贵州花江示范区的生态承载力综合评价

黄 静， 周忠发*， 刘肇军， 闫利会

(1.贵州师范大学 喀斯特研究院， 贵州 贵阳550001； 2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地， 贵州 贵阳550001)

贵州花江示范区的生态承载力综合评价

黄 静1.2， 周忠发1.2*， 刘肇军1.2， 闫利会1.2

(1.贵州师范大学 喀斯特研究院， 贵州 贵阳550001； 2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地， 贵州 贵阳550001)

为进一步巩固和提高花江示范区石漠化治理的成果，改善生态环境，维护生态系统的稳定发展，采用层次理论分析法(AHP)和综合指标评价法，构建喀斯特示范区生态承载力指标体系，计算指标相应权重值，建立生态承载力综合评价模型，对花江示范区的生态承载力进行评价。结果表明：2005—2013年，花江示范区的生态承载力综合评价指数值大于1，属于承载超负荷范围，生态承载力综合评价指数值2013年比2005年下降0.3443，下降趋势不明显；花江示范区已石漠化面积2013年比2005年减少106.25 hm2,呈逐年下降趋势。花江示范区石漠化治理取得一定效果，其生态环境呈好转趋势，但整体仍处于警戒状态。

喀斯特； 峰丛峡谷区； 石漠化； 生态承载力

近年来，石漠化已成为威胁区域生态安全的最大问题，西南各省、市已经开展了大规模的石漠化综合治理工程，并取得了一定的理论和实践成果[1]。许多专家和学者进一步关注喀斯特地区的生态治理，提出人口、资源、环境三者和谐共生的生态承载力研究。生态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力，包括人文社会压力和自然环境支持力[2]。生态承载力具有客观性、可变性及层次性的特点，其评价指标标准化值的大小取决于人文社会压力与自然环境支持力的比值。目前，国内外对生态承载力研究依然处于探索阶段，大多以某一个省或某一个城市进行研究，在资料收集和数据处理上比较全面、完整。研究方法有生态足迹模型、状态空间法、资源与需求差量法及植被净第一生产力模型等[3]。喀斯特地区生态环境脆弱，人地矛盾显得尤为突出[4]，前人对此也进行了大量研究，包括区域喀斯特生态脆弱性研究、生态安全评估、生态健康评估、生态系统服务价值评估等，提出区域喀斯特生态治理和保护的迫切性与重要性[5]。为进一步巩固和提高花江示范区石漠化治理的成果，改善生态环境，笔者运用RS和GIS对花江示范区石漠化状况进行分析，结合实地走访的人口经济数据，研究2005—2013年期间生态承载力和石漠化面积变化趋势，这对于分析区域生态系统的稳定性及维护其生态系统的良性发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

花江示范区位于贵州西南部贞丰县与关岭县的交界处，东经105°36′30″～105°46′30″，北纬25°39′13″～25°41′00″，中生界三叠系地层，以石灰岩、白云岩等碳酸盐岩为主[6]，区内碳酸盐岩占95%以上，石漠化面积占总面积的54.69%。属珠江流域南北盘江区北盘江水系北盘江中下游，西北高，东南低，峰丛峡谷地貌，海拔440～1 420 m，相对高度980 m，坡度25°以上土地占总面积的87%[11]。年均温18.4℃，年降雨量1 100 mm。辖北盘江镇的查尔岩、银洞湾和板贵乡的木工、坝山、峡谷和花江镇五里，共6个行政村[12]。示范区总面积51.62 km2，2013年总人口为9 030人，平均人口密度为174.9人/km2。

1.2 数据来源

示范区人文经济社会部分数据主要来源于实地走访的问卷调查、抽样调查和典型农户的追踪调查；气候和水文资料来源于自动气象站的长期监测；土地利用、石漠化面积、植被覆盖数据来源于样地监测和3s技术处理结果。

1.3 研究方法

1.3.1 指标选择及权重确定 根据花江示范区喀斯特峰丛峡谷的特点和实地调查所获得的数据情况，采用层次理论分析法(AHP)，建立四级生态承载力评价指标体系[7]。目标层A喀斯特区域生态承载力，准则层B包括喀斯特区域人文社会压力B1和喀斯特区域自然环境支持力B2，要素层C包括人文社会状况C1、经济状况C2等4个方面，指标层D共18个指标(表1)。

生态承载力的评价方法多，且尚未形成一致，尤其在评价指标权重方面[8]。目前主要采用研究者的主观经验法、主次指标排队分类法及专家调查法。本研究采用专家调查法，对考核指标体系进行深入研究，由每位专家先独立对考核指标设置权重，然后对每个考核指标的权重取平均值，作为最终权重。层次分析综合考虑各因子对示范区经济发展的影响程度，构建判断矩阵，对各生态因子的相对重要性进行两两对比，直至一致性通过，得出各评价因子的权重值。

