巢湖流域生态承载力定量评价研究

徐 强，陈 来

(1.安徽大学生命科学学院，安徽 合肥 230039;2.安徽大学循环经济技术中心，安徽 合肥 230039)

“承载力”一词最早出现在生态学中，其含义指在某一环境条件下，某种生物个体可存活的最大数量[1]。随着生态环境的逐渐恶化，许多专家开始关注自然生态系统对人类社会系统发展的承载能力，先后在草地[2]、土地[3]、水[4]、环境[5]等方面对承载力进行了相关研究。随着研究的发展，承载力作为可持续发展的重要考核指标也越来越得到国内外研究者的认可和重视。作为承载力研究的一个新领域，生态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力，资源与环境子系统的供容能力及其可维育的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量[1]。生态承载力概念的提出拓宽了承载力研究的范畴，进一步推动了可持续发展的定量化研究[6]。

我们从生态弹性指数、资源承载力、资源承载压力度3个维度，建立评价指标体系，通过熵值法确定指标权重，对巢湖流域 9个县市的生态承载力进行评价，以期为巢湖流域的可持续发展提供科学依据。

1 流域概况

巢湖位于安徽省中部，属长江下游左岸水系，流域总面积1.7万km2，其中湖区面积 800km2。流域涵盖合肥市区、肥西、肥东、舒城、巢湖市区、含山、和县、庐江、无为等县市，总人口950多万人，是安徽省人口较密集的地区之一。巢湖流域长年气候温和湿润，平均温度保持在15～16℃，年均降水量为1100mm，无霜期 230d左右。巢湖流域森林覆盖率较低，仅为20%，低于全省 28%的平均水平，水资源较贫乏。随着近年来经济的快速发展，巢湖流域生态环境质量日渐恶化，巢湖富营养化加剧，蓝藻爆发现象时有发生。探讨巢湖流域生态系统承载能力是否能够保障区域经济社会发展的需求已经刻不容缓。

2 巢湖流域生态承载力综合评价方法

2.1 巢湖流域生态承载力评价指标体系

图1 巢湖流域评价指标体系

将生态承载力评价指标体系分为3个部分(图1)，第一部分是生态系统弹性指数，评价结果主要反映生态系统的自我抵抗能力和生态系统受干扰后的自我恢复、更新能力，其分值越高，表示生态系统的承载稳定性越高[7];第二部分是资源承载能力，反映评价区域的承载力水平;第三部分是资源承载压力度，主要反映生态承载能力的大小与承载对象之间的关系[8]，分值越高，承受的压力越大。

2.2 巢湖流域生态承载力计算

我们以巢湖流域的9个县市为研究单位，选取 2007年为评价年份，根据收集到的数据选取不同的指标建立指标体系，其中的部分县市由于数据缺乏，根据以往研究经验，不对其环境承载力进行评价。

2.3 巢湖流域生态承载力综合评价方法

2.3.1 指标无量纲化处理

采用极差正规化法对各指标数值进行标准化处理，即对于第 i个评价值进行极差正规化处理，就是将 xij变换为zi=(xixmin)/(xmax-xmin)，其中 zi为指标的标准化数值，xi为某指标的指标值，xmax为某指标中的最大值，xmin为某指标中的最小值。变换后，能将原始数据有效地压缩在[0，1]之间，离散度具有一致性[8]。对于处理后为0的以0.000001代替。

2.3.2 指标权重的确定

考虑到使用专家评分法确定权重时客观性较差，我们采用熵值法确定各评价指标的权重。使用该方法时指标值差值越大，在生态环境定量分析中的作用越大，同时能避免主观因素所致权重预测与实际情况矛盾现象的发生[9]。第 j个指标的信息熵是

式中:k=1/lnn(k＞0);ln为自然对数;n是评价地区数;yij为第 i个评价地区第 j项的评价指标值。

第 j个指标的权重为

式中:m为评价指标数。

2.3.3 生态系统承载指数计算

(1)生态弹性指数

式中:ERI为生态弹性指数;Sj为第 j个影响生态系统弹性状态的要素;wj为要素 Sj相对应的权重值;m是评价指标数。

(2)资源承载力

(3)生态系统承载压力度

式中:CCPS为以人口表示的资源承载压力度;Pt为总人口;Qs为资源实有量;Qt为标准人均资源占有量，本文选取全国平均值作为标准值。

2.3.4 评价基准的设定

生态承载力分级评价基准的确定采用等间距法，将第一和第二部分评价的基准分为5个区间及对应的 5个状态等级，即弱、低、中等、较稳(高)、很稳(高)。第三部分评价以1为界线，大于1为高压，小于1为低压，等于1为平衡。

3 生态承载力评价结果与分析

3.1 生态弹性指数计算结果与分析

通过对巢湖流域各县市生态弹性指数评价分值进行面积加权，得到全流域生态弹性指数为0.53(见表1)，生态系统处于中等稳定状态。说明巢湖流域整个生态系统自我调节和抗干扰能力尚好，原因是气候分值较高，这与流域属于江淮区域气候湿润宜人符合。流域植被覆盖率、水文分值较低，说明影响流域生态弹性指数的关键因素是植被和水文。

