巢湖流域生態(tài)承載力定量評(píng)價(jià)研究

徐 強(qiáng)，陳 來

(1.安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230039;2.安徽大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)中心，安徽 合肥 230039)

“承載力”一詞最早出現(xiàn)在生態(tài)學(xué)中，其含義指在某一環(huán)境條件下，某種生物個(gè)體可存活的最大數(shù)量[1]。隨著生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化，許多專家開始關(guān)注自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類社會(huì)系統(tǒng)發(fā)展的承載能力，先后在草地[2]、土地[3]、水[4]、環(huán)境[5]等方面對(duì)承載力進(jìn)行了相關(guān)研究。隨著研究的發(fā)展，承載力作為可持續(xù)發(fā)展的重要考核指標(biāo)也越來越得到國內(nèi)外研究者的認(rèn)可和重視。作為承載力研究的一個(gè)新領(lǐng)域，生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)能力，資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力及其可維育的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度和具有一定生活水平的人口數(shù)量[1]。生態(tài)承載力概念的提出拓寬了承載力研究的范疇，進(jìn)一步推動(dòng)了可持續(xù)發(fā)展的定量化研究[6]。

我們從生態(tài)彈性指數(shù)、資源承載力、資源承載壓力度3個(gè)維度，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，對(duì)巢湖流域 9個(gè)縣市的生態(tài)承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為巢湖流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 流域概況

巢湖位于安徽省中部，屬長江下游左岸水系，流域總面積1.7萬km2，其中湖區(qū)面積 800km2。流域涵蓋合肥市區(qū)、肥西、肥東、舒城、巢湖市區(qū)、含山、和縣、廬江、無為等縣市，總?cè)丝?50多萬人，是安徽省人口較密集的地區(qū)之一。巢湖流域長年氣候溫和濕潤，平均溫度保持在15～16℃，年均降水量為1100mm，無霜期 230d左右。巢湖流域森林覆蓋率較低，僅為20%，低于全省 28%的平均水平，水資源較貧乏。隨著近年來經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，巢湖流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量日漸惡化，巢湖富營養(yǎng)化加劇，藍(lán)藻爆發(fā)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。探討巢湖流域生態(tài)系統(tǒng)承載能力是否能夠保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求已經(jīng)刻不容緩。

2 巢湖流域生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 巢湖流域生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

圖1 巢湖流域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

將生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為3個(gè)部分(圖1)，第一部分是生態(tài)系統(tǒng)彈性指數(shù)，評(píng)價(jià)結(jié)果主要反映生態(tài)系統(tǒng)的自我抵抗能力和生態(tài)系統(tǒng)受干擾后的自我恢復(fù)、更新能力，其分值越高，表示生態(tài)系統(tǒng)的承載穩(wěn)定性越高[7];第二部分是資源承載能力，反映評(píng)價(jià)區(qū)域的承載力水平;第三部分是資源承載壓力度，主要反映生態(tài)承載能力的大小與承載對(duì)象之間的關(guān)系[8]，分值越高，承受的壓力越大。

2.2 巢湖流域生態(tài)承載力計(jì)算

我們以巢湖流域的9個(gè)縣市為研究單位，選取 2007年為評(píng)價(jià)年份，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)選取不同的指標(biāo)建立指標(biāo)體系，其中的部分縣市由于數(shù)據(jù)缺乏，根據(jù)以往研究經(jīng)驗(yàn)，不對(duì)其環(huán)境承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 巢湖流域生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)方法

2.3.1 指標(biāo)無量綱化處理

采用極差正規(guī)化法對(duì)各指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即對(duì)于第 i個(gè)評(píng)價(jià)值進(jìn)行極差正規(guī)化處理，就是將 xij變換為zi=(xixmin)/(xmax-xmin)，其中 zi為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，xi為某指標(biāo)的指標(biāo)值，xmax為某指標(biāo)中的最大值，xmin為某指標(biāo)中的最小值。變換后，能將原始數(shù)據(jù)有效地壓縮在[0，1]之間，離散度具有一致性[8]。對(duì)于處理后為0的以0.000001代替。

2.3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

考慮到使用專家評(píng)分法確定權(quán)重時(shí)客觀性較差，我們采用熵值法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。使用該方法時(shí)指標(biāo)值差值越大，在生態(tài)環(huán)境定量分析中的作用越大，同時(shí)能避免主觀因素所致權(quán)重預(yù)測與實(shí)際情況矛盾現(xiàn)象的發(fā)生[9]。第 j個(gè)指標(biāo)的信息熵是

