山西省晉北地區生態環境敏感性評價

唐 潔 榮月靜 杜世勛

(山西省生態環境研究中心，山西 030024)

山西省晉北地區生態環境敏感性評價

唐 潔 榮月靜 杜世勛

(山西省生態環境研究中心，山西 030024)

本文通過對晉北地區實證研究，利用遙感和地理信息系統技術，定量分析晉北地區土地沙化、水土流失等生態環境敏感程度和空間分布特征。

生態環境敏感性；土地沙化；水土流失；山西省晉北地區

生態敏感性評價是在不考慮人類活動影響的前提下，得出生態過程在自然狀況下潛在的產生生態環境問題的可能性大小，對于生態脆弱區/敏感區保護提供重要的依據。國外對生態敏感性的研究較早，多集中于大區域、大尺度范圍。我國學者對生態敏感性研究已從單一到綜合，為區域生態防護和防災減災決策提供了科學依據。

1 研究區概況

根據《全國生態脆弱區保護規劃綱要》，山西省范圍內涉及的生態脆弱區為“北方農牧交錯生態脆弱區”，在山西省行政范圍內主要涉及晉北地區大同市、朔州市、忻州市、呂梁市4個市的30個縣區。國土面積約為5.114萬km2，約占山西省國土面積的32.61%。研究區主要為年降水量300～450毫米、干燥度1.0～2.0北方干旱半干旱草原區，是山西省的生態環境脆弱及敏感區。其特殊的氣候條件和地理位置，使之成為我國主要的生態脆弱類型之一“北方農牧交錯生態脆弱區”。同時晉北地區是我國黃土高原的重要組成部分，是山西省能源、礦產等資源的集中分布區，人類活動對生態系統的干擾非常劇烈，土壤受人類活動的影響最為顯著。

2 數據來源與處理

遙感數據：覆蓋山西的2000-2010年MODIS13Q1數據，來源于美國國家航空航天局(NASA)的EOS/MODIS數據產品，空間分辨率為250m，時間分辨率為16d。由于MODIS/NDVI產品經過水、云、重氣溶膠等處理，保證了數據質量，加之較高的空間分辨率，被廣泛應用于區域植被覆蓋變化研究。高程數據：山西省數字高程模型(DEM)，分辨率為30m，來源于中國科學院地理科學與資源研究所。氣象數據：由山西省氣象局提供，包括山西省所有109個氣象站點2001-2010年氣象數據。用arcgis10.0軟件的Spatial Analyst模塊對氣象數據進行插值處理，獲得與NDVI一致的氣象柵格數據，并截取處研究區范圍氣象數據，滿足研究需要。土壤屬性數據：土壤數據為1：100萬柵格數據，數據分辨率為1km，為全國第二次土地調查成果，來源于中國科學研究院南京土壤研究所網站。

3 研究方法

本文利用RS和GIS技術，在借鑒已有的研究成果的基礎上，根據國家環境保護部發布的《生態保護紅線劃定技術指南》，選擇研究區內比較突出的水土流失、土地沙化兩個生態環境敏感問題，開展生態環境敏感性評價，分析研究區的生態環境敏感性程度及其空間分布情況。

3.1 水土流失敏感性評價

根據國家環境保護部《生態保護紅線劃定技術指南》的要求，并結合山西省實際情況，選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長和地表植被覆蓋等評價指標，并根據山西省的實際對分級評價標準作相應的調整。公式如下：

式中：SSi為i空間單元水土流失敏感性指數，評價因子包括降水侵蝕力因子(Ri)、土壤可蝕性(Ki)、坡長坡度(LSi)、地表植被覆蓋(Ci)。

3.2 土地沙化敏感性評價

土地沙化敏感性評價模型的建立，即綜合分析多項評價因子的整體狀況、各因子的空間差異性。綜合指數包括因子屬性及其權重系數，用以實現土地沙化敏感性的定量化評價。

Ej=∑C(i，j)W(i，j)

