基于GIS的仁懷市生態敏感性評價

張朝瓊，郜紅娟，張幫云

（1.貴州師范大學 地理與環境科學學院，貴陽550001；2.貴州師范學院 地理與旅游學院，貴陽550018）

生態環境敏感性是指生態系統對人類活動反應的敏感程度，用來反映產生生態失衡與生態環境問題的可能性大小［1］。生態敏感性是評價生態系統健康活力、恢復力和生態功能區劃的重要指標［1］。通過生態敏感性分析，可以清晰地掌握一個地區的生態環境情況，針對不同區域的生態敏感性高低進行不同程度的開發利用和保護，是解決生態環境問題、維持生態安全、保護生態系統行之有效的方法［2－5］。

喀斯特是一種脆弱的生態系統，具有環境容量小，土地承載力低，抗干擾能力弱，環境系統內物質遷移能力強，受干擾后生態系統自然恢復速度慢、難度大等特點［6－7］。仁懷市位于長江上游，是三峽庫區上游生態屏障保護的重點區域，赤水河獨特的水、土壤、氣候和大氣微生物等自然生態環境使仁懷市成為國酒茅臺的唯一產地。然而，由于仁懷以山地為主，地勢起伏大，人多地少，生態環境非常敏感，不僅直接影響著本地區社會經濟的發展，而且對長江上游的氣候、生態環境都有直接影響。同時，隨著開發活動的開展，土地資源的資源性缺乏和需求量持續上升必將成為制約社會經濟協調發展的重大矛盾［8］。因此，本文選取貴州省仁懷市為研究區域，對喀斯特地區生態敏感性進行評價和分級，以期為生態環境保護和人、城市與自然的協調提供理論依據，為建設生態宜居型城市提供依據。

1 研究區概況

仁懷市是中國茅臺酒的故鄉。位于貴州省西北部，赤水河中游，大婁山脈西段北側，位于東經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。氣候屬于中亞熱帶濕潤季風氣候，多年平均氣溫15.6℃，年均降水量1 032.5 mm。2010年，全市地區生產總值2 002.23億元，人均生產總值31 114元。2010年末，全市總人口約65萬人，其中城鎮人口27.5萬人，城鎮化率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 評價指標體系構建及分級

在對仁懷市生態環境現狀分析的基礎上，廣泛聽取專家建議，本著綜合性、科學性與實踐性、簡單性及規范性等原則選取5個生態環境因子：土地利用，高程因子，坡度因子，水系因子，地質災害［9－14］。根據以上各單因子對仁懷市生態環境的影響強弱，將單因子分為極敏感、敏感、低敏感和不敏感4個等級［15］（表1）。

表1 仁懷市生態敏感性評價因子及分級

2.2 評價方法

仁懷市生態環境敏感性評價以各單因子原始數據為基礎數據，利用SPSS分析軟件包，采用因子分析法，提取各單因子對評價指標層的權重；在敏感性等級賦值的基礎上，采用（1）式獲取各評價指標的敏感性指數［16］。

式中：N——評價指標敏感性指數；Wi——i因子權重；Ci——i因子敏感性等級賦值；i——因子個數。

3 結果與分析

3.1 單因子評價結果分析

3.1.1 土地用地類型因子 土地利用類型對區域生態環境的質量好壞有著十分重要的影響，在某些方面甚至可能對區域的可持續發展起著決定性的作用。根據2009年第二次土地調查數據，仁懷市農用地面積164 094 h m2，森林覆蓋率達44.7%，建設用地5 163 h m2。隨著人口規模的擴大和土地資源的日益短缺，森林資源的開墾活動的增加，市域范圍內建設用地的蔓延導致生態用地減少，對生態環境產生嚴重的影響。現狀土地利用類型中，極敏感、敏感、低敏感和不敏感區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，如喜頭、長崗、后山等鄉鎮，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、三合等平壩地區及經濟發達的茅臺鎮，林地分布相對較少，敏感性較低（圖1a）。