式中:k=1/lnn(k＞0);ln為自然對(duì)數(shù);n是評(píng)價(jià)地區(qū)數(shù);yij為第 i個(gè)評(píng)價(jià)地區(qū)第 j項(xiàng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

第 j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重為

式中:m為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

2.3.3 生態(tài)系統(tǒng)承載指數(shù)計(jì)算

(1)生態(tài)彈性指數(shù)

式中:ERI為生態(tài)彈性指數(shù);Sj為第 j個(gè)影響生態(tài)系統(tǒng)彈性狀態(tài)的要素;wj為要素 Sj相對(duì)應(yīng)的權(quán)重值;m是評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

(2)資源承載力

(3)生態(tài)系統(tǒng)承載壓力度

式中:CCPS為以人口表示的資源承載壓力度;Pt為總?cè)丝?Qs為資源實(shí)有量;Qt為標(biāo)準(zhǔn)人均資源占有量，本文選取全國平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3.4 評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的設(shè)定

生態(tài)承載力分級(jí)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的確定采用等間距法，將第一和第二部分評(píng)價(jià)的基準(zhǔn)分為5個(gè)區(qū)間及對(duì)應(yīng)的 5個(gè)狀態(tài)等級(jí)，即弱、低、中等、較穩(wěn)(高)、很穩(wěn)(高)。第三部分評(píng)價(jià)以1為界線，大于1為高壓，小于1為低壓，等于1為平衡。

3 生態(tài)承載力評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)彈性指數(shù)計(jì)算結(jié)果與分析

通過對(duì)巢湖流域各縣市生態(tài)彈性指數(shù)評(píng)價(jià)分值進(jìn)行面積加權(quán)，得到全流域生態(tài)彈性指數(shù)為0.53(見表1)，生態(tài)系統(tǒng)處于中等穩(wěn)定狀態(tài)。說明巢湖流域整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和抗干擾能力尚好，原因是氣候分值較高，這與流域?qū)儆诮磪^(qū)域氣候濕潤宜人符合。流域植被覆蓋率、水文分值較低，說明影響流域生態(tài)彈性指數(shù)的關(guān)鍵因素是植被和水文。

巢湖流域生態(tài)彈性指數(shù)的地域差異比較明顯(圖 2):巢湖市區(qū)和舒城縣生態(tài)彈性指數(shù)得分最高，分別為0.646和0.624，為較穩(wěn)定狀態(tài)，主要原因是這些區(qū)域地勢(shì)較平坦，水土流失較少，年降水量相對(duì)較大，水資源相對(duì)也較充足;而合肥市區(qū)得分最低，為0.229，處于低穩(wěn)定狀態(tài)，主要是因?yàn)樯置娣e少，植被覆蓋率偏低，水資源缺乏，其他 6個(gè)縣都達(dá)到中等穩(wěn)定水平。

表1 生態(tài)彈性指數(shù)計(jì)算值

圖2 巢湖流域生態(tài)彈性指數(shù)分布

3.2 資源承載力計(jì)算結(jié)果與分析

巢湖流域各資源承載能力面積加權(quán)后得分為0.431，說明巢湖流域資源承載能力處于中等穩(wěn)定狀態(tài)，自然資源相對(duì)比較充足。其中:漁業(yè)資源和水資源達(dá)到較高承載，分別為0.791和0.605;耕地資源得分0.58，達(dá)到中等承載;林業(yè)資源處于低承載，旅游資源處于弱承載，主要原因是流域森林面積較少，流域各縣市大部分屬于經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后地區(qū)，旅游方面的支出較少。各縣情況:和縣處于低承載，其余縣都屬中等承載，含山縣得分最高(表 2)。

表2 巢湖流域資源承載力

從表 2可以看出，在數(shù)項(xiàng)資源承載力中，合肥市區(qū)的數(shù)項(xiàng)分值都是全流域最低，特別是水資源和森林資源。合肥市區(qū)處于中等承載的原因主要是旅游資源承載力高，而合肥市區(qū)旅游資源承載力最高的原因主要是合肥市區(qū)是安徽省政府所在地，流動(dòng)人口眾多，加上經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，居民用于旅游方面的支出較高。