巢湖流域生态弹性指数的地域差异比较明显(图 2):巢湖市区和舒城县生态弹性指数得分最高，分别为0.646和0.624，为较稳定状态，主要原因是这些区域地势较平坦，水土流失较少，年降水量相对较大，水资源相对也较充足;而合肥市区得分最低，为0.229，处于低稳定状态，主要是因为森林面积少，植被覆盖率偏低，水资源缺乏，其他 6个县都达到中等稳定水平。

表1 生态弹性指数计算值

图2 巢湖流域生态弹性指数分布

3.2 资源承载力计算结果与分析

巢湖流域各资源承载能力面积加权后得分为0.431，说明巢湖流域资源承载能力处于中等稳定状态，自然资源相对比较充足。其中:渔业资源和水资源达到较高承载，分别为0.791和0.605;耕地资源得分0.58，达到中等承载;林业资源处于低承载，旅游资源处于弱承载，主要原因是流域森林面积较少，流域各县市大部分属于经济相对落后地区，旅游方面的支出较少。各县情况:和县处于低承载，其余县都属中等承载，含山县得分最高(表 2)。

表2 巢湖流域资源承载力

从表 2可以看出，在数项资源承载力中，合肥市区的数项分值都是全流域最低，特别是水资源和森林资源。合肥市区处于中等承载的原因主要是旅游资源承载力高，而合肥市区旅游资源承载力最高的原因主要是合肥市区是安徽省政府所在地，流动人口众多，加上经济较发达，居民用于旅游方面的支出较高。

3.3 资源承载压力度计算结果与分析

图3 巢湖流域资源承载压力度

巢湖流域资源承载压力度计算结果见图3。从图3可以看出:巢湖流域总体资源承载压力度处在高压状态，面积加权后得分为2.209，大于1，处于超载状态;各县市的压力指数也都大于1，处于超载状态，特别是合肥市区压力最大，因为该区域人口密度较高，而各资源拥有量相对较少，尤其是水资源和森林资源拥有量更为不足。合肥市区水资源人均拥有量仅为120.89m3，远远低于全国1916.3m3的人均水平;人均森林面积仅为0.0037hm2，更是低于全国人均值0.132 hm2。

在各单项指标评价中，通过面积加权后获得巢湖流域水资源承载压力度、耕地资源承载压力度、林业资源承载压力度、畜牧业承载压力度和渔业资源承载压力度得分，分别是1.35、1.27、9.13、1.54、0.47。 其中林业压力最大 ，反映人均森林占有量严重不足，是影响压力度的重要因素。全流域的人均森林面积为0.06 hm2，低于全国人均森林面积0.132 hm2和世界人均森林面积0.6hm2的水平。

3.4 巢湖流域生态承载力综合评价

巢湖流域 9县市基本处于“中稳定—中承载”状态，说明整个流域生态承载能力尚好;在压力指数方面(承载压力度)，全流域都处于“高压”状态，合肥市区尤为严重(表3)。整个流域资源承受的压力大，说明巢湖流域的资源利用、人口规模与经济发展不协调，生态系统处于超负荷状态。

表3 巢湖流域生态承载力综合评价

4 结 语

通过以上的分析和评价，我们认为要提高巢湖流域生态系统的生态承载能力，使流域能够健康、安全和可持续发展，可以考虑从以下几个方面开展工作。

(1)提高森林植被覆盖率，做好城市市区绿化工作。巢湖流域整体植被覆盖率不高，对生态系统弹性指数影响较大，因此应加大对林地、草地等的保护力度，退耕还林，封山育林，广泛开展植树造林。整个流域中合肥市区的植被覆盖率最低，提高城市绿化面积，加强对林草地的保护极为关键，应严格审批占用林草地、破坏植被的相关建设工程，保留城乡结合部林地，同时增加人工种植，特别是在河道、湖泊岸边，要提高植物多样性和稳定性。

(2)加强水环境治理，保护水资源。社会经济发展对水的依赖性很强，整个流域水资源较少，而人口密度又比较大，加剧了水资源问题。流域各县市应加强对水资源的保护力度，统筹生产、生活、生态用水，对巢湖各支流进行有效调蓄，合理利用水资源。加大节水工程技术推广，特别是灌区，应大力倡导节水灌溉，杜绝大水漫灌的浪费现象，提高灌溉水的利用率。巢湖流域各地区水资源以合肥市区、肥东、肥西三地较贫乏，而居民生活用水和工业用水量又较大，应加强水库建设，提倡植树种草，广泛开展节约用水活动，推广工业节水技术，增加工业废水重复利用，同时加大区域水资源监控力度，确保水资源安全。

(3)保护有限的耕地，改良土壤，提高土地产出率。虽然流域耕地资源状况相对较好，但是粮食安全问题始终要警钟长鸣。应在全巢湖流域实施强有力的耕地保护措施，严禁非法占用农用地，不断提高粮食生产能力，并积极落实国家粮食补贴政策，不断提高农民的生产积极性。

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