吉林省西部生态环境安全综合评价

王德辉　周慧杰　王萌　吴波　董福湘

摘要基于压力-状态-响应（P-S-R）模型，遴选16个评价指标构建吉林省西部生态环境安全评价体系，利用遥感及统计数据，对吉林省西部地区进行基于空间的生态安全评价。结果表明，吉林省西部各县级行政单元生态安全处于较安全、临界安全和较不安全3个等级，生态安全指数最高的为前郭尔罗斯蒙古族自治县（0.76），最低的为通榆县（0.37）。较安全等级区包括前郭尔罗斯、镇赉、洮南和乾安4个县（市），生态环境相对较好，人类活动对生态环境的干扰小，但自然本底条件相对欠佳；临界安全等级包括扶余、大安、宁江、洮北和长岭5个县（市、区），生态环境一般，自然本底条件较好，但人类活动干扰大，生态建设能力不足；较不安全等级为通榆县，地热指数高，人类活动干扰小，但自然本地条件差，生态建设能力低，生态环境较差。

关键词 生态环境；评价指标体系；安全评价；吉林省西部

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）11-238-03

生态安全是指一个区域的可持续发展不至因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态，生态安全是区域经济社会可持续发展的基础。自 1989 年国际应用系统分析研究所提出生态安全概念之后，区域生态安全迅速成为国内外学术界研究的热点。我国生态安全研究起步稍晚，但一开始就紧扣区域可持续发展这个主题。由于生态脆弱区的可持续发展问题一直得到国家和学术界的重视，生态脆弱区也就成为生态安全研究的重点区域，目前已取得一定的成果[1-3]。但是，现阶段的区域生态安全研究在很大程度上未能体现区域的特殊性，特别是典型生态脆弱区的生态安全评价没能很好地结合生态脆弱区的特点，典型生态脆弱区生态安全评价方法有待进一步探讨。

吉林省西部自然资源丰富，湿地、草场面积大、石油储量多，是吉林省的重要农牧区及石油化工基地，是全省草场资源最多、畜牧业生产最发达的区域。但该区又是吉林省生态环境最脆弱的区域，也是全省生态环境重建与恢复的重点地区。由于自然、经济、社会等多方面的原因，生态环境问题日益严重，特别是以 “三化”（沙化、盐碱化和退化）为代表的生态环境恶化问题日益突出，严重地影响了该区域的可持续发展。对于吉林省西部以及吉林省西部所在的东北平原的生态环境问题，许多学者进行了研究[4-8]，但在研究的系统性和对特征因子的把握方面还存在诸多不足。笔者在识别吉林省西部自然-经济-社会复合生态系统的自然本底特征和经济社会特征的基础上，系统把握该区生态安全的影响因子及其之间的联系，构建该区特色的生态安全评价指标体系，对该区生态安全进行综合评价，为该区合理开发利用资源、保护和建设生态环境提供科学依据。

1 研究区概况

吉林省西部位于松嫩平原的中部，辽河平原的北端，属于半干旱、亚湿润农牧交错地带，是松辽平原农业区向西部草原牧区过渡地带。该区大部分属于温带半湿润气候，西部小部分属于温带半干旱气候。热量资源较为丰富，年降水量在370～407 mm，年蒸发量1 500～1 900 mm，≥10 ℃的年活动积温总和为2 900～3 200 ℃，湿润系数为0.15左右。全区以西北风和西南风为多，一般冬春干燥季节风速最大，平均为4.5 m/s。该区地带性土壤为黑栗钙土，但盐碱化草甸土及风沙土分布广泛，在植被类型上属于由草甸草原向真草原过渡的地带。吉林省西部曾经是水草丰富的大草原，但由于人口剧增和对自然资源的过量开发，人类活动对生态环境的干扰强度日益增大，土地沙漠化、盐碱化和草场退化面积逐年增加，植被覆盖面积锐减。

吉林省西部行政上包括白城市洮北、大安、洮南、镇赉、通榆，松原市宁江、扶余、前郭尔罗斯、乾安、长岭10个县（市、区），土地总面积为4 689 752 hm2，占吉林省总幅员面积的24.54%。2011年吉林省西部总人口 494.68万人，地区生产总值达1 915.54亿元，人均生产总值为8 875元，人均粮食2 080 kg。

