湟源县生态工程实施效应分析——基于3S技术及问卷调研数据

欧阳梦玥，陈 琼

(青海师范大学地理科学学院，青海 西宁 810016)

引言

我国的改革开放政策于20世纪80年代开始实行，随之而来的是工业化和城镇化的进程日益加快，加之人口增长速度的加速使得环境问题逐渐突出。人类的生产生活、社会活动和对自然资源的不合理开发给生态环境带来巨大的压力，环境质量问题不断攀升、生态赤字进一步扩大。生态问题不仅是我国社会进步与工业发展所面临的挑战，也是世界各国都高度重视的全球性问题。20世纪50年代以日本、美国、苏联等国家为代表，开始了生态工程的评价工作，对森林生态效益展开了研究[1]。我国马世骏教授于1979年首次提出“生态工程”的说法，并对其原理和研究对象进行了研究和归纳[2]。随着“绿水青山就是金山银山”等多项环保理念的提出，国家高度重视生态恢复与治理，党的十八大以来更是把生态文明建设摆在极其重要的战略位置。

青海省位于我国生态脆弱性较强的青藏高原东北部地区，作为我国生态屏障构建的重要一环，青海省的生态保护意义重大，近年来实施“三北”防护林体系建设、青海湖流域生态环境保护与综合治理等一系列生态工程，大力推进退牧还草、退耕还林、退耕还草、天然林保护等项目的实施，构建各类评价指标体系，从水土保持、水源涵养、生态系统服务实物量和价值量等多方面进行生态工程实施效应的评价[1]。青海省政府并于2018年提出“一优两高”战略，强调坚持生态保护的优先性。湟源县为西宁市下辖县，一直以来生态环境脆弱。由于特殊的地理位置和农牧条件，湟源县生态保护工程的建设意义十分重大。近年来，湟源县以“生态立县”为战略目标，生态工程的实施效应显著。

土地利用方式的变化可以直观反应研究区域在一定时段内受气候(如：气温、降水等)、人为(如：乱砍滥伐、过度放牧等)等多方因素的影响结果，对于把控生态工程的建设情况、生态恢复项目的实施效应都有着较强科学性和代表性。

本文在梳理相关文献的基础上，采用美国Landsat卫星数据，利用基于面向对象的分类方法，对不同时期的湟源县土地利用情况进行对比与分析。同时结合湟源县实地考察的问卷调研数据，从宏观和微观两个角度进行研究，试图分析近年来湟源县生态工程建设情况、实施结果及当地社会环境和居民因生态工程实施而对生产生活产生的改变和影响。以期为提升湟源县当地社会发展水平、居民的生活水平，提高生态工程实施的方向性、有效性，进一步缩小生态赤字、推进生态恢复、平衡人地关系提供可靠的科学依据。

1 研究区概况

湟源县(100°54′E～101°25′E，36°20′N～36°53′N)位于青海省西宁市辖区西部，距离西宁市区51 km，东西南北四个方向分别与湟中区、共和县、贵德县以及海晏县为邻。湟源县地处我国青藏高原东端日月山脉的东麓，湟水河上游，海拔介于2535 m～4876 m之间，垂直落差2 341 m，属于高原大陆性季风气候，年平均气温3℃，一年中春季气候干旱，夏季气候凉爽，秋季时间短促、冬季寒冷漫长。降水主要集中于夏季，年平均降水量408.9 mm。并且，由于湟源县地理位置位于青海省东部农业区与西部牧业区的结合部，因此具有显著的农牧耦合优势。全境总面积为1 545 km2，境内河流86条，主要以降水作为河流补给。前些年水土流失问题严重，加上气候高寒干旱降水稀少，导致土壤贫瘠，农作物收成微薄，农民经济收入和生活水平迫需提高。近年来，湟源县城镇化速度不断加快，城镇面积扩张迅速。湟源县因地制宜大力发展多样生态工程，使得自然环境和当地居民生产生活水平得到提高。

图1 研究区位置示意图

2 数据与方法

2.1 研究数据

本研究主要使用了遥感影像数据、DEM数据以及问卷调研数据等三类数据。

遥感影像数据：本研究使用了美国Landsat5号星1988年6月的P132R035，2004年7月的P132R035两景TM影像数据，以及美国Landsat8号星2020年8月的P132R035一景OLI影像数据。所用影像数据涉及的有关性能指标如下：

表1 1988年、2004年影像数据有关性能指标

表2 2020年影像数据有关性能指标

问卷调研工作主要于湟源县上胡丹村、下胡丹村展开，共完成问卷200份。其中上胡丹村108份，下胡丹村82份。回收有效问卷数量总计190份，有效率95%。

2.2 研究方法

2.2.1面向对象分类法

面向对象分类法目前在遥感影像分析中应用广泛，它是一种基于空间信息和纹理信息对地物进行识别分类的新型分类技术。与基于像元的传统意义上的分类方法相比而言，面向对象分类法在提取影像信息时采用信息含量更为丰富的相邻像元所组成的多尺度对象为分类单元[3]。主要处理步骤包括：对进行辐射定标、大气校正等预处理工作后的影像进行分割、合并处理，通过调整二者的参数，得到同属性对象，使得进行分割、合并处理后的影像可以达到进行进一步分类，从而提取目标地物的目的。