表1 生态承载力指标体系和权重目标层准则层

1.3.2 生态承载力评价方法 采用综合指标分析法计算出花江示范区的人文社会压力指数，自然环境支持力指数和生态承载力指数。区域喀斯特生态承载力[13]模型满足方程：

KECC=KESI/KEPI

式中：KECC表示喀斯特区域生态承载力，KESI表示人文社会压力，KEPI表示自然环境支持力。

子系统评价公式(1)：

式中：Pi表示影响人文社会压力指数的各要素(P=D1、D2、D3……i)，Wi表示响应人文压力指数各要素的权重值(W=1、2、3……i)。

子系统评价公式(2)：

式中：Si表示影响自然环境支持力指数的各要素(S=D9、D10、D11……i)，Wi表示响应自然环境支持力指数各要素的权重值(W=9、10、11……i)。

1.3.3 数据标准化处理 通过spss20.0软件进行数据整理，无量纲化后各变量的平均值为0，标准差为1，消除量纲和数量级的影响。在原始数据呈正态分布的情况下，利用该方法进行数据无量纲处理是较合理的。将提取的指标数据录入spss软件，分析主成分的特征值、特征向量、贡献率和累计贡献率等(表2)。

表2 花江示范区2005—2013年基础数据及标准化处理后数据

注：标准化处理后的数据无单位。

Note: The standardized data are non units.

1.3.4 喀斯特区域生态承载力分级评价标准 喀斯特区域生态承载力分级评价可以判断喀斯特区域生态承载力变化和走向[9]。根据相关研究资料和专家咨询，参考王密等[10]喀斯特区域生态承载力综合评价案例研究，采用均匀分布函数法对计算结果进行综合分级评价(表3)。

表3 生态承载力分级评价标准

2 结果与分析

2.1 花江示范区生态承载力指数变化

2005-2013年期间花江示范区的生态承载力指数均大于1，属于承载高负荷。其中，2010年生态承载力指数较2005年下降0.4009，说明，此期间石漠化治理工程取得一定的治理效果；2013年生态承载力指数较2010年上升0.148 7，这主要受近几年当地矿山开采追求经济效益，未采取生态修复和生态保护措施，加剧水土流失和环境恶化。

人文社会压力指数2013年较2005年上升0.264。2005—2010年属中压，2010—2013年属于较高压。自然环境支持力指数2013年较2005年上升0.246 2。2005—2007年属于低承载，2007年到2013年属于低承载向中等承载变化(表4)。

表4 花江示范区2005—2013年生态承载力指数及评价结果

2.2 花江示范区的生态承载力

2005—2013年生态承载力指数均大于1，说明示范区近10年期间生态承载力属于承载超负荷范围，但总体呈下降趋势，生态承载力评价指数值仅下降了0.344 3，下降趋势不明显。究其原因：一是人文社会压力较大，2005—2013年花江示范区人文社会压力指数逐渐上升，呈较高压趋势；人均GDP从2005年的2 199.9元增加到2013年的5 591元，特别是农业经济收入占主要来源，而人均耕地面积下降2.6 hm2，表明在有限的土地范围内，人类活动加剧土地利用强度，给区域石漠化脆弱的生态系统造成更大压力；二是自然环境支持力较低，花江示范区碳酸盐岩占95%以上，石漠化面积占总面积的54.69%，其自身的生态环境比较脆弱，海拔440～1 420 m，相对高度达980 m，坡度大于等于25°以上土地占总面积的87%，受垂直地带性景观的影响和季节性温差变化较大的影响，单一的农作物种植已不能很好的适应当地农业经济的发展，从而表现出生态承载力区域协调性差，发展不平衡。第三，人文社会压力和自然环境支持力发展不平衡，二者的大小直接影响生态承载力综合评价的最终结果。

2.3 石漠化治理对生态承载力的贡献

从表5看出，花江示范区2005年极强度石漠化面积86.49 hm2，到2007年后已无极强度石漠化。2013年与2005年相比，强度石漠化减少181.06 hm2，中度石漠化减少255.28 hm2，潜在石漠化减少141.37 hm2，已石漠化面积减少106.25 hm2，呈逐年下降趋势；无石漠化面积增加247.62 hm2，轻度石漠化面积增加416.58 hm2。总体看，花江示范区2005—2013年强度石漠化面积在逐步减少，并向中度、轻度、潜在和无石漠化方向良性发展。说明，人为干预对石漠化治理取得积极的成果。

表5 花江示范区2005—2013年的石漠化面积

3 结论与讨论

1) 目前,关于生态承载力的研究，通常是以行政界线为单位，而花江示范区的生态承载力研究突破以往行政界线的约束，在区域范围内更具有典型性和代表性。通过花江示范区实际情况进行生态承载力综合评价，得出花江示范区2005—2013年期间生态承载力整体超载的态势，并与石漠化治理程度呈正相关。整个示范区人文经济社会压力较大，自然环境支持力较弱，与实际情况基本相符。

