克孜勒苏河流域生态脆弱性评价

刘伟东 刘翀 张靖

摘 要：通过建立“压力—状态—响应”（PSR）生态脆弱性评价模型，从压力、状态、响应3个层次选取7个评价指标，对克孜河流域的生态脆弱性进行评价。结果表明：（1）克孜河流域脆弱度非常高，重度、极重度脆弱区面积占49.87%，轻度脆弱区面积仅占17.55%。（2）克孜河流域脆弱性格局呈现北低南高的规律，轻度脆弱区分布于恰克玛克河源头和克孜勒苏河上游区域，重度、极重度脆弱区集中在帕米尔高原、昆仑山麓，喀什三角洲以西地段。

关键词：生态脆弱性；脆弱度评价；克孜勒苏河

中图分类号：X826 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.04.019

Evaluation of Ecological Vulnerability in Kizil Su River Basin

LIU Weidong1，LIU Chong2，ZHANG Jing2

（1. Ordos City Planning Certification Center， Ordos， Inner Mongolia 017000， China； 2. College of Environment and Resources， Dalian Minzu University， Dalian， Liaoning 116600， China）

Abstract：In order to evaluate the ecological vulnerability of Kizil Su River basin， the experiment was conducted through "pressure - state - response" （PSR） assessment model， and seven evaluation indices from 3 levels including pressure， state and response were selected. The results showed that： （1） the vulnerability of the Kizil Su River basin was very high， in which severe and extremely severe vulnerability areas was 49.87% and mild vulnerability area was 17.55%. （2） The pattern of vulnerability in Kizil Su River basin had a trend of higher in the north and lower in the south， showing that mild vulnerability areas distributed in the source of Qiakemake River and upstream of Kizil Su River， severe and extremely severe vulnerability areas concentrated in the Pamirs， the foothills of Kunlun， and west of Kashi Delta area.

Key words：ecological vulnerability； vulnerability assessment； Kizil Su river

生態脆弱性是指生态系统受到外界干扰后表现出的不稳定特性[1]，即生态环境所表现出的易变性，这种变化往往是向不利于人类生存、发展和利用方向发展。脆弱的生态环境抗外界干扰能力低，受到干扰后自恢复能力差，生物组成和生产力波动性大，极易发生退化。地质构造、地貌特征、气候状况、水资源条件、植被覆盖情况、人类活动强度等都会影响或导致生态环境脆弱性变化[2-3]。同时，生态脆弱性评价是诊断区域环境问题[4]、识别关键脆弱环境因子的重要手段[5]，也是生态环境整治的必要步骤之一。

随着全球变化和人类活动的加剧，生态与环境问题日益严重，生态脆弱性问题尤为突出。有关生态脆弱性的研究越来越成为国内外学者研究的焦点，在生态脆弱评价的理论、方法和应用领域开展了大量卓有成效的研究。在理论和评价方法方面：Chen等[6]认为，生态脆弱性是区域生态系统在人类活动影响下发生变化（退化或改善）的潜在可能性及其程度；周劲松[7]认为，生态系统脆弱性指生态系统在一定机制作用下，容易由一种状态演变成另一种状态，遭变后又缺乏恢复到初始状态的能力；乔青等[8]综述了生态脆弱性评价的理论与方法，构建了“敏感—弹性—压力”的评价模型；于伯华等[9]依据“生态问题—环境因子—评价指标”原则，对青藏高原高寒区进行脆弱性评价，结果表明，青藏高原中、重度以上脆弱区面积占74.79%。在生态脆弱性理论不断完善的同时，众多学者选择对典型的脆弱生态环境进行评价研究。李滨勇等[10]结合层次分析法（AHP）和模糊综合评判法对北疆8个地州的生态脆弱性进行评价，证明了兼具两种方法用于生态脆弱性的优势；靳毅等[11]通过建立“敏感性—弹性—压力”生态脆弱性评价模型，对乌审旗近50年的草地生态脆弱性进行动态评价，表明该旗草地生态系统大部分属于中、低度脆弱区；马骏等[12]采用“压力—状态—响应”评价模型对三峡库区（重庆段）的生态脆弱性评价结果表明，重庆段整体处于中度脆弱。

克孜勒苏河流是我国5个典型的生态脆弱区之一，有关该地区生态脆弱性研究尚未见报道，本研究对克孜勒苏河流域进行生态脆弱性评价，以期为该区域环境整治、污染治理、生态保护、环境规划等提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

克孜勒苏河流域地处欧亚大陆腹地，位于我国最西部，流域面积1.99×104 km2，平均海拔4 000 m以上，年均降水量150 mm左右，年际变动大，降水稀少而蒸发强烈，气候干燥，昼夜温差大，属极度干旱的典型大陆性气候。流域内虽然草场面积广大，但植被覆盖度低，大部分地区为荒山戈壁，且草场面临过度放牧而严重退化的困境，气候恶劣，不适宜植被生长，植被高度、盖度降低，种类减少，群落结构单一，生态环境日趋恶化。土地资源大部分是山地和戈壁荒滩，大面积地区属于无植被区域，夏季洪水泛滥和开发利用均易引发次生灾害。

1.2 研究方法

1.2.1 评价因子选择 依据生态问题-环境因子-评价指标的途径筛选，以“压力—状态—响应”（PSR）为评价模型，综合考虑自然、经济、社会的情况，从压力、状态、响应这三个层次中选取坡度、>10 ℃积温、人口密度、NDVI、土地利用、降水、人均GDP等7个指标作为生态脆弱性评价指标。压力与状态指标描述了人类活动对生态环境造成的压力，以及在这种压力下资源与环境的质量状况、社会经济状况；响应指标描述社会各个层次对造成环境脆弱压力的响应。资源的利用率、生态整治的程度、社会进步和经济的发展等都是这一指标体系中的重要组成成分。

