寧夏清水河平原生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)及驅(qū)動(dòng)因子分析

王 婧,康榮華,方 媛,馮 波,高世昌

(1.寧夏回族自治區(qū)國土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院,寧夏 銀川 752100; 2.寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院,寧夏 銀川 752100)

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程不斷推進(jìn),人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響日益突出[1],水體流失、土地荒漠化、生態(tài)多樣性銳減、環(huán)境污染等生態(tài)環(huán)境問題不斷涌現(xiàn),直接影響區(qū)域自然地理?xiàng)l件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,同時(shí)也體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境的脆弱性。如何科學(xué)認(rèn)識(shí)生態(tài)環(huán)境脆弱性并進(jìn)行有效治理管控,已成為生態(tài)環(huán)境建設(shè)面臨的緊迫問題和艱巨任務(wù)[2],生態(tài)脆弱性的研究不僅能為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供決策支持,還能為非脆弱生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供借鑒作用和科學(xué)依據(jù)[3]。目前,國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)生態(tài)脆弱性的研究方式多樣,手段方法新穎,從單一方法向數(shù)據(jù)模型分析、3S空間分析等方法轉(zhuǎn)變,將生態(tài)環(huán)境脆弱性研究不斷深入。徐慶勇等[4]基于GIS技術(shù)。利用空間主成分分析方法對(duì)珠江三角洲生態(tài)環(huán)境脆弱性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。金麗娟等[5]基于SRP(Sensitivity-Resilience-Pressure)模型,采用層次分析法對(duì)四川省生態(tài)脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。何亮等[6]利用遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)模型和主成分分析方法(PCA)對(duì)塔里墾區(qū)2010,2015,2020年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。Malik等[7]通過對(duì)氣候變化引起的生態(tài)暴露度、敏感度、適應(yīng)能力3方面構(gòu)建加權(quán)氣候變化的生態(tài)脆弱性指數(shù)。Kienberger等[8]提出了生態(tài)脆弱性研究的時(shí)空尺度和概念框架理論。

中國是世界上脆弱生態(tài)類型最多且分布最廣、生態(tài)脆弱性表現(xiàn)較為明顯的國家[9],寧夏回族自治區(qū)作為西北干旱荒漠區(qū)典型的生態(tài)脆弱區(qū)之一,近年來受水資源開發(fā)和人類活動(dòng)的影響,出現(xiàn)水土流失、水體污染、水質(zhì)下降、地下水位下降,土壤鹽漬化等生態(tài)環(huán)境問題,國內(nèi)目前對(duì)寧夏地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性開展了一些研究,陳紅翔等[10]通過建立SRP模型,對(duì)寧夏南部山區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。蘇勝亮等[11]通過構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,分析了寧夏海原縣生態(tài)脆弱性,并分析了生態(tài)脆弱性與經(jīng)濟(jì)貧困的空間耦合關(guān)系。黃越等[12]基于遙感數(shù)據(jù),運(yùn)用景觀格局指數(shù)法、空間自相關(guān)以及地理探測(cè)器等模型對(duì)鹽池縣生態(tài)脆弱時(shí)空演變格局進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

國內(nèi)外針對(duì)生態(tài)脆弱性的研究尺度多集中在國家、省域、市域等宏觀尺度,對(duì)縣、鄉(xiāng)以及小流域等小尺度的研究較少。而清水河平原作為寧夏南部地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)地和糧食生產(chǎn)基地,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。本文以寧夏清水河平原為研究范圍,結(jié)合遙感影像、地理信息系統(tǒng)和綜合指數(shù)概念模型,選取涵蓋氣象、土壤、水體、人類活動(dòng)等10個(gè)評(píng)價(jià)因子,通過構(gòu)建生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用層次分析法、綜合指數(shù)法以及主成分分析等手段,分析清水河平原地區(qū)2015,2018,2021年的生態(tài)脆弱性時(shí)空變化趨勢(shì)以及驅(qū)動(dòng)因素,為寧南地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)及保護(hù)治理提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

