喀斯特山區生態脆弱性與經濟貧困的耦合關系
——以貴州省荔波縣為例

張 霞， 周忠發， 朱昌麗， 馬國璇， 陳 全

(1.貴州師范大學 喀斯特研究院/地理與環境科學學院， 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； 3.國家喀斯特石漠化防治工程技術研究中心， 貴州 貴陽 550001)

2011年11月國務院頒布的《中國農村扶貧開發綱要(2011—2020年) 》中明確提出要“堅持扶貧開發與生態建設、環境保護相結合，促進經濟社會發展與人口資源環境相協調”[1]。在此背景下，對區域的經濟發展與生態環境的保護之間關系的研究引起了學者們的關注。生態環境脆弱性受自然屬性和人類活動行為的影響，是指生態系統受到外界干擾時的敏感反應和恢復能力[2]。在生態脆弱性的相關研究中，學者們主要從不同的地理單元和研究尺度對生態系統脆弱性的程度進行定量評價，并對脆弱性的成因進行分析[3-4]。從貧困方面來看，有關學者對建立貧困指標體系進行研究[5-6]，針對貧困指標體系的建立進行了較為詳細地介紹，也考慮了環境要素在貧困成因中的重要性，但大多是從社會學角度進行定性分析，或僅僅從經濟貧困的角度出發進行分析，而對生態脆弱性與多維貧困耦合關系以及兩者耦合機理的研究明顯較少[7]。國內少數有關學者對生態環境與貧困間的研究表明貧困與脆弱生態環境具有一定的相關性[8]。例如，國內學者祈新華認為扶貧與生態環境存在博弈作用，其結果決定了扶貧以及生態環境保護的效果[9]。劉耀彬等[10]以政府給定的生態環境脆弱縣和貧困縣為研究對象，得出了城市化與生態環境的耦合分布關系。劉晶晶等[11]采用RS和GIS技術，對大別山區的生態脆弱性與經濟貧困的耦合關系進行了研究，結果表明研究區的大部分地區的生態環境與經濟建設沒有做到同步發展。Oliveira[12]從經濟學角度，通過建立經濟能源環境模型來評估相應環境影響。Barbier[13]研究認為氣候變化會增強某些家庭面臨的貧困環境陷阱。從研究尺度來看，關于生態環境與經濟貧困的關系研究主要是從國家尺度[14]、省域[15]、市域[7]，但是針對縣域的研究尺度較少，并且對于喀斯特山區的生態脆弱性與經濟貧困研究較少，當前中國的扶貧開發正處于關鍵的階段，對小尺度的精細化研究生態環境與經濟貧困的相互關系提出了更高的要求[16-17]，對縣域內部的生態環境脆弱性與經濟貧困進行研究是非常有必要的。

貴州省荔波縣屬于喀斯特山區，是生態環境脆弱區，其生態環境脆弱性與經濟貧困的研究具有一定的特殊性。研究兩者之間的關系，探索生態脆弱性與經濟貧困的成因機制對于改善荔波縣的生態環境、促進經濟與生態環境的協調發展具有重要意義。本研究通過建立生態脆弱性和經濟貧困的兩個評價指標體系，并結合這兩個體系建立耦合模型，分析生態脆弱性與經濟貧困耦合協調度及其空間分布，為區域的可持續發展提供建議。

1 研究區概況

荔波縣位于黔南布依族苗族自治州，東經107°37′—108°18′，北緯25°7′—25°39′之間，地處貴州省南部，云貴高原向廣西丘陵過渡地帶，珠江流域上游。荔波縣的土壤主要有石灰土、紅壤、黃壤、水稻土等，區域內的植被覆蓋良好。全縣國土面積2 431.8 km2，94個行政村，總人口為1.80×105人，其中少數民族人口占92.7%。

荔波縣位于中國14個集中連片特困地區的滇黔貴石漠化片區，珠江上游，是建設和保護珠江流域重要水源涵養區，維護著珠江流域的生態安全，其地理位非常重要。同時荔波縣屬于國家重點生態功能區，是“兩江”上游重要的生態安全屏障[18]。但荔波縣的生態環境較為敏感，地形破碎，水土流失和石漠化問題突出，抵御干擾能力較為脆弱，總體上屬于高度敏感區域。

