基于PSR模型的粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全評價*

王 衛(wèi) ， 田廣增 ， 陳逸明 ， 孔德庸 ,3

（1.韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；2.韶關(guān)學(xué)院旅游與地理學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；3.韶關(guān)學(xué)院粵北土壤土地研究中心，廣東 韶關(guān) 512005；4.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；5.廣州市華南自然資源科學(xué)技術(shù)研究院，廣東 廣州 510610）

生態(tài)保護(hù)區(qū)是保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)并維護(hù)其良性發(fā)展的特定區(qū)域。自然生態(tài)保護(hù)區(qū)的劃定，是規(guī)范保護(hù)區(qū)內(nèi)人類開發(fā)活動、持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)生物多樣性、實(shí)現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)品價值的重要途徑，是生態(tài)保護(hù)紅線的重要組成部分。生態(tài)保護(hù)區(qū)是以自然保護(hù)地體系為主體，包括重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)及生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域[1]。對生態(tài)保護(hù)區(qū)的規(guī)劃、管護(hù)和評價是生態(tài)保護(hù)區(qū)管理的重要內(nèi)容，是維護(hù)生態(tài)保護(hù)區(qū)生態(tài)功能的重要途徑[2]。

生態(tài)安全評價是在考慮人與自然環(huán)境相互協(xié)調(diào)的前提下，通過構(gòu)建評價體系，分析生態(tài)安全影響因素，評價保護(hù)區(qū)生態(tài)安全的保障程度，為區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境管理決策提供支持。1989年國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所在闡釋全球生態(tài)環(huán)境問題時首次提出“生態(tài)安全”這一概念[3]。張明軒[4]、何志斌等[5]、謝波等[6]采用PSR（壓力/Pressure-狀態(tài)/State-響應(yīng)/Response）模型，構(gòu)建壓力層、狀態(tài)層和響應(yīng)層的評價指標(biāo)體系，評價研究區(qū)的生態(tài)安全狀態(tài)。粵北地區(qū)是廣東省重要的生態(tài)屏障，是廣東省生態(tài)產(chǎn)品的聚集地和輸出地。粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)是廣東省于2017年9月在清遠(yuǎn)市和韶關(guān)市啟動建設(shè)的，旨在推動區(qū)域生態(tài)內(nèi)涵的發(fā)展，生態(tài)優(yōu)勢的轉(zhuǎn)化，生態(tài)產(chǎn)品價值的實(shí)現(xiàn)[7]。通過構(gòu)建壓力狀態(tài)響應(yīng)模型的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，對粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)安全評價，是維護(hù)其生態(tài)安全的基礎(chǔ)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)是指在廣東省韶關(guān)市和清遠(yuǎn)市形成的具有特殊生態(tài)價值的保護(hù)區(qū)，從保護(hù)和發(fā)展的角度綜合考慮，粵北的特殊環(huán)境保護(hù)區(qū)包括南嶺南水片區(qū)、石門臺與羅坑片區(qū)和南北連接生態(tài)走廊。研究數(shù)據(jù)包括遙感數(shù)據(jù)、高程模型數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)為Landsat衛(wèi)星影像，用來獲取研究區(qū)的土地利用率、植被覆蓋度和生物量，數(shù)據(jù)獲取時間為2010年和2018年的12月，高程模型數(shù)據(jù)為DEM數(shù)據(jù)，用來獲取研究的地形信息，來源為地理空間數(shù)據(jù)云（www.gscloud.cn）。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計(jì)年鑒、政府公報，用于人口、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的獲取。

2 研究方法

2.1 基于PSR模型的指標(biāo)選取

粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)是人與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的區(qū)域，人類既是生態(tài)系統(tǒng)的參與者也是生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)者，對區(qū)域的生態(tài)安全有較大的影響，應(yīng)作為評價指標(biāo)體系的壓力指標(biāo)。土地利用情況是人類活動和自然環(huán)境共同作用的結(jié)果，是反映生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)，通過分析其景觀生態(tài)指數(shù)構(gòu)建狀態(tài)指標(biāo)。通過土地利用率、植被覆蓋度、生物量和地形信息分析生態(tài)功能重要區(qū)的變化情況和景觀破碎度指數(shù)，構(gòu)建響應(yīng)指標(biāo)。以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)為準(zhǔn)則層，構(gòu)建粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 生態(tài)安全評價指標(biāo)計(jì)算方法

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定是生態(tài)安全評價的重要內(nèi)容，用于定量化表示安全狀態(tài)。權(quán)重確定方法有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。為使生態(tài)安全評價結(jié)果更加可信，本研究采用熵權(quán)法對指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定。熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，指標(biāo)信息量越大，不確定性就越小，熵就越小，而指標(biāo)的離散程度越高，熵就越大[10-11]。通過對比和計(jì)算各個指標(biāo)的熵，確定評價指標(biāo)的權(quán)重，如表2所示。

表2 粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全評價權(quán)重及指標(biāo)體系

2.3 單因子評價

由于生態(tài)安全評價中各指標(biāo)不是線性反映生態(tài)保護(hù)區(qū)生態(tài)安全的狀態(tài)和水平，因此本研究采用自我抑制模型進(jìn)行單因子評價[12]。

式中，R表示其中一項(xiàng)指標(biāo)的測度值大小，P表示其中一項(xiàng)指標(biāo)關(guān)于生態(tài)安全評價的指標(biāo)評價值。計(jì)算各指標(biāo)評價值，并且按照年度對比計(jì)算出其測度值，如表3所示。