清水河平原位于寧夏回族自治區(qū)南部(圖1),是寧南主要人口聚集區(qū),也是該地區(qū)少數(shù)寶貴的淡水資源賦存區(qū)之一,研究區(qū)地處清水河平原上游,為一完整的水文地質(zhì)單元,行政區(qū)劃隸屬固原市原州區(qū),中衛(wèi)市海原縣部分地段,北起海原七營鎮(zhèn),南至固原三里鋪,地理位置介于北緯35°56′～36°34′和東經(jīng)106°01′～106°19′,屬中溫帶半干旱氣候區(qū),氣候夏短冬長(zhǎng),四季分明,干旱少雨,降水多集中在6～9月,占全年降水量的60%～70%。

圖1 研究區(qū)地理位置

清水河平原作為固原地區(qū)重要的糧食生產(chǎn)基地,同時(shí)也是中國嚴(yán)重缺水地區(qū)之一,且資源性缺水和水質(zhì)性缺水問題并存[3]。20世紀(jì)80年代因盲目打井,大量開采地下水,一度造成地下水嚴(yán)重超采,地下水水位逐年下降,一些相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境問題也接踵而來,加之人類活動(dòng)劇烈,導(dǎo)致清水河平原區(qū)水土流失、水體污染、土地退化等,屬于典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本次研究所用的數(shù)據(jù)主要包括遙感數(shù)據(jù)、氣象水文數(shù)據(jù)、地下水水位埋深及水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù),社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等,具體數(shù)據(jù)來源與處理如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)來源及處理

2.2 指標(biāo)選取及評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

影響生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的因素很多,主導(dǎo)因素對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化起關(guān)鍵性和控制性作用,構(gòu)建生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)遵循相關(guān)性、層次性和綜合性原則,同時(shí)所選取的指標(biāo)應(yīng)易于獲取和測(cè)量[13]。蔡海生等[14]對(duì)各評(píng)價(jià)模型指標(biāo)體系構(gòu)建情況進(jìn)行了具體的歸納,主要?jiǎng)澐譃槟繕?biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個(gè)基本結(jié)構(gòu),對(duì)于區(qū)域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)有著重要的指導(dǎo)意義。

結(jié)合西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性特征研究[15],以自然環(huán)境因素為主,綜合考慮人為作用因素,兼顧指標(biāo)的科學(xué)性、可操作性原則,根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況及生態(tài)脆弱性特征,基于層次分析法選取氣象因素、水體因素、植被要素、地理要素等自然因素和景觀破碎度、人口密度等人為因素,構(gòu)建一個(gè)初步的生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,其中,景觀破碎度指標(biāo)是利用土地利用類型柵格數(shù)據(jù)計(jì)算得到。體系包括1個(gè)目標(biāo)層,5個(gè)準(zhǔn)則層,10個(gè)指標(biāo)層,如圖2所示。

圖2 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3 評(píng)價(jià)方法

生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)方法主要包括層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法[16]、主成分法[17]、綜合評(píng)價(jià)法[18]等12種,其中,層次分析法適用于某一區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境脆弱性比較分析,計(jì)算過程簡(jiǎn)單,可根據(jù)脆弱生態(tài)區(qū)域的特點(diǎn)選擇不同環(huán)境影響因子、權(quán)重及評(píng)分等級(jí),同時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果較為全面,具有綜合性和系統(tǒng)性特征[1]。

針對(duì)清水河平原研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià),本文選用層次分析法建立生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?？紤]到主觀賦權(quán)法對(duì)最終的脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果影響較大,并且賦權(quán)的主觀性很強(qiáng),故本文采取分級(jí)賦權(quán)重的方法,即一級(jí)指標(biāo)分級(jí)賦權(quán)重,二級(jí)指標(biāo)歸一化賦權(quán)重,然后加權(quán)求和進(jìn)行綜合研究,其計(jì)算公式為

(1)