2 吉林省西部生态环境安全综合评价方法

2.1 评价指标体系构建

该研究以县级行政单位为评价单元，按照科学性、代表性、综合性、简明性、可操作性等原则构建指标体系。以“压力（Pressure）-状态（State）-响应（Response） ”模型框架（PSR）[9]为基础，根据社会-经济-自然复合生态系统原理[10]，在全面考虑生态安全影响因素基础上，注意各评价因子间的相互关联性和一些指标定量化难度大的实际困难，从压力、状态、响应3个方面构建多层次评价指标体系（表1） ，使得评价指标体系能从相应的层级和尺度上反映吉林省西部生态安全的基本状况。该指标体系包含3 个准则层、16个要素指标，其中状态指标主要用来反映当前流域生态系统在自然或人类活动的干扰下所表现出来的状况；压力指标用来反映流域承载的压力和产生各种生态问题的潜在原因；响应指标则用来反映人类克服目前生态安全问题的能力以及根据自身能力对各种生态安全问题所做出的积极反应。

吉林省生态安全评价状况（A）状态（B1）0.488 5地形起伏度（C1）0.006 2 0.003 0NDVI（C2）0.057 7 0.028 2年降水量（C3）0.026 4 0.012 9地热指数（C4）0.012 4 0.006 1河流密度（C5）0.125 5 0.061 3盐碱地面积比（C6）0.385 8 0.188 5沙漠化面积比（C7）0.385 8 0.188 5压力（B2）0.312 1人口密度（C8）0.072 0 0.022 5城市化率 （C9）0.036 1 0.011 3单位面积化肥负荷（C10）0.134 9 0.042 1路网密度（C11）0.504 1 0.157 3土地垦殖指数（C12）0.252 9 0.078 9响应（B3）0.199 4人均粮食产量（C13）0.277 6 0.055 4人均GDP （C14）0.466 8 0.093 1机耕面积比（C15）0.095 3 0.019 0有效耕地灌溉面积比（C16）0.160 3 0.032 0

2.2 指标权重确定

假设指标体系共有L层，如果下一层对于上一层目标的重要程度不同，则一般可采用层次分析法（AHP）和专家经验估算法相结合的方法来确定l层指标对l-1层相应指标的权重值W（l）。该研究中采用改进了的三标度层次分析法（IAHP）和专家经验估算法相结合的方法[11]，计算结果见表1。

2.3 综合评价模型

采用综合评价法对吉林省西部的生态安全状况进行评分，计算公式为：

Ep=∑ni=1Wi×Xi

式中，Ep为第p个评价单元的生态安全综合评价指数；Wi为该评价单元第i个评价指标标准化处理后的定量值；Xi为生态安全评价指标i的权重，采用AHP确定指标权重[9]（表1）；n为评价指标个数。

对各评价指标进行标准化处理，评价指标划分为逆向指标和正向指标，其规范化处理可用极差标准化方法进行计算。对于正相关指标，其标准化公式为：

Qi=Xi-XminXmax-Xmix

（2）

对于负相关指标，其标准化公式为：

Qi=1-Xi-XminXmax-Xmin

（3）

式中，Qi为指标i的标准化值；Xi为指标i的原始值；Xmax、Xmin为评价区内指标i的最大值、最小值。

2.4 生态安全状态分级

根据研究区生态环境安全状况的特点，在参考其他科学研究成果[12]的基础上，将研究区生态安全状态分为5个等级（表2）。

安全自然资源条件优越，生态环境基本未受干扰破坏，生态系统结构完整，功能完善，系统恢复再生能力强，极少出现生态问题与生态灾害0.8～1.0

较安全生态环境较少受到破坏，生态系统结构比较完整，功能比较完善，一般干扰下可恢复，生态问题不显著，生态灾害较少0.6～0.8

临界安全生态环境受到一定破坏，系统结构发生恶化，但尚能维持基本功能，受干扰后易恶化，生态问题显现，生态灾害时有发生0.4～0.6

较不安全生态环境受到较大破坏，生态系统结构恶化较大，服务功能退化，受外界干扰后恢复困难，生态问题经常出现，生态灾害较多0.2～0.4

不安全生态环境受到严重破坏，生态系统结构残缺不全，生态系统服务功能严重退化，生态恢复与重建很困难，生态问题经常发生并极易演变成生态灾害0～0.2

2.5 指标数据来源

该研究图形数据资料来源于研究区的基础底图、各县（市、区） 土地利用图、流域行政区图、遥感ETM影像。属性数据主要来源于《2012 吉林统计年鉴》，从中获得有关吉林省生态安全评价各统计指标值。同时，各县市获取的相关统计数据和地方志等作为重要的补充数据源。

