動(dòng)階段，先由2013年的0.271 1下降到2014年的0.227 3；又從2014年的0.227 3上升到2015年的0.235 2。由此看出，農(nóng)戶生活水平的提升與生態(tài)系統(tǒng)健康響應(yīng)呈正相關(guān)，即農(nóng)戶生活越富裕，響應(yīng)越積極，對(duì)緩解壓力越有幫助。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)綜合分析

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)模型可以得出甘州區(qū)2006 — 2015年生態(tài)系統(tǒng)的健康值。通過(guò)圖1可以看出，甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指數(shù)2006年處于“病態(tài)”狀態(tài)，從2006年的0.118 9下降到2007年的0.093 2，生態(tài)系統(tǒng)健康有所惡化。2007 — 2011年，生態(tài)健康綜合指數(shù)由0.093 2上升到0.184 3，雖然這6 a中甘州區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)依然處于“病態(tài)”狀態(tài)，但生態(tài)系統(tǒng)健康有所好轉(zhuǎn)。2012年生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指數(shù)上升為0.228 8，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康分級(jí)判斷標(biāo)準(zhǔn)，開始處于“一般病態(tài)”狀態(tài)。2012 — 2015年，生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指數(shù)由0.228 8上升到0.232 1，總體來(lái)看，生態(tài)系統(tǒng)健康雖然處于“一般病態(tài)”狀態(tài)，但生態(tài)系統(tǒng)健康狀況是持續(xù)好轉(zhuǎn)的，這與甘州區(qū)近年來(lái)的實(shí)際生態(tài)環(huán)境狀況是相吻合的。

4 結(jié)論與討論

分析評(píng)價(jià)表明，甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)在2006 — 2015年呈現(xiàn)整體緩慢上升，平穩(wěn)發(fā)展的趨勢(shì)。生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)經(jīng)歷了平穩(wěn)上升、加速上升、又減速上升三個(gè)階段，整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。2006 — 2012年上升至0.128 3，2012 — 2013年從0.128 3減速上升到0.147 2，2013 — 2014年生態(tài)系統(tǒng)健康壓力指數(shù)從0.147 2加速上升到0.298 9，到2015年達(dá)到0.325 1。生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)指數(shù)由2006年的0.186 3上升到2009年的0.209 4，2010年下降到0.205 8，直至2013年指數(shù)為0.264 9，2014年加速下降到0.123 0，2015年上升到0.136 1。響應(yīng)指數(shù)經(jīng)歷了2006 — 2011年小幅度的波動(dòng)期，2011 — 2013年逐步上升，由0.147 2上升到0.271 1，2013 — 2014年由0.271 1下降到0.227 3，直至2015年上升至0.235 2。

綜上所述，甘州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康狀況雖然在持續(xù)好轉(zhuǎn)，但仍處于“一般病態(tài)”狀況應(yīng)加大整改力度。隨著農(nóng)地壓力的增大，應(yīng)加大土地投入、減少農(nóng)藥投入比例、提升土地集約利用水平，逐步貫徹落實(shí)集約用地政策，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念，在增加土地產(chǎn)出、大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，政府應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的整改政策，加大對(duì)污染治理的投入，同時(shí)完善監(jiān)督反饋機(jī)制，從根本上防止生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步被破壞，保護(hù)生態(tài)多樣性。

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（本文責(zé)編：陳 偉）