湖泊流域社會生態系統脆弱性及其驅動機制分析——以滇池為例

余中元，李 波，張新時

（1.海南師范大學地理與旅游學院，海南海口571158；2.北京師范大學資源學院，北京100875）

隨著社會經濟發展，土地利用、土地覆蓋變化對生態環境導致的影響和壓力劇增，生態脆弱性、脆弱生態區、脆弱性評估受到越來越多的關注。脆弱性研究由最初關注自然環境系統的脆弱性逐漸擴展到探討人文系統[1-3]、人-環境耦合系統脆弱性[4,5]的研究，脆弱性的概念涉及領域也由自然生態系統擴大到生態經濟系統、社會生態經濟復合系統，成為涵蓋風險、敏感性、適應性、恢復力等的概念集合，脆弱性研究出現綜合研究和學科交叉趨勢[6]。

湖泊流域由于其自然、社會的高度耦合性、生態系統結構和功能的相對完整性和對外界風險尤其是人類活動的相對敏感性以及在生態功能區劃中的關鍵性成為脆弱性研究的重點區域。以滇池為代表的云南高原湖泊多位于地質構造斷陷區域，地勢高峻封閉，降水較少，土壤（多為山地紅壤或黃壤）淺薄，地勢起伏崎嶇，具有明顯的生態約束和固有的脆弱性。隨著人類活動的加劇，湖區的污染負荷加重，生態系統日益遭受破壞，生態系統服務功能日益退化[7]。各級政府部門對高原湖泊的治理十分重視，將滇池列為我國重點治理的三大湖泊之一。學者們從污染治理對策措施[8-11]、社會學[12,13]、生態安全評估[14,15]、污染機理[16-18]等不同角度對滇池流域的環境污染和生態治理進行了研究。但較少從流域尺度、自然-社會復合生態系統（社會生態系統）角度，進行自然、經濟、社會等多因素脆弱性綜合分析和評價，提出脆弱性風險規避、敏感性鈍化和應對力強化的針對性的系統治理的思路。本文將“壓力-狀態-響應”模型(PSR)和“暴露度—敏感性-應對能力”模型結合起來，應用層次分析法，構建社會生態系統脆弱性分析框架，研究脆弱性時空演變及脆弱性形成驅動機理，提出滇池流域脆弱性調控的思路和對策，為滇池流域的進一步治理和區域生態經濟協調發展提供決策支持。

1 研究區概述

本文選取相對封閉、完整、人類活動干擾明顯、自然人文高度耦合、生態系統進行性退化的滇池流域為代表，以對滇池生態環境影響大的五華、盤龍、西山、官渡4城區和呈貢、晉寧2縣為研究范圍，所選的區域在同一行政單位（昆明市）有利于數據的獲取。

滇池流域地處云貴高原腹地，長江、紅河、珠江分水嶺地帶，南北狹長，地勢高俊封閉，四周中低山、丘陵環繞，由內向外由平地、臺地、山地等三級臺階構成。過境河流少，入湖河流短小。屬亞熱帶季風氣候區，降水（年均1035 mm）季節變化突出，集中于5月至10月（約占85%），蒸發量大。在省內自然條件、社會經濟條件相對較為優越，區位優勢突出，人口、產業集聚，交通便利，在區域格局中具有重要地位。改革開放以來，社會經濟得到了長足發展，形成了以資源利用、農業種植、礦產開采和加工為主的產業體系。農業產業化發展尤其是蔬菜、花卉生產已達到一定水平。隨著社會經濟發展和人口的增加，工農業和生活用水需求增大，水資源供需矛盾日益突出，水體污染負荷逐漸加重，生態系統日益遭受破壞，生態系統服務功能日益退化，嚴重影響了湖區人民的生產和生活。

2 研究方法

2.1 評價模型

基于對流域尺度社會生態系統脆弱性風險和機制的分析和余中元等[19,20]關于社會生態系統及脆弱性驅動機制分析框架，將“壓力-狀態-響應”模型與脆弱性的“風險一敏感性一恢復力”分析框架結合，構建滇池流域社會生態系統脆弱性評價模型：

