貴州花江示范區的生態承載力綜合評價

黃 靜， 周忠發*， 劉肇軍， 閆利會

(1.貴州師范大學 喀斯特研究院， 貴州 貴陽550001； 2.貴州省喀斯特山地生態環境國家重點實驗室培育基地， 貴州 貴陽550001)

貴州花江示范區的生態承載力綜合評價

黃 靜1.2， 周忠發1.2*， 劉肇軍1.2， 閆利會1.2

(1.貴州師范大學 喀斯特研究院， 貴州 貴陽550001； 2.貴州省喀斯特山地生態環境國家重點實驗室培育基地， 貴州 貴陽550001)

為進一步鞏固和提高花江示范區石漠化治理的成果，改善生態環境，維護生態系統的穩定發展，采用層次理論分析法(AHP)和綜合指標評價法，構建喀斯特示范區生態承載力指標體系，計算指標相應權重值，建立生態承載力綜合評價模型，對花江示范區的生態承載力進行評價。結果表明：2005—2013年，花江示范區的生態承載力綜合評價指數值大于1，屬于承載超負荷范圍，生態承載力綜合評價指數值2013年比2005年下降0.3443，下降趨勢不明顯；花江示范區已石漠化面積2013年比2005年減少106.25 hm2,呈逐年下降趨勢。花江示范區石漠化治理取得一定效果，其生態環境呈好轉趨勢，但整體仍處于警戒狀態。

喀斯特； 峰叢峽谷區； 石漠化； 生態承載力

近年來，石漠化已成為威脅區域生態安全的最大問題，西南各省、市已經開展了大規模的石漠化綜合治理工程，并取得了一定的理論和實踐成果[1]。許多專家和學者進一步關注喀斯特地區的生態治理，提出人口、資源、環境三者和諧共生的生態承載力研究。生態承載力是指生態系統的自我維持、自我調節能力，包括人文社會壓力和自然環境支持力[2]。生態承載力具有客觀性、可變性及層次性的特點，其評價指標標準化值的大小取決于人文社會壓力與自然環境支持力的比值。目前，國內外對生態承載力研究依然處于探索階段，大多以某一個省或某一個城市進行研究，在資料收集和數據處理上比較全面、完整。研究方法有生態足跡模型、狀態空間法、資源與需求差量法及植被凈第一生產力模型等[3]。喀斯特地區生態環境脆弱，人地矛盾顯得尤為突出[4]，前人對此也進行了大量研究，包括區域喀斯特生態脆弱性研究、生態安全評估、生態健康評估、生態系統服務價值評估等，提出區域喀斯特生態治理和保護的迫切性與重要性[5]。為進一步鞏固和提高花江示范區石漠化治理的成果，改善生態環境，筆者運用RS和GIS對花江示范區石漠化狀況進行分析，結合實地走訪的人口經濟數據，研究2005—2013年期間生態承載力和石漠化面積變化趨勢，這對于分析區域生態系統的穩定性及維護其生態系統的良性發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

花江示范區位于貴州西南部貞豐縣與關嶺縣的交界處，東經105°36′30″～105°46′30″，北緯25°39′13″～25°41′00″，中生界三疊系地層，以石灰巖、白云巖等碳酸鹽巖為主[6]，區內碳酸鹽巖占95%以上，石漠化面積占總面積的54.69%。屬珠江流域南北盤江區北盤江水系北盤江中下游，西北高，東南低，峰叢峽谷地貌，海拔440～1 420 m，相對高度980 m，坡度25°以上土地占總面積的87%[11]。年均溫18.4℃，年降雨量1 100 mm。轄北盤江鎮的查爾巖、銀洞灣和板貴鄉的木工、壩山、峽谷和花江鎮五里，共6個行政村[12]。示范區總面積51.62 km2，2013年總人口為9 030人，平均人口密度為174.9人/km2。

1.2 數據來源

示范區人文經濟社會部分數據主要來源于實地走訪的問卷調查、抽樣調查和典型農戶的追蹤調查；氣候和水文資料來源于自動氣象站的長期監測；土地利用、石漠化面積、植被覆蓋數據來源于樣地監測和3s技術處理結果。

1.3 研究方法

1.3.1 指標選擇及權重確定 根據花江示范區喀斯特峰叢峽谷的特點和實地調查所獲得的數據情況，采用層次理論分析法(AHP)，建立四級生態承載力評價指標體系[7]。目標層A喀斯特區域生態承載力，準則層B包括喀斯特區域人文社會壓力B1和喀斯特區域自然環境支持力B2，要素層C包括人文社會狀況C1、經濟狀況C2等4個方面，指標層D共18個指標(表1)。