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

3.1.3 坡度因子 地形的起伏是導致水土流失的最直接因素，它反映了坡長、坡度等地形因子對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。一般而言，坡度越大，對生態環境的影響越大，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，中樞鎮現有城區北部和南部，以及魯班鎮和五馬鎮中部地區地勢較平坦，敏感性較低。其他地區如河谷兩側坡度較高，敏感性較強（圖1c）。

圖1 基于土利用類型、高程因子、坡度因子的生態敏感性分析

3.1.4 水系因子 河流水域對動植物的生存、生長有重要影響，也是最容易受到人為干擾的因子之一。從水系因子看，區內的生態敏感性總體較低，極敏感區和敏感區分別占區內面積的9.01%和4.21%，主要分布在河谷附近。低敏感區和不敏感區分別占區內面積的4.27%和82.51%，主要分布在遠離河流的地區（圖2a）。

圖2 基于水系因子、地質災害因子的生態敏感性分析

圖3 仁懷市綜合敏感性分區

3.1.5 地質災害 地質條件是生態環境構成的基礎，它制約著人類的土地利用方式，影響生態環境的穩定性。研究區地質結構復雜，地形陡峻，地質災害發生頻率較高。依據仁懷市主要構造體系及滑坡、泥石流分布圖繪制出仁懷市地質災害敏感性分布圖（圖2b）。由圖2b可以看出，仁懷市地質災害敏感性有極敏感、敏感、低敏感3個等級，沒有不敏感區域，所占的面積比例分別為41.93%，46.68%，11.39%。仁懷市城區——中茅地區為地質災害極敏感區，是地質災害重點防治區，而魯班、五馬中部地區為地質災害敏感區。

3.2 綜合評價結果分析

利用遙感數據、專題地圖以及統計資料，對仁懷市的各要素進行評價，利用專家打分的方法得到各個要素的權重，對每個要素的評價因子進行評價，加權求和后得到綜合評價值，根據綜合評價值將其劃分為4個等級（表2、圖3）。

表2 生態環境敏感性綜合評價分級表

3.2.1 不敏感性區 不敏感區主要分布在仁懷市城區和鄉鎮政府所在地，共418.64 k m2，占全市總面積的23.40%。該區經濟發展較好，人口密度大，自然土壤和植被大多已被人工改造成城鎮系統，生態條件較差，生態敏感性低，抵抗外界干擾能力強。該區是仁懷市城鎮擴展的首選地區，但仍應防止城鎮建設過度開發用地，重視生態環境建設。

3.2.2 低敏感區 低敏感區面積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。這些地區人口相對少，林業和農業種植面積較大，生態環境相對較好，承受外界干擾的能力較強，系統穩定性較好，生態敏感性較低，外部的開發建設活動對其影響不大。但在開發過程中，還應注意環境保護與經濟發展的協調。

3.2.3 敏感區 敏感區主要分布在沿河地區以及山麓地區，共317.67 k m2，占全市總面積的17.76%。這些地區坡度較陡，水土流失十分明顯，滑坡、崩塌和泥石流等地質災害發生頻率較高。因此，這些地區應該限制城鎮、工礦業以及陡坡耕種，積極實施退耕還林，恢復和維育森林生態系統，大力發展生態公益林，對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 極敏感區面積較小，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。這些地區人口分布稀少，經濟較落后，林地郁閉度高，森林自然度高，自然生態系統尤其是山地森林生態系統保存完好，生物多樣性豐富，建議作為禁止開發區，盡量減少人為活動的影響和破壞，使其發揮更大的生態功能，維育區域生態系統健康和安全。

4 結論與建議

以仁懷市作為研究區域，充分考慮影響研究區域生態敏感性的土地利用、高程、坡度、水系、地質災害因子，建立了相對合理的評價指標體系，對仁懷市生態環境進行了敏感性評價，得到的主要結論有：

仁懷市生態環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%。低敏感區生態環境相對較好，適合發展農、林、牧業。不敏感區是仁懷市的城市發展區。在城市擴展中應重視生態環境的建設，注重人與自然環境的協調發展。敏感和極敏感區分別只占全市總面積的17.76%和1.43%。極敏感區應盡量減少人為活動的影響和破壞，使其發揮更大的生態功能。敏感區應限制建設用地開發，以保護自然生態環境為主，嚴格控制人口發展。

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