式中，V表示脆弱性，p，s，r分別表示系統的風險（壓力）、敏感性和應對能力。f為函數關系，a、b、c為權重值。

2.2 指標體系及權重獲取

指標體系設立目標層、準則層、要素層、指標層1（30個指標）和指標層2（52個指標）5個層次。數據來源于社會統計數據、遙感調查數據、農戶實地調查和環境意識調查及相關文獻分析，并經過計算和處理獲取。為了增加權重獲取的客觀性，本文利用墑值法與特爾斐法（專家咨詢法）及AHP法結合確定權重（表1）。

2.3 分級評價

利用計算獲取的墑權數列與標準化之后的數據矩陣相乘，獲取各區縣社會生態系統的風險（壓力）指數、敏感性指數和應對力指數。通過公式（2）和面積加權可以獲取昆明市及滇池流域的風險（壓力）指數、敏感性指數和應對力指數和脆弱性值。根據研究區脆弱性實際情況和研究的需要，本文按照0.4和0.5為分界點，確定脆弱性分區，將脆弱性等級分為輕度脆弱、中度脆弱和重度脆弱三個等級。

3 脆弱性分析

滇池流域社會生態系統的脆弱性一直處于昆明市的較高水平（表2）。1990年盤龍、五華2區屬重度脆弱區，西山、官渡2區屬于中度脆弱區，呈貢和晉寧2縣稍低，為輕度脆弱區，但也超過了昆明市的總體水平。2000年五華、盤龍仍然為重度脆弱區，呈貢、晉寧、官渡、西山屬中度脆弱區，其中晉寧由原來的強度脆弱區上升為中度脆弱區。五華區的脆弱性位次明顯下降，而晉寧的位次則上升很快。2010年晉寧、西山、盤龍、呈貢、五華等區縣均上升為重度脆弱區，只有官渡區保持在中度脆弱區范圍。

1990-2010年期間，整個滇池流域風險指數持續上升（表2），且有區域均衡化趨勢，全流域進入高風險狀態。五華和盤龍2區的風險指數一直穩定在滇池流域前列，遠高于昆明市其他縣區。五華最近有所下降，盤龍變化卻很小。官渡區的風險處于滇池流域適中位置，且較穩定。西山、晉寧的風險原本不高，為0.3左右，在2000-2010年期間增加很快，晉寧由滇池流域的最低位置上升到居中的位置。呈貢區的風險指數在1990年時較低，1990年以后呈持續上升的狀態。

滇池流域的敏感性變化較為平穩，而且在滇池流域各縣區間較為均衡。在1990年滇池流域敏感性大都在0.6左右，盤龍和呈貢具有較高的敏感性，五華區最低。1990-2000年期間滇池流域敏感性趨于下降和平衡。2000年呈貢為居于流域最高水平。在2000年以后，滇池流域的敏感性上升較快，尤其是五華、呈貢和西山區最為明顯。

整體來看滇池流域應對能力變化比較平穩，流域內部區域差異較為明顯。1990年五華、盤龍的應對能力遙遙領先，是整個滇池流域平均水平的2倍。其次為官渡、西山，呈貢和晉寧最低。2000年盤龍、西山、呈貢應對能力提高，尤其是盤龍最高。五華的應對能力下降最多，接近整個滇池流域的平均水平。官渡和西山有些微的上升，呈貢和晉寧最低。2010年期間應對能力的格局與1990年十分相似。五華區的應對能力反彈至1990年的水平，盤龍仍然居于高位，官渡西山則有所下降，呈貢基本保持平衡，晉寧有所上升。

4 脆弱性驅動機制分析

4.1 風險驅動機制

為區分不同驅動因素對風險的貢獻，本文對風險驅動要

素進行了主成分分析。提取4個主成分（解釋率為79%）。第一主成分在人均耕地面積、地均機動車輛擁有數、人口密度、萬人衛生技術人員、人均降水擁有量、地均工業廢水排放、建設用地與耕地面積比例具有較強的荷載；在通公路社比例、自然增長率、產業結構指數、城鎮密度等指標具有較高的負荷載。第一主成分可以命名為人類活動因子。第二主成分在民族多樣性指數、少數民族比重、還田占耕地的比重、人均降水擁有量、產業結構指數方面有較高的荷載，可以看做是文化意識因子。第三主成分在人均生產總值、萬人床位數、通公路社比例、人均基建投資、還田占耕地的比重有較高的荷載，可以看做是生產效率因子。第四主成分在還田占耕地的比重、通公路社比例、萬人衛生技術人員、人均郵電業務總量，尤其是在還田占耕地的比重因子上有較大的荷載，因而可以看做是土地利用變化因子。

