基于PSR模型的粤北生态特别保护区生态安全评价*

王 卫 ， 田广增 ， 陈逸明 ， 孔德庸 ,3

（1.韶关学院英东生物与农业学院，广东 韶关 512005；2.韶关学院旅游与地理学院，广东 韶关 512005；3.韶关学院粤北土壤土地研究中心，广东 韶关 512005；4.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642；5.广州市华南自然资源科学技术研究院，广东 广州 510610）

生态保护区是保护自然生态系统并维护其良性发展的特定区域。自然生态保护区的划定，是规范保护区内人类开发活动、持续改善生态环境、保护生物多样性、实现生态产品价值的重要途径，是生态保护红线的重要组成部分。生态保护区是以自然保护地体系为主体，包括重点生态功能区及生态环境敏感区和脆弱区等区域[1]。对生态保护区的规划、管护和评价是生态保护区管理的重要内容，是维护生态保护区生态功能的重要途径[2]。

生态安全评价是在考虑人与自然环境相互协调的前提下，通过构建评价体系，分析生态安全影响因素，评价保护区生态安全的保障程度，为区域生态文明建设和生态环境管理决策提供支持。1989年国际应用系统分析研究所在阐释全球生态环境问题时首次提出“生态安全”这一概念[3]。张明轩[4]、何志斌等[5]、谢波等[6]采用PSR（压力/Pressure-状态/State-响应/Response）模型，构建压力层、状态层和响应层的评价指标体系，评价研究区的生态安全状态。粤北地区是广东省重要的生态屏障，是广东省生态产品的聚集地和输出地。粤北生态特别保护区是广东省于2017年9月在清远市和韶关市启动建设的，旨在推动区域生态内涵的发展，生态优势的转化，生态产品价值的实现[7]。通过构建压力状态响应模型的生态安全评价指标体系，对粤北生态特别保护区进行生态安全评价，是维护其生态安全的基础，具有现实意义。

1 研究区与数据来源

粤北生态特别保护区是指在广东省韶关市和清远市形成的具有特殊生态价值的保护区，从保护和发展的角度综合考虑，粤北的特殊环境保护区包括南岭南水片区、石门台与罗坑片区和南北连接生态走廊。研究数据包括遥感数据、高程模型数据、统计数据和社会经济数据。遥感数据为Landsat卫星影像，用来获取研究区的土地利用率、植被覆盖度和生物量，数据获取时间为2010年和2018年的12月，高程模型数据为DEM数据，用来获取研究的地形信息，来源为地理空间数据云（www.gscloud.cn）。统计数据和社会经济数据来源于统计年鉴、政府公报，用于人口、经济数据的获取。

2 研究方法

2.1 基于PSR模型的指标选取

粤北生态特别保护区是人与自然环境协调发展的区域，人类既是生态系统的参与者也是生态系统的维护者，对区域的生态安全有较大的影响，应作为评价指标体系的压力指标。土地利用情况是人类活动和自然环境共同作用的结果，是反映生态系统运行状态的重要指标，通过分析其景观生态指数构建状态指标。通过土地利用率、植被覆盖度、生物量和地形信息分析生态功能重要区的变化情况和景观破碎度指数，构建响应指标。以压力、状态、响应为准则层，构建粤北生态特别保护区生态安全评价指标体系，如表1所示。

表1 生态安全评价指标计算方法

2.2 指标权重确定

指标权重的确定是生态安全评价的重要内容，用于定量化表示安全状态。权重确定方法有主观赋权法和客观赋权法。为使生态安全评价结果更加可信，本研究采用熵权法对指标的权重进行确定。熵权法是一种客观赋权法，指标信息量越大，不确定性就越小，熵就越小，而指标的离散程度越高，熵就越大[10-11]。通过对比和计算各个指标的熵，确定评价指标的权重，如表2所示。

表2 粤北生态特别保护区生态安全评价权重及指标体系

2.3 单因子评价

由于生态安全评价中各指标不是线性反映生态保护区生态安全的状态和水平，因此本研究采用自我抑制模型进行单因子评价[12]。

式中，R表示其中一项指标的测度值大小，P表示其中一项指标关于生态安全评价的指标评价值。计算各指标评价值，并且按照年度对比计算出其测度值，如表3所示。

表3 2010年和2018年单项指标测度值

在评价单因子中，当单项指标量值的正负值不一致且相悖时，采用上述的公式（2）进行评价；当指标量值的正负值具有一致性时，其单项指标采用上述公式（1）来求得单因子指标评价值。

