黑河中下游绿洲生态安全评价_杜巧玲

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黑河中下游绿洲生态安全评价_杜巧玲

第24卷第9期2004年9月

生　　态　　学　　报Vol.24,No.9Sep.,2004

黑河中下游绿洲生态安全评价

杜巧玲,许学工,刘文政

1,2

(1.北京大学资源与环境地理系,北京　100871;2.中国科学院文献情报中心情报研究部,北京　100080)

摘要:生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全,尤指自然和半自然生态系统的安全,即生态系统完整性和健康的整体水平反映。生态安全是维护地区或国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态,能为整个生态经济系统的持续发展提供生态保障。从水安全、土地安全、经济社会安全出发,选取水资源量供需比、地表水质量、地下水埋深和地下水矿化度4种水安全评价指标;土地人口承载度、林地覆盖率、草地载畜度、绿洲面积变化率、绿洲土地沙化率、绿洲土地盐碱化率和抗灾度等7种土地安全评价指标;人均GDP产值、单位面积农业生产总值、农民人均纯收入、绿洲人口密度、城市化率和文明度等经济社会安全评价指标;共计17项,建立了绿洲生态安全评价综合指标体系。然后,应用综合评价法、层次分析法和GIS等多种方法与手段,在绿洲尺度上对黑河干流中下游地区的张掖、临泽、高台、鼎新和额济纳5个绿洲进行绿洲生态安全综合评价。评价结果显示:自黑河中游至下游,各个绿洲的生态安全状况依次降低,最下游的额济纳绿洲生态安全仅为4级的差状态。其中,水安全是关键,土地安全是载体,经济社会安全是保障,以上几方面相互关联,共同作用导致绿洲的生态安全综合水平。关键词:生态安全评价;绿洲;黑河中下游

EcologicalsecurityassessmentfortheoasesinthemiddleandlowerHeiherRiver

DUQiao-Ling

1,2

,XUXue-Gong1*,LIUWen-Zheng1　(1.

DepartmentofResourcesandEnvironmentalGeosciences,Peking

University,Beijing100871,China;2.InformationAnalysisDepartmentoftheLibraryofChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China).ActaEcologicaSinica,2004,24(9):1916～1923.

Abstract:Ecologicalsecurityincludesthenaturalecologicalsecurity,theeconomicecologicalsecurityandthesocialecologicalsecurity.Theparticularpointsofthenaturalandsemi-naturalecosystemsecurityencompasstheintegrityandhealthoftheecosystem.Theecologicalsecuritydescribesastatethatthearea,thecountryandeventheglobalecologicalenvironmentarenotthreatened.Itwillprovidetheecologicalguaranteeforthesustainabledevelopmentofthewholeecologicaleconomicsystem.

Thispaperchoosesseventeenindexesfromwatersecurity,landsecurity,andeconomic-socialsecuritytosetupthecomprehensiveindexsystemoftheecologicalsecurityassessmentofthefiveoases,whichareZhangye,Linze,Gaotai,DingxinandEjinainthemiddleandlowerreachesoftheHeiheRiver.Theseindexesincludestheratioofsupplytodemandofwater,thesurfacewaterquality,thedepthofgroundwater,themineralizationofgroundwater,thepeopleloadoftheland,thepercentageofforestcoverage,theanimalloadofgrassland,therateoftheoasisareachange,therateofdesertificationineveryoasis,thepercentageofsalinizedlandinoases,thecalamityresistancecapability;theGDPpercapita,thegrossagriculturaloutputperunit,thenetincomeperfarmer,thepopulationdensityoftheoases,therateofthecityurbanization,andtherateofcivilization.Thenthepaperusesvariousmethodsandmeanssuchascomprehensiveevaluationmethod,AHP(theanalytichierarchyprocess)andGIS(thegeographicinformationsystem)tocomprehensivelyassesstheecologicalsecuritystateofthe

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(No.90102004)收稿日期:2004-03-27;修订日期:2004-07-15

作者简介:杜巧玲(1972～),女,新疆乌鲁木齐人,硕士,助研,主要从事自然地理学和学科情报研究。*通讯作者Authorforcorrespondence.E-mail:xxg@http://wendang.chazidian.com

致谢:感谢肖笃宁研究员的指导,感谢角媛梅博士、曹宇博士等提供的基础资料,以及野外考察中项目组其他成员和地方政府的帮助Foundationitem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.90102004)Receiveddate:2004-03-27;Accepteddate:2004-07-15

fiveoases.