式中，Ej為j空間單元土地沙化敏感性評價綜合指數；C(i，j)為j空間單元第i個因素重要性等級值；W(i，j)為影響土地沙化敏感性因子的權重。

3.3 生態環境敏感性綜合評價

單個生態環境問題的敏感性評價，只能反映該區域單一因子的環境敏感程度，無法綜合反映研究區生態敏感性的空間變異特征。采用多因素綜合評價模型能夠更好的反映評價區生態敏感性的空間分布特征。生態敏感性綜合評價就是綜合考慮水土流失敏感性、土地沙化敏感性等要素來評價外力作用下生態環境的敏感程度。公式如下：

Pi=A水土流失i×W水土流失i+A土地沙化i×W土地沙化i

式中：Pi為某柵格生態敏感性評價值；A水土流失i和A水土沙化i分別為水土流失敏感性值和土地沙化敏感性值，W水土流失i和W水土沙化i分別為水土流失敏感性權重和土地沙化敏感性權重。

4 結果與討論

4.1 水土流失與土地沙化影響因子

根據國家環境保護部《生態保護紅線劃定技術指南》的要求，并結合山西省實際情況，選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長和地表植被覆蓋等評價指標，指標對應的敏感性等級見表1。

表1 水土流失敏感性的評價指標及分級賦值

根據國家環保總局《生態功能區劃暫行規程》的要求并結合研究區的實際情況開展土地沙化敏感性評價。本次評價主要選取植被覆蓋度、土壤可蝕性、坡度、大風日數和濕潤指數5個因子作為土地沙化敏感性的評價指標。由于不同影響因素之間影響強度不同，因此，在構建模型應用層次分析法(AHP)計算出各要素權重，經構建專家判斷矩陣、層次單排序及各因子一致性檢驗賦予不同權重，見表2，并植被覆蓋度、土壤可蝕性、坡度、大風日數和濕潤指數各劃分五個等級進行賦值，賦值越高，表明土地沙化敏感性越強，分級標準見表3。

4.2 水土流失與土地沙化敏感性評價結果

在ArcGIS中制備所需要的各項因子圖層，評價結果采用自然斷裂法，將水土流失與土地沙化敏感性評價結果分為五個等級，即極敏感、高度敏感、中等敏感、輕度敏感和不敏感，得到山西省水土流失與土地沙化敏感性評價結果圖。

表2 土地沙化敏感性評價指標體系及權重

注：1)氣候條件的指標層權重由大風日數和濕潤指數構成(0.3473)。

評價結果顯示，山西省晉北地區水土流失以不敏感、輕度敏感為主，所占比例分別為30.96%、35.58%；其次為中度、高度敏感，所占比例分別為17.02%、12.20%；極敏感區占4.24%。空間上水土流失敏感性分布自西南向東北敏感性等級逐步下降。其中，高度敏感、極敏感區域主要集中分布于研究區西南部呂梁山以西至黃河沿岸臨縣、興縣、保德縣、河曲縣、偏關縣區域，該區域是以梁峁狀丘陵為主，地形起伏，淘壑縱橫．土質疏松，植被稀少，區域降水量小，且雨量集中，造成區域干旱缺水，是我省土壤侵蝕最強烈的區域，侵蝕模數10000-20000t/(km2·a)；中度敏感、輕度敏感區域位于極敏感及高度敏感區域的周邊區域，包括忻州市大部縣區，朔州市右玉縣、平魯區、朔城區、山陰縣西部、應縣南部，大同市渾源縣南部、廣靈縣南部、靈丘縣等區域。不敏感區域主要集中分布于恒山以北、洪濤山以東廣大區域及忻定盆地。

表3 土地沙化敏感性分級標準表

評價結果顯示，山西省晉北地區土地沙化以高度敏感和中度敏感為主，所占比例分別為28.13%、27.36%；其次為輕度敏感、不敏感，所占比例分別為19.49%、16.41%；極敏感區占8.61%。空間上以恒山、呂梁山為界，西北部土地沙化敏感性程度較高，東南部土地沙化敏感性程度較低。其中，高度敏感和極敏感區域主要分布于研究區西北部，包括臨縣西部、興縣西部、保德縣、河曲縣、偏關縣以及五寨縣、神池縣、朔城區、平魯區、右玉縣、左云縣新榮區、南郊區、陽高縣、天鎮縣等，該區域地勢波狀起伏，坡度緩和，土質疏松，多系沙黃土組成，氣候干燥，風大沙多，植被稀少，礦藏資源豐富，左云、平魯是采礦業集中區域，以風蝕為主，水蝕也很嚴重，水蝕模數5000-8000t/(km2·a)。中度敏感、輕度敏感區域位于極敏感、高度敏感區域的周邊區域。不敏感區主要以恒山、五臺山、呂梁山山脈及周邊區域，區域海拔高，植被覆蓋度相對較高，降水量相對較多的區域。

