吉林省西部生態環境安全綜合評價

王德輝　周慧杰　王萌　吳波　董福湘

摘要基于壓力-狀態-響應（P-S-R）模型，遴選16個評價指標構建吉林省西部生態環境安全評價體系，利用遙感及統計數據，對吉林省西部地區進行基于空間的生態安全評價。結果表明，吉林省西部各縣級行政單元生態安全處于較安全、臨界安全和較不安全3個等級，生態安全指數最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。較安全等級區包括前郭爾羅斯、鎮賚、洮南和乾安4個縣（市），生態環境相對較好，人類活動對生態環境的干擾小，但自然本底條件相對欠佳；臨界安全等級包括扶余、大安、寧江、洮北和長嶺5個縣（市、區），生態環境一般，自然本底條件較好，但人類活動干擾大，生態建設能力不足；較不安全等級為通榆縣，地熱指數高，人類活動干擾小，但自然本地條件差，生態建設能力低，生態環境較差。

關鍵詞 生態環境；評價指標體系；安全評價；吉林省西部

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）11-238-03

生態安全是指一個區域的可持續發展不至因生存空間和生態環境遭受破壞而受到威脅的狀態，生態安全是區域經濟社會可持續發展的基礎。自 1989 年國際應用系統分析研究所提出生態安全概念之后，區域生態安全迅速成為國內外學術界研究的熱點。我國生態安全研究起步稍晚，但一開始就緊扣區域可持續發展這個主題。由于生態脆弱區的可持續發展問題一直得到國家和學術界的重視，生態脆弱區也就成為生態安全研究的重點區域，目前已取得一定的成果[1-3]。但是，現階段的區域生態安全研究在很大程度上未能體現區域的特殊性，特別是典型生態脆弱區的生態安全評價沒能很好地結合生態脆弱區的特點，典型生態脆弱區生態安全評價方法有待進一步探討。

吉林省西部自然資源豐富，濕地、草場面積大、石油儲量多，是吉林省的重要農牧區及石油化工基地，是全省草場資源最多、畜牧業生產最發達的區域。但該區又是吉林省生態環境最脆弱的區域，也是全省生態環境重建與恢復的重點地區。由于自然、經濟、社會等多方面的原因，生態環境問題日益嚴重，特別是以 “三化”（沙化、鹽堿化和退化）為代表的生態環境惡化問題日益突出，嚴重地影響了該區域的可持續發展。對于吉林省西部以及吉林省西部所在的東北平原的生態環境問題，許多學者進行了研究[4-8]，但在研究的系統性和對特征因子的把握方面還存在諸多不足。筆者在識別吉林省西部自然-經濟-社會復合生態系統的自然本底特征和經濟社會特征的基礎上，系統把握該區生態安全的影響因子及其之間的聯系，構建該區特色的生態安全評價指標體系，對該區生態安全進行綜合評價，為該區合理開發利用資源、保護和建設生態環境提供科學依據。

1 研究區概況

吉林省西部位于松嫩平原的中部，遼河平原的北端，屬于半干旱、亞濕潤農牧交錯地帶，是松遼平原農業區向西部草原牧區過渡地帶。該區大部分屬于溫帶半濕潤氣候，西部小部分屬于溫帶半干旱氣候。熱量資源較為豐富，年降水量在370～407 mm，年蒸發量1 500～1 900 mm，≥10 ℃的年活動積溫總和為2 900～3 200 ℃，濕潤系數為0.15左右。全區以西北風和西南風為多，一般冬春干燥季節風速最大，平均為4.5 m/s。該區地帶性土壤為黑栗鈣土，但鹽堿化草甸土及風沙土分布廣泛，在植被類型上屬于由草甸草原向真草原過渡的地帶。吉林省西部曾經是水草豐富的大草原，但由于人口劇增和對自然資源的過量開發，人類活動對生態環境的干擾強度日益增大，土地沙漠化、鹽堿化和草場退化面積逐年增加，植被覆蓋面積銳減。

吉林省西部行政上包括白城市洮北、大安、洮南、鎮賚、通榆，松原市寧江、扶余、前郭爾羅斯、乾安、長嶺10個縣（市、區），土地總面積為4 689 752 hm2，占吉林省總幅員面積的24.54%。2011年吉林省西部總人口 494.68萬人，地區生產總值達1 915.54億元，人均生產總值為8 875元，人均糧食2 080 kg。

