國內水土保持生態效應評價的初步探討

郭凱歌，王向東，殷小琳

(中國水利水電科學研究院 泥沙研究所，北京 100048)

國內水土保持生態效應評價的初步探討

郭凱歌，王向東，殷小琳

(中國水利水電科學研究院 泥沙研究所，北京 100048)

水土保持；生態效應評價；指標體系；評價方法

水土保持生態效應評價對了解水土保持措施的合理性、適宜性具有重要意義。為了對水土保持生態效應進行科學的評價，回顧了國內有關水土保持生態效應評價體系的研究現狀，對水土保持生態效應評價體系的主要方面——指標體系的建立、指標權重的確定和評價方法的選擇進行了較全面的分析。針對現有研究中存在的問題和不足，提出了以下幾點建議：建立不同尺度的指標體系；對不同生態效應功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為合理的評價指標；加強對評價地區的動態監測，獲取相關基礎數據；進一步開展對水土保持生態效應定量評價方法的研究。

1 研究背景

水土保持生態效應是指水土保持措施對于減弱和預防水土流失、保護和改良水土資源、促進生態系統良性循環的貢獻[1]。水土保持生態效應是評價水土保持各項措施的有效尺度和客觀標準，是評價水保技術方案及政策可行性的基本原則和科學依據[2]。進行水土保持生態效應評價，可以了解水土保持措施對于治理水土流失問題的合理性及適宜性，有益于科學地指導人們選擇合適的水土保持措施。

水土保持生態效應評價屬于多目標、多指標、多因素及多層級的綜合性問題，其包含的方法種類較多，各具特點[1]。通常地，其評價的一般思路為，首先選取具有代表性的評價指標，然后再運用適當的方法確定各個指標在指標體系中的權重，最后將計算得出的各評價指標的權重運用到具體的評價方法中進行評價。近幾十年來，國內學者在水土保持生態效應評價方面做了很多努力，取得了很多成果。筆者首先從構建水土保持生態效應評價體系的三個主要方面，即指標體系的建立、指標權重的確定和評價方法的選擇方面進行現狀分析；然后，分析評價中存在的問題，對水土保持生態效應評價體系進行初步探討。

2 研究現狀與進展

一般地，水土保持生態效應也包括基礎性效應[3]。

針對不同研究區域所特有的地貌特點、治理措施、氣候特點等，以及評價目標的側重點，所選取的評價指標和評價方法也不盡相同。

2.1 評價指標

目前，學者常用的指標選取方法包括專家選取法、文獻頻數法、理論分析法和主成分分析等[1,4]，其遵循的篩選原則包括科學性、客觀性、獨立性、目的性、動態性和普適性等[1,5]。評價指標對評價結果的可信度有直接影響，因此，需結合不同評價地區的特點和生態效應的內涵，進行指標的篩選。筆者在中國知網數據庫中，以“水土保持生態效應”和“評價指標”為關鍵詞進行檢索統計，共發現17篇相關文獻[1-17]，這些文獻中學者提出的主要評價指標見表1。

從表1可以看出，學者選用的評價指標既有很大的共性，也存在鮮明的個性。其中，土壤侵蝕模數、林草覆蓋率、治理程度、地表徑流模數4個指標相比其他指標明顯更具有代表性，且認同度較高。同時，在評價中也有很多體現鮮明個性的指標，例如：在進行浙西山區上梧溪小流域生態恢復工程效應評價時，考慮到該地區的主要任務是改善生態環境，調整產業結構和土地利用結構，丁立仲等選取了小流域抗洪能力、農村新能源比重、秸稈綜合利用率、病蟲害綜合防治率、化肥施用強度、農藥施用強度等指標[6]；余新曉等在進行生態功能評價時，選取了減少風沙量、保存土壤肥力、吸收有害氣體、釋放氧氣等生態效應指標[3]。

表1 水土保持生態效應的主要評價指標

考慮到研究區域的特殊性，應采用與之相適應的指標。在新疆典型墾區進行水土保持生態效應評價時，曹睿等采用了沙塵暴日數、沙化土地百分比、風蝕模數等與該區域特殊性相適應的指標[7]。對于青藏高原地區，鑒于其侵蝕類型多樣、土壤質量條件差等區域特點，需考慮其土壤固碳、土壤養分含量等指標。從表1中可以看出，不同指標適用于不同尺度，且同一指標的獲取方法也會有所不同，以林草覆蓋率為例，坡面尺度可直接通過野外調查植被面積計算，而對于小流域和區域尺度則需基于遙感影像計算。另外，現有指標體系中，一些指標表征同樣的含義卻采用不同的名稱，如治理程度和水土流失治理率均表示治理面積占水土流失總面積的比值，會使讀者產生混淆，故需進一步將指標體系規范化。

2.2 評價方法

在國內，關于水土保持生態效應的評價已由單因素、單目標的定性方法發展為多功能、多因素及多指標的綜合性定量方法[1]。目前，采用最多的定量評價方法為綜合評價法，該類方法的基礎在于確定評價指標的權重，而后將其運用到具體的評價方法中。權重即代表各個評價指標在評價體系中的相對重要程度，反映該指標在指標體系中的地位[11]。當采用不同的權重確定方法時，評價結果也會有所不同。目前使用最多的指標權重確定法是層次分析法、專家評分法和基于熵的判定法，見表2。