TheconclusionisthattheoasisecologicalstatefromthemiddletothelowerreachesofHeiheRiverhasgreatlydegenerated.Amongthefiveoases,Ejinaoasishasthelowestvalue.Wecanalsoconcludethatthewatersecurityisthekeypoint,landsecurityisthecarrier,andeconomicsocialsecurityistheguarantee.Thesethreeaspectsrelateeachother,whichmakesforthestatesofthewholeecologicaleconomicsystem.

Keywords:ecologicalsecurityassessment;theoasis;themiddleandlowerreachesoftheHeiheRiver

文章编号:1000-0933(2004)09-1916-08　中图分类号:Q143,S812,X171　文献标识码:A

　　生态安全是一个涵盖多方面因素的复杂问题,其概念有广义和狭义之分,前者可以国际系统分析研究所提出的定义为代表:生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态,它包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全;后者指的是自然和半自然生态系统的安全,即生态系统完整性和健康的整体水平反映[1]。生态安全是维护一个地区或国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态,能为整个生态经济系统的安全和持续发展提供生态保障。其具体含义可以扩展为保持生态子系统中的各种自然资源和生态系统服务的合理使用和积极补偿,避免因自然资源衰竭、资源生产能力下降、生态环境污染和退化给社会生活和生产造成的短期和长期不利影响,甚至危及区域或国家的政治、经济和军事安全。也就是说,生态安全是区域或国家其它安全的载体和基础[2]。由于生态安全研究的特点,即研究尺度的宏观性,更强调格局与过程的安全,成为当前国际生态学研究的前沿和热点之一[1]。

自“九五”计划以来国家十分重视生态环境建设,陆续颁发了全国环境保护和生态建设规划纲要,学术界关于生态安全的讨论逐渐增多,尤其提出西部开发应取生态安全第一的意见,对于西北干旱区生态安全问题的研究起到推动作用[3] 。

然而,对生态安全的内涵意义和诊断标准大多停留在概念阐述上,缺乏对于阈值标准的定量研究和过程—机制的深入研究。本研究拟在对黑河流域生态环境整体把握的基础上,着眼于黑河干流流经的几个典型绿洲,进行生态安全的定量评价,为流域生态安全保障体系的构建提供科学基础。1　研究区概况

　　黑河流域是我国西北内陆地区第二大内陆河流域,黑河发源于祁连山,流经河西走廊,河流尾闾消失于内蒙古西北部额济纳旗的嘎顺淖尔和索果淖尔(东、西居延海),河流全长821km。按行政管辖区域,黑河流域横跨青海省北州,甘肃省张掖地区、酒泉地区和嘉峪关市,以及内蒙古自治区阿拉善盟,计三省、五地(州)、十一县(市、旗)。流域人口150万,流域总面积13万km2。

按流域特点,从祁连山源头至出山口附近的莺落峡为上游,从莺落峡至走廊“北山”出口处的正义峡为中游,正义峡以下为下游。黑河中、上游又名甘州河或张掖河,下游又名弱水或额济纳河。黑河流域有黑河干流水系和西支北大河水系。北大河水系自建成若干水库以来,控制了向下游泄放的河水,已基本上形成自成一体的独立的水资源系统[4]。本研究集中在黑河干流水系,其中以最具影响的中游张掖地区和下游额济纳三角洲作为重点研究区域。

黑河流经欧亚大陆腹地,流域源头的南部祁连山区地势高寒,气候冷凉,是由农业向牧、林业过渡的地带。中部走廊平原地区属温带干旱荒漠、半荒漠气候,年平均气温5～10℃,相对湿度50%左右,年蒸发量在1300～2000mm之间,无霜期140～170d;下游北部高原属于干旱荒漠气候,年平均气温8～10℃,相对湿度45%左右,年蒸发量在2000mm以上;在黑河尾端的额济纳地区,年降水量小于50mm,而蒸发量大于2200mm,属极端干旱地区。