2 吉林省西部生態環境安全綜合評價方法

2.1 評價指標體系構建

該研究以縣級行政單位為評價單元，按照科學性、代表性、綜合性、簡明性、可操作性等原則構建指標體系。以“壓力（Pressure）-狀態（State）-響應（Response） ”模型框架（PSR）[9]為基礎，根據社會-經濟-自然復合生態系統原理[10]，在全面考慮生態安全影響因素基礎上，注意各評價因子間的相互關聯性和一些指標定量化難度大的實際困難，從壓力、狀態、響應3個方面構建多層次評價指標體系（表1） ，使得評價指標體系能從相應的層級和尺度上反映吉林省西部生態安全的基本狀況。該指標體系包含3 個準則層、16個要素指標，其中狀態指標主要用來反映當前流域生態系統在自然或人類活動的干擾下所表現出來的狀況；壓力指標用來反映流域承載的壓力和產生各種生態問題的潛在原因；響應指標則用來反映人類克服目前生態安全問題的能力以及根據自身能力對各種生態安全問題所做出的積極反應。

吉林省生態安全評價狀況（A）狀態（B1）0.488 5地形起伏度（C1）0.006 2 0.003 0NDVI（C2）0.057 7 0.028 2年降水量（C3）0.026 4 0.012 9地熱指數（C4）0.012 4 0.006 1河流密度（C5）0.125 5 0.061 3鹽堿地面積比（C6）0.385 8 0.188 5沙漠化面積比（C7）0.385 8 0.188 5壓力（B2）0.312 1人口密度（C8）0.072 0 0.022 5城市化率 （C9）0.036 1 0.011 3單位面積化肥負荷（C10）0.134 9 0.042 1路網密度（C11）0.504 1 0.157 3土地墾殖指數（C12）0.252 9 0.078 9響應（B3）0.199 4人均糧食產量（C13）0.277 6 0.055 4人均GDP （C14）0.466 8 0.093 1機耕面積比（C15）0.095 3 0.019 0有效耕地灌溉面積比（C16）0.160 3 0.032 0

2.2 指標權重確定

假設指標體系共有L層，如果下一層對于上一層目標的重要程度不同，則一般可采用層次分析法（AHP）和專家經驗估算法相結合的方法來確定l層指標對l-1層相應指標的權重值W（l）。該研究中采用改進了的三標度層次分析法（IAHP）和專家經驗估算法相結合的方法[11]，計算結果見表1。

2.3 綜合評價模型

采用綜合評價法對吉林省西部的生態安全狀況進行評分，計算公式為：

Ep=∑ni=1Wi×Xi

式中，Ep為第p個評價單元的生態安全綜合評價指數；Wi為該評價單元第i個評價指標標準化處理后的定量值；Xi為生態安全評價指標i的權重，采用AHP確定指標權重[9]（表1）；n為評價指標個數。

對各評價指標進行標準化處理，評價指標劃分為逆向指標和正向指標，其規范化處理可用極差標準化方法進行計算。對于正相關指標，其標準化公式為：

Qi=Xi-XminXmax-Xmix

（2）

對于負相關指標，其標準化公式為：

Qi=1-Xi-XminXmax-Xmin

（3）

式中，Qi為指標i的標準化值；Xi為指標i的原始值；Xmax、Xmin為評價區內指標i的最大值、最小值。

2.4 生態安全狀態分級

根據研究區生態環境安全狀況的特點，在參考其他科學研究成果[12]的基礎上，將研究區生態安全狀態分為5個等級（表2）。

安全自然資源條件優越，生態環境基本未受干擾破壞，生態系統結構完整，功能完善，系統恢復再生能力強，極少出現生態問題與生態災害0.8～1.0

較安全生態環境較少受到破壞，生態系統結構比較完整，功能比較完善，一般干擾下可恢復，生態問題不顯著，生態災害較少0.6～0.8

臨界安全生態環境受到一定破壞，系統結構發生惡化，但尚能維持基本功能，受干擾后易惡化，生態問題顯現，生態災害時有發生0.4～0.6

較不安全生態環境受到較大破壞，生態系統結構惡化較大，服務功能退化，受外界干擾后恢復困難，生態問題經常出現，生態災害較多0.2～0.4

不安全生態環境受到嚴重破壞，生態系統結構殘缺不全，生態系統服務功能嚴重退化，生態恢復與重建很困難，生態問題經常發生并極易演變成生態災害0～0.2

2.5 指標數據來源

該研究圖形數據資料來源于研究區的基礎底圖、各縣（市、區） 土地利用圖、流域行政區圖、遙感ETM影像。屬性數據主要來源于《2012 吉林統計年鑒》，從中獲得有關吉林省生態安全評價各統計指標值。同時，各縣市獲取的相關統計數據和地方志等作為重要的補充數據源。