式中:Eevi為生態(tài)環(huán)境脆弱性綜合指數(shù),取值范圍為(0,1);Fi為第i個(gè)指標(biāo)指數(shù),Wi為第i個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

歸一化計(jì)算公式如下:

(2)

(3)

式中:X′i為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;Xi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)值;Xmax為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)最大值;Xmin為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)最小值。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合判斷標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果

根據(jù)寧南地區(qū)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn),結(jié)合清水河平原3個(gè)時(shí)期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選取10個(gè)指標(biāo)并賦予相應(yīng)的權(quán)重(表2),將2015,2018,2021年的評(píng)價(jià)結(jié)果通過Arcgis的自然間斷法進(jìn)行生態(tài)脆弱性程度等級(jí)劃分[19],分為輕度脆弱性、低度脆弱性、中度脆弱性、較高脆弱性和高度脆弱性5個(gè)不同等級(jí),具體的脆弱性程度劃分如表3所示。

表2 生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

表3 生態(tài)脆弱性分級(jí)

3.2 生態(tài)脆弱性變化特征

通過GIS克里金空間插值得到研究區(qū)不同時(shí)期生態(tài)脆弱性空間分布圖(圖3),為表征生態(tài)脆弱性時(shí)空變化特征,本研究采用自然間斷法將其劃分為輕度脆弱區(qū)、低度脆弱區(qū)、中度脆弱區(qū)、較高脆弱區(qū)和高度脆弱區(qū)5個(gè)等級(jí)。

圖3 清水河平原生態(tài)脆弱性變化分布

3.2.1 生態(tài)脆弱性時(shí)空變化特征

從研究區(qū)2015,2018,2021年3期生態(tài)環(huán)境脆弱性變化強(qiáng)度來看,生態(tài)環(huán)境總體呈現(xiàn)不斷改善的趨勢(shì),尤其低度脆弱區(qū)域面積增加的最為明顯,由2015年108.74 km2增加到121.86 km2,2021年上升至177.50 km2,輕度脆弱區(qū)面積由132.22 km2減少到119.39 km2,2021年增加到124.10 km2,中度脆弱區(qū)面積呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)。較高脆弱區(qū)面積則呈現(xiàn)降低的變化趨勢(shì),由2015年的263.21 km2降至192.80 km2,高度脆弱區(qū)面積呈微弱增加的趨勢(shì),增加比率為9.89%。總體看,2015～2021清水河平原研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱等級(jí)呈中等偏上的變化趨勢(shì),低度脆弱區(qū)面積有所增加,增加比率為63.23%,輕度、中度脆弱區(qū)面積變化較為平穩(wěn),變化比率分別為6.14%和2.15%,較高脆弱區(qū)面積減少明顯,降低比率為26.75%,從5種脆弱性等級(jí)面積百分比分布來看(圖4),輕度脆弱性面積占比最少,為14.65%;低度脆弱性面積占比為17.08%;高度脆弱性面積占比為17.20%;中度脆弱性面積占比為24.80%;較高脆弱性面積占比最多,為26.27%。

圖4 研究區(qū)不同等級(jí)生態(tài)脆弱性面積對(duì)比

空間分布來看,以2021年為例,輕度和低度脆弱區(qū)主要集中在清水河平原南部固原市原州區(qū)清河鎮(zhèn)、中河鄉(xiāng)一帶,分別占研究區(qū)面積的15.47%,24.3%,考慮到南部降水豐富,森林覆蓋度面積大,地下水礦化度較低<1 000 mg/L,地下水埋深超過50 m,人類活動(dòng)相對(duì)較少,人口密度低,景觀破碎度低,故對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞較輕。研究區(qū)脆弱性主要以中度脆弱性和較高脆弱性為主,分別占全區(qū)總面積的24.8%和26.3%,其中,較高脆弱地區(qū)主要分布在固原市頭營鎮(zhèn)以北,三營鎮(zhèn)以及中衛(wèi)市海原縣三河鎮(zhèn)附近,主要原因在于降水減少,地下水礦化度增加到3 000 mg/L,加之處于清水河?xùn)|岸徑流排泄區(qū),區(qū)域水環(huán)境總體較差,人類活動(dòng)頻繁,景觀破碎度較大,因此生態(tài)脆弱程度較高,生態(tài)環(huán)境有待改善。高度脆弱區(qū)主要分布在研究區(qū)北部,集中在中衛(wèi)市海原縣七營鎮(zhèn)附近,考慮到海原縣南部位于黃土丘陵溝壑區(qū),坡度大、海拔高、地表植被覆蓋較為稀疏、覆蓋率較低,自然生態(tài)本底較差[10],加之人類活動(dòng)干擾,從而加劇了該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的脆弱程度。