3.3 資源承載壓力度計(jì)算結(jié)果與分析

圖3 巢湖流域資源承載壓力度

巢湖流域資源承載壓力度計(jì)算結(jié)果見圖3。從圖3可以看出:巢湖流域總體資源承載壓力度處在高壓狀態(tài)，面積加權(quán)后得分為2.209，大于1，處于超載狀態(tài);各縣市的壓力指數(shù)也都大于1，處于超載狀態(tài)，特別是合肥市區(qū)壓力最大，因?yàn)樵搮^(qū)域人口密度較高，而各資源擁有量相對(duì)較少，尤其是水資源和森林資源擁有量更為不足。合肥市區(qū)水資源人均擁有量僅為120.89m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國1916.3m3的人均水平;人均森林面積僅為0.0037hm2，更是低于全國人均值0.132 hm2。

在各單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)中，通過面積加權(quán)后獲得巢湖流域水資源承載壓力度、耕地資源承載壓力度、林業(yè)資源承載壓力度、畜牧業(yè)承載壓力度和漁業(yè)資源承載壓力度得分，分別是1.35、1.27、9.13、1.54、0.47。 其中林業(yè)壓力最大 ，反映人均森林占有量嚴(yán)重不足，是影響壓力度的重要因素。全流域的人均森林面積為0.06 hm2，低于全國人均森林面積0.132 hm2和世界人均森林面積0.6hm2的水平。

3.4 巢湖流域生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)

巢湖流域 9縣市基本處于“中穩(wěn)定—中承載”狀態(tài)，說明整個(gè)流域生態(tài)承載能力尚好;在壓力指數(shù)方面(承載壓力度)，全流域都處于“高壓”狀態(tài)，合肥市區(qū)尤為嚴(yán)重(表3)。整個(gè)流域資源承受的壓力大，說明巢湖流域的資源利用、人口規(guī)模與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不協(xié)調(diào)，生態(tài)系統(tǒng)處于超負(fù)荷狀態(tài)。

表3 巢湖流域生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)

4 結(jié) 語

通過以上的分析和評(píng)價(jià)，我們認(rèn)為要提高巢湖流域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載能力，使流域能夠健康、安全和可持續(xù)發(fā)展，可以考慮從以下幾個(gè)方面開展工作。

(1)提高森林植被覆蓋率，做好城市市區(qū)綠化工作。巢湖流域整體植被覆蓋率不高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)彈性指數(shù)影響較大，因此應(yīng)加大對(duì)林地、草地等的保護(hù)力度，退耕還林，封山育林，廣泛開展植樹造林。整個(gè)流域中合肥市區(qū)的植被覆蓋率最低，提高城市綠化面積，加強(qiáng)對(duì)林草地的保護(hù)極為關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格審批占用林草地、破壞植被的相關(guān)建設(shè)工程，保留城鄉(xiāng)結(jié)合部林地，同時(shí)增加人工種植，特別是在河道、湖泊岸邊，要提高植物多樣性和穩(wěn)定性。

(2)加強(qiáng)水環(huán)境治理，保護(hù)水資源。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的依賴性很強(qiáng)，整個(gè)流域水資源較少，而人口密度又比較大，加劇了水資源問題。流域各縣市應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水資源的保護(hù)力度，統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水，對(duì)巢湖各支流進(jìn)行有效調(diào)蓄，合理利用水資源。加大節(jié)水工程技術(shù)推廣，特別是灌區(qū)，應(yīng)大力倡導(dǎo)節(jié)水灌溉，杜絕大水漫灌的浪費(fèi)現(xiàn)象，提高灌溉水的利用率。巢湖流域各地區(qū)水資源以合肥市區(qū)、肥東、肥西三地較貧乏，而居民生活用水和工業(yè)用水量又較大，應(yīng)加強(qiáng)水庫建設(shè)，提倡植樹種草，廣泛開展節(jié)約用水活動(dòng)，推廣工業(yè)節(jié)水技術(shù)，增加工業(yè)廢水重復(fù)利用，同時(shí)加大區(qū)域水資源監(jiān)控力度，確保水資源安全。

(3)保護(hù)有限的耕地，改良土壤，提高土地產(chǎn)出率。雖然流域耕地資源狀況相對(duì)較好，但是糧食安全問題始終要警鐘長鳴。應(yīng)在全巢湖流域?qū)嵤?qiáng)有力的耕地保護(hù)措施，嚴(yán)禁非法占用農(nóng)用地，不斷提高糧食生產(chǎn)能力，并積極落實(shí)國家糧食補(bǔ)貼政策，不斷提高農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。

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