基于AHP的克孜勒苏河流域生态安全评价及预测

陈 佳，鲍雅静，徐 媛，姚毅恒，崔立新，赵琪茉(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116605)

生态安全是21世纪人类社会可持续发展面临的一个新主题，具有重要的研究意义[1]。生态安全与国防安全、经济安全都是国家安全的重要组成部分，是指国家或地区在生存和发展过程中所需的生态环境处于不受或少受破坏与威胁的状态[2-3]。目前，环境问题、资源问题、粮食问题、人口问题等，已成为人类社会可持续发展过程中重大的障碍性问题，其中生态环境问题是主要面临的环境问题之一[4-6]。

中国目前的生态环境问题不容乐观，尤其是西部地区由于干旱、高寒以及严重的水蚀与风蚀，生态环境十分脆弱[7-9]。目前已经有越来越多的人意识到生态安全的重要性，此前生态学者们也多次提出西部地区生态环境保护的方案。李宗杰等[10]、彭月等[11]、郝时远[12]分别对甘肃、宁夏、青海的生态安全进行评价分析，在水土保持、流域安全等方面为各研究地区的生态环境保护提供了可靠依据，并为提高该地区生态安全综合水平提出了宝贵意见。这些研究对中国西部地区生态环境保护做出了重要的贡献，也为生态安全方面的研究奠定了基础。

但是近几年中国仍有许多西部地区面临生态安全问题。位于新疆地区的克孜勒苏河流域水资源总量相对缺乏，且分布不均，草场面临过渡放牧而严重退化的困境，野生物种栖息地也受到严重威胁，土地利用率低，造成人均耕地面积较少。此外，流域内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，夏季洪水泛滥极易引发灾害，生态环境极其脆弱，一旦破坏将难以恢复[13]。

本文基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)选取经济生态安全系统、自然生态安全系统、社会生态安全系统中的15个指标构建生态安全评估评价体系，评价克孜勒苏河流域生态安全状态，并对该地区未来的发展做出预测，以期为克孜勒苏河流域生态环境的可持续发展提供可靠依据。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

克孜勒苏河主源发源于天山南脉中吉边界西侧吉尔吉斯斯坦境内扎尔多布卡山口海拔4 419 m的冰山上。从乌恰县吉根乡的斯姆哈纳入境，由西北向东南横贯乌恰县中部，流入喀什地区疏附县，汇入喀什噶尔河。流域坐标范围为：74°54′27″E～75°19′23″E，38°51′28″N～40°10′40″N。该地区温差大，气候干燥，降水量小而蒸发强烈。

1.2 生态安全评估指标体系设计

通过对克孜勒苏河流域各类生态功能区内的生态系统结构和服务功能进行研究，按照涵盖流域生态安全的自然、经济和社会三个因素，综合归纳确定了15个因素作为评价因子，对克孜勒苏河生态安全进行评价，评价指标体系及指标权重[3]见表1。

表1 克孜勒苏河生态安全评价指标体系及指标权重

1.3 数据来源及处理

人均GDP、粮食单产、林业单产、牧业单产、经济密度、化肥施用量、氮肥施用量、磷肥施用量、人均耕地面积、人口自然增长率、城镇化率、人口密度等社会经济指标均来自2012-2015年乌恰县干部手册和统计年鉴电子版。林业面积比重、草地面积比重、耕地面积比重来自于对2000年、2009年和2016年Landsat5 TM和Landsat8 OLI遥感影像的解译。

对表1中不同安全趋向性的指标采用极差标准化法，处理成值域范围为0～1的无量纲数据。在评价过程中采用AHP确定指标评价权重，得出各子系统及综合生态的安全度，最后使用灰色GM(1,1)预测模型预测该流域生态安全的变化情况。

1.4 评价标准

根据克孜勒苏河流域的实际情况，将该地区生态安全指数等级划分为五个安全档次，见表2[14]。

表2 克孜勒苏河流域生态安全指数等级划分标准

2 结果分析

2.1 克孜勒苏河流域生态安全总体变化趋势

克孜勒苏河流域评价结果如图1。2008年克孜勒苏河流域处于一般安全状态；2009年该流域安全状态下降幅度较大，变为欠安全状态；2010-2015年生态安全状态一直平稳上升，逐步从欠安全状态演变为一般安全状态，其主要原因是经济生态安全系统和自然生态系统上升导致的。造成经济生态安全系统上升的原因可能是该地区耕地面积减少，化肥(包括氮肥和磷肥)的施用量越来越少，而自然生态系统上升可能是该地区草地面积增加而耕地逐年下降导致的。