表1 滇池流域社會生態系統脆弱性指標體系及權重

表2 滇池流域社會生態系統脆弱性評價結果

從應對力因素對脆弱性的貢獻來看，風險的驅動因素中人類活動所占的比重最高，有日益增大的趨勢（表3），尤其是土地利用變化在風險形成中具有巨大的推動作用。其次為增長壓力，對滇池流域的脆弱性風險構成極大的威脅。環境污染在風險形成中的作用保持平穩。從區域來看，五華、盤龍2區增長壓力和環境污染保持較高水平，2000年后環境污染的影響顯著降低，人類活動因素迅速攀升。官渡區一直是人類活動影響嚴重的地區，增長壓力始終保持較高的水平；環境污染對脆弱性的貢獻率2010年后躍升為流域最高。呈貢、晉寧2縣的人類活動一直處于高水平，在2000年呈貢縣取代官渡區成為流域內人類活動最高的區域，2010年晉寧縣人類活動因素達到全區最高水平。自然災害在脆弱性風險的形成中作用微弱。

表3 風險要素脆弱性值

4.2 敏感性驅動機制

對敏感性因素提取4個主成分（解釋75%）。第一主成分在人均降水擁有量、少數民族比重、人均耕地面積、人均基建投資、地均生態服務價值具有較強的荷載。在自然增長率、城鎮密度、人均年末純收入具有較高的負荷載。第一主成分這些指標基本與資源供給有關，因此可以命名為資源供給因子。第二主成分在民族多樣性指數、地均禽畜養殖肉產量、林地比例、農藥施用有較高的荷載，可以看做是文化意識因子。第三主成分在自然增長率、農藥施用、恩格爾系數、農膜施用、農村平均每一勞動力負擔人口數的比重有較高的荷載可以看做是人口增長因子。第四主成分在林地比例、地均生態服務價值、化肥施用指數、農膜施用、人均年末純收入，尤其是在林地比例的比重因子上有較大的荷載，因而可以看做是地面覆蓋因子。

從應對力因素對脆弱性的貢獻來看，滇池流域的敏感性與經濟發展、景觀格局、文化意識、資源供給和自然環境有較大的關系（表4）。資源供給對敏感性的形成具有越來越大的作用，尤其是水資源、耕地資源和基礎設施的供給對敏感性的形成具有巨大的推動作用。景觀格局的變化在2000年以前對敏感性的形成具有重要作用，在2000年以后，其作用有所減弱。經濟發展對敏感性的形成也有較大的作用，尤其是2000年以前。經濟發展中收入水平是構成敏感性的重要因素。產業結構目前對滇池流域敏感性的形成所起作用不大。文化意識對敏感性的貢獻較為平穩，其中文化多樣性是其中最重要的因素，地方知識、生態環境意識對敏感性的形成目前還沒有其很大的作用。自然環境的作用較為穩定，所起作用降低，其中地面覆蓋是主要的要素。

表4 敏感性要素脆弱性值

4.3 應對力驅動機制

對應對力驅動因素進行主成分分析，提取4個主成分已能很好地進行解釋（解釋達81%）。第一主成分在人均耕地面積、萬人衛生技術人員、地均機動車輛擁有數、人口密度、人均降水擁有量、地均工業廢水排放、建設用地與耕地面積比例具有較強的荷載，可以命名為資源供給因子。第二主成分在人均地方財政支出、人均生產總值、萬人床位數、人均基建投資，尤其在人均地方財政支出有較高的荷載，可以看做是財政支援因子。第三主成分在少數民族比重、地均生態服務價值、人均降水擁有量、人均地方財政收入、產業結構指數有較高的荷載可以看做文化意識因子。第四主成分在自然增長率、人均生產總值、人均基建投資、建設用地與耕地面積比例、地均工業廢水排放，可以看做是人口增長因子。

從應對力因素對脆弱性的貢獻來看，跨尺度影響、幸福指數和生產效率是應對能力最重要的因素（表5）。科技教育水平目前對應對能力的貢獻還較小。在跨尺度影響中，對外交流的影響較大，且有日益增大的趨勢，財政支援所起作用有日益縮小的趨勢。幸福指數中生活保健是最重要的構成要素。生產效率中產值因素所起作用也越來越大。科技教育在1990年時對應對力有一定的影響，在2000年和2010年時，影響大大減少。