2 數據來源與處理

2.1 數據來源

本文所采用的數據主要包括遙感數據、社會經濟數據、矢量數據和氣象數據。DEM數據由地理空間數據云(http:∥www.gscloud.cn/)30 m空間分辨率的柵格數據獲得，行政村的社會數據和經濟數據由各鄉鎮政府統籌轄區內各村域的村委會收集而來，石漠化數據來自荔波縣石漠化數據庫。土壤數據來自中國土壤科學數據庫(http:∥vdb3.soil.csdb.cn/)，降雨量和氣溫數據來自于國家氣象信息中心(http:∥data.cma.cn/)。

2.2 數據預處理

研究區域的歸一化植被指數通過2018年Landsat影像的6—9月最大的NDVI值合成而來[2]，NPP通過2018年MODIS影像的6—9月最大值合成而來[4]；高程、坡度和地形起伏度通過DEM數據在ArcGIS 10.2中提取得到；降雨量和氣溫數據在ArcGIS 10.2軟件中，通過克里金插值法(Kriging)實現其空間化；土地利用類型、土壤類型和石漠化程度數據通過計算不同村域所占不同等級的面積比例得到；路網密度通過計算村域內的道路長度比村域的面積得到的；社會經濟數據通過ArcGIS 10.2軟件進行屬性數據的空間化。

3 研究方法

3.1 生態脆弱性評價體系

3.1.1 指標選取 SRP概念模型以生態系統穩定為前提，具有清晰的因果關系，能夠較全面的分析生態脆弱性的各個方面，被廣泛應用于生態環境評價[3]。結合研究區的實際情況，根據荔波縣的生態環境脆弱性的表現和主要成因，遵循科學性、可行性、可操作性、適應性和定性與定量相結合的原則，并結合已有的相關研究[19-20]，根據SRP概念模型，從敏感性、恢復力、壓力度3個層面選取了13個評價指標構建荔波縣生態環境脆弱性的評價指標體系(見表1)。

生態敏感性反映了生態系統受到外界干擾時，發生生態環境問題的概率大小[21]，這里從地形因子、氣象因子和地表因子3個方面來構建[22-24]。生態恢復力是指生態系統在遭受外界干擾或破壞時，具有的自我恢復能力[4]。生態壓力度主要是指生態系統受到外界擾動的壓力[25]，一般為人口活動壓力和經濟活動壓力，壓力度越大，生態環境越脆弱。

3.1.2 體系構建 通過比較各種生態脆弱性的評價方法，最終選取熵權法進行生態敏感性、恢復力和壓力度的權重因子的計算，本文有m個評價指標，n個評價單元，計算公式如下：

(1) 計算第i個指標的信息熵：

(1)

(2) 計算第i個指標的信息熵冗余度：

Di=1-Ei

(2)

(3) 計算第i個指標的指標權重：

(3)

式中：Ei為第i個指標的信息熵；Di為第i個指標的信息熵冗余度；Wi為各指標的權重值，確定完指標權重后，通過計算評價值來最終反映生態脆弱性的高低以及區域脆弱性的空間分布狀況，本文以生態脆弱性指數(ecological vulnerability index，EVI)[26]來反映生態脆弱性的高低，計算公式如下：

(4)

式中：EVI為生態脆弱度；Li為第i個指標標準化后的數值；Wi為第i個指標的權重值。

表1 荔波縣生態脆弱性評價指標體系

3.2 經濟貧困評價體系

3.2.1 指標選取 通過經濟維度和社會維度兩個方面構建了荔波縣的經濟貧困評價指標體系(見表2)，借鑒已有的相關研究[27-34]，根據指標選取的科學性、可獲得性、典型性等原則來構建經濟貧困指標體系。

表2 荔波縣經濟貧困評價指標體系

3.2.2 體系構建 采用經濟貧困指數(poverty index， PI)[34]定量評價荔波縣各個行政村的經濟貧困程度，計算公式如下：

(5)

式中：S，E分別表示社會維度和經濟維度的貧困指數；WS，WE為各自的權重。其中經濟貧困的各個指標權重是由主觀層次分析(AHP)得到的權重與熵權法得到的客觀權重計算得來的。

3.3 生態脆弱性與經濟貧困耦合模型

耦合是指兩個或兩個以上的要素相互作用相互影響[17]。考慮到研究區生態脆弱性指數EVI與經濟貧困指數PI存在量綱上的差異，因此，研究采用標準化后的排名計算兩者同步性及整體協調發展水平[17]。計算公式如下:

