基于层次分析法的理县生态脆弱性分析

丁 锐，谢骏锴，杨 旭，伍良旭

（成都理工大学，地球科学学院，四川 成都 610059）

生态脆弱性表现为生态系统及其组成要素面对内外扰动时易受损、自身恢复与再生能力差[1]。生态环境脆弱性评价有助于人们认识区域生态变化规律，是生态规划和制定可持续发展政策的重要依据。由于研究领域和研究对象存在差异性且对于生态脆弱判定标准各不相同，因此难以形成一套普适性的生态脆弱性评价方案。目前常用的生态脆弱性评价方法主要有层次分析法[2]，综合指数法[3]和主成分分析法[4]等。县域是基本的行政独立单元，山地区域的生态环境又极易发生改变，同时随着近年山区旅游业的快速发展，研究山地县域的生态脆弱性的时空变换对于研究区域的综合发展与环境保护具有较高的参考意义。

四川省阿坝藏族羌族自治州理县位于龙门山断裂带中段，2008年汶川特大地震对当地生态环境造成了一定影响。近年来当地旅游产业的快速发展，对当地生态环境承载力提出了巨大的考验。本研究中以理县为研究区域，采用层次分析法（AHP）对理县2008年与2018年的生态脆弱性进行界定与评价，探寻理县在汶川大地震后的震后生态恢复情况，揭示2008年至2018年间理县辖区内的生态脆弱性的时空变换，对目前理县生态环境脆弱性进行评价，从而为研究区域未来的旅游产业发展和环境保护提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

理县隶属于四川省阿坝藏族羌族自治州，位于青藏高原东缘，地理坐标为30°54′43″～31°12′12″N、102°32′46″～130°30′30″E，面积约为4313 km2，为山地型立体气候，降雨主要集中在春夏季，冬季无霜期较短，河谷地带年平均气温为6.9～11℃，年降雨量在65～100 cm之间。理县境内山峦起伏，平均海拔2700 m，县城海拔1888 m，位于龙门山断裂带中断，国道317线沿杂谷脑河贯穿全境。理县旅游资源丰富，境内土地利用受地形地貌影响较大，其自然环境资源对当地第一产业和第三产业发展至关重要。因此，本文针对理县自然生态及社会经济状况对其展开生态脆弱性评估，为当地生态资源保护及合理开发利用提供决策依据。

1.2 数据来源与处理

本研究所使用的数据主要分为遥感、气象、土壤类型以及地形地貌数据。①遥感数据来自美国地质勘探局（USGS）提供的30 m分辨率的2008年TM数据以及2018年OLI数据，轨道编号为130/38，被用于计算2008年和2018年的植被覆盖度；②数字高程数据来自地理空间数据云提供的GDEMDEM 30 m分辨率的数字高程数据，以此为基础对研究区进行地形起伏度、坡度和坡长提取；③土壤数据来自世界土壤数据库（HWSD）提供的1：100万土壤数据集，用于计算研究区土壤可蚀性；④气象数据来自于四川省气象局的站点统计数据，基于每日降雨量计算降雨侵蚀力；⑤社会经济数据来自于四川省统计局公布的统计年鉴数据，用于分析人类适应性因素对生态环境的影响。

本研究以30 m×30 m大小栅格作为基本评价单元，采用栅格运算方式对各评价指标进行计算，再对各个指标进行归一化处理并对指标赋予一定权重进行计算，最终对理县2008年和2018年生态脆弱性进行评价分级。

2 生态脆弱性评价体系构建

生态环境的脆弱性受多种因素的相互作用和叠加影响，因此需要充分考虑各方面的影响因素。本文从地形因素、生态敏感性、人类适应性三个方面进行综合考量，分别计算地形起伏度、坡度、坡长、土壤可蚀性、降雨侵蚀力、植被覆盖度、旅游人次和地均化肥施用量9个指标因子。其中指标值因子分为正向指标和负向指标，正向指标值越大代表对生态环境脆弱性影响越大，反之，负向指标值越大代表对生态脆弱性的影响越小。层次分析法是一种定性与定量结合的评价方法[5]，本文结合理县实际情况，基于层次分析法最终确定理县生态脆弱性评价的指标体系及权重（表1）

3 结果分析

3.1 生态脆弱性时空变化

按照“2.3”节中的方法计算2008年和2018年生态脆弱性指数并进行从低到高分为5级，得到研究区生态脆弱性分级（图1）。根据图1信息，2018年理县生态环境脆弱性相较于2008年有明显改善，可知2008年汶川大地震对理县生态的影响已基本恢复。分析生态脆弱性等级空间分布，理县生态环境重度脆弱和极度脆弱地区大多集中在西部和南部地区，也和理县人口活动地区和土质分布情况相吻合。整体上高海拔地区的生态脆弱性高于低海拔地区，理县高海拔地区植被较为稀疏且地形起伏较大，生态环境较为脆弱，与本研究结果一致。统计各等级面积，2008年微度、轻度、中度、重度、极度脆弱区域面积分别为：713.66 km2、923.73 km2、1275.67 km2、903.99 km2和498.01 km2，其中中度脆弱地区占比较大，占总面积的29.50%。2018年微度、轻度、中度、重度、极度脆弱区域面积分别为：1206.93 km2、1143.80 km2、1146.77 km2、585.92 km2和236.60 km2。相较与2008年，理县极度脆弱和重度脆弱地区面积明显减少，分别下降了6.04%和7.34%，仅占总面积的5.48%和13.46%。2008年的很多高脆弱性地区在2018年已转为较低级别脆弱性，2018年理县微度脆弱级别区域占比最大，为27.94%，表明理县生态环境得到较好的保护。

根据结果，对应各个指标的值域高低空间分布情况，发现地形因素和土壤可蚀性对本次评价结果影响较大，结果的高级别脆弱性地区也与该指标因子的分布基本吻合。高海拔地区一般植被稀疏，地形因素指标对生态脆弱性指数影响较大。理县的土质分布情况影响了整体脆弱性分布情况，土壤可蚀性较高的褐土大多集中在西部和南部，与重度和极度脆弱地区整体分布耦合。

图1 研究区2008年、2018年生态脆弱性分级对比

4 结论与讨论

本研究根据研究区实际状况和生态脆弱性形成机制，基于层次分析法设计了三个评价准则，9个指标对理县2008年和2018年生态脆弱性时空变化特征进行分析评价，得出以下结论：

表1 理县生态脆弱性评价指标体系

（1）理县生态脆弱性大多集中在高海拔山地地区，该海拔地区温度低、植被覆盖较少。受地形起伏度影响较大，水土流失较为严重，因此生态较为脆弱。在低海拔地区，生态系统稳定良好，脆弱性指数较低。从空间分布来看，理县东部的生态脆弱性要好于西部和南部地区。

（2）2018年理县生态脆弱性相较于2008年有明显改善。极度和重度脆弱性地区面积减少了579.48 km2。2008年极度脆弱性地区在2018年向中度脆弱和轻度脆弱转换，表明2008年汶川特大地震后理县生态环境得到较好修复。

目前生态脆弱性评价方法尚不统一，受不同地区差异性影响，指标选取也不尽相同，因此不同学者的研究结果不具有空间上的可比性。本文在构建评价体系时，由于某些指标数据难以获取，因此个别指标尚未纳入评价体系，如何建立科学完善的指标体系还有待进一步探究。但基于同一地区和评价体系，对不同时期进行对比，能够较好分析出生态脆弱性变化趋势，为当地生态保护及治理提供一定建议和参考。