2) 通过从人文社会经济和自然地理环境两个方面对花江示范区生态承载力进行综合评价，完成对花江示范区2005—2013年间生态承载力的综合评价，从时间差异和区域差异预测花江示范区在未来几年依然是生态承载力超载的状态，随着各项石漠化治理工程的推进，生态承载力超载情况将趋于减缓，人文社会所产生的压力也不容忽视。区域喀斯特生态承载力的综合评价是一个长期的过程。在一定时空范围内，如何协调人文社会压力与自然环境支持力之间的关系，是当前也是今后提高区域喀斯特生态环境的承载能力、维护生态系统稳定健康发展的重要课题。因此，在研究中应对各项指标因子进行动态监测，有利于预测示范区未来生态承载力发展态势。

[1] 熊康宁，黎 平，周忠发,等.喀斯特石漠化的遥感GIS典型研究——以贵州省为例[M].北京：地质出版社,2002.

[2] 石月珍，赵洪杰.生态承载力定量评价方法的研究进展[J].人民黄河，2005，27(3):6-8.

[3] 高吉喜.可持续发展理论探索——生态承载力理论、方法与应用[M].北京：中国环境科学出版社，2001.

[4] 屠玉麟.贵州喀斯特地区生态环境问题及其对策[J].环保科技，2000,6(1):1-6.

[5] 魏小岛，周忠发，王媛媛.基于格网GIS的喀斯特生态安全研究——以贵州花江石漠化综合治理示范区为例[J].山地学报，2012,30(6)：681-687.

[6] 周忠发，黄路迦.喀斯特地区石漠化与地层岩性关系分析——以贵州高原清镇市为例[J].水土保持通报，2003，23(1):19-22.

[7] 杨志峰，隋 欣.基于生态系统健康的生态承载力评价[J].环境科学学报，2005,25(5)：586-594.

[8] 毛汉英，余丹林.区域承载力定量研究方法探讨[J].地球科学进展，2001，16(4):549-555.

[9] 王中根，夏 军.区域生态环境承载力的量化方法研究[J].长江工程职业技术学院学报，1999，16(4):9-12.

[10] 王 密.喀斯特区域生态承载力综合评价方法研究[J].贵州科学，2005，23(2)：55-59.

[11] 熊康宁，陈永毕，陈 浒，等.点石成金——贵州石漠化治理技术与模式[M].贵阳：贵州科技出版社，2011.

[12] 李开忠，彭贤伟，熊康宁.贵州喀斯特峡谷地区土地利用效果评价——以贵州花江峡谷地区为例[J].中国岩溶，2005，24(4)：293-299,337.

[13] 邓 波，洪跋曾、龙瑞军区域生态承载力量化方法研究评述[J]甘肃农业大学学报，2003，9(3)：282-289.

(责任编辑： 姜 萍)

Comprehensive Evaluation on Ecological Carrying Capacity of Huajiang Demonstration Area in Guizhou

HUANG Jing1,2, ZHOU Zhongfa1,2*, LIU Zhaojun1,2, YAN Lihui1,2

(1.InstituteofKarstScience,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001; 2.GuizhouStateKeyLaboratoryIncubationBaseforKarstMountainEcologicalEnvironment,Guiyang,Guizhou550001,China)

The index system of ecological carrying capacity for Huajiang Demonstration Area was established by AHP and comprehensive index evaluation method and then the comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity was built by calculating the relevant weight values of indexes and finally the ecological carrying capacity of Huajiang Demonstration Area was evaluated by the established comprehensive evaluation model of ecological carrying capacity to further consolidate and uplift the management achievement of stony desertification in Huajiang Demonstration Area, improve the ecological environment and maintain stable development of ecosystem. Results: The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area during 2005～2013 is more than 1, which is out of carrying overload range. The standardized comprehensive evaluation index of ecological carrying capacity in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 0.3443 compared with in 2005 and the declining trend is not obvious. The stony desertification area in Huajiang Demonstration Area in 2013 decreases by 106.25hm2and the stony desertification area in Huajiang Demonstration Area shows a declining trend year by year. In conclusion, the management of stony desertification in Huajiang Demonstration Area has made some positive effect but the stony desertification still is in the alert status overall.

karst; cliffs and peaks gorge; stony desertification; ecological carrying capacity

2015-12-12； 2016-03-10修回

国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目“人为干预下喀斯特山地石漠化的演变机制与调控”(2012CB723202); 2012年贵州省国际科际合作计划项目“不同生态恢复措施干预下喀斯特石漠化演变及调控研究”[黔科合外G字(2012)7022]

黄 静(1987-),女，在读硕士，研究方向：喀斯特生态建设与区域经济。E-mail：yysq0852@163.com

*通讯作者：周忠发(1969-)，男，教授，博士生导师，从事喀斯特资源与环境可持续发展研究。E-mail：fa6897@163.com

1001-3601(2016)03-0140-0168-04

S19

A