C=f(x)k×g(y)k/〔af(x)+bg(y)〕2k

(6)

T=af(x)+bg(y)

(7)

(8)

式中：C為耦合度；T為生態脆弱性與經濟貧困綜合性指數；D為耦合協調度；f(x)為標準化生態脆弱性指數排名；g(y)為標準化經濟貧困指數排名；k為調節系數，k取3以增加區分度a和b均為待定系數，由于生態脆弱性和經濟貧困同等重要，所以本文兩者均取0.5；協調度在0～1之間，值越大，表示協調發展程度越好。通過借鑒曹詩頌[14]、李靜怡[17]和王昭[22]的相關研究成果，將D分成4類，最終將耦合協調度分為6種差異類型(見表3)。

表3 生態環境與貧困耦合協調度分類和判別依據

4 結果與分析

4.1 生態脆弱性分析

根據生態脆弱度值，結合相關研究成果，借助ArcGIS軟件，采用自然斷點法[6]，根據生態脆弱度值將研究區劃分為5類，分別為微度脆弱、輕度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和極度脆弱，結果如圖1所示。荔波縣的輕度脆弱行政村的數量最多，共包括34個行政村，所占行政村比例為36.2%，中度脆弱包括32個行政村，所占行政村比例為34.0%，重度脆弱包括14個行政村，微度脆弱包括13個行政村，極度脆弱有1個行政村。荔波縣的中度脆弱、重度脆弱和極度脆弱行政村比例為50.0%，說明荔波縣生態環境較為脆弱，一旦破壞，難以恢復。

微度脆弱零星分布在研究區的各處，無明顯的集中分布區域。從生態敏感性方面來看，這些村域的海拔較低，坡度小。從生態恢復力上看，這些村域植被覆蓋率高，生態恢復力強。從生態壓力度上看，這一區域的大多數村域的人口密度和人均耕地面積較低，生態壓力度相對較低。處于輕度脆弱的行政村數量最多，同時分布范圍最廣，分布遍及荔波縣的各個鄉鎮，其中佳榮鎮分布的行政村最多。從生態敏感性上看，這些村域的人口密度較低，水熱條件好。從其他方面看，這些村域的生態恢復力較好，生態環境受干擾程度小。中度脆弱主要分布在荔波縣的中部，各個鄉鎮都有此類型，其中黎明關水族鄉和甲良鎮分布的行政村的數量最多。從生態敏感性上看，這些村域的海拔較高，地形起伏度較大，地形條件是影響這一區域的生態脆弱的重要因素。重度和極度脆弱分布在荔波縣的南部，黎明關水族鄉、瑤山瑤族鄉和玉屏街道為主要分布鄉鎮，這些行政村海拔較高，地形起伏度較大，生態環境敏感性高，生態環境遭受到破壞后的恢復能力弱。

圖1 荔波縣生態脆弱性分布

4.2 經濟貧困分析

本文以行政村為評價單元計算荔波縣的每個村的經濟貧困指數，并在ArcGIS 10.2上，利用自然斷點法將荔波縣的94個行政村經濟貧困指數劃分為5種類型，分別是非貧困、輕度貧困、中度貧困、較重度貧困和重度貧困(見圖2)，所占行政村的比例分別為5.3%、17.0%、43.6%、29.8%和4.3%。非貧困和輕度貧困共包括21個行政村，主要分布在玉屏街道和甲良鎮，該區域基礎設施、生活水平、資源數量狀況、交通優勢和經濟發展水平比較好。中度貧困的行政村數量最多，共有41個，主要分布在小七孔鎮、茂蘭鎮和黎明關水族鄉和甲良鎮，其他鄉鎮也有零星分布，該區域的基礎設施和經濟發展水平相對較好。較重度和重度貧困共包括32個行政村，主要分布在荔波縣的東北部和南部，分布在佳榮鎮的行政村數量較多，該區域的經濟發展水平與其他區域相比相對較低，基礎設施比較薄弱，缺乏資金、技術和人才。

圖2 荔波縣行政村經濟貧困分布

4.3 耦合關系分析

采用上述耦合模型，通過設置分類標準，對生態脆弱性與經濟貧困的耦合協調度D進行計算并分類，得到了荔波縣耦合協調度差異分類(見圖3)。其中，協調發展類中有協調同步型、協調環境滯后型和協調經濟滯后型，所占行政村的比例分別為10.6%，25.5%和14.9%，失調發展類中有失調共損型、失調環境滯后型、失調經濟滯后型，所占行政村的比例分別為3.2%，21.3%，24.5%。