3 生态安全综合评价

吉林省西部生态环境安全评价结果见表3。根据评价结果，编制吉林省西部安全指数分布图（图1）。

3.1 总体特征分析

吉林省西部各县级行政单元生态安全指数介于0.2～0.8之间，分别对应于较安全、临界安全和较不安全3个等级。其中，处于较安全等级县级行政单元4个，处于临界安全等级5个，处于较不安全等级1个；生态安全指数最高的为前郭尔罗斯蒙古族自治县（0.76），最低的为通榆县（0.37）。

3.2 区域特征分析

3.2.1

较安全等级区。该等级区域的县级行政单元包括前郭尔罗斯、镇赉、洮南和乾安4个县（市），生态安全指数分别为0.76、0.68、0.66、0.65。与研究区整体水平相比，该等级区生态环境条件相对较好，河流密度较大、沙漠化面积小；人口密度、路网密度、土地垦殖指数、单位面积化肥负荷相对较低，人类活动对生态环境的干扰小；人均GDP、人均粮食产量、机耕面积比明显高于研究区平均水平，生态建设能力较强，但该区地形起伏度相对较大，植被覆盖率较低，年降水量较少，自然本底条件相对不佳。

3.2.2

临界安全等级区。该等级区域的县级行政单元包括扶余、大安、宁江、洮北和长岭5个县（市、区），生态安全指数分别为0.57、0.56、0.54、0.51、0.47。与研究区整体水平相比，该等级区植被覆盖率高、盐碱地面积小、年降水量较大，自然本底条件较好，但人口密度、单位面积化肥负荷、路网密度较大，土地垦殖指数高，人类活动干扰大；人均粮食产量、人均GDP较低，机耕面积比较小，生态建设能力不足。

3.2.3

较不安全等级区。该等级区域的县级行政单元为通榆县，位于研究区西部，生态安全指数为0.37。与研究区整体水平相比，该等级区生态环境优势在于地热指数高，人口密度、路网密度、单位面积化肥负荷小，土地垦殖指数较低，人类活动干扰小，但植被覆盖率低，年降水量、河流密度小，盐碱地、沙漠化严重，自然本地条件差；人均粮食产量、人均GDP较低，机耕和有效耕地灌溉面积小，生态建设能力低。

4 结论

（1）生态安全是区域经济社会可持续发展的基础，吉林省西部自然资源丰富，但生态环境较为脆弱。笔者在识别吉林省西部自然-经济-社会复合系统的自然本底特征和经济社会特征的基础上，系统把握该区生态安全的影响因子及其之间的联系，构建该区特色的生态安全评价指标体系，对该区生态安全进行综合评价。研究结果为该区合理开发利用资源、保护和建设生态环境提供科学依据。

（2）该研究以县级行政单位为评价单元，以“压力-状态-响应”模型框架（PSR）为基础，根据自然-社会-经济复合生态系统原理，在全面考虑生态安全影响因素基础上，注意各评价因子间的相互关联性和一些指标定量化难度大的实际困难，构建以压力、状态、响应为准则层的吉林省西部生态安全评价指标体系。指标权重确定采用改进了的IAHP和专家经验估算法相结合的方法。

（3）评价结果表明，吉林省西部各县级行政单元生态安全指数介于0.2～0.8之间，分别对应于较安全、临界安全和较不安全3个等级。其中，处于较安全等级县级行政单元4个，处于临界安全等级5个，处于较不安全等级1个；生态安全指数最高的为前郭尔罗斯蒙古族自治县（0.76），最低的为通榆县（0.37）。

（4）较安全等级区生态环境相对较好，人类活动对生态环境的干扰小，自然本底条件相对欠佳；临界安全等级区生态环境一般，自然本底条件较好，但人类活动干扰大，生态建设能力不足；较不安全等级区地热指数高，人类活动干扰小，但自然本地条件差，生态建设能力低，生态环境较差。

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责任编辑 李菲菲 责任校对 李岩