2.2.2半结构化访谈调查法与问卷调研

本研究采用半结构化访谈调查法和问卷调查相结合的方式对以上胡丹村、下胡丹村为研究代表的湟源县进行调研。半结构化访谈调查法根据提前列出的概要提纲对调研对象进行非正式访谈，从而收集整理出有关调研主题的较为全面、具体的访谈资料，为后续的问卷调研提供了有力保障和内容补充。

3 结果与分析

3.1 主要生态工程类型及土地利用的变化情况

通过对湟源县上胡丹村、下胡丹村的居民进行半结构化访谈调查和问卷调查，湟源县实施的生态工程因地制宜、类型众多。主要以植树造林工程、生态农业旅游项目、退耕还林工程、污水治理工程为主。

采用人工目视解译和面向对象的分类方法，对Landsat卫星遥感影像进行处理分析。获取间隔周期均为16年的1988年、2004年、2020年共三期的湟源县土地利用现状分类图。

图2 湟源县1988年、2004年、2020年土地利用分类图

城镇化速度的不断加快导致城乡建设用地面积持续扩张。根据土地利用分类结果统计显示，1988年湟源县城乡建设用地面积仅为3.45 km2，经过不断发展，2004年城乡建设用地面积为11.08 km2，到了2020年城乡建设用地面积已达40.72 km2。从图中也可看出第二个研究间隔期(2004—2020年)城乡建设用地的扩张速度和扩张面积较上一研究间隔期(1988—2004年)明显上升。

1988年由于城镇化进程刚刚开始，湟源县的植被大多数仍处于尚未受到影响的状态，此时植被覆盖面积达到1 097.31 km2。随后而来的工业潮和城镇化加上居民较为落后的生态环保观念，导致过度放牧、乱砍滥伐等现象严峻，根据 1988—2004年遥感影像分析该期间的植被覆盖率变化情况，可得出植被覆盖率有所下降。此外，根据资料查证，2004年湟源县域内气候异常也是植被覆盖率偏低的原因之一；初春，湟源县的浅山农业区出现了阶段性的轻微干旱情况。5月受低温冻害天气影响，全省气温下降明显，湟源县出现晚霜冻灾害。入夏时间偏晚导致与往年同期相比植被生长情况偏差[4，5]。2004年往后，随着政府大力宣传生态理念，推进生态工程的实施与建设，居民生态环保意识的不断提升，湟源县植被覆盖率明显提高，2020年植被覆盖面积为1 334.50 km2，占比突破80%，高达86.38%。居民反映，近年来湟源县植被覆盖率的提升主要得益于植树造林生态工程的有效实施。下表为1988年、2004年、2020年3年土地利用分类图中植被、城乡建设用地、其他土地三类土地利用类型的有关情况：

表3 三类土地利用类型有关情况说明表

3.2 生态工程实施前后对居民收支、消费观念的影响

根据问卷数据统计结果，生态工程的实施对湟源县上、下胡丹村居民的可支配收入与消费支出并未有明显影响。其主要原因有以下两点：

(1)大多数居民以耕地谋生，而政府的植树造林工作主要于村落周围山坡上展开，退耕还林工程的推进直接导致林地的增加和部分耕地的减少。同时植树造林生态工程侧重多生态林、少经济林，加重了对农村经济的影响。因此，退耕还林工程直接导致一部分受此工程影响的村民可支配收入减少，另谋生路。部分以护林员的身份参与生态林业的居民，收入高于退耕还林工程实施前耕地所带来的收入，因此可支配收入得以提升。

(2)问卷数据显示，湟源县居民的消费观念未发生明显变化，主要在于调研时样本村中的受访居民以中老年人为主，且普遍文化程度不高，二者导致其接受新鲜事物的速度较慢，消费观念较落后且不易改变、消费意愿不强烈。因此本调研结果与真实结果存在一定的偏差。

3.3 生态工程实施对当地经济、社会和环境的影响

生态工程的建设与实施是为了增加植被覆盖度，提升生态系统的功能[6]，改善和治理当地原有的环境状态，减少环境污染，平衡人地关系，达到社会的经济效益和生态效益同步发展的目的。问卷结果显示，生态工程的建设与实施对湟源县的社会、经济、环境方面总体而言有所提升。所统计的样本数据显示：对生态工程建设后所带来的好处与优势有明显感觉的居民占比63.69%，有一些感觉但不是很明显的占比24.2%，完全没有感受的占比12.11%。由此可知，居民普遍对生态工程建设所带来的好处与优势有较明晰的切身体会。

