基于不同生态系统的生态安全评价指标体系构建——以祁连山国家公园为例

马娟娟，李晓兵，2*，齐鹏

（1.甘肃农业大学 资源与环境学院，兰州 730070；2.国家林草局驻西安专员办（祁连山国家公园管理局），兰州 730000）

0 引言

为深入贯彻落实党中央、国务院生态文明建设的决策部署，于2017 年实施祁连山国家公园体制试点。由于全球气候变暖和剧烈的人类活动，试点区内冰川消融、植被退化、水土侵蚀加剧、水源涵养能力下降等问题日益严重，祁连山国家公园生态安全受到威胁，引起各界人士的高度重视。因此对保护区进行生态安全评价，对维持区内生态系统平衡、生态系统健康、生物多样性以及典型生态系统的完整性有重大意义。生态安全评价是指摸清区域生态现状、生态环境压力，通过已知的相关指标构建指标评价体系，进行定性与定量相结合的区域生态安全综合评价[1-2]。因此，一套科学的指标体系是进行生态安全评价的重要工具[3]，迄今为止，没有统一的生态安全评价指标体系。

对祁连山生态安全的研究有景观生态安全评价[4]和基于“安全状态-脆性作用-脆性控制”指标体系的生态安全预警评价[5]，该体系也被用于祁连山冰川与水源功能涵养区的生态安全评价[6]，指标体系构建模型中的PSR[7-8]模型是目前最常用的模型，本研究基于前人研究的基础上，通过文献梳理结合祁连山国家公园实际现状，基于PSR 模型构建祁连山国家公园生态安全评价体系。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

祁连山国家公园横跨青海、甘肃两省，涉及14 个行政区县（图1）。海拔西北高，东南低，绝大部分海拔在3 500～5 000米，共502 万平方公顷，具有复杂多样的生态系统，主要以林草地为主，其中草地面积283.66万公顷、林地面积63.18 万公顷、湿地面积12.75 万公顷、冰川2 683条，15.98 万公顷。生物多样性丰富，栖息着陆生野生脊椎动物28 目63 科294种，其中国家一级保护野生动物有雪豹、白唇鹿、马麝等15 种；有野生维管植物95 科451 属1311种，其中列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》的兰科植物16 种。

图1 祁连山国家公园示意图

1.2 研究方法

通过查阅不同生态系统（森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统）生态安全评价的相关文献，总结各研究者对不同生态系统进行生态安全评价时所选取的指标，基于PSR 模型统计压力体系、状态体系和响应体系方面的指标出现频率，用“*”个数表示该指标出现次数，通过“*”分布密度判断研究者们对某一生态系统生态安全评价指标选取的趋同性，并对频率求和归一化：SN=X/Sum(x)，运用Origin 制图。

2 文献梳理及结果分析

2.1 森林生态系统指标筛选

“中国知网”以“森林生态安全评价”为主题，从2003—2021 年共检索到51 篇学术期刊，其中27 篇核心期刊、10 篇CSSCI 和2 篇EI，每年该主题的发文量如图2 所示，随着时间的推移，对森林生态系统安全评价的发文量逐渐增加。由于文献量偏多，选取近十年综合影响因子大于1 的期刊文献17 篇。

图2 森林生态安全评价年发文量

对森林生态系统生态安全评价指标统计，从表1和图3 可看出对森林系统生态安全评价的共性指标较多，集中性较好。压力（P）指标主要集中于人口密度、森林火灾受灾率和森林病虫鼠害发生率，出现频率为88%、100%和94%；状态（S）体系中主要选择的指标有森林覆盖率、林分结构、活立木单位面积蓄积量，被选频率为100%、82%和88%；新增造林比例和生态建设与保护投入强度是响应（R）体系中出现频率最高的指标，频率分别为76%和65%。

表1 森林生态系统生态安全评价指标统计

图3 森林生态系统生态安全评价指标出现频率归一化

2.2 草原生态系统指标筛选

用高级检索工具以“草原生态安全评价OR 草地生态安全评价”主题公式，从2003—2021 年间共检索到19 篇期刊文献，该主题的年发文量如图4 所示，从图4 可见对草地生态系统安全评价领域的研究整体较少，且从2003—2021 年间发文量呈“W”型发展趋势。

图4 草地生态安全评价年发文量图

从19 篇文献中筛选出可用核心期刊文献14 篇。通过对指标统计（表2 和图5 所示）发现草地生态系统评价指标被筛选的聚集性较森林生态系统的低，尤其是状态（S）体系和响应（R）体系，指标被选分散程度大；压力（P）体系指标集中于人口压力、草场退化率、超载率、病虫鼠害和自然灾害的研究，出现频率均值为60%；状态（S）体系中草地覆盖率和理论载畜量研究较多，出现频率为50%和64%，响应体系偏向于管理政策及资金投入方面的指标，出现频率均低于50%。

