巴里坤湖流域生態安全評價及預測研究

徐 媛，鮑雅靜，李政海，張 靖，李卓玲，劉 麗

(大連民族大學 環境與資源學院，遼寧 大連 116605)

巴里坤湖流域生態安全評價及預測研究

徐 媛，鮑雅靜，李政海，張 靖，李卓玲，劉 麗

(大連民族大學 環境與資源學院，遼寧 大連 116605)

針對巴里坤湖流域面臨的湖泊萎縮、荒漠化和土壤鹽漬化等生態問題，采用層次分析法，選擇16個因素作為評價指標，對巴里坤湖流域2006-2015年的生態安全進行評價與預測。結果表明：由于經濟生態安全系統和自然生態安全系統指標的快速下降，該流域生態安全長期處于下降狀態；預測今后該流域生態安全將持續下降，2020年甚至接近很不安全狀態。若這種趨勢不能得到有效緩解，則將對巴里坤湖泊流域的可持續發展產生不利影響。

生態安全評價；指標體系；巴里坤湖流域

Abstract:In view of the ecological problems such as lake shrinking, desertification and soil salinization in the Barkol Lake watershed, using analytic hierarchy process (AHP), 16 factors were selected as the evaluation indexes, and the ecological security status of the Barkol Lake watershed from 2006 to 2015 was evaluated and predicted. The results show that the ecological security of the watershed is declining for a long time due to the rapid decline of the economic ecological security system and the natural ecological security system. The forecast shows that the ecological security of the watershed will continue to decline or even close to the unsafe state. If this trend cannot be effectively mitigated, it will have a negative impact on the sustainable development of the Barkol Lake watershed.

Keywords:ecological security evaluation; index system; Barkol Lake watershed

生態安全同國防安全、經濟安全一樣，是國家安全和社會穩定的重要組成部分[1]，指國家發展以及人類和群落的持續生存所需要的生態環境處于不受或少受損害和威脅的一種狀態[2]。想達到生態安全，人類也必須保證在促進經濟發展和社會進步的同時，能夠遵循生態規則[3]，適量消耗資源，保持生態平衡，使人類及其后代能處在一個威脅相對較弱的安全環境下[4]。

近年來，人們逐漸意識到生態安全的重要性，尤其是對湖泊生態安全的保護格外重視，生態學者們多次提出各地區湖泊治理的方案，對湖泊保護做出了巨大貢獻。例如，2000年，曹建廷等提出針對東部湖泊的開發和治理對策，提高湖泊整治的戰略地位，促進了東部平原地區的可持續發展[5]；2008年，岳耀杰等構建了區域安全評價指標體系及分級標準，對內蒙古沙區湖泊風沙災害的危險度進行評價，得到湖泊安全評價結果，在此基礎上提出防治湖泊風沙的安全對策[6]；2015年，董云仙等梳理了滇池、洱海等高原湖泊的演變歷程，提出了預防型、控制型、治理型湖泊流域生態安全調控的途徑，為云南地區的湖泊生態修復和安全調控起到了重要的作用[7]。此外，國際上比較流行生態足跡法來研究和評價區域的生態安全。該方法主要是通過人類對自然資源的開發利用和釋放廢物的速度是否超過了自然的再生能力與自我凈化能力, 來研究區域發展是否處于生態安全狀態[8-10]。這些建議和對策對湖泊保護做出了重要的貢獻，也為有關生態安全方面的研究奠定了基礎。但是近幾年對東部和南部地區的湖泊安全保護更加重視，而忽略了大部分西部民族地區面臨的湖泊安全問題[11]。其中，巴里坤湖泊正面臨著湖泊萎縮、荒漠化、土壤鹽漬化等生態問題，這些問題已逐漸成為困擾國民經濟和社會發展的問題，威脅著當地各族人民的生存和發展。因此，本文建立包括經濟生態安全系統、自然生態安全系統、社會生態安全系統在內的16個指標的評價體系，評價巴里坤湖流域生態安全狀態，并對未來的發展做出預測，以期為巴里坤湖流域社會、經濟和生態環境的可持續發展提供依據。

1 研究方法

1.1 研究區概況

流域位于新疆哈密地區巴里坤哈薩克自治縣的巴里坤盆地，地理坐標為：92°05′35″E～93°48′01″E，43°22′37″N～44°14′33″N，位于東天山的兩支山脈之間，其南部為巴里坤山(東天山)，北部為東天山北分支莫欽烏拉山。研究區海拔1 580～2 100 m，熱量較豐富，氣候具有干旱冷涼的特點。四季不明顯，只有冷暖兩季，光照充足，無霜期98～104 d，年均氣溫1 ℃，年降水量202 mm，蒸發量1 638 mm[12]。

1.2 數據來源及研究方法

1.2.1 生態安全評估指標體系設計

在充分研究巴里坤湖流域各類生態功能區內生態系統結構和服務功能的基礎上，從流域生態安全角度出發，按照涵蓋流域生態安全的自然、經濟和社會三個因素[13]，綜合歸納確定了16個因素作為評價因子，見表1。