協調同步型的行政村數量較少，共有10個，處于這一類型的行政村分布較為分散，無明顯的集中分布區域，這一類型行政村的生態脆弱性和經濟貧困程度相對較低，在未來的發展中要繼續結合當地的優勢，發展當地特色農業，如種桑養蠶產業和精品水果的種植等。協調環境滯后型主要分布在荔波縣的西部，從整體上看，這些村域是處于協調發展類，但是經濟的發展是略快于生態環境的保護的，在未來的發展過程中，要繼續加強村莊的環境治理，做到環境與經濟兩者的協調發展。協調經濟滯后型的行政村共有14個，分布較為分散，該類型的行政村處于協調發展類，生態脆弱相對較低，但是經濟的發展落后于生態環境的保護，這些村域缺乏資金的投入，缺乏技術和人才，在今后的發展過程中，當地居民要改變傳統的思想觀念，政府可以通過招商引資，推動經濟發展，加強村民就業培訓，鼓勵返鄉創業人士在資金上得到相應的支持，在政策得到相應扶持。

失調共損型的行政村有3個，處于這一類型的行政村的生態脆弱性與經濟貧困的耦合協調度較低，村域的基礎設施薄弱，缺乏資金，在未來發展過程中要加強交通方面的建設，改變傳統的守舊的思想觀念，積極地引進資金、技術和人才，同時要重視對生態環境的保護。失調環境滯后型的主要分布在荔波縣的中部和南部，導致這一類型的主要原因是這些村域的生態脆弱度相對較高，在未來的發展過程中要加強生態環境的保護，積極地發展旅游業和村集體經濟。失調經濟滯后型共有23個行政村，此類型行政村主要分布在荔波縣的東北部和西南部，基礎設施不完善，有些村民的觀念落后，還存在等靠要的思想，由于村民的思想意識不夠，導致發展生產和就業創業內生動力不足，部分村域還存在生活污水和生活垃圾處理問題。在今后的發展中，可以通過相關的政策宣講提高居民的思想意識，改變傳統守舊思想，積極地引進資金、技術和人才，同時要結合自身的優勢，因地制宜的發展養殖業，增加當地居民的收入，提高居民的生活水平，加強村域的基礎設施建設。

圖3 荔波縣行政村單元生態脆弱性與經濟貧困耦合協調度差異分類

5 結論與建議

5.1 結 論

荔波縣輕度脆弱的行政村比例最大，主要分布在東北部和西北部，重度脆弱和極度脆弱主要分布在南部。生態脆弱性較高區域的生態環境敏感，生態環境遭到破壞后難以恢復。荔波縣的中度貧困及以上的行政村的比例為77.66%，貧困程度較深，空間分布上，較重度貧困和重度貧困主要分布荔波縣的東北部和南部，非貧困和輕度貧困主要分布在交通區位優勢明顯，資源數量狀況較好，貧困發生率較低的區域。通過所構建的生態脆弱性與經濟貧困的耦合模型計算及分析，荔波縣的生態脆弱性與經濟貧困的耦合協調度較低，協調同步型行政村比例僅占10.6%，分布較為分散，失調環境滯后型和失調經濟滯后型行政村的比例較多，有明顯的集中分布區域，主要分布在荔波縣的中部和東北部，協調環境滯后型行政村比例最多，主要分布在荔波縣的西部，協調經濟滯后型分布較為分散，無明顯的集中分布區域。

5.2 建 議

通過對荔波縣生態脆弱性與經濟貧困及其耦合協調度的分析，提出以下建議：荔波縣生態環境敏感性高，保護工作任務重，要不斷加強對生態環境的保護。對于經濟發展較為緩慢的區域，當地居民要改變傳統的等靠要思想，政府應積極地引進先進的技術、人才和資金，增加當地居民的就業機會，同時要不斷加強村域的基礎設施建設。對于生態環境保護與經濟發展沒有做到同步發展的區域，要合理的進行土地規劃，引進先進的技術，因地制宜的發展本地的特色農業，如水果種植業和養殖業等，不同村域要結合自身的優勢發展生態產業。