本研究的重点是黑河干流中、下游地区的绿洲,包括中游地区的张掖绿洲、临泽绿洲和高台绿洲,下游地区的鼎新绿洲和额济纳绿洲。张掖绿洲位于河西走廊中段,面积1453km2,总人口46.9万人,耕地面积达7.88万hm2。临泽绿洲位于黑河干流中游,西与张掖绿洲相接,东与高台绿洲相邻,面积816km2,总人口14.47万人,耕地面积达2.96万hm2,临泽县城为经济中心。高台绿洲位于黑河干流中游的下段,东邻临泽绿洲,北有鼎新绿洲,并依合黎山与内蒙古阿拉善右旗相邻,面积720km2,人口15.80万人,耕地面积达2.38万hm2,绿洲中心为高台县城。鼎新绿洲位于黑河干流正义峡以下的沿河地带,是黑河进入下游的第一个绿洲,也是内蒙古牧业区与甘肃农业耕作区的一个结合地带,鼎新绿洲面积310km2,包括三乡一镇、一个国营农场,总人口5.01万人,耕地0.76万hm2,林草地0.33万hm2,行政上归金塔县。额济纳绿洲位于内蒙古自治区阿拉善盟最西端,北邻蒙古人民共和国,面积3228km2,人口1.62万人,其中85%的人口集中于黑河下游三角洲地区。

在绿洲分类系统中,按气候热量,黑河流域的上述绿洲为中温型绿洲;按人为影响程度,张掖绿洲、临泽绿洲、高台绿洲和鼎新绿洲为人工绿洲中的农业绿洲,额济纳绿洲为半人工绿洲;按地貌部位,张掖、临泽(西南部)为扇缘绿洲,临泽(东北部)、高台

王如松,欧阳志云.西部开发应取生态安全第一.2000年中国科协会议论文,2000

和鼎新为沿河绿洲,额济纳为三角洲绿洲。2　绿洲生态安全评价指标体系2.1　评价指标体系的建立原则

绿洲生态安全评价指标体系的建立应该充分体现出绿洲生态安全的现状与水平。指标应用来衡量人类行为导致的自然环境状况、状态变化的程度,表明产生生态环境问题的原因,显示社会克服生态安全危机与保障生态安全的能力。基于上述考虑,指标体系的建立应遵循以下原则:(1)生态环境的安全性与可持续性原则;(2)生态系统的完整性与可识别性原则;(3)体现对生态安全要求的前瞻性与超前性原则;(4)综合性与主导因素原则;(5)因子和标准选取的敏感性原则。2.2　评价指标体系及其指标构成

从绿洲自身的特殊性及其生态安全评价指标体系内涵来看,绿洲生态安全评价指标体系应包括水资源安全、土地安全及社会经济安全三大部分的指标内容。水资源是绿洲生存与发展的关键因素,土地是绿洲自然环境的承载体,社会经济安全是绿洲生态安全的重要保障。建立包括以上3个分系统、9个子系统和17项评价指标的综合指标体系如下(图1)。其中绿洲稳定性子系统通过绿洲面积变化率、绿洲土壤盐碱化率、绿

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洲土地沙化率和抗灾度等指标在一定程度上反应了绿洲生态安全过程。

图1　绿洲生态安全评价指标体系

Fig.1　Theassessingindexsystemoftheoasisecologicalsecurity

3　判别标准、指标数据与权重3.1　评价指标的判别标准和阈值

为进行综合定量分析与评价,需建立表征各评价因子状态好坏的可比性量化指标,具体操作过程中主要有以下4种情况:(1)用比值作为综合指标的,一般以比值等于1作为判断安全与否的阈值,然后根据比值大小并结合研究区的实际情况划分等级并赋予相应的分值。如水资源供需比、土地人口承载度、草地载畜度等指标就属于这类情况。

(2)以国家或国际的有关标准为依据的,可根据法定和通用标准对指标进行量化分级并赋以相应的分值。如地表水水质、地下水矿化度、年人均粮食消费量、人均GDP和农民人均纯收入等指标属于此类情况。如我国以人均纯收入作为确定温饱水平的指标之一,近期以农民人均纯收入人民币625元/a为温饱线,把农民人均纯收入人民币1100元/a定为小康水平。本文确定温,,

