基于GIS的仁懷市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

張朝瓊，郜紅娟，張幫云

（1.貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴陽(yáng)550001；2.貴州師范學(xué)院 地理與旅游學(xué)院，貴陽(yáng)550018）

生態(tài)環(huán)境敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)反應(yīng)的敏感程度，用來(lái)反映產(chǎn)生生態(tài)失衡與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的可能性大小［1］。生態(tài)敏感性是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康活力、恢復(fù)力和生態(tài)功能區(qū)劃的重要指標(biāo)［1］。通過(guò)生態(tài)敏感性分析，可以清晰地掌握一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境情況，針對(duì)不同區(qū)域的生態(tài)敏感性高低進(jìn)行不同程度的開發(fā)利用和保護(hù)，是解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、維持生態(tài)安全、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)行之有效的方法［2－5］。

喀斯特是一種脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，具有環(huán)境容量小，土地承載力低，抗干擾能力弱，環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)遷移能力強(qiáng)，受干擾后生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)速度慢、難度大等特點(diǎn)［6－7］。仁懷市位于長(zhǎng)江上游，是三峽庫(kù)區(qū)上游生態(tài)屏障保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域，赤水河獨(dú)特的水、土壤、氣候和大氣微生物等自然生態(tài)環(huán)境使仁懷市成為國(guó)酒茅臺(tái)的唯一產(chǎn)地。然而，由于仁懷以山地為主，地勢(shì)起伏大，人多地少，生態(tài)環(huán)境非常敏感，不僅直接影響著本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且對(duì)長(zhǎng)江上游的氣候、生態(tài)環(huán)境都有直接影響。同時(shí)，隨著開發(fā)活動(dòng)的開展，土地資源的資源性缺乏和需求量持續(xù)上升必將成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重大矛盾［8］。因此，本文選取貴州省仁懷市為研究區(qū)域，對(duì)喀斯特地區(qū)生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，以期為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和人、城市與自然的協(xié)調(diào)提供理論依據(jù)，為建設(shè)生態(tài)宜居型城市提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

仁懷市是中國(guó)茅臺(tái)酒的故鄉(xiāng)。位于貴州省西北部，赤水河中游，大婁山脈西段北側(cè)，位于東經(jīng)105°59′—106°35′，北緯27°33′—28°10′，屬于山原、中山峽谷地貌，地表崎嶇，坡陡谷深。氣候?qū)儆谥衼啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候，多年平均氣溫15.6℃，年均降水量1 032.5 mm。2010年，全市地區(qū)生產(chǎn)總值2 002.23億元，人均生產(chǎn)總值31 114元。2010年末，全市總?cè)丝诩s65萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口27.5萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率42.3%。仁懷市土地利用類型以林地、耕地、未利用地和建設(shè)用地為主，分別占土地總面積的48.52%，31.07%，4.90%和2.72%。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及分級(jí)

在對(duì)仁懷市生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，廣泛聽取專家建議，本著綜合性、科學(xué)性與實(shí)踐性、簡(jiǎn)單性及規(guī)范性等原則選取5個(gè)生態(tài)環(huán)境因子：土地利用，高程因子，坡度因子，水系因子，地質(zhì)災(zāi)害［9－14］。根據(jù)以上各單因子對(duì)仁懷市生態(tài)環(huán)境的影響強(qiáng)弱，將單因子分為極敏感、敏感、低敏感和不敏感4個(gè)等級(jí)［15］（表1）。

表1 仁懷市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子及分級(jí)

2.2 評(píng)價(jià)方法

仁懷市生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)以各單因子原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用SPSS分析軟件包，采用因子分析法，提取各單因子對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)層的權(quán)重；在敏感性等級(jí)賦值的基礎(chǔ)上，采用（1）式獲取各評(píng)價(jià)指標(biāo)的敏感性指數(shù)［16］。