表5 應對力要素脆弱性值

4.4 小結

滇池流域已走向全面脆弱。滇池流域社會生態系統的脆弱性一直處于昆明市的較高水平，是昆明市的脆弱性中心和策源地，脆弱性程度和范圍在加劇和蔓延。整個流域系統呈現脆弱性高風險，近乎僵化困境，極易改變穩態和孕育新的適應性循環。隨著各縣區的相互交流和人類活動的普遍加劇，流域內各區縣間脆弱性在互相侵染而趨于均衡。

滇池流域的脆弱性趨勢與人類活動的驅動作用、尺度影響機制和治理模式有關。社會因素是脆弱性主要驅動因子，人類活動尤其是土地利用是主要驅動因素。國家戰略和區域發展戰略給滇池流域帶來發展的契機，也帶來風險。農戶尺度、剖面尺度的環境不友好土地利用行為促進滇池流域脆弱性的形成，滇池流域的脆弱性決定了昆明市的脆弱性。湖區各利益主體和治理者環境保護意識淡薄、缺乏地方知識和運用地方知識的意識、地方歸屬感不足，自組織機制尚未形成，社區組織和非政府組織涉足湖泊治理的積極性不足。條塊分割，頭痛醫頭，腳痛醫腳，自上而下和命令-控制式治理缺乏效益。

5 調控策略

5.1 管理跨尺度影響，重視多尺度治理

湖泊流域社會生態系統是一個復雜的、動態的、開放的巨系統。脆弱性治理中必須充分考慮系統內部自然、經濟、社會要素之間存在復雜的相互聯系，區域內外存在跨尺度影響。充分考慮人類活動的外部性，理順區域之間、子系統間的物質、信息交流和生態過程。健全區域補償機制，加強流域內各子系統、各縣域、各部門的交流、互助和區域合作，分散人類活動引起的風險。分級實施脆弱性調控策略，充分考慮不同尺度脆弱性之間的相互影響。增強自下而上的尺度效應和應對力的擴散效應，減輕脆弱性的傳染效應，提升區域綜合實力和應對風險的能力。治理中注意人與自然系統的耦合，物質、技術、工程治理和精神、意識、社會、政治治理的耦合，區內治理和區外治理的耦合。

5.2 合理規劃，科學發展

制訂與社會生態系統的承載力相適應的發展規劃，充分考慮自然生態系統稟賦、社會經濟、科學技術條件，不過于超越當前的承載力水平。不切實際的規劃會導致區域風險，帶來政績考核的壓力，會通過跨尺度影響、內在聯系導致一系列的連鎖反應，使社會生態系統脫離正常的運行軌道，偏離平衡狀態，甚至引起系統的崩潰。在生態功能區劃的基礎上，根據各生態功能分區主導功能，遵循生態環境保護優先的原則，實行生態功能分區控制和差異化管理，制訂重點保護、限制開發和優化開發區或劃分生態特區等分區控制策略，構建符合生態規律的合理的土地利用空間格局。科學安排生態、生產和生活的“三生”用地，實行基于區域和行業的人與自然共生式的生態與經濟發展和諧的生態系統適應性管理模式。

5.3 重視社會因素在脆弱性中的作用，實施社會治理、根源治理

強調基于社會驅動因素的社會生態系統治理，降低工程和技術在生態治理中的作用，從源頭治理和防范脆弱性的發生，減輕受害程度和促使從災難中迅速恢復。強調社會政治、民主法律、宗教、文化意識等非物質因素的驅動作用，重視政策環境、文化意識、倫理道德等社會因素在流域脆弱性調控中的作用，將脆弱性治理與和諧社會發展、文化建設、新農村建設、區域政策聯系和整合起來，關注人的生活和社會發展，推進社會進步和民主法治建設，提高社會福利水平。改變單一的命令—控制型治理和政府口號式治理，重視自下而上進行脆弱性調控。處理好集體決策、領導力、地方知識、系統知識等因素。培養社區組織和非政府組織治理的積極性和參與意識，加強治理的民主進程。梳理和挖掘或創造一個不同利益主體的共同愿景，把松散的系統中各用戶、各方面力量融合為高度自組織的有序系統，促進湖區環境友好行為和環境保護與監管。

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