另外，也有些學者為了更加科學地進行指標評價， 綜合采用兩種不同方法來確定指標權重。如廖煒等[10]將熵權法和層次分析法結合確定指標權重，對湖北省世行水土保持項目區的6個區域進行了評價；杜鋒[21]和王曄立[22]將層次分析法和專家評分法結合，將定量和定性的因素有機結合，以期更好地實現對研究區域的生態效應進行評價。同時，確定指標權重的方法也存在一定的問題，目前采用最多的層次分析法和專家評分法都會受到專家經驗和知識的影響，具有很大的不確定性，如何將主、客觀兩種方法有機結合是進一步研究探討的目標。

表2 水土保持生態效應評價中指標權重的代表性確定方法

目前，應用于水土保持效應評價的綜合評價方法眾多，主要包括模糊評價法、灰色關聯度法、壓力-狀態-響應概念框架(DPSIR)法、綜合評價函數法、多目標決策法、基于遙感和地理信息系統法等，見表3。

除上述代表性評價方法外，還有一些學者采用其他評價方法進行水土保持的生態效應評價，例如廖煒等[10]利用物元可拓模型對湖北省世行水土保持項目區的6個區域進行了效應評價，發現結果與傳統的綜合指數評價法的評價結果一致，對建立水土保持效應評價方法體系有一定意義；張霞等[26]考慮到TOPSIS模型在多指標評價中的不足，提出了基于灰色關聯系數矩陣的TOPSIS模型，運用層次分析法和熵權法組合賦權的方法，對秦嶺生態功能區水土保持治理效應進行了評價，很好地反映了水土保持治理的變化趨勢；還有學者[27-29]將RS和GIS運用到城市綠地、水土保持和小流域綜合治理效應評價中。

表3 水土保持效應的代表性評價方法

3 討論與建議

目前，盡管國內學者針對水土保持生態效應評價的研究已取得了若干成果，但由于該類研究尚處于初期階段，仍存在較多空白與不足之處。從評價指標的提出和選取來看，國內當前研究大多集中在單一尺度，不同尺度研究相對較少；生態效應評價的各項基礎資料和數據較為短缺。從評價方法來看，定量研究仍顯不足。為此，筆者還收集、分析了近年來國外學者針對水土保持生態效應評價開展的研究，他們的成果特點主要體現在能夠對水土保持措施的某項生態效應功能進行較為詳細的評價分析，比如，增加固碳效應[30]、減少土壤侵蝕效應[31]、改善農作物生長條件[32]和流域徑流條件效應[33]等。為了進一步完善水土保持生態效應評價體系，筆者提出以下幾點建議：

3.1 指標的尺度特征

目前，國內針對水土保持生態效應的評價大多集中在小流域尺度，針對坡面和區域尺度的研究不多，不少地方因無法提供空間尺度的效應數據而缺乏說服力，因此應針對不同尺度建立不同的指標體系。另外，現有研究中建立的指標體系多集中在西北地區，對青藏高原區的研究相對較少，應完善不同區域的水土保持效應評價指標體系。

3.2 功能的過程機制

水土保持措施產生的生態效應功能包括減少土壤侵蝕、改善地區徑流條件、發揮固碳作用、改善農作物生長條件等。為了建立完善的評價指標體系，需要對不同的生態效應功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為科學、合理的評價指標。另外，許多地區的效應評價缺乏相關的監測數據，為了反映不同功能的物理過程變化，還應加強對評價地區的動態監測，以獲取相關基礎數據，比如采用地理信息技術和遙感技術[31]等進行監測。

3.3 定量的評價方法

目前，國內針對水土保持生態效應的評價大多仍停留在通過簡單的治理前后對比給出不同等級的評價結論階段，缺乏對數據深入的科學分析和定量評價。未來應根據效應評價目標的具體內容及側重點，針對不同功能進行指標篩選，并結合獲取評價指標的難易程度，選擇不同的評價方法。

4 結 語

分析目前國內關于水土保持生態效應的評價方法可以發現，在水土保持生態效應評價中，土壤侵蝕模數、林草覆蓋率、治理程度、地表徑流模數等4個指標相比其他指標明顯更具有代表性，且認同度較高。應用于水土保持生態效應評價的綜合評價的代表性方法包括模糊評價法、灰色關聯度法、綜合評價函數法、多目標決策法、基于遙感和地理信息系統法等。

現有的水土保持生態效應評價研究大多集中在單一尺度，對不同尺度研究相對較少；生態效應評價的各項基礎資料和數據較為短缺；定量評價研究明顯不足。因此，建議：針對不同尺度建立不同的指標體系；對不同的生態效應功能的物理過程機制進行分析，以提出和選取更為合理的評價指標；加強對評價地區的動態監測，獲取相關基礎數據；進一步開展對水土保持生態效應定量評價方法的研究。

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(責任編輯 徐素霞)

水利部公益性行業科研專項經費項目(201501045)

S157

A

1000-0941(2017)04-0008-04

郭凱歌(1991—)，女，河南鶴壁市人，碩士研究生，從事水土保持與生態治河研究。

2016-12-19