式中：N——評(píng)價(jià)指標(biāo)敏感性指數(shù)；Wi——i因子權(quán)重；Ci——i因子敏感性等級(jí)賦值；i——因子個(gè)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因子評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.1.1 土地用地類型因子 土地利用類型對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量好壞有著十分重要的影響，在某些方面甚至可能對(duì)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展起著決定性的作用。根據(jù)2009年第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，仁懷市農(nóng)用地面積164 094 h m2，森林覆蓋率達(dá)44.7%，建設(shè)用地5 163 h m2。隨著人口規(guī)模的擴(kuò)大和土地資源的日益短缺，森林資源的開墾活動(dòng)的增加，市域范圍內(nèi)建設(shè)用地的蔓延導(dǎo)致生態(tài)用地減少，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響?，F(xiàn)狀土地利用類型中，極敏感、敏感、低敏感和不敏感區(qū)域所占的面積比例分別為55.45%，3.15%，38.94%，2.46%。在高海拔山區(qū)，如喜頭、長(zhǎng)崗、后山等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，集中分布有常綠櫟林、常綠落葉混交林，敏感性較高；而在中樞、魯班、五馬、大壩、三合等平壩地區(qū)及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的茅臺(tái)鎮(zhèn)，林地分布相對(duì)較少，敏感性較低（圖1a）。

3.1.2 高程因子 高程是生態(tài)敏感性分析的重要指標(biāo)之一。高程越高，敏感性越強(qiáng)。仁懷市大部分地區(qū)海拔在700～1 300 m之間。高程因子的極敏感、敏感、低敏感和不敏感區(qū)域所占的面積比例分別為26.01%，13.92%，16.39%，43.68%。后山、長(zhǎng)崗、壇廠、喜頭、學(xué)孔等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及高大坪鄉(xiāng)南部和中樞鎮(zhèn)北部地區(qū)，敏感性較高；而中樞城區(qū)、魯班鎮(zhèn)東北部，以及赤水河河谷地帶、五馬河及九倉(cāng)河河谷地帶敏感性較低（圖1b）。

3.1.3 坡度因子 地形的起伏是導(dǎo)致水土流失的最直接因素，它反映了坡長(zhǎng)、坡度等地形因子對(duì)土壤侵蝕的綜合影響。在大比例尺研究中，坡度將是最主要的指標(biāo)。一般而言，坡度越大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響越大，即越敏感。從坡度因子看，仁懷市主要是以不敏感和低敏感為主。其中，中樞鎮(zhèn)現(xiàn)有城區(qū)北部和南部，以及魯班鎮(zhèn)和五馬鎮(zhèn)中部地區(qū)地勢(shì)較平坦，敏感性較低。其他地區(qū)如河谷兩側(cè)坡度較高，敏感性較強(qiáng)（圖1c）。

圖1 基于土利用類型、高程因子、坡度因子的生態(tài)敏感性分析

3.1.4 水系因子 河流水域?qū)?dòng)植物的生存、生長(zhǎng)有重要影響，也是最容易受到人為干擾的因子之一。從水系因子看，區(qū)內(nèi)的生態(tài)敏感性總體較低，極敏感區(qū)和敏感區(qū)分別占區(qū)內(nèi)面積的9.01%和4.21%，主要分布在河谷附近。低敏感區(qū)和不敏感區(qū)分別占區(qū)內(nèi)面積的4.27%和82.51%，主要分布在遠(yuǎn)離河流的地區(qū)（圖2a）。

圖2 基于水系因子、地質(zhì)災(zāi)害因子的生態(tài)敏感性分析

圖3 仁懷市綜合敏感性分區(qū)

3.1.5 地質(zhì)災(zāi)害 地質(zhì)條件是生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的基礎(chǔ)，它制約著人類的土地利用方式，影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。研究區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地形陡峻，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高。依據(jù)仁懷市主要構(gòu)造體系及滑坡、泥石流分布圖繪制出仁懷市地質(zhì)災(zāi)害敏感性分布圖（圖2b）。由圖2b可以看出，仁懷市地質(zhì)災(zāi)害敏感性有極敏感、敏感、低敏感3個(gè)等級(jí)，沒(méi)有不敏感區(qū)域，所占的面積比例分別為41.93%，46.68%，11.39%。仁懷市城區(qū)——中茅地區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害極敏感區(qū)，是地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)防治區(qū)，而魯班、五馬中部地區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害敏感區(qū)。

