汾河上游土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)建設(shè)研究

解智涵

（太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院，山西 晉中 030619）

汾河上游土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)建設(shè)研究

解智涵

（太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院，山西 晉中 030619）

文章以汾河上游流域6縣為土地評價區(qū)域，依照“成因及結(jié)果表現(xiàn)”方式設(shè)立指標(biāo)體系，由層次分析法來確定各指標(biāo)所占比重，采用綜合指數(shù)法計算土地利用程度和脆弱度，研究結(jié)果表明：寧武縣和古交市屬極強(qiáng)度脆弱地帶，靜樂縣屬強(qiáng)度脆弱地帶，婁煩縣屬中度脆弱地帶，嵐縣屬低度脆弱地帶。在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上提出治理建議：寧武縣和古交市為兩個工礦業(yè)城市，重在礦區(qū)生態(tài)治理，生態(tài)移民和發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)也極為重要；靜樂縣意在恢復(fù)植被以及發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)；婁煩縣在于水庫區(qū)的生態(tài)治理和庫區(qū)的旅游開發(fā)；嵐縣應(yīng)重點實施退耕還林還草，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)。

汾河上游；生態(tài)治理；生態(tài)環(huán)境；土地利用；可持續(xù)發(fā)展

一、土地利用及生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀研究進(jìn)展

土地利用是指人類對土地自然屬性的利用方式和目的意圖。賴竹星曾提出：土地是重要的基礎(chǔ)性資源，土地利用變化是全球環(huán)境變化的重要原因[1]。而現(xiàn)在我們面臨的主要問題有：水土流失、沙漠化、森林資源減少、物種滅絕、地下水位下降、水體污染加重、大氣污染、環(huán)境污染等，十分嚴(yán)峻且棘手。而我們面臨的壓力也變得越來越沉重，這些問題都急需我們?nèi)ッ鎸徒鉀Q。

在生態(tài)環(huán)境建設(shè)中，形成了單一類型和綜合型的兩大區(qū)域評價指標(biāo)體系[2]。較為成熟的評價體系主要采用的方法包括了模糊綜合評價法[3]、層次分析法（AHP）、主成分分析法、綜合指數(shù)法，本文采用綜合指數(shù)法和層次分析法對研究區(qū)域進(jìn)行綜合分析[4]。

二、汾河上游概況

（一）自然地理概況

汾河發(fā)源于晉西北寧武縣，穿越太原盆地、晉中盆地、臨汾盆地，總面積約達(dá)到為39 471平方公里，占山西省總面積的25.3%，其中石山區(qū)面積6 516.6平方公里，占流域面積的 16.51%；土石山區(qū) 12 497.4平方公里，占31.66%；丘陵區(qū)10 277.6平方公里，占總面積的26.01%；平川區(qū)面積與丘陵區(qū)面積相似，面積為10 179.4平方公里，占25.82%[5]。

上游河段是從寧武縣的管涔山河源到太原北郊區(qū)的上蘭村，河段全長216.9公里，土石山區(qū)和黃土丘陵區(qū)組成該河段，流域略呈扇形[6]。水利工程項目包括汾河水庫及汾河二庫，水土流失十分嚴(yán)重，泥沙主要來源于上游支流。該地區(qū)位于中緯度，季風(fēng)區(qū)的北部邊緣，隸屬于半濕潤季風(fēng)氣候類型，一年四季變化顯著。春季干燥多風(fēng)，光照充足，氣溫回升快；在夏季雨量集中無酷熱，有的年份部分地區(qū)常出現(xiàn)暴雨、冰雹、伏旱等災(zāi)害性天氣；秋季涼爽短暫，前期常陰雨連綿，后則天高氣爽；冬季十分寒冷但不常下雪，風(fēng)向多為西北風(fēng)向。汾河上游地區(qū)的植被屬暖溫帶森林草原灌叢植被，森林覆蓋率高，主要由針葉、闊葉木本綠色植物組成。寧武地區(qū)落葉松品種眾多，主要有云杉、油松、側(cè)柏、山楊等高大喬木。草灌植物群落主要分布在海拔1 400~1 800米廣大低山丘陵溝壑區(qū)，主要有醋柳、刺玫、胡枝子、地蘭葉、沙棘、柴胡、白羊草、紫苑等草本植物。草甸植物群落主要分布在河谷區(qū)少數(shù)地下水位較高土壤濕潤的低洼地帶，喜濕植物為主，有浦草、車前草、蒲公英、蘆葦、水蓼等。三大植物群落并不是孤立存在的，在不同的地貌、氣候環(huán)境下形成了不同的組合形式。因其獨特的地貌、氣候和水文條件，主要發(fā)育著棕壤土、褐壤土、草甸土三大類型。棕壤土主要發(fā)育在高山針闊葉林地區(qū)；褐壤土是汾河流域的地帶性土壤，主要分布在二級階地以上的黃土丘陵區(qū)、河谷平川等地區(qū)，為主要的耕作土；草甸土主要分布在一級階地河漫灘上，山前淺水漏頭處，為隱域性土壤。此外在汾河及汾河川區(qū)還發(fā)育有黃綿土、紅黃綿土，這兩種土保水保肥力強(qiáng)、土層深厚、通透性好，可耕性好。