图1 克孜勒苏河流域生态安全现状及预测图

2.2 克孜勒苏河流域生态安全预测

在对该流域生态安全现状评价的基础上，采用灰色GM(1,1)预测模型，预测2020年该地区生态安全状态：从2016年至2020年克孜勒苏河流域生态安全持续上升，从一般安全的状态逐步向较安全状态靠近，预计2020年该地区湖泊生态安全值达到较安全，若按此趋势发展并保持下去，克孜勒苏河的生态安全状态较稳定，但是想达到安全状态还应采取进一步的保护措施。

3 对策与建议

生态安全是国家安全和社会稳定的重要组成部分，具有长期性、整体性、全球性等特点，从区域生态安全的角度出发，区域生态安全与人类活动和社会需要更是密切相关。通过建立克孜勒苏河流域2008-2020年的生态安全评价系统，得到结论:该流域生态安全处于上升状态，但是增长情况并不明显，预测至2020年克孜勒苏河流域生态安全将持续处于较安全状态，但并未达到安全状态。若这种趋势不能得到有效地缓解，克孜勒苏河流域的现状将不能得到有利的改善。

为使克孜勒苏河流域生态安全达到安全状态，提出以下建议：(1)继续在非耕地上大力发展戈壁产业，变戈壁为资源，推动流域内农业产业结构战略调整，大大提高土地利用率，并有效防范水土流失等自然灾害的发生；(2)对于过度放牧问题，完善相关法规，加强执法力度，严格控制放牧牲畜数量，为天然草场以及野生动物栖息地的保护提供法律依据。

参考文献：

[1] 吕建树，吴泉源，张祖陆，等. 基于RS和GIS的济宁市土地利用变化及生态安全研究[J].地理科学, 2012, 32(8)：928-935.

[2]黄宝强，刘青，胡振鹏，等.生态安全评价研究述评[J].长江流域资源与环境, 2012, 21(S2)：150-156.

[3]徐媛, 鲍雅静, 李政海,等.巴里坤湖流域生态安全评价及预测研究[J].大连民族大学学报, 2017, 19(5)：442-444.

[4]左伟，周慧珍，王桥.区域生态安全评价指标体系选取的概念框架研究[J].土壤, 2003(1)：2-7.

[5] SPIEGEL J M, BONET M, YASSI A, et al.Developing ecosystem health indicators in Centro Habana：A community-based approach[J].Ecosystem Health, 2001,7(1)：15-26.

[6] REES W E.Revisiting carrying capacity: Area-based indicators of sustainability[J]. Population and Environment,1996,17(3)：195-218.

[7]肖笃宁，陈文波，郭福良.论生态安全的基本概念和研究内容[J].应用生态学报，2002(3)：354-358.

[8] WACKERNAGELM, ONISTOL, BELLOP.National natural capitalac counting with the ecological foot printconcept[J] .Ecological Economics, 1999, 29：375-390.

[9]WACKERNAGELM, LEWABL, HANSSONC.Evaluating the use of natural capital with ecological foot print;application in Sweden and subregions[J].Ambio, 1999, 28 (7)：604-612.

[10]李宗杰，田青，宋玲玲，等.基于水土保持的甘肃省生态安全评价[J].生态学杂志,2015, 34(5)：1420-1426.

[11]彭月,李昌晓,李健.2000-2012年宁夏黄河流域生态安全综合评价[J].资源科学,2015, 37(12)：2480-2490.

[12]郝时远.我国西部地区生态安全堪忧——以青海省生态环境问题为例[J].中国经贸导刊, 2005(22):46-47.

[13]李琳琳.克孜河流域径流预测及水量分配研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学,2015.

[14] 储佩佩，付梅臣. 中国区域土地生态安全与评价研究进展[J].中国农学通报， 2014,30(11):160-164.