同时，生态工程的实施也在日常生活环境中得以体现。有53.15%的居民认为生态工程实施后空气质量有明显提升，41.05%的居民认为与之前相比无明显区别，只有4.22%的居民认为空气质量与生态工程实施之前相比有下降趋势。而在生活用水方面，认为生态工程建设对生活用水质量有明显提升和与之前相差不大的居民占比分别为54.74%和44.20%，仅有1.06%的被调查居民认为用水质量下降。调查结果显示，近年来湟源县生态工程的建设与实施使当地的空气质量、用水质量等有所提升，生态环境治理效果显著，居民的生活环境质量得以改善。而在上胡丹村中每家每户门口均设有垃圾丢弃点，每周五村里统一进行垃圾回收，减少了生活垃圾对于环境的污染，此措施值得被大力推广于其他各村。

表4 居民对生态工程实施的感知情况

发展生态农林业工程和生态水利工程使湟源县当地环境质量提升，居民环保意识增强；发展生态旅游工程、生态家园工程和生态文化建设工程使当地经济收入增加、居民开放意识增强、文明素养提升。分析数据可发现，近年来湟源县生态工程的建设与实施整体而言在促进湟源县的经济、文化、环境等方面的提升上功不可没。生态工程的建设不仅让当地居民经济收入得以提高，而且居民自身的环保、节约意识也得到了大幅的提升，带来丰厚的环境效益的同时也带来了巨大的经济效益和文化效益，在注重发展经济的过程中也注意到了对环境的保护。生态水利、植树造林、生态休闲农业等一系列生态工程的建设都在使湟源县向前发展，在发展经济时湟源县当地优先重视生态效益与居民生态环保素养的发展，所建设实施的一系列生态工程起到了很好的效应。

3.4 生态工程现存问题及居民的态度、需求

因地制宜、环环落实是提升生态工程实施有效性不可或缺的条件。102位受访居民表示，现有的生态工程仍有待以改进的地方，占全部受访居民的53.68%。同时，绝大多数居民并未向有关人员或部门反映过生态工程建设过程中存在的问题，在90位受访居民中仅有21位表示自己曾经反映过有关问题，仅占全部受访居民的11.05%。现有生态工程主要存在以下几个方面的问题：

(1)在植树造林、退耕还林还草等工程实施之后，后期的工程维护存在较大漏洞。缺少规范化管理制度，草场老鼠成片(以根田鼠与地下鼠并存危害为主)，而未制定和实施具体的规范化管理措施导致实际的育林效率不高。

(2)生态工程建设的奖励、补贴、生态效益补偿等政策并未能完全发挥作用，部分居民不知道补奖政策，并未享受到造林福利，因此未增加居民的可支配收入。少部分存在有工资拖欠的问题。

(3)湟源县上胡丹村与下胡丹村的生态工程建设主要是生态旅游工程、生态林业工程、生态农业工程的建设。伴随着生态旅游工程的实施，垃圾的集中处理以及污水处理等一系列问题接踵而来。以上胡丹村的沸海公社为例，虽然生态旅游工程的实施带动了村子的经济发展，但随之衍生出了垃圾处理等环境问题。

4 讨论

(1)生态工程实施效应的研究及评价涉及多学科交叉[2]，采用的方法也各不相同。本文采用面向对象分类法进行地物提取，可以有效整合空间信息和地物的纹理信息，对地物进行更为准确的识别，结合人机交互的目视解译方式，使得地物提取更准确方便。在目视解译过程中，考虑影像的采集时间、气候因素等对面向对象分类结果进行补充与修正，有效提高了分类精度。利用面向对象分类法对土地利用类型变化进行研究体现出本方法的方便性与实用性，可以在一定程度上为生态保护和环境监测提供研究思路与应用方式。

(2)生态工程建设的目的之一在于平衡人地关系。对居民感知情况进行研究是反映生态工程实施效应最为具象直观的方式之一。对于生态工程实施过程中部分居民可支配收入受到影响从而下降的情况，有关部门在制定工程实施方案时应充分予以考虑并纳入解决范围。不因生态工程的实施从而影响居民的生产生活水平。并且，要大力提升在生态工程实施过程中的居民参与度，可通过完善相关的激励机制、补贴政策，保证居民在参与生态工程建设过程中的积极性与稳定性。生态工程的建设获益的是自然、社会、公众三方，而公众的积极参与和自觉维护是保证生态工程实施的基石[7]，利用参与生态工程建设实现居民增加收入、提高生活水平是保证生态工程实施得以良好推进，获得良好反馈效果的重要前提。

(3)生态工程实施效果有待改进。针对工程实施后的维护措施应该更加全面具体且样样落实。对已实施的植树造林生态工程，提供工程后期维护上的专业性指导与培训，提高相关工作人员的技术水平，同时结合相关激励补贴政策的落实，从而达到维持、延伸生态工程的实施效应，实现可持续发展的目的。