（二）社會經(jīng)濟(jì)概況

汾河流域是山西省的工農(nóng)業(yè)發(fā)展最重要的地區(qū)[7]，而汾河上游地區(qū)總體上較中下游地區(qū)農(nóng)業(yè)和工業(yè)都比較落后。據(jù)2011年統(tǒng)計資料[8]，上游區(qū)五個縣（市）的縣域面積為8 300.96平方千米，占全省面積的5.3%，所轄58個鄉(xiāng)鎮(zhèn)80萬人，其中農(nóng)業(yè)人口46萬人，總?cè)丝诿芏葹?6.83/km2，低于全省人口密度（210.18人/km2）；人均農(nóng)民純收入低于全省平均農(nóng)民純收入1 200元左右，為3 546.6元/人，人均GDP為10 460.2元/人，低于全省平均水平的26 283元/人。

汾河上游流域作為山西省主要農(nóng)作區(qū)之一，現(xiàn)有耕地面積83萬畝，由于其獨特的地形、氣候特征形成多種溫涼作物種植組合區(qū)。耕作制度一年一熟，其中主要糧食產(chǎn)物有山藥、莜麥、豆類、胡玉米等；主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物有油菜、黃芥、胡麻等。汾河上游流域地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與其擁有豐富的自然資源有著密切的聯(lián)系，其中煤炭資源已探明儲量788億噸，產(chǎn)量豐富。當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展也主要依托這種優(yōu)勢的開發(fā)，其中礦產(chǎn)資源的開發(fā)、加工和運銷成為汾河上游各縣主要的工業(yè)部門。2010年的工業(yè)產(chǎn)值就達(dá)到947 373萬元，這個產(chǎn)值占全省工業(yè)產(chǎn)值的2.0%。汾河上游擁有豐富的旅游資源，以管岑山和汾河水庫為代表。旅游業(yè)的開展同時帶動了餐飲、文娛、修建、交通等行業(yè)的發(fā)展，除此之外，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有不小的促進(jìn)作用。

（三）生態(tài)環(huán)境狀況

基于上述汾河上游流域獨具特色的自然環(huán)境，可是從建國以來，山西省能源重化工基地的不斷建立和興起，加之高強(qiáng)度發(fā)展的礦產(chǎn)資源和非集約式生產(chǎn)經(jīng)營的原材料工業(yè)，使得汾河上游流域生態(tài)環(huán)境再難恢復(fù)從前的和諧與美好。還有不合理的水資源利用、不合理的土地利用方式、濫砍濫伐、過度放牧等違背自然規(guī)律的行為屢禁不止，造成涵養(yǎng)水源、保持水土等功能的喪失，這對整個汾河流域的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。存在的生態(tài)環(huán)境問題有很多，其中主要有：水土流失、植被破壞、環(huán)境污染、水源枯竭、生物多樣性銳減以及頻繁的風(fēng)沙、干旱等自然災(zāi)害。毋庸置疑，汾河上游流域的生態(tài)安全將遭受重大的威脅，如果長時期未得到有效的治理和恢復(fù)，這不僅嚴(yán)重影響汾河全流域甚至黃河流域的生態(tài)安然，而且將會妨礙經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。

（四）汾河上游流域土地利用現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，從汾河上游來看，明顯增加用地主要是林地和建設(shè)用地，而在顯著減少的主要是未利用地和耕地面積；加之從各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)性能的價值變化來看,汾河上游水資源安全存在著諸多隱患[9]。現(xiàn)如今面對汾河上游流域所面臨的如此嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,絕對不容忽視，我們應(yīng)積極相應(yīng)號召，并且用實際行動修復(fù)遭到破壞的流域水環(huán)境，我們要盡早從傳統(tǒng)的水資源開發(fā)模式中分離出來，找到更加適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，更加友好的方式。以此來珍惜我們的自然資源，充分利用土地的有限性，創(chuàng)造出更大的可能去填補(bǔ)由于人類社會對自然造成的傷害，以及低效率的利用生態(tài)。因此生態(tài)資源的稀缺性更應(yīng)該值得我們珍惜。我們可以從以下幾個方向去努力。比如加強(qiáng)污染防控和實時監(jiān)測，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,在水環(huán)境承載的最大限度內(nèi)，使人、地、水和諧共處，營造良好健康的流域生態(tài)指標(biāo)體系。