3.2.2 生態(tài)脆弱性的空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析是用來度量某一變量在空間的分布特征及其影響程度?？臻g自相關(guān)分析在地理統(tǒng)計(jì)學(xué)中應(yīng)用廣泛,現(xiàn)已有多種指數(shù)可以使用,但最主要的兩種指數(shù)即Moran的I系數(shù)和Geary的c系數(shù)[20]。本文借助Geoda軟件,利用Moran′sI系數(shù),對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性指數(shù)進(jìn)行空間自相關(guān)分析,以z得分和p值進(jìn)行檢驗(yàn),當(dāng)z值為正且顯著時(shí),表現(xiàn)為正相關(guān),也就說明相似的觀測(cè)值(高值或低值)趨于空間集聚;當(dāng)z值為負(fù)且顯著時(shí),表現(xiàn)為負(fù)相關(guān),也就是相似觀測(cè)值趨于分散狀態(tài);當(dāng)z值為0,則觀測(cè)值呈獨(dú)立隨機(jī)分布狀態(tài)。通常用局部自相關(guān)指標(biāo)LISA來揭示空間自相關(guān)的空間異質(zhì)性[21]。

以2021年的分析結(jié)果為例說明研究區(qū)空間異質(zhì)性特征。從空間分布集聚性變化格局來看(圖5(a)),高值與高值的集聚主要分布在研究區(qū)以北大部分,該區(qū)域植被覆蓋稀疏,地下水礦化度大于3 g/L,生態(tài)環(huán)境處于高度脆弱等級(jí),低值與低值集聚主要分布在研究區(qū)西南部,固原市原州區(qū)清河鎮(zhèn)和中河鄉(xiāng)一帶,該區(qū)域地下水埋深10～20 m,水體礦化度小于1 g/L,植被覆蓋度高,生態(tài)環(huán)境處于輕度脆弱等級(jí),而低值與高值的集聚主要分布于研究區(qū)中部,頭營鎮(zhèn)以北,三營鎮(zhèn)以南的大部分區(qū)域,生態(tài)環(huán)境為中度脆弱。基于Geoda軟件得到Moran指數(shù)I為0.696,在p=0.05的水平上顯著(圖5(b)),說明研究區(qū)生態(tài)脆弱性分布存在一定的正相關(guān)且具有較強(qiáng)的集聚性,存在空間異質(zhì)性分布特征。總體看,絕大部分生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)在空間分布上都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的空間關(guān)聯(lián)性,且空間自相關(guān)方式主要以高值與高值集聚,低值與低值集聚體現(xiàn),而高值與低值區(qū)域則在研究區(qū)零散分布。從顯著性水平分布圖(圖5(b))可以看出,區(qū)域大部分都達(dá)到了5%的顯著性水平,小部分處于1%顯著性水平。

圖5 清水河平原2021年生態(tài)脆弱性

3.3 生態(tài)脆弱性變化驅(qū)動(dòng)因子分析

生態(tài)環(huán)境脆弱性表現(xiàn)形式多種多樣,在不同時(shí)空區(qū)域,生態(tài)環(huán)境脆弱性主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素與其表現(xiàn)形式存在很大的差異[22]。徐慶勇等[4]認(rèn)為影響珠江三角洲地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性主導(dǎo)因素是海拔、土壤、土地利用變化3大要素,韋晶等認(rèn)為導(dǎo)致三江源地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性的原因主要是人為活動(dòng)劇烈[23]。為進(jìn)一步分析驅(qū)動(dòng)因子對(duì)研究區(qū)生態(tài)脆弱性空間異質(zhì)性分布的影響,利用SPSS 26.0對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,選取累積貢獻(xiàn)率排名前5的評(píng)價(jià)指標(biāo),采用地理探測(cè)器模型[24-25],對(duì)各指標(biāo)影響研究區(qū)生態(tài)脆弱性決定力q值進(jìn)行探測(cè)分析。

