王昊天 陳 珂

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110866)

近年來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境脆弱問(wèn)題已經(jīng)成為制約社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，脆弱性已成為評(píng)價(jià)地區(qū)發(fā)展?fàn)顩r的依據(jù)以及衡量未來(lái)發(fā)展規(guī)劃的判據(jù)[1]。生態(tài)脆弱性指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在自然環(huán)境脅迫和人類活動(dòng)干擾作用下發(fā)生變化的敏感程度，目前敏感性、暴露性、適應(yīng)能力作為構(gòu)成生態(tài)脆弱性的三要素被廣泛接受[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采取層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、GIS 評(píng)價(jià)法等對(duì)南方丘陵區(qū)、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶、喀斯特地區(qū)、江河流域等進(jìn)行生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)研究[3-6]。綠色是生命的象征、大自然的底色。英國(guó)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Pearce首先在《綠色經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》提出了“綠色經(jīng)濟(jì)”的概念[7]，以“綠色發(fā)展”為主的理論框架被廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人類福祉、節(jié)能減排以及貧困問(wèn)題等，并被認(rèn)為是解決區(qū)域發(fā)展問(wèn)題、促進(jìn)亞洲綠色轉(zhuǎn)型的最佳實(shí)踐指南[8]?！熬G色發(fā)展”概念被引入以后，國(guó)內(nèi)學(xué)者就我國(guó)實(shí)施綠色發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃、政策路徑、驅(qū)動(dòng)因素、制約問(wèn)題等進(jìn)行了廣泛研究[9-12]，并應(yīng)用于具體區(qū)域的實(shí)踐[13-17]。黨中央堅(jiān)持以綠色發(fā)展作為生態(tài)文明的核心和生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)，對(duì)堅(jiān)持綠色發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境作出一系列部署：十八屆五中全會(huì)把“綠色發(fā)展”作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化五大發(fā)展理念之一和貫徹國(guó)家“十三五”規(guī)劃的主基調(diào)，十九大在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了建設(shè)“美麗中國(guó)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。綠色發(fā)展逐漸成為解決我國(guó)環(huán)境容量有限、資源約束趨緊、生態(tài)系統(tǒng)脆弱的戰(zhàn)略選擇[18]。流域兼有生態(tài)空間和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)場(chǎng)所的雙重屬性，國(guó)內(nèi)學(xué)者將流域作為綠色發(fā)展的統(tǒng)籌單元，對(duì)長(zhǎng)江、黃河、淮河、金沙江等流域綠色發(fā)展的實(shí)現(xiàn)路徑進(jìn)行研究[19-23]。流域的生態(tài)脆弱性直接制約區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)有研究成果多集中在流域作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)場(chǎng)所的空間性考量，而將流域生態(tài)脆弱性與綠色發(fā)展相聯(lián)系的研究極少。大凌河流域作為遼寧省典型的脆弱生態(tài)區(qū)之一，主要表現(xiàn)為水土流失嚴(yán)重、土地沙漠化、鹽漬化等。通過(guò)評(píng)價(jià)大凌河流域生態(tài)脆弱性程度，探索生態(tài)脆弱性的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制，建立生態(tài)環(huán)境脆弱性與綠色發(fā)展路徑的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)貫徹落實(shí)“五大發(fā)展理念”形成推進(jìn)遼寧老工業(yè)基地全面振興和完成脫貧攻堅(jiān)任務(wù)的具體實(shí)踐，意義深遠(yuǎn)。

一、大凌河流域基本情況

大凌河是遼寧省西部地區(qū)最大的河流，流經(jīng)葫蘆島市、朝陽(yáng)市、阜新市、錦州市、盤(pán)錦市5個(gè)地級(jí)市17個(gè)縣(市、區(qū))后注入渤海。大凌河干流河道全長(zhǎng)398 km，流域水資源總量為54.04億m3，年均徑流量16.67億m3。大凌河是跨省河流，在遼寧省、河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)均有分布，其中遼寧省境內(nèi)流域面積占全流域的86%，主要支流包括大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、細(xì)河等，重點(diǎn)水利工程包括白石水庫(kù)、閻王鼻子水庫(kù)、宮山咀水庫(kù)等。