近十幾年來，由于生態(tài)環(huán)境日益惡化，人們更加意識到保護(hù)生態(tài)環(huán)境是當(dāng)務(wù)之急。汾河上游在整個流域中肩負(fù)著水源涵養(yǎng)和保護(hù)的重任，所以對汾河上游流域的生態(tài)環(huán)境治理與恢復(fù)已刻不容緩?，F(xiàn)階段對汾河上游流域的生態(tài)環(huán)境治理與恢復(fù)，主要由政府和企業(yè)為主導(dǎo)實施了多方面的措施，比如：進(jìn)行了馬營海濕地保護(hù)項目、污水處理技術(shù)的提升改造、河流水質(zhì)量檢測能力建設(shè)、煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理、汾河源頭移民復(fù)墾及開發(fā)等。

談到土地與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)建設(shè)，實則是對人口、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的整體的協(xié)調(diào)建設(shè)和發(fā)展，是研究土地的生產(chǎn)能力以及開發(fā)其潛力，是研究生態(tài)環(huán)境能被持續(xù)、穩(wěn)定利用的建設(shè)研究。采用定量、半定量的分析渠道，以點到面地對生態(tài)環(huán)境與土地利用進(jìn)行整體性概括。這樣一來，我們不僅對整體性有了一個大體的認(rèn)知，也對將來我們土地利用及改善有更好導(dǎo)向作用。

土地利用與評價一般說來，有自己的章法：即先建立一個總體指標(biāo)體系，再確定選定的指標(biāo)體系中各因子的權(quán)重，評價方法需要進(jìn)一步確定，加之利用數(shù)學(xué)分析原理計算，最終得到各評價單元的土地利用與生態(tài)環(huán)境的利用程度。

三、汾河上游流域土地利用分析

（一）評價指標(biāo)體系的建立

生態(tài)系統(tǒng)是一個處于動態(tài)發(fā)展的有機(jī)統(tǒng)一體，各種自然環(huán)境因素和人類社會因素都將或多或少對之有一定的影響，歸結(jié)于人類生產(chǎn)活動與自然環(huán)境的相互作用。本文采用的“成因及結(jié)果表現(xiàn)”指標(biāo)體系能充分反映出上述生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的特征和影響。該指標(biāo)體系旨在分析環(huán)境變化的主動因素，修正由地區(qū)性而引起的差異，使結(jié)果在各區(qū)域之間具有更強(qiáng)的可比性。

根據(jù)汾河流域在自然地理、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的概況，和指標(biāo)的客觀性、簡潔性、可比性，再結(jié)合山西省的土地利用的程度和現(xiàn)有資料，通過對專家進(jìn)行咨詢和參考同類的研究成果，建立指標(biāo)體系，其中水土流失率的大小與生態(tài)脆弱度成正相關(guān)，其他指標(biāo)指數(shù)大小與生態(tài)脆弱性程度成負(fù)相關(guān)。

（二）指標(biāo)的無量綱化方法的選擇

本研究將各指標(biāo)作無量綱化的處理，旨在避免由指標(biāo)的量綱和量綱單位引起的誤差。一般采用線性無量綱化。常見的有 Z-Score法[10]、極差化法[11]、極大化法[12]、極小化法[13]、均值化法[14]和秩次化法[15]6種。在常用的指標(biāo)無量綱化[16]方法中，最有效的兩種方法分別是Z-Score法和極差化法。本文采用極差化法，當(dāng)因子Xi值與生態(tài)脆弱性成正相關(guān)時使用公式（1），當(dāng)因子Xi值與生態(tài)脆弱性成反相關(guān)時使用公式（2），計算公式如下：

表1 汾河上游流域五個縣（市）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果

從表1中的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果來看，無論是通過人們對生態(tài)環(huán)境的直觀感受，還是通過對生態(tài)環(huán)境定性定量的評價，上游流域地區(qū)整體上的生態(tài)環(huán)境的脆弱度依然很高。