3.3.1 單因子探測(cè)分析

以指標(biāo)因子為自變量,生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)為因變量,q值用來度量每一個(gè)自變量對(duì)因變量的空間分異程度,最小為0,最大為1,q值越大,表明該自變量對(duì)因變量的空間分異解釋程度越大[26]。探測(cè)結(jié)果顯示(表4),2015年、2018年、2021年研究區(qū)生態(tài)脆弱性決定力q值變化趨勢(shì)基本平穩(wěn),從貢獻(xiàn)量來看,降雨>TDS>蒸發(fā)>地下水埋深>植被覆蓋度,說明降雨、TDS和蒸發(fā)是控制研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性空間分異的主要驅(qū)動(dòng)因素。

表4 研究區(qū)生態(tài)脆弱性影響因素探測(cè)q值

3.3.2 多因子交互作用探測(cè)

生態(tài)脆弱性變化不是由單一因子決定的,而是多種因子多方面作用的共同結(jié)果,多因子交互作用探測(cè)是用來評(píng)估每?jī)蓚€(gè)自變量共同作用時(shí),對(duì)因變量解釋能力的增加或減弱,共有5種結(jié)果,從弱到強(qiáng)分別是非線性減弱,單因子非線性減弱,雙因子增強(qiáng),獨(dú)立,非線性增強(qiáng)。本次研究通過對(duì)5個(gè)指標(biāo)因子交互計(jì)算(表5),得出結(jié)果是雙因子增強(qiáng)作用,即降雨、TDS、蒸發(fā)交互作用對(duì)研究區(qū)生態(tài)脆弱性變化具有最強(qiáng)的解釋作用,同時(shí)降雨-蒸發(fā),降雨-TDS交互作用也表現(xiàn)出較強(qiáng)的影響力。單因子探測(cè)結(jié)果顯示,降雨對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱性變化影響較大,其與TDS相結(jié)合時(shí),呈現(xiàn)出更大的影響力。在兩兩交互作用中,降雨、TDS、蒸發(fā)相互作用是清水河平原生態(tài)脆弱性空間分異變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

表5 主要指標(biāo)因子間交互作用

4 討 論

生態(tài)脆弱性是在特定時(shí)空尺度上,景觀或生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)于外界環(huán)境的干擾而表現(xiàn)出的敏感性和恢復(fù)能力,是生態(tài)系統(tǒng)自身屬性在外界干擾作用下的反應(yīng)[11]。本文基于氣象、水體、地理、人類活動(dòng)5類指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)脆弱性模型,綜合運(yùn)用GIS格網(wǎng)技術(shù)、空間自相關(guān)以及地理探測(cè)器等方法定量分析了清水河平原生態(tài)脆弱性時(shí)間、空間演變特征以及空間關(guān)聯(lián)性規(guī)律,并分析了驅(qū)動(dòng)因素。評(píng)價(jià)指標(biāo)具有空間差異性和時(shí)間動(dòng)態(tài)變化性,不同地區(qū)、不同生態(tài)系統(tǒng)類型及同一地區(qū)社會(huì)發(fā)展的不同階段,生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系不盡相同[21]。