生態承載力的評價方法多，且尚未形成一致，尤其在評價指標權重方面[8]。目前主要采用研究者的主觀經驗法、主次指標排隊分類法及專家調查法。本研究采用專家調查法，對考核指標體系進行深入研究，由每位專家先獨立對考核指標設置權重，然后對每個考核指標的權重取平均值，作為最終權重。層次分析綜合考慮各因子對示范區經濟發展的影響程度，構建判斷矩陣，對各生態因子的相對重要性進行兩兩對比，直至一致性通過，得出各評價因子的權重值。

表1 生態承載力指標體系和權重目標層準則層

1.3.2 生態承載力評價方法 采用綜合指標分析法計算出花江示范區的人文社會壓力指數，自然環境支持力指數和生態承載力指數。區域喀斯特生態承載力[13]模型滿足方程：

KECC=KESI/KEPI

式中：KECC表示喀斯特區域生態承載力，KESI表示人文社會壓力，KEPI表示自然環境支持力。

子系統評價公式(1)：

式中：Pi表示影響人文社會壓力指數的各要素(P=D1、D2、D3……i)，Wi表示響應人文壓力指數各要素的權重值(W=1、2、3……i)。

子系統評價公式(2)：

式中：Si表示影響自然環境支持力指數的各要素(S=D9、D10、D11……i)，Wi表示響應自然環境支持力指數各要素的權重值(W=9、10、11……i)。

1.3.3 數據標準化處理 通過spss20.0軟件進行數據整理，無量綱化后各變量的平均值為0，標準差為1，消除量綱和數量級的影響。在原始數據呈正態分布的情況下，利用該方法進行數據無量綱處理是較合理的。將提取的指標數據錄入spss軟件，分析主成分的特征值、特征向量、貢獻率和累計貢獻率等(表2)。

表2 花江示范區2005—2013年基礎數據及標準化處理后數據

注：標準化處理后的數據無單位。

Note: The standardized data are non units.

1.3.4 喀斯特區域生態承載力分級評價標準 喀斯特區域生態承載力分級評價可以判斷喀斯特區域生態承載力變化和走向[9]。根據相關研究資料和專家咨詢，參考王密等[10]喀斯特區域生態承載力綜合評價案例研究，采用均勻分布函數法對計算結果進行綜合分級評價(表3)。

表3 生態承載力分級評價標準

2 結果與分析

2.1 花江示范區生態承載力指數變化

2005-2013年期間花江示范區的生態承載力指數均大于1，屬于承載高負荷。其中，2010年生態承載力指數較2005年下降0.4009，說明，此期間石漠化治理工程取得一定的治理效果；2013年生態承載力指數較2010年上升0.148 7，這主要受近幾年當地礦山開采追求經濟效益，未采取生態修復和生態保護措施，加劇水土流失和環境惡化。

人文社會壓力指數2013年較2005年上升0.264。2005—2010年屬中壓，2010—2013年屬于較高壓。自然環境支持力指數2013年較2005年上升0.246 2。2005—2007年屬于低承載，2007年到2013年屬于低承載向中等承載變化(表4)。

表4 花江示范區2005—2013年生態承載力指數及評價結果

2.2 花江示范區的生態承載力

2005—2013年生態承載力指數均大于1，說明示范區近10年期間生態承載力屬于承載超負荷范圍，但總體呈下降趨勢，生態承載力評價指數值僅下降了0.344 3，下降趨勢不明顯。究其原因：一是人文社會壓力較大，2005—2013年花江示范區人文社會壓力指數逐漸上升，呈較高壓趨勢；人均GDP從2005年的2 199.9元增加到2013年的5 591元，特別是農業經濟收入占主要來源，而人均耕地面積下降2.6 hm2，表明在有限的土地范圍內，人類活動加劇土地利用強度，給區域石漠化脆弱的生態系統造成更大壓力；二是自然環境支持力較低，花江示范區碳酸鹽巖占95%以上，石漠化面積占總面積的54.69%，其自身的生態環境比較脆弱，海拔440～1 420 m，相對高度達980 m，坡度大于等于25°以上土地占總面積的87%，受垂直地帶性景觀的影響和季節性溫差變化較大的影響，單一的農作物種植已不能很好的適應當地農業經濟的發展，從而表現出生態承載力區域協調性差，發展不平衡。第三，人文社會壓力和自然環境支持力發展不平衡，二者的大小直接影響生態承載力綜合評價的最終結果。