（三）評價指標(biāo)權(quán)值確定

層次分析法（AHP）[17]通過判斷矩陣的特征向量，確定下層指標(biāo)對上層指標(biāo)的貢獻(xiàn)程度，得到基層指標(biāo)對于總目標(biāo)重要性的賦權(quán)結(jié)果，并在檢驗矩陣的一致性后，最終確定權(quán)重。其形式如下：

A K X 1 X 2… X n X 1 X n X 1 1 X 2 1 X 1 n X 2 n……X n1…………………………X nn

對于任何判斷矩陣，都需要滿足以下條件：

Xii=1且Xij=1/Xji，Xij

表示對A而言的元素Xi對Xj的相對重要性的判斷值。Xij的分級標(biāo)準(zhǔn)為以下幾點：

極端重要（9）、尤其重要（7）、重要得多（5）、重要一點（3）、一樣重要（1）、介于之間（2，4，6，8）[18]。

之后，需要進(jìn)行層次上的單排序和層次上的總排序，以此來確定指標(biāo)的權(quán)重。為了驗證得到的結(jié)論是否出于合理，需要對矩陣進(jìn)行一致性的檢驗。

第一步：求出特征向量

第二步：求出最大特征根

第三步：計算出一致性指標(biāo)

第四步：計算一致性的比例

當(dāng)C.R.<0.1時，認(rèn)為判斷矩陣是一致的，反之，進(jìn)行重新修正。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.的取值

經(jīng)過計算各階層的C.R.<0.1，判斷矩陣的一致性。所得每項指標(biāo)因子的權(quán)重值見表3。

表3 汾河上游流域生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系及權(quán)重

（四）評價方法的確定

本文采用的是綜合指數(shù)法，通過因子對評價結(jié)果的正負(fù)影響，能夠更符合客觀實際，較好地反應(yīng)主導(dǎo)因素和綜合分析因素相結(jié)合的結(jié)果。應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境與土地評價，其原理為：從上到下3個層次分別以A、B、C為代表。在進(jìn)行指標(biāo)值的計算時，計算順序從基層（C層）開始依次向上，直到最上面一層為A層結(jié)束。具體計算過程如下：

（1）C層指標(biāo)數(shù)值的計算

式中：Pi-C層中某一指標(biāo)的現(xiàn)狀值

Pimax-C層中某一指標(biāo)各評價單元現(xiàn)狀值中最大值。

（2）B層指標(biāo)數(shù)值的計算

B層指標(biāo)數(shù)值[19]（Un）是結(jié)合所屬各C層指標(biāo)數(shù)值再乘以各自的權(quán)重后進(jìn)行加和得來的，因為水土流失率與脆弱度成正相關(guān)，所以在計算過程中，它前面要取成正值，而其他因子前則取為負(fù)值，計算公式表示如下：

Vm-B層中某一指標(biāo)所屬C層中各指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值；

Wm-B層中某一指標(biāo)所屬C層中各指標(biāo)中的權(quán)重值；

N-B層中的指標(biāo)項數(shù)。

在本例中，當(dāng)n=1時，m=1，2，…，5；當(dāng)n=2時，m=6，7，…，10。

（3）生態(tài)脆弱度（A層）的計算

生態(tài)脆弱度（G）是用各B層中各指標(biāo)的數(shù)值乘以各自的權(quán)重，之后再進(jìn)行加和并且取值為絕對值，再用1減去所得數(shù)值，計算公式結(jié)果如下：

式中：Un-B層中某一指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值；

Wn-B層中某一指標(biāo)的權(quán)重值。

四、評價結(jié)果

本文采用2008年5個縣（市）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為指標(biāo)，結(jié)果如表4所示。

表4 汾河上游流域生態(tài)脆弱性

一般研究對生態(tài)脆弱性的分級地區(qū)可以劃分為微度脆弱性地區(qū)、以及低度脆弱（G0.51）、中度脆弱（0.51

中度脆弱：0.51

圖1 汾河上游土地生態(tài)環(huán)境脆弱度分級圖

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)可得寧武縣和古交市屬于極強(qiáng)度脆弱，靜樂縣屬于強(qiáng)度脆弱，婁煩縣屬于中度脆弱，嵐縣屬于低度脆弱。

從政府、企業(yè)、個人三方的角度來分析可能主要有以下幾個方面的原因：

（1）從政府的角度：首先是政府應(yīng)該永遠(yuǎn)堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會、環(huán)境效益的平衡；在政府執(zhí)法、監(jiān)管力度應(yīng)該加強(qiáng)，各區(qū)域各部門之間應(yīng)加強(qiáng)合作與交流，在生態(tài)治理過程中增進(jìn)統(tǒng)一系統(tǒng)的治理措施，這樣才能大大提高治理的效果。

