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黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价

时间:2018-03-28 来源:
作者:梦露

本篇文章目录导航:

【题目】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理策略探析
【第一章】侵蚀沟生态修复技术研究绪论
【第二章】黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价
【第三章】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析
【4.1-4.2.1】土壤水文物理性状
【4.2.2-4.3】土壤肥力特征
【第五章】黑土生态脆弱区侵蚀沟生态修复关键改良技术
【第六章-参考文献】黑土地侵蚀沟环境整治技术探究结论与参考文献

  第 2 章 黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价

  本章主要是以东北黑土区西北部特有的自然条件和人文因素为基础,界定黑土生态脆弱区范围;以典型区突泉县为例,采用 DPSIR 即“驱动力-压力-状态-影响-响应”模型框架,选取 12 个指标,进而利用综合评价方法对突泉县进行生态脆弱性评价。

黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价

  2.1 黑土区生态脆弱区边界划定。

  根据对黑土典型土种和边缘土种边界界定的典型研究[36],《中华人民共和国行业标准 SL190—96 土壤侵蚀分类分级标准》--全国土壤侵蚀类型区划二级类型区划分中关于东北黑土区的定义和描述,以及全国土壤分类图土类(图 2.1)与东北三省及内蒙古四盟行政边界叠加空间分析,并参考植被类型分布(图 2.2)、降水量等值线(图 2.3)、地形地貌等空间分布特征(图 2.4),识别出黑土生态脆弱区范围主要包括辽宁西北部阜新蒙古族自治区地区、吉林西北部白城地区、内蒙古赤峰和通辽及兴安盟地区(如图 2.5 中黄色线包围的区域)。

  

  2.2 典型区生态脆弱性评价。

  以内蒙古自治区兴安盟突泉县为典型区进行了该区域生态脆弱性研究,为后续生态脆弱区侵蚀沟土壤特征研究提供支撑。

  2.2.1 突泉县自然条件与经济概况。

  突泉县位于内蒙古自治区东北部,兴安盟中南部(如图 2.5)。地域形状呈西北至东南走向的长方形,东西相距 113.9 km,南北相距 99.6 km。县域面积 4889.5km2里,其中耕地面积和林地面积均为 1400 km2,草牧场面积 2300 km2,全县人口 312810 人。突泉县地势自西北向东南倾斜,北部多为浅山区、中部是丘陵起伏地带、南部则是大草原。全境为温带大陆性季风气候。雨热同季,降雨集中在夏、秋季,冬季漫长风大,寒冷并且雪少。

  现如今经济快速发展,工业化进程加快,人口日益增多。但地方经济仍以农牧业为主,粮食年产量达 12 亿 kg,蔬菜种植 5 万亩,畜牧业年度家畜 70.3 万头林业年造林 10 万亩左右,努力创造生态文明县城。

  

  2.2.2 突泉县生态脆弱性评价。

  2.2.2.1 生态脆弱性评价方法。

  目前生态脆弱性研究方法主要是指标体系法,指标体系的建立主要依据可操作性原则、稳定性原则和连续性原则,选取有代表性的指标,然后构建指标体系模型。生态脆弱性评价在 PSR 模型的基础上,发展出 DPSIR 框架模型,相比 PSR模型 DPSIR 模型更为宏观主动的表现整个指标体系的相互关系。DPSIR 模型即“驱动力-压力-状态-影响-响应”[66](见图 2.6)。

  本文采用 DPSIR,利用综合评价方法对典型县区突泉县进行生态脆弱性评价。

  

  2.2.2.2 生态脆弱性评价指标体系。

  以 DPSIR 为指标概念框架模型,从人口、自然、社会三方面构建三个层次共12 个具体的指标构建突泉县生态脆弱性评价指标体系[37]。目标层是生态脆弱性综合评价指数。指标体系的准则层指标为驱动力指标、压力指标、状态指标、影响指标、响应指标。指标体系的第三层次是指标层,该层次将指标具体各个要素,根据影响生态环境因素以及被影响的生态环境特征结合具体的研究区实际情况筛选适合的指标(见表 2.1)。突泉县作为东北黑土区的生态脆弱区,与典型黑土区相比较,气候、土壤环境明显不同,人均耕地面积相较与典型黑土区减少,地方财政收入、粮食总产量以及林地面积都有不同差距。

  