2.3 石漠化治理對生態承載力的貢獻

從表5看出，花江示范區2005年極強度石漠化面積86.49 hm2，到2007年后已無極強度石漠化。2013年與2005年相比，強度石漠化減少181.06 hm2，中度石漠化減少255.28 hm2，潛在石漠化減少141.37 hm2，已石漠化面積減少106.25 hm2，呈逐年下降趨勢；無石漠化面積增加247.62 hm2，輕度石漠化面積增加416.58 hm2。總體看，花江示范區2005—2013年強度石漠化面積在逐步減少，并向中度、輕度、潛在和無石漠化方向良性發展。說明，人為干預對石漠化治理取得積極的成果。

表5 花江示范區2005—2013年的石漠化面積

3 結論與討論

1) 目前,關于生態承載力的研究，通常是以行政界線為單位，而花江示范區的生態承載力研究突破以往行政界線的約束，在區域范圍內更具有典型性和代表性。通過花江示范區實際情況進行生態承載力綜合評價，得出花江示范區2005—2013年期間生態承載力整體超載的態勢，并與石漠化治理程度呈正相關。整個示范區人文經濟社會壓力較大，自然環境支持力較弱，與實際情況基本相符。

2) 通過從人文社會經濟和自然地理環境兩個方面對花江示范區生態承載力進行綜合評價，完成對花江示范區2005—2013年間生態承載力的綜合評價，從時間差異和區域差異預測花江示范區在未來幾年依然是生態承載力超載的狀態，隨著各項石漠化治理工程的推進，生態承載力超載情況將趨于減緩，人文社會所產生的壓力也不容忽視。區域喀斯特生態承載力的綜合評價是一個長期的過程。在一定時空范圍內，如何協調人文社會壓力與自然環境支持力之間的關系，是當前也是今后提高區域喀斯特生態環境的承載能力、維護生態系統穩定健康發展的重要課題。因此，在研究中應對各項指標因子進行動態監測，有利于預測示范區未來生態承載力發展態勢。

[1] 熊康寧，黎 平，周忠發,等.喀斯特石漠化的遙感GIS典型研究——以貴州省為例[M].北京：地質出版社,2002.

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[13] 鄧 波，洪跋曾、龍瑞軍區域生態承載力量化方法研究評述[J]甘肅農業大學學報，2003，9(3)：282-289.

(責任編輯： 姜 萍)

Comprehensive Evaluation on Ecological Carrying Capacity of Huajiang Demonstration Area in Guizhou

HUANG Jing1,2, ZHOU Zhongfa1,2*, LIU Zhaojun1,2, YAN Lihui1,2

(1.InstituteofKarstScience,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001; 2.GuizhouStateKeyLaboratoryIncubationBaseforKarstMountainEcologicalEnvironment,Guiyang,Guizhou550001,China)

The index system of ecological carrying capacity for Huajiang Demonstration Area was established by AHP and comprehensive index evaluation method and then the comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity was built by calculating the relevant weight values of indexes and finally the ecological carrying capacity of Huajiang Demonstration Area was evaluated by the established comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity to further consolidate and uplift the management achievement of stony desertification in Huajiang Demonstration Area, improve the ecological environment and maintain stable development of ecosystem. Results: The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area during 2005～2013 is more than 1, which is out of carrying overload range. The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 0.3443 compared with in 2005 and the declining trend is not obvious. The stony desertification area in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 106.25hm2and the stony desertification area in Huajiang Demonstration Area shows a declining trend year by year. In conclusion, the management of stony desertification in Huajiang Demonstration Area has made some positive effect but the stony desertification still is in the alert status overall.

karst; cliffs and peaks gorge; stony desertification; ecological carrying capacity

2015-12-12； 2016-03-10修回

國家重點基礎研究發展計劃(“973”計劃)項目“人為干預下喀斯特山地石漠化的演變機制與調控”(2012CB723202); 2012年貴州省國際科際合作計劃項目“不同生態恢復措施干預下喀斯特石漠化演變及調控研究”[黔科合外G字(2012)7022]

黃 靜(1987-),女，在讀碩士，研究方向：喀斯特生態建設與區域經濟。E-mail：yysq0852@163.com

*通訊作者：周忠發(1969-)，男，教授，博士生導師，從事喀斯特資源與環境可持續發展研究。E-mail：fa6897@163.com

1001-3601(2016)03-0140-0168-04

S19

A