3.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

利用遙感數(shù)據(jù)、專題地圖以及統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)仁懷市的各要素進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用專家打分的方法得到各個(gè)要素的權(quán)重，對(duì)每個(gè)要素的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，加權(quán)求和后得到綜合評(píng)價(jià)值，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)值將其劃分為4個(gè)等級(jí)（表2、圖3）。

表2 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)分級(jí)表

3.2.1 不敏感性區(qū) 不敏感區(qū)主要分布在仁懷市城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地，共418.64 k m2，占全市總面積的23.40%。該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好，人口密度大，自然土壤和植被大多已被人工改造成城鎮(zhèn)系統(tǒng)，生態(tài)條件較差，生態(tài)敏感性低，抵抗外界干擾能力強(qiáng)。該區(qū)是仁懷市城鎮(zhèn)擴(kuò)展的首選地區(qū)，但仍應(yīng)防止城鎮(zhèn)建設(shè)過(guò)度開發(fā)用地，重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

3.2.2 低敏感區(qū) 低敏感區(qū)面積1 027.16 k m2，占全市總面積的57.41%，分布十分廣泛，主要分布在中低山地區(qū)。這些地區(qū)人口相對(duì)少，林業(yè)和農(nóng)業(yè)種植面積較大，生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，承受外界干擾的能力較強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，生態(tài)敏感性較低，外部的開發(fā)建設(shè)活動(dòng)對(duì)其影響不大。但在開發(fā)過(guò)程中，還應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)。

3.2.3 敏感區(qū) 敏感區(qū)主要分布在沿河地區(qū)以及山麓地區(qū)，共317.67 k m2，占全市總面積的17.76%。這些地區(qū)坡度較陡，水土流失十分明顯，滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高。因此，這些地區(qū)應(yīng)該限制城鎮(zhèn)、工礦業(yè)以及陡坡耕種，積極實(shí)施退耕還林，恢復(fù)和維育森林生態(tài)系統(tǒng)，大力發(fā)展生態(tài)公益林，對(duì)河流和山體大面積的森林起著隔離屏障作用。

3.2.4 極敏感區(qū) 極敏感區(qū)面積較小，僅有25.66 k m2，占全市總面積的1.43%，集中分布在高海拔山區(qū)。這些地區(qū)人口分布稀少，經(jīng)濟(jì)較落后，林地郁閉度高，森林自然度高，自然生態(tài)系統(tǒng)尤其是山地森林生態(tài)系統(tǒng)保存完好，生物多樣性豐富，建議作為禁止開發(fā)區(qū)，盡量減少人為活動(dòng)的影響和破壞，使其發(fā)揮更大的生態(tài)功能，維育區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康和安全。

4 結(jié)論與建議

以仁懷市作為研究區(qū)域，充分考慮影響研究區(qū)域生態(tài)敏感性的土地利用、高程、坡度、水系、地質(zhì)災(zāi)害因子，建立了相對(duì)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)仁懷市生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了敏感性評(píng)價(jià)，得到的主要結(jié)論有：

仁懷市生態(tài)環(huán)境敏感性主要以低敏感和不敏感為主，分別占全市總面積的57.41%和23.40%。低敏感區(qū)生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，適合發(fā)展農(nóng)、林、牧業(yè)。不敏感區(qū)是仁懷市的城市發(fā)展區(qū)。在城市擴(kuò)展中應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，注重人與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。敏感和極敏感區(qū)分別只占全市總面積的17.76%和1.43%。極敏感區(qū)應(yīng)盡量減少人為活動(dòng)的影響和破壞，使其發(fā)揮更大的生態(tài)功能。敏感區(qū)應(yīng)限制建設(shè)用地開發(fā)，以保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境為主，嚴(yán)格控制人口發(fā)展。

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