图5 草原生态系统生态安全评价指标出现频率归一化

表2 草原生态系统生态安全评价指标统计

2.3 湿地生态系统指标筛选

“湿地生态安全评价”为主题，检索到51 篇期刊文献，其年发文量如图6 所示，在2002—2012 年间对湿地生态安全的研究逐渐成为热点话题，从2013 年开始，发文量开始减少，近几年对该领域的研究偏少。在21 篇核心期刊中筛选出近十年综合因子大于1 的文献13 篇。

图6 湿地生态安全评价年发文量

通过对指标统计，结合表3 和图7 发现，对湿地生态系统生态安全评价的共性指标较少且不够集中。压力体系对人口密度、区域开发指数和湿地退化率选择较多，状态体系中降雨量、植被覆盖率和物种丰富度出现频率最大，均值为64%，响应体系中出现频率最大的是环保资金投资占比和相关政策法规实施力度，归一化频率均为5%。

表3 湿地生态系统生态安全评价指标统计

图7 湿地生态系统生态安全评价指标出现频率归一化

通过对近十年草地、森林和湿地生态系统生态安全评价指标体系文献的整理，发现不同生态系统评价指标趋同性：森林生态系统＞草地生态系统＞湿地生态系统。对于不同生态系统的评价体系的压力指标选择均集中于人口压力和自然压力，出现最多的是人口密度和人口自然增长率，自然压力除了直接自然灾害外，自然气候也是造成生态恶化的主要原因之一；状态体系包括环境条件状态、自然资源状态和生态状态，环境状态即地理条件和水热状况，自然状态是对自然资源“量”的研究，生态状态指标描述“质”的好坏，统计结果发现将生态系统服务功能指标列入生态安全评价的研究匮乏；响应体系多为近年来生态环保的经济投入和相关政策及法规的实施。

3 指标体系构建

3.1 祁连山国家公园生态安全现状

3.1.1 生态系统脆弱性程度高，退化严重。研究区处于高寒地带，自然环境恶劣，未利用地多且不利于植被生长，草地、森林、湿地、冰川及永久性积雪退化严重，野生动物栖息地不断减少导致生物多样性受到威胁。

3.1.2 生态治理欠账，遗留问题亟待解决。由于长期以来人们对其掠夺式的开发利用，生态环境严重破坏，但又介于地形地势及气候影响，修复难度大，遗留问题没有得到及时解决，导致当下生态恢复工程难上加难。

3.1.3 生态服务功能下降。区内植被空间分布差异大、斑块破碎化程度高，生态系统间连通性差，严重影响了生态服务系统内部稳定和平衡。

3.1.4 管理机制混乱，效能碎片化。祁连山国家公园横跨青海、甘肃两省，涉及多个市县镇，统一管理难度高，区内自然资源权属混乱，尽管管理部门多，实际上相互独立互不相干，管理效率低下。

3.1.5 生态建设资金投入不足，保护意识薄弱。生态恢复工程是一项长期而又艰难的任务，耗资大，但由于投入资金缺乏，严重影响恢复进程，且周边居民及游客生态保护意识仍有待提高，对生态环境安全造成隐患。

3.2 生态安全评价指标体系构建

基于上述归纳结果，选择出现频率高于50%（含50%）的指标，结合祁连山国家公园实际情况、咨询相关专家，通过PSR 模型构建指标体系（表4）。由于祁连山位于西北干旱半干旱地区，年降雨量小，太阳辐射强，自然条件差，故将环境状态指标列入压力体系中，并在自然资源状态系列中补全矿产、冰川、水资源状态，将生态服务功能指标列入生态安全评价体系。

表4 生态安全评价指标体系

4 指标获取可行性验证

人口密度、单位面积从业人员数、冰川退化、水资源类型及储量、矿产资源面积占比、人类工程用地强度、湿地面积占比、物种丰度指数、生态建设与保护投入强度数据可在《甘肃祁连山国家级自然保护区综合科学考察报告》《祁连山国家公园体制试点甘肃省片区自评报告》《祁连山甘肃省片区总体规划（2017-2035 年）》以及各地区年鉴统计中获取，年平均气温和年降雨量可从国家气象数据中心下载站点数据；NDVI 数据从USGS平台下载并用ENVI 处理后运用公式计算出植被覆盖度；水源涵养强度、气候调节能力和水土保持强度可参考INVEST 说明文件并下载所需数据，运用ArcGIS 初步处理并导入INVEST 模型即可获取，也可以从中国生态系统评估与生态系统安全数据库下载（需申请）；病虫鼠害发生率、自然灾害指数、草地退化率、林分结构、单位林地面积蓄积量、单位面积理论载畜量、生态退化比、生态综合修复率需实地监测调查、调研，耗费一定的人力物力，数据获取有一定难度；生物多样性指数和相关政策法规实施力度需通过专家打分完成。