  2.2.3 生态脆弱性评价指标权重。

  在脆弱生态环境评价指标体系中,权重的确定相当重要。每个指标体系包含了众多指标,每个指标对脆弱生态环境评价指标体系的影响力度不同,导致各指标对评价脆弱生态环境系统的重要性迥异。因此,如何确定指标权重是脆弱生态环境评价工作的重中之重。国内外学者在此问题上做了大量研究,研究初期主要是通过主观判断、个人经验来权衡参数。直到二十世纪七十年代美国数学家萨第教授发明层次分析法。层次分析法主要是将要解决的问题放入在一个由多个互相影响的因素所构成整体的系统中,这个系统将这些相互影响的因素进行层次化,让它成为一个多层的结构模型。然后运用定性分析与数学相结合的方法,通过对各个因素的分层排序,最终根据评价过程中所需要数据计算出各个因素在指标体系中所占的权重。具体步骤如下:
 

  (1) 构造判断矩阵:先设 Xx 元素与 Y1、Y2…Yn 存在联系,然后构造如表 2.2判断矩阵。(2) 计算层次单排序:层次单排序是根据判断矩阵计算对上一层某元素 Xx 而言,本层次与之有联系的元素的重要次序的权重,可通过计算判断矩阵的特征根和特征向量来求得。本文采用最简单的“和根法”,基本步骤是:① 对矩阵 Y 的每一列向量归一化;② 对矩阵 Y 按行求和;③ 归一化即得特征向量的近似值;(3) 计算层次总排序:层次总排序就是利用同一层次中所有层次单排序的结果,计算对上一层而言本层所有元素重要性的权重。(4) 一致性检验:首先要对判断矩阵进行一致性检验,然后再对层次进行一致性检验。从而得出层次单排序的结果,进而计算各层次的组合权值,也就是对层次总排序。在排序之前,需要检验层次总排序所得出的结果的一致性,直到检验一致性指标小于 0.1 时,层次总排序的计算结果才被认可是满足本研究所需要的。

  根据检验结果判断符合我们的预期,计算得出的权重值见表 2.3。

  

  2.3 突泉县生态脆弱性评价结果。

  随着经济的快速发展,人们对物质的要求不断提高,人与环境之间的矛盾日益显着,我们在大力发展经济的同时不断破坏环境,违背人与自然和谐共处的原则。利用 DPSIR 模型为黑土区的生态脆弱性研究提供很好的工具和思路。并且用脆弱度反映突泉县环境脆弱性的具体状态以衡量黑土区脆弱强度大小。表 2.4 是脆弱性的等级程度。

  

  根据计算结果,突泉县生态脆弱性从 2000 年轻度脆弱性到 2015 年中脆弱性,整体上呈恶化趋势。在 2000 年该地区黑土区生态环境脆弱性指标大部分处于二级,其中 17%处于潜在脆弱性,69%处于轻度脆弱性,而只有 14%处于中度脆弱性。到了 2015 年该地区黑土区生态环境脆弱性指标大部分处于二级和三级,其中 37%处于轻度脆弱性,54%处于中度脆弱性,只有 9%处于潜在脆弱性。

  下面根据 DPSIR 模型分别从社会发展和人口增长的“驱动力”;气温、降水量等方面的“压力”;突泉县自然资源与生态环境的“状态”;由于“驱动力”、“压力”、“状态”而产生的“影响”和人类社会对不利“影响”而采取的“响应”措施五个方面全面的系统的分析阐述突泉县生态脆弱性。

  (1)驱动力方面分析:导致黑土区生态环境变化的潜在因素就是驱动力。随着科技快速发展,黑土的价值被进一步开发,人们大面积开垦黑土,只知道利用黑土价值,却不知道保养耕地,这种过度的开垦,盲目的经营以及单一的生产模式对突泉县生态环境造成了巨大的影响与破坏。根据资料这十年间自然灾害对突泉县环境的影响并不大,所以本论文中“驱动力”近似的等于“社会驱动力”。于是在选择上选择人口密度和人均耕地面积。21 世纪初期突泉县黑土区人口突增,主要是因为“人类力”成为突泉县第一驱动力,所以人口增长是黑土区生态环境脆弱的重要诱因。而值得注意的是 2000 年到 2015 年间驱动力并没有多大的变化,研究分析原因有二:一是随着大城市的快速发展大量人口进入城市打工,另一个原因是计划生育在突泉县落实的越来越好。