圖1 大凌河流域分布圖

大凌河流域生態(tài)區(qū)位極其重要，地處陰山至燕山東西構(gòu)造帶與大興安嶺努魯爾虎山山系北東向構(gòu)造帶的兩大體系復(fù)合帶上和暖溫帶半濕潤(rùn)氣候向冷溫帶半干旱氣候過(guò)渡的交錯(cuò)帶上，是中國(guó)一級(jí)生態(tài)敏感帶的重要組成部分，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和水土流失敏感性極高。大凌河流域作為水利部、財(cái)政部確定的全國(guó)8片水土流失重點(diǎn)治理區(qū)之一，干、支流兩岸是國(guó)家重點(diǎn)水土保持綜合治理工程區(qū)和國(guó)家級(jí)公益林的主要分布區(qū)之一，截至2016年底，大凌河流域植樹(shù)造林25.59萬(wàn)hm2，修筑水平梯田0.56萬(wàn)hm2，對(duì)防治水土流失、提升流域水質(zhì)、扼制生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)和減輕極端天氣影響具有重要作用。大凌河流域是遼寧省重要的森林生態(tài)、古生物遺跡和地質(zhì)變化的保護(hù)地區(qū)，共有省級(jí)以上自然保護(hù)區(qū)16個(gè)，其中包括北票鳥(niǎo)化石、努魯爾虎山、大黑山、青龍河源等8個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。

遼寧省大凌河流域主要包括葫蘆島、朝陽(yáng)、阜新、錦州4個(gè)地級(jí)市，流域行政區(qū)域面積和常住人口分別占到遼寧省的34.4%和26.3%，而流域地區(qū)生產(chǎn)總值、固定資產(chǎn)投資、公共財(cái)政預(yù)算收入分別占遼寧省的13.6%、13.8%和10.9%。流域縣市占遼寧省扶貧重點(diǎn)縣總量的二分之一，與省內(nèi)其他區(qū)域比較，大凌河流域地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，內(nèi)生動(dòng)力不足，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處在全省“洼地”。

二、大凌河流域的生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)

(一)評(píng)價(jià)指標(biāo)

結(jié)合大凌河流域生態(tài)環(huán)境的特殊性，依托“敏感性-暴露度-恢復(fù)力”框架選取9個(gè)指標(biāo)，如表1所示，建立大凌河流域生態(tài)脆弱性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。其中，生態(tài)敏感性選取汛期降雨量、降雨侵蝕力、水土流失面積3個(gè)指標(biāo)；生態(tài)暴露性選擇人口密度、地區(qū)生產(chǎn)總值、人均日生活用水量3個(gè)指標(biāo)；生態(tài)恢復(fù)力選擇植被覆蓋度、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)密度3個(gè)指標(biāo)。本研究氣象數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)(http://cdc.cma.gov.cn/)；水土流失面積數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)水土保持通報(bào)》；人口密度、地區(qū)生產(chǎn)總值、人均日生活用水量、經(jīng)濟(jì)密度等數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》《遼寧水資源公報(bào)》；植被覆蓋度數(shù)據(jù)主要從葫蘆島、朝陽(yáng)、阜新、錦州等各市林業(yè)部門(mén)獲取。

表1 大凌河流域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(二) 無(wú)量綱化模型

由于各指標(biāo)的量綱不同，因此不能直接進(jìn)行比較分析，需要采用離差標(biāo)準(zhǔn)化(0-1 標(biāo)準(zhǔn)化)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，使得指標(biāo)之間具有可比性。本研究對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的方法是正影響因子用式(1)，負(fù)影響因子用式(2)。

(1)