3 生態安全綜合評價

吉林省西部生態環境安全評價結果見表3。根據評價結果，編制吉林省西部安全指數分布圖（圖1）。

3.1 總體特征分析

吉林省西部各縣級行政單元生態安全指數介于0.2～0.8之間，分別對應于較安全、臨界安全和較不安全3個等級。其中，處于較安全等級縣級行政單元4個，處于臨界安全等級5個，處于較不安全等級1個；生態安全指數最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。

3.2 區域特征分析

3.2.1

較安全等級區。該等級區域的縣級行政單元包括前郭爾羅斯、鎮賚、洮南和乾安4個縣（市），生態安全指數分別為0.76、0.68、0.66、0.65。與研究區整體水平相比，該等級區生態環境條件相對較好，河流密度較大、沙漠化面積小；人口密度、路網密度、土地墾殖指數、單位面積化肥負荷相對較低，人類活動對生態環境的干擾小；人均GDP、人均糧食產量、機耕面積比明顯高于研究區平均水平，生態建設能力較強，但該區地形起伏度相對較大，植被覆蓋率較低，年降水量較少，自然本底條件相對不佳。

3.2.2

臨界安全等級區。該等級區域的縣級行政單元包括扶余、大安、寧江、洮北和長嶺5個縣（市、區），生態安全指數分別為0.57、0.56、0.54、0.51、0.47。與研究區整體水平相比，該等級區植被覆蓋率高、鹽堿地面積小、年降水量較大，自然本底條件較好，但人口密度、單位面積化肥負荷、路網密度較大，土地墾殖指數高，人類活動干擾大；人均糧食產量、人均GDP較低，機耕面積比較小，生態建設能力不足。

3.2.3

較不安全等級區。該等級區域的縣級行政單元為通榆縣，位于研究區西部，生態安全指數為0.37。與研究區整體水平相比，該等級區生態環境優勢在于地熱指數高，人口密度、路網密度、單位面積化肥負荷小，土地墾殖指數較低，人類活動干擾小，但植被覆蓋率低，年降水量、河流密度小，鹽堿地、沙漠化嚴重，自然本地條件差；人均糧食產量、人均GDP較低，機耕和有效耕地灌溉面積小，生態建設能力低。

4 結論

（1）生態安全是區域經濟社會可持續發展的基礎，吉林省西部自然資源豐富，但生態環境較為脆弱。筆者在識別吉林省西部自然-經濟-社會復合系統的自然本底特征和經濟社會特征的基礎上，系統把握該區生態安全的影響因子及其之間的聯系，構建該區特色的生態安全評價指標體系，對該區生態安全進行綜合評價。研究結果為該區合理開發利用資源、保護和建設生態環境提供科學依據。

（2）該研究以縣級行政單位為評價單元，以“壓力-狀態-響應”模型框架（PSR）為基礎，根據自然-社會-經濟復合生態系統原理，在全面考慮生態安全影響因素基礎上，注意各評價因子間的相互關聯性和一些指標定量化難度大的實際困難，構建以壓力、狀態、響應為準則層的吉林省西部生態安全評價指標體系。指標權重確定采用改進了的IAHP和專家經驗估算法相結合的方法。

（3）評價結果表明，吉林省西部各縣級行政單元生態安全指數介于0.2～0.8之間，分別對應于較安全、臨界安全和較不安全3個等級。其中，處于較安全等級縣級行政單元4個，處于臨界安全等級5個，處于較不安全等級1個；生態安全指數最高的為前郭爾羅斯蒙古族自治縣（0.76），最低的為通榆縣（0.37）。

（4）較安全等級區生態環境相對較好，人類活動對生態環境的干擾小，自然本底條件相對欠佳；臨界安全等級區生態環境一般，自然本底條件較好，但人類活動干擾大，生態建設能力不足；較不安全等級區地熱指數高，人類活動干擾小，但自然本地條件差，生態建設能力低，生態環境較差。

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責任編輯 李菲菲 責任校對 李巖