  (2)压力方面分析:压力是指作用给黑土区生态环境的“压力因子”。压力主要代表自然界施加给环境的外在作用力,直观反应某一时刻在外界环境作用下黑土受到的压力。清晰表明黑土区生态受压力程度与脆弱性之间的联系。本论文在结合突泉县“春旱秋吊”、“十年九旱”的独特特点,根据指标选取原则从自然因素中选择最基础的导致黑土生态脆弱的压力指标,分别是年平均温度、年日照时数、年降水量(见表 2.5)。

  

  (3)状态方面分析:黑土区生态系统在驱动力和压力下的作用影响下的表现就是状态。在 DPSIR 框架模型下,黑土区生态环境脆弱评价五大指标中最重要的指标就是状态指标。因为状态指标即是黑土区对过去一段时间承受各种影响所作出的表现,也是黑土区生态环境现阶段最直观的反映。但由于影响因素众多且复杂,表现存在一些滞后性,反映时间有些过长。即使如此这丝毫不影响状态指标在 DPSIR 框架模型中的地位。根据状态分布图来看 2000 年突泉县属于轻度脆弱状态,而到了 2015 年就变成了中脆弱状态。从中清晰直观的反映了这十年突泉县在驱动力和压力的影响下生态环境受到了巨大的污染以及由好到坏的趋势,这为我们敲响了警钟。

  (4)影响方面分析:黑土区生态脆弱性影响是驱动力、压力、状态共同作用的效果。生态脆弱性影响与当地的经济发展、自然环境以及人类活动有着重要的联系。结合突泉县的国民经济特点选择地方财政收入、粮食总产量和人类干扰度,其中最重要的就是人类干扰度,他反映人类的活动对生态环境的干扰程度,是二十世纪以来最重要的生态脆弱性影响条件之一。通过查找数据得出从 2000 年到2015 年突泉县黑土区耕地面积减少,但粮食总产量与财政收入都有显着提高,分析其原因可能是人类活动使耕地面积减少,但随着科技的发达在化肥、农药、播种和加工等方面的进步使得粮食总产量与财政收入上升。

  (5)响应方面分析:响应就是人类自身主动的行为来保护黑土资源。利用有效的自然条件和社会条件改变黑土区生态环境以防止黑土流失、减少环境衰退生态系统恶化等问题。根据材料反映人类在 2000 到 2015 这十年间采取的响应还不够,或者说效果不够显着,这就需要我们有关部门加大力量行之有效的保护黑土区环境,使人口、资源、社会和环境之间稳定、快速、持续的良性循环发展。

  (6)可持续发展:①可持续发展原则:环境保护原则、社会经济生态协调原则、地区特殊性原则、因地制宜原则、优先开采顺序原则。②可持续发展建议:提高黑土区人民可持续发展意识、采取措施保护耕地、将黑土保护与环境保护结合起来、制定黑土保护政策、加强黑土区生态脆弱区环境的动态监测。

  2.4 本章小结。

  本章根据东北黑土区西北部的土壤类型、植被覆盖、地形和降水量等条件,确定了黑土生态脆弱区的范围。然后选取突泉县为典型研究区,以 2000~2015 年15 年为时间尺度,采用 DPSIR 即“驱动力-压力-状态-影响-响应”模型框架选取 12 个指标构建生态脆弱性指标体系,进而利用综合评价方法对突泉县进行生态脆弱性评价。用脆弱度量化脆弱性,分析脆弱性程度大小。小结如下:

  1. 利用资料综合的方法,识别出黑土生态脆弱区范围主要包括辽宁西北部阜新蒙古族自治区地区、吉林西北部白城地区、内蒙古赤峰和通辽及兴安盟地区。

  2.采用 DPSIR 框架模型来评估区域生态脆弱性是适宜的。DPSIR 框架模型非常清晰地表达出影响黑土区生态环境和社会因素之间的关系,其中不仅区分出DPSIR 框架模型中 DPSI 和 R 之间的区别,还阐述了之间的联系。而选取 RS 为整个框架核心,完全突出发挥了 RS 技术的宏观性、能动性以及动态性。

  3.典型区突泉县 2000-2015 年生态脆弱性发生了较大的变化。该地区生态环境进一步恶化且呈上升趋势,希望引起足够重视。

  4. 根据典型区的生态脆弱性发展趋势和主要驱动因素,当地的降雨特征(降雨集中),单一的产业类型(农业),地形地貌(山地丘陵),植被覆盖度低等指标是该地区侵蚀沟发生发展及预防治理的主要因子。

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