表3 2010年和2018年單項(xiàng)指標(biāo)測度值

在評價單因子中，當(dāng)單項(xiàng)指標(biāo)量值的正負(fù)值不一致且相悖時，采用上述的公式（2）進(jìn)行評價；當(dāng)指標(biāo)量值的正負(fù)值具有一致性時，其單項(xiàng)指標(biāo)采用上述公式（1）來求得單因子指標(biāo)評價值。

2.4 生態(tài)安全綜合評價

本文采用綜合評價法計(jì)算粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全綜合評價值的等級[13-14]：

式中，Wi為各因子指標(biāo)權(quán)重，Xi為單因子指標(biāo)得分，I為生態(tài)安全最終得分。根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H和已有研究，將生態(tài)安全劃分為5個等級：高度危險（0≤I＜0.2），中度危險（0.2≤I＜0.4），危險（0.4≤I＜0.6），比較安全（0.6≤I＜0.8），安全（0.8≤I＜1.0）。計(jì)算結(jié)果如表4和表5所示。

表4 2010年粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全綜合評價結(jié)果

表5 2018年粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全綜合評價結(jié)果

3 結(jié)果分析

通過分析得出，研究區(qū)2010年和2018年粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)生態(tài)安全評價值分別為0.712和0.649。其中，比較安全等級I為0.6≤I＜0.8，因此2010年和2018年皆處于較為安全的狀態(tài)。由于粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)內(nèi)交通不便，山區(qū)地勢落差大，該區(qū)人口密度相對較小，且受國家政策影響，生態(tài)系統(tǒng)受人類干擾程度小，自然景觀保存比較完整，生態(tài)系統(tǒng)功能比較完善。但研究區(qū)2018年生態(tài)安全評價值較2010年有所下降，由此反映出近年來生態(tài)保護(hù)區(qū)受到了一定程度的人為因素影響。近年來，耕地和建設(shè)用地面積有所增加，有更多的人類活動參與到生態(tài)系統(tǒng)中，對生態(tài)保護(hù)區(qū)的生態(tài)安全造成了一定程度的影響。加上研究區(qū)旅游業(yè)發(fā)展越發(fā)迅速，生態(tài)保護(hù)區(qū)自然景觀由于建設(shè)和開發(fā)受到了一定程度的破壞，生態(tài)功能有所退化，但生態(tài)系統(tǒng)仍處在比較安全的閾值。

統(tǒng)計(jì)資料顯示，1970年來粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)所在地區(qū)氣溫是逐年升高的，生態(tài)保護(hù)區(qū)的主要補(bǔ)給來源是大氣降水，水面的蒸發(fā)過程受氣溫增減的影響，然而近年來保護(hù)區(qū)的降水量不斷下降[15-16]。氣溫和降水同時制約著植物的生長，在雨季還會出現(xiàn)洪澇、泥石流等災(zāi)害和降雨時間短、雨量大的情況，對生態(tài)系統(tǒng)造成一定程度的破壞。這些因素不但使保護(hù)區(qū)的生物、水文、土壤等受到破壞，而且會極大地危脅整個生態(tài)保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)安全，最終導(dǎo)致生態(tài)保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性退化。

4 結(jié)論與展望

粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)是廣東省生態(tài)屏障的重要組成部分，是南嶺國家公園的核心區(qū)，對地區(qū)的生態(tài)安全起到重要的保障功能。本研究基于PSR模型，構(gòu)建粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，評價2010年和2018年安全指數(shù)和變化情況，得出以下結(jié)論：

1）粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)處于較強(qiáng)的生態(tài)安全邊際，研究區(qū)林地覆蓋率在90%以上，自然生態(tài)環(huán)境較好。由于地形起伏較大，海拔相對較高，人類干擾程度比較小，粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)是廣東省生態(tài)產(chǎn)品的輸出地，對維系區(qū)域生態(tài)安全起到強(qiáng)有力的保障作用。

2）通過分析研究生態(tài)安全的年際變化，2018年相較于2010年的安全值有所下降，分別為0.649和0.712，下降幅度為8.8%。隨著區(qū)域旅游資源的開發(fā)和人類經(jīng)濟(jì)活動的增加，保護(hù)區(qū)內(nèi)的生態(tài)受損點(diǎn)有所增加，導(dǎo)致生態(tài)安全系數(shù)有所下降。這也是人民對美好生活向往的重要表現(xiàn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)能夠提供優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品，如優(yōu)美的自然環(huán)境、奇特的地質(zhì)風(fēng)貌、富含負(fù)氧離子的新鮮空氣和純天然食品等，但在開發(fā)這些生態(tài)產(chǎn)品的同時，仍需加大對生態(tài)保護(hù)區(qū)的政策支持力度和保護(hù)力度。

3）亟須建立完善的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和生態(tài)產(chǎn)品定價機(jī)制，將生態(tài)產(chǎn)品輸出地的價值進(jìn)行量化并開展區(qū)域交易，維護(hù)保護(hù)區(qū)的生態(tài)安全保障功能，使其能持續(xù)輸出生態(tài)產(chǎn)品，保障生態(tài)安全。

4）本研究構(gòu)建的基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型的7個評價因子，雖然沒有全面考慮生態(tài)安全的影響因素，如水資源、大氣環(huán)境等，但引入資源環(huán)境承載力評價中的生態(tài)功能重要區(qū)，對自然因素和人為因素導(dǎo)致的功能區(qū)面積改變進(jìn)行了整體考慮，能夠反映多因子的綜合影響。

在粵北生態(tài)特別保護(hù)區(qū)的基礎(chǔ)上，國家應(yīng)盡快建設(shè)南嶺國家公園，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的生態(tài)安全保障，為南嶺周邊乃至國家的生態(tài)文明建設(shè)服務(wù)，并提供更多更優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品，助力“兩山”理論的實(shí)踐。