（2）從企業(yè)的角度：首先“邊治理，邊污染”的問題依然存在；其次，粗放式的經(jīng)營模式仍然是企業(yè)發(fā)展的主要經(jīng)營模式。

（3）從個人的角度：首先民眾廣泛缺乏生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的意識；其次在生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，缺乏科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，可能會造成不合理的土地利用方式和一些農(nóng)業(yè)污染等問題。

五、汾河上游生態(tài)環(huán)境治理辦法

汾河作為山西的母親河，蘊(yùn)藏著巨大的生產(chǎn)價值和生態(tài)價值，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞影響著全省的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此從全省到沿汾河各縣市及相關(guān)部門都應(yīng)該高度重視汾河流域生態(tài)修復(fù)和綜合整治的問題，爭取早日重現(xiàn)汾河的迷人景色。本文在汾河上游流域現(xiàn)實施的治理措施的基礎(chǔ)上提出一些建議：

1.極強(qiáng)度脆弱區(qū)：在汾河上游5個縣（市）中，寧武縣和古交市屬于極度脆弱區(qū)。（1）從建立的指標(biāo)體系分析，兩縣（市）在人均GDP、人均工業(yè)產(chǎn)值、煤炭銷售量3指標(biāo)中數(shù)值明顯高于其余3縣，而且兩縣（市）的工礦企業(yè)數(shù)量較多，這也印證了這一點。所以兩縣（市）必須加快區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，對污染嚴(yán)重的企業(yè)需加大整頓力度；組織做好礦區(qū)復(fù)墾和維護(hù)工作，堅決禁止群采民采、濫采濫挖的行為，恢復(fù)現(xiàn)有的尾礦和礦渣。（2）寧武作為汾河的源頭區(qū)，水源涵養(yǎng)與保護(hù)又顯的十分重要。所以必須保持較好的植被覆蓋，防治水土流失；禁止將有毒有害物排放到水體，以防止水質(zhì)污染；并且應(yīng)該繼續(xù)引進(jìn)和改進(jìn)污水的處理技術(shù)和水質(zhì)檢測技術(shù)。（3）目前寧武已經(jīng)開展了生態(tài)移民的舉措，在原村址應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)的復(fù)墾和修復(fù)治理。（4）把保護(hù)生態(tài)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長更好地結(jié)合起來。

2.強(qiáng)度脆弱區(qū)：靜樂縣屬于高度脆弱區(qū)。在建立的指標(biāo)體系中，靜樂縣在森林覆蓋率、人均GDP兩指標(biāo)中的數(shù)值最低，人均耕地面積指標(biāo)數(shù)值最大，水土流失率第二。因此，靜樂縣須持續(xù)推進(jìn)退耕還林、還草工程，禁止濫伐濫牧，保護(hù)牧草地；減少農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)所帶來面源污染；學(xué)習(xí)先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和引進(jìn)較好的機(jī)器設(shè)備，多方式、多手段增加農(nóng)民的收入，堅持科技興農(nóng)戰(zhàn)略。

3.中度脆弱區(qū)：婁煩縣屬于中度脆弱區(qū)。汾河水庫位于婁煩縣，所以婁煩重在進(jìn)行庫源區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)和整治。建設(shè)婁煩縣小白石骨干淤地壩，目的在于改善流域生態(tài)環(huán)境，減少水土流失。

4.低度脆弱區(qū)：嵐縣屬于低度脆弱區(qū)，但其植被覆蓋率卻比較低，農(nóng)民人均純收入和人均工業(yè)產(chǎn)值最低，經(jīng)濟(jì)情況仍然不容樂觀。當(dāng)?shù)鼐用駮蜇毨Ф艞壙沙掷m(xù)的資源經(jīng)營方式，追求短期效益，過度使用環(huán)境資源，最終造成環(huán)境退化。

所述的一些建議措施需要有完善的法律制度做保障，需要有巨大的經(jīng)濟(jì)支持和強(qiáng)大的技術(shù)支持，需要全民積極的參與和配合，在流域范圍內(nèi)非常有必要建立流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。由于土地的不合理開采和利用造成環(huán)境的污染和退化，如果能建立更好的補(bǔ)償機(jī)制，對于生態(tài)環(huán)境和區(qū)域協(xié)調(diào)建設(shè)將會有更好的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：D 校對：L）

F127.25

A

1004-2768（2016）12-0077-05

2016-10-26

解智涵（1986-），女，山西臨汾人，太原師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院助教，研究方向：植物地理。