1.2.2 数据处理及指标权重确定 参评指标数据性质（有的指标越大越好，有的指标越小越好）及量纲不同，数据首先采用极差标准化处理成无量纲数据进行评价。

其次，采用层次分析法（AHP），构造判断矩阵，建立层次结构模型，计算各项评价指标的权重，专家根据经验对各项因素的重要性进行打分，并根据最终打分结果确定各因素权重，指标权重值如表1所示。

1.3 数据来源与处理

人口密度和人均GDP指标来自2015年乌恰县统计年鉴；土地利用数据由2016 Landsat 8 OLI影像解译获得；坡度计算以90 m空间分辨率的SRTM DEM为数据源；降水数据从中国气象数据网（http：//data.cma.cn）下载；NDVI来自于MODIS MOD13Q1 NDVI 16 d最大值合成产品（下载地址：https：//ladsweb.modaps. eosdis.nasa.gov/search/），空间分辨率250 m，时间跨度为2008—2016年。

以上数据使用ArcGIS10.3进行空间量化处理，以栅格为基本评价单元，栅格大小定义为30 m × 30 m。

2 结果与分析

全区脆弱度差异较大（值域范围0～1，值越大则表明该地区生态系统越脆弱），最低值为0.27，最高值为0.67。为更好地表述克孜河流域生态系统脆弱性的空间分布，在ArcGIS中利用“自然间断点”分级法，将全区所有的栅格按照脆弱度的大小分成4个等级：轻度、中度、重度和极重度（图1）；然后根据空间分布划分不同等级的脆弱区，面积统计见表2。

2.1 轻度脆弱类型区

轻度脆弱类型面积3.50×105 hm2，占区域总面积的17.55%（表2）。主要分布在克孜河上游两侧附近以及乌恰县的北部地区恰克玛克河源头区域；区海拔高程在1 500～4 000 m的低山地带；气候类型主要为山区丘陵气候，年平均气温较低，一般在11 ℃以下，夏季短促、气候凉爽，降雨量相对偏大，有时可能出现暴雨，冬季漫长但并不寒冷，春季和秋季不明显； >10 ℃积温在737 ℃左右，降雨量可达223 mm以上，植被以森林和灌木为主，覆盖度相对较高，植被指数在0.4～0.6之间。

2.2 中度脆弱类型区

中度脆弱类型面积为6.49×105 hm2，占区域总面积的32.58%。该类型区分布规律并不明显，主要分布在低覆盖草地和戈壁区域；>10 ℃积温多维持在1 300～2 500 ℃左右，年降水量大多在163～205 mm之间，植被覆盖指数在0.1～0.2之间。

2.3 重度、极重度脆弱区

重度、极重度脆弱区在克孜河流域占比重较大，面积约为9.93×105 hm2，占49.87%。二者大部分集中在流域以南、西南和东南，即帕米尔高原、昆仑山麓和喀什三角洲以西地段；区域>10 ℃積温高达3 639 ℃，年降雨量却极低，大多在133～163 mm之间，最多不超过205 mm；气候干旱、降水稀少，气温常年较高，植被指数多在0～0.1之间。

昆仑山和帕米尔高原，海拔高程均在4 000 m以上；年平均气温低，一般在0 ℃以下；全年四季划分不明显，表现为冷暖两季，暖季多降雨气流难以进入；受东部塔克拉玛干沙漠的影响，流域内降水量稀少而蒸发强烈，气候干燥，昼夜温和短促，但处于本流域的地区山体多处于背风坡，降水量多以降雪形式为主；冷季漫长且严寒，并常有大风出现，山峰终年积雪，部分地区有大量冰川。

喀什三角洲为喀什平原气候区，海拔高程在1 500 m以下；年平均气温较高，一般在11 ℃左右，气温日变化大，日照时间长；气候干燥，降水稀少而蒸发强烈；春季酷热时间短，秋季降温迅速，冬季漫长气温较低。

3 结论与建议

通过建立“PSR”生态脆弱性评价模型，设计从压力、状态、响应3个层次，7个评价指标，对克孜河流域的生态脆弱性进行动态评价。从面积统计来看，克孜河流域整体上脆弱度非常高，中、重度及以上脆弱区的面积占82.45%；从空间分布上，脆弱性整体呈现南高北低的格局，轻度脆弱区主要分布在恰克玛克河源头区域和克孜勒苏河上游区域，重度、极重度脆弱区面积占比高达49.87%，接近全区面积的一半，大部分集中在帕米尔高原、昆仑山麓，喀什三角洲以西地段。

恶劣的自然地貌条件和气候条件是该流域生态系统脆弱的主导因素，加之人类的活动破坏，导致该地区生态系统极其脆弱，脆弱的生态系统一旦破坏将难以恢复。因此，在地貌、降水、气温等较难控制的自然地理因素制约下，如何使人类活动对流域生态系统的破坏降至最低是维持克孜勒苏河流域生态平衡的关键。根据流域生态脆弱性评价结果提出以下建议：建立生态补偿机制，加大生态建设投入，建立大规模防风沙带、防洪堤坝等；恢复植被，减少对流域内湿地的围垦和破坏；控制耕地面积，推广节水农业；加强草地保护的监督，明确草地保护的职责，设立草地保护的管理体系和奖惩机制。

参考文献：

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