9期杜巧玲　等:黑河中下游绿洲生态安全评价1919　

(3)有科学物理依据的,可按照科研成果找出评价指标的阈值,并依此对指标进行量化分级。如地下水埋深的等级划分就依据代表性植被生长的适宜潜水位和临界潜水位。

(4)其他情况,可运用模糊聚类分析法,并考虑研究区的实际情况对指标进行量化分级。如林地覆盖率、绿洲土地沙化率、绿洲土地盐碱化率、单位面积农业总产值、绿洲人口密度和城镇化率等。如对绿洲人口密度指标的评价,本文根据联合国拟定的干旱区人口密度临界值7人/km2,计算出研究区内5个绿洲的平均临界人口密度为136.61人/km2。计算方法为:干旱区总面积×7(人/km2)/绿洲总面积。本文确定137人/km2为绿洲人口密度临界值。

采用(0、10)区间的连续数来确定指标分级量化值。根据评价指标的判别标准和阈值以及研究区的实际情况,划分5个等级并赋以相应分值,具体分级情况如表1所示。

表1　评价指标分级标准

Table1　Thegradingcriteriaoftheassessingindexes

划分等级及标准Gradeandcriterion

指标Index

水资源供需比(%)Waterresourcesupplyanddemandrate地表水水质(级别)Surfacewaterquality

地下水矿化度(g/L)Groundwatermineralizingdegree地下水埋深(m)Groundwaterdepth

土地人口承载度(比值)Landcarryingcapacity(ratio)林地覆盖率(%)Woodlandcoveragerate

草地载畜度(比值)Pasturecarryingcapacity(ratio)绿洲面积变化率(%)Oasisareachangingrate绿洲土地沙化率(%)Oasislanddesertificationrate绿洲土壤盐碱化率(%)Oasissoilsalinizationrate抗灾度(%)Resistcapacity

人均GDP(元)PercapitaGDP(yuan)

单位面积农业总产值(万元/km2)Agriculturalgrossoutputvalueofperkm2农民人均纯收入(元)Farmernetincomepercapita绿洲人口密度(人/km2)Oasispopulationdensity城镇化率(%)Urbanizationrate文明度(%)Civilizationdegree

好Best

(10分)>1.21<1.02～3>1.2>7.0>1>4000100>8000>100>2000100～80>60100

较好Better一般Normal(8分)(6分)1.2～1.021～31～21.2～1.07.0～6.010～0.840～300～50～3100～958000～6534100～702000～110080～6060～40100～95

1.0～0.733～10<11.0～0.86.0～5.00.8～0.630～205～103～795～906534～500070～401100～62560～40或

137～10040～1595～85

差Worse(4分)0.7～0.5410～503～40.8～0.65.0～3.00.6～0.320～1510～207～1590～805000～400040～15625～500<4015～1085～75

恶化Worst(2分)<0.55>50>4<0.6<3.0<0.3<15>20>15<80<4000<15<500>137<10<75

3.2　指标数据来源

本文所依据的资料和数据,源自1995～2001年间的科研报告和统计资料以及实地调查的资料

[5,6]

。也有直接从地图

和文献中查询,如绿洲面积和各类用地面积、地表水和地下水基础数据、各种社会经济统计数据等;有的经过计算后参加评价,如水资源供需比、土地人口承载度、草地载蓄度、绿洲面积变化率等。绿洲面积变化率以20世纪80年代中期的绿洲面积为参照值等。综上所述,利用各种资料得出绿洲生态安全综合评价指标值如表2所示。3.3　指标体系的权重

由于生态安全评价中各个方面和各个指标的重要性和贡献率是不一样的,用层次分析法(AHP)并参考专家的意见确定了指标体系的权重。经构造判断矩阵、层次总排序、层次单排序和一致性检验后,得到指标体系的权重值,列于表2。其中对于农业绿洲和额济纳绿洲的耕地安全和草地安全分别赋予不同的权重。

王一谋,等.景观分类图.1995

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所.黑河流域水资源合理配置与承载力研究.1995张掖市统计局.2001年张掖市国民经济和社会发展统计年鉴.2001

(～中国科学院兰州沙漠研究所.河西土地类型图.1995

　1920生　态　学　报

表2　评价指标体系各级权重值

Table2　Weightvalueoftheassessingindexatdifferentlevels

总排序

权重值Generalorderweightvalue

单排序权重值Singleorderweightvalue

24卷

权重值