4.3 生態環境敏感性綜合評價結果

由于山西省晉北地區屬于“北方農牧交錯生態脆弱區”，以北方干旱半干旱草原區為主，荒漠化是該區域面臨的主要生態環境問題。因此，最終確定土地沙化敏感性因子權重設為0.7，水土流失敏感性因子權重設為0.3，計算研究區生態環境綜合敏感性值，然后采用自然斷裂法將分為5級，繪制出山西晉北區域生態環境敏感性綜合評(省略)。

由評價圖與表4可知，山西省晉北地區生態環境綜合敏感性以輕度敏感、不敏感為主，所占比例分別為25.67%、24.20%；其次為高度敏感、中度敏感區，所占比例為22.02%、15.45%；極敏感區面積占12.67%。研究區生態環境敏感性綜合評價結果空間分布與單因子水土流失、土地沙化敏感性評價結果空間分布特征基本一致。其中，極敏感和高度敏感區位于研究區西北部，分布在臨縣、興縣、保德縣等區域，以及平魯區、右玉縣、左云縣、河曲縣、神池縣、朔城區；中度敏感區域位于極敏感、高度敏感區域的周邊區域；輕度敏感和不敏感區主要位于研究區的東南部的恒山、呂梁山以東區域，分布在五臺縣、代縣、原平市、寧武縣、繁峙縣南部、應縣及渾源縣東南部，該區域植被覆蓋度相對較高，降水量相對較多的區域。

表4 山西省晉北地區生態環境敏感性綜合評價結果

5 結 論

(1)山西省晉北地區屬于“北方農牧交錯生態脆弱區”，以北方干旱半干旱草原區為主，荒漠化是該區域面臨的主要生態環境問題。由于自然環境不利因素影響和現代人為活動強烈干擾，使得晉北地區水土流失與土地沙化日益嚴峻。

(2)研究區的水土流失以不敏感、輕度敏感為主，兩者所占比例總計達到66.54%；敏感性等級高的區域集中分布在研究區西南部呂梁山以西至黃河沿岸臨縣、興縣、保德縣、河曲縣、偏關縣區域。研究區的土地沙化以高度敏感和中度敏感為主，兩者所占比例總計達到55.49%；空間上以恒山、呂梁山為界，西北部土地沙化敏感性程度較高，東南部土地沙化敏感性程度較低。研究區生態環境綜合敏感性是以輕度敏感、不敏感為主，兩者所占比例總計達到49.87%。敏感性高的區域位于研究區西北部，分布在臨縣、興縣、保德縣等區域，以及平魯區、右玉縣、左云縣、河曲縣、神池縣、朔城區。

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Evaluation of Eco-environmental Sensitivity in North Shanxi Province

TANG Jie RONG Yuejing DU Sshixun

(Research Center For Eco-Environment Sciences In Shanxi，Shanxi Taiyuan 030000 )

This paper used the integrated approach of GIS and RS technology to quantitative analysis of land desertification and soil erosion ecological environment sensitivity and spatial distribution characteristics in North Shanxi Province.

eco-environmental sensitivity；land desertification；soil erosion；North Shanxi Province

唐潔，研究方向為環境保護與生態環境修復研究

通訊簡介：杜世勛，碩士，研究方向為環境保護與生態環境修復研究；榮月靜，碩士，研究方向為區域生態恢復與資源可持續利用研究

文獻格式：唐 潔 等.山西省晉北地區生態環境敏感性評價[J].環境與可持續發展，2017，42(4)：204-206.

X21

A

1673-288X(2017)04-0204-03