寧夏清水河平原作為寧南地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)地,也是典型的生態(tài)脆弱區(qū),目前針對(duì)清水河平原生態(tài)脆弱性時(shí)空分布特征及動(dòng)態(tài)變化的研究較少,本文在前人對(duì)寧夏南部地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上[9],探索建立清水河平原地區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),受指標(biāo)選取、評(píng)價(jià)方法的影響,評(píng)價(jià)結(jié)果與前人研究成果相比存在差異。從研究區(qū)2015,2018,2021年生態(tài)環(huán)境脆弱性空間分布規(guī)律看,中低度脆弱性區(qū)域面積增加,高度敏感性區(qū)域面積減少,總體看生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)不斷改善的趨勢(shì),通過引入空間自相關(guān)分析對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱性空間分布規(guī)律進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),絕大部分生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)在空間分布上都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的空間關(guān)聯(lián)性,這也說明在該研究區(qū)選擇的生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)方法具有一定的科學(xué)性和適用性。

從研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果看,氣象與水體因素是生態(tài)環(huán)境脆弱性權(quán)重占比較大的兩個(gè)指標(biāo),然后是植被與人為因素。引入地理探測(cè)器模型對(duì)影響生態(tài)環(huán)境脆弱性驅(qū)動(dòng)因素貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析。結(jié)果表明:降雨、TDS和蒸發(fā)是控制研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性空間分異的主要驅(qū)動(dòng)因素,由于研究區(qū)處于寧南黃土丘陵半干旱區(qū),蒸發(fā)強(qiáng)烈,降雨相對(duì)寧夏中北部較為豐沛,也是地下水的重要補(bǔ)給來源,而地下水作為研究區(qū)重要的生活和灌溉水源,地下水中的TDS含量對(duì)生態(tài)環(huán)境有著重要的影響,且隨著城鎮(zhèn)等生活空間擴(kuò)張,礦產(chǎn)資源開發(fā),占用土地等人為因素會(huì)增加生態(tài)環(huán)境的敏感性。

本次研究從清水河平原生態(tài)現(xiàn)狀出發(fā),通過科學(xué)選取評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)模型,分析了清水河平原地區(qū)生態(tài)脆弱性時(shí)空演變特征及其空間關(guān)聯(lián)性和異質(zhì)性,利用地理探測(cè)器手段分析生態(tài)環(huán)境脆弱影響因素,可為后續(xù)綜合研究寧南地區(qū)生態(tài)脆弱性奠定基礎(chǔ),其研究結(jié)果可為寧南地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

5 結(jié) 論

(1) 從2015,2018,2021年3期生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果來看,清水河平原研究區(qū)整體處于中度偏高脆弱性等級(jí),空間上呈現(xiàn)西南低北東高的分布格局。從時(shí)間上來看,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體趨于好轉(zhuǎn),輕度、低度、中度脆弱性面積比重顯著增加,而較高和高度脆弱性面積比重呈微弱增加趨勢(shì),增加比率不足10%。

(2) 利用主成分分析法,選取累積貢獻(xiàn)率較大的5個(gè)主成分因子作為影響研究區(qū)生態(tài)脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)因素。地理探測(cè)器模型因子探測(cè)結(jié)果表明,降雨、TDS、蒸發(fā)是對(duì)生態(tài)脆弱性解釋力最強(qiáng)的單因子,而降雨、TDS、蒸發(fā)多因子交互作用成為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性的主要驅(qū)動(dòng)力。

(3) 空間自相關(guān)結(jié)果表明:研究區(qū)生態(tài)脆弱性呈現(xiàn)出顯著正相關(guān),具有較強(qiáng)的集聚性,存在空間異質(zhì)性特征:高值與高值聚集區(qū)域主要分布在清水河平原西南部,固原市原州區(qū)一帶,低值與低值聚集區(qū)分布在研究區(qū)北部,三營鎮(zhèn)以北。研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)分布格局與空間自相關(guān)得到的集聚分布一致,表明空間自相關(guān)得到的結(jié)果與清水河平原地區(qū)生態(tài)脆弱性分布現(xiàn)狀基本一致。因此,本次研究的方法能夠真實(shí)科學(xué)反映研究區(qū)生態(tài)脆弱性的空間分布,為今后生態(tài)環(huán)境的研究治理提供依據(jù)。