表1 巴里坤湖生態安全評價指標體系及指標權重

1.2.2 數據來源及處理

人均GDP、糧食單產、林業單產、牧業單產、經濟密度、化肥施用量、農藥使用量、年降水、年>10 ℃積溫、人均耕地面積、人口自然增長率、城鎮化率、人口密度等社會經濟指標均來自2006-2015年巴里坤縣統計年鑒。林業、草地、耕地的面積比重來自于對2006、2010和2016年Landsat5 TM和Landsat 8 OLI遙感影像的解譯，成像時間主要選取植被信息比較好的7、8、9三個月，數據均來自MODIS數據產品。采用“單一土地利用類型動態度”(變化率)的計算公式獲得歷年的變化，如式1。

(1)

式中，KT為研究期內單一土地利用/覆蓋類型動態度；Ua為研究期開始時該種土地利用/覆蓋類型的面積；Ub為研究期末該土地利用/覆蓋類型的面積。

對表1中不同安全趨向性的指標采用極差標準化法，處理成值域范圍為0～1的無量綱數據；在評價過程中采用層次分析法(AHP)建立指標評價權重，得出各子系統及綜合生態安全度，最后使用GM(1,1)模型預測該流域生態安全變化情況。

1.3 評價標準

根據巴里坤縣的實際情況，將巴里坤湖泊流域生態安全指數等級(ESI)劃分為五個安全檔次：安全(0.80 ≤ ESI ≤1.00)；比較安全(0.60 ≤ ESI < 0.80)；一般安全(0.40 ≤ ESI < 0.60)；欠安全(0.20 ≤ ESI < 0.40)；很不安全(ESI < 0.20)。

2 結果與分析

2.1 巴里坤湖流域生態安全總體變化趨勢

巴里坤流域生態安全評價結果如圖1。經濟生態安全系統在2006-2015年總體呈下降趨勢，2006年和2015年分別為0.22和0.16，其中2006年到2010年和2011年到2015年出現兩個較平穩的階段；自然生態安全系統2006年到2015年則出現大幅度下降的趨勢，2006年和2015年分別為0.19和0.09，其中2011年到2015年波動較為嚴重；社會生態安全系統從2006年到2015年也出現下滑趨勢，其中2006年和2015年分別為0.15和0.11，整體呈現較大波動；流域生態安全也出現下降趨勢，2006年為0.56，2015年為0.36。

圖1 巴里坤湖泊流域生態安全現狀及預測圖

巴里坤湖泊流域生態安全長期處于一般安全(2006年、2008年、2009年、2011年和2012年)和欠安全狀態(2013-2015年)，僅2007年和2010年處于較安全狀態；2006-2015年，該流域生態安全處于下降狀態，其主要原因是經濟生態安全系統和自然生態安全系統快速下降，造成前者下降的原因是化肥施用量和農藥使用量增加，而后者則是由于草地面積下降和耕地面積大幅度增加。

2.2 巴里坤湖泊流域生態安全預測

在對該流域生態安全現狀評價的基礎上，采用灰色GM(1,1)預測模型，預測2020年該地區生態安全狀態：經濟生態安全系統從2016年到2020年仍將呈現下降趨勢，預計2020年降到0.13；自然生態安全系統預計到2020年降到0.04；社會生態安全系統雖趨于平穩，但總體上仍有所下降，預計2020年降到0.10；流域生態安全持續下降，預計2020年降到0.26。

3 結論與政策建議

通過建立巴里坤湖流域2006-2015年的生態安全評價系統，得到結論：該流域生態安全處于下降狀態；預測表明至2020年巴里坤湖泊流域生態安全持續下降，甚至接近很不安全狀態，若這種趨勢不能得到有效地緩解，將使巴里坤湖泊流域的湖泊萎縮、荒漠化、土壤鹽漬化等問題加重，對巴里坤湖泊流域的可持續發展產生不利影響。

針對巴里坤湖面臨的問題，提出建議：(1)完善相關法規，加強執法力度:各級監管部門對環境違法行為加大執法力度，從法律角度切實加強巴里坤湖流域生態環境保護，規范流域內各項建設活動，為保護湖泊水資源，防止湖泊萎縮提供法律保障。(2)建立生態補償機制：制定巴里坤湖生態旅游開發、區域污染治理、湖泊水環境保護、生態環境修復與建設、環境基礎設施建設等方面的生態補償辦法、補償形式。(3)合理投資：支持和鼓勵將資金投向荒漠化治理、污染治理、生態建設等產業，建立人工濕地蘆葦床、污水廠等，改善土壤鹽漬化、水體污染等生態問題。

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(責任編輯 趙環宇)

EvaluationandPredictionofBarkolLakeWatershedEcologicalSecurity

XUYuan,BAOYa-jing,LIZheng-hai,ZHANGJing,LIZhuo-ling,LIULi

(School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

Q148

A

2017-04-05；

2017-05-04

中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(DC201502070303,DC201501070201，DC201501070403)。

徐媛(1994-)，女，遼寧鐵嶺人，大連民族大學環境與資源學院碩士研究生，主要從事區域生態學研究。

鮑雅靜(1970-)，女，內蒙古包頭人，教授，博士，主要從事草地干擾生態與生態恢復研究，E-mail: byj@dlnu.edu.cn。

2096-1383(2017)05-0442-03