2.4 生态安全综合评价

本文采用综合评价法计算粤北生态特别保护区生态安全综合评价值的等级[13-14]：

式中，Wi为各因子指标权重，Xi为单因子指标得分，I为生态安全最终得分。根据区域实际和已有研究，将生态安全划分为5个等级：高度危险（0≤I＜0.2），中度危险（0.2≤I＜0.4），危险（0.4≤I＜0.6），比较安全（0.6≤I＜0.8），安全（0.8≤I＜1.0）。计算结果如表4和表5所示。

表4 2010年粤北生态特别保护区生态安全综合评价结果

表5 2018年粤北生态特别保护区生态安全综合评价结果

3 结果分析

通过分析得出，研究区2010年和2018年粤北生态特别保护区生态安全评价值分别为0.712和0.649。其中，比较安全等级I为0.6≤I＜0.8，因此2010年和2018年皆处于较为安全的状态。由于粤北生态特别保护区内交通不便，山区地势落差大，该区人口密度相对较小，且受国家政策影响，生态系统受人类干扰程度小，自然景观保存比较完整，生态系统功能比较完善。但研究区2018年生态安全评价值较2010年有所下降，由此反映出近年来生态保护区受到了一定程度的人为因素影响。近年来，耕地和建设用地面积有所增加，有更多的人类活动参与到生态系统中，对生态保护区的生态安全造成了一定程度的影响。加上研究区旅游业发展越发迅速，生态保护区自然景观由于建设和开发受到了一定程度的破坏，生态功能有所退化，但生态系统仍处在比较安全的阈值。

统计资料显示，1970年来粤北生态特别保护区所在地区气温是逐年升高的，生态保护区的主要补给来源是大气降水，水面的蒸发过程受气温增减的影响，然而近年来保护区的降水量不断下降[15-16]。气温和降水同时制约着植物的生长，在雨季还会出现洪涝、泥石流等灾害和降雨时间短、雨量大的情况，对生态系统造成一定程度的破坏。这些因素不但使保护区的生物、水文、土壤等受到破坏，而且会极大地危胁整个生态保护区的生态系统安全，最终导致生态保护区的生态系统稳定性退化。

4 结论与展望

粤北生态特别保护区是广东省生态屏障的重要组成部分，是南岭国家公园的核心区，对地区的生态安全起到重要的保障功能。本研究基于PSR模型，构建粤北生态特别保护区的生态安全评价指标体系，评价2010年和2018年安全指数和变化情况，得出以下结论：

1）粤北生态特别保护区处于较强的生态安全边际，研究区林地覆盖率在90%以上，自然生态环境较好。由于地形起伏较大，海拔相对较高，人类干扰程度比较小，粤北生态特别保护区是广东省生态产品的输出地，对维系区域生态安全起到强有力的保障作用。

2）通过分析研究生态安全的年际变化，2018年相较于2010年的安全值有所下降，分别为0.649和0.712，下降幅度为8.8%。随着区域旅游资源的开发和人类经济活动的增加，保护区内的生态受损点有所增加，导致生态安全系数有所下降。这也是人民对美好生活向往的重要表现，保护区内能够提供优质的生态产品，如优美的自然环境、奇特的地质风貌、富含负氧离子的新鲜空气和纯天然食品等，但在开发这些生态产品的同时，仍需加大对生态保护区的政策支持力度和保护力度。

3）亟须建立完善的生态补偿机制和生态产品定价机制，将生态产品输出地的价值进行量化并开展区域交易，维护保护区的生态安全保障功能，使其能持续输出生态产品，保障生态安全。

4）本研究构建的基于压力-状态-响应模型的7个评价因子，虽然没有全面考虑生态安全的影响因素，如水资源、大气环境等，但引入资源环境承载力评价中的生态功能重要区，对自然因素和人为因素导致的功能区面积改变进行了整体考虑，能够反映多因子的综合影响。

在粤北生态特别保护区的基础上，国家应尽快建设南岭国家公园，实现跨区域的生态安全保障，为南岭周边乃至国家的生态文明建设服务，并提供更多更优质的生态产品，助力“两山”理论的实践。