(2)

其中，xmax為變量最大值,xmin為變量最小值。

(三)空間主成分分析法

對(duì)指標(biāo)進(jìn)行空間主成分分析，本研究選取累計(jì)貢獻(xiàn)率 85%以上的主成分來(lái)替代原始指標(biāo)，確定主因子，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算主成分綜合指標(biāo)，公式如下：

PCi=α1iΧ1+α2iΧ2+α3iΧ3+…αpiΧp

(3)

式中：PCi為第i個(gè)主成分；α1i，α2i，…，αpi為第i個(gè)主成分各個(gè)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)的特征向量；X1，X2，…，Xp為各個(gè)指標(biāo)因子。根據(jù)空間主成分分析結(jié)果，計(jì)算生態(tài)脆弱性指數(shù)EVI。

EVI=r1PC1+r2PC2+r3PC3+…rnPCn

(4)

式中：EVI為生態(tài)脆弱性指數(shù)；ri為第i個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率；PCi為第i個(gè)主成分；n為累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)85%的前n個(gè)主成分。

(四)生態(tài)脆弱性綜合指數(shù)與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

為進(jìn)一步比較多年生態(tài)脆弱性指數(shù)EVI結(jié)果，需要對(duì)EVI進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算方法如下：

(5)

式中：Si為第i年生態(tài)脆弱性標(biāo)準(zhǔn)化值，取值區(qū)間為0—1；EVIi為第i年生態(tài)脆弱性指數(shù)實(shí)際值；EVImax為多年生態(tài)脆弱性指數(shù)的最大值；EVImin為多年生態(tài)脆弱性指數(shù)的最小值。

采用乘算模型計(jì)算生態(tài)脆弱性綜合指數(shù)(EVSI)，計(jì)算方法如下：

(6)

式中：EVSI為生態(tài)脆弱性綜合指數(shù)；Pi為第i類脆弱性等級(jí)值；Ai為第i類脆弱性面積；S為區(qū)域總面積。

參照已有的生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)研究的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[24，25]，采用等間距分級(jí)法對(duì)流域生態(tài)脆弱性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值Si進(jìn)行分級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 大凌河流域生態(tài)脆弱性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

(五)結(jié)果與分析

采用ArcGIS 10.1的Principal Components Analysis分別對(duì)大凌河流域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)的9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行空間主成分分析，選取累計(jì)貢獻(xiàn)率 85%以上的5個(gè)主成分，然后依據(jù)公式(4)—(6)計(jì)算生態(tài)脆弱性指數(shù)。由此可得，大凌河流域2000—2018年生態(tài)脆弱性指數(shù)在0.68～1.35之間，多年的平均值為0.86，流域生態(tài)脆弱性整體處于重度脆弱水平，但隨著時(shí)間推移，大凌河流域生態(tài)環(huán)境狀況整體呈緩慢向好趨勢(shì)。通過(guò)因子探測(cè)結(jié)果表明，各個(gè)因子對(duì)流域生態(tài)脆弱性的解釋力為，人均日生活用水量(0.412)>降雨侵蝕力(0.318)>水土流失面積(0.226)>經(jīng)濟(jì)密度(0.113)>植被覆蓋度(0.047)。整體來(lái)看，人均日生活用水量對(duì)流域生態(tài)脆弱性影響較大，降雨侵蝕力和水土流失面積次之，經(jīng)濟(jì)密度對(duì)流域生態(tài)脆弱性具有一定影響，植被覆蓋度對(duì)流域生態(tài)脆弱性影響力較小。

三、大凌河流域生態(tài)脆弱性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制

結(jié)合主成分分析結(jié)果，對(duì)造成大凌河生態(tài)脆弱性的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。人類開(kāi)發(fā)強(qiáng)度超出了生態(tài)環(huán)境承載能力和自我恢復(fù)能力是造成大凌河流域生態(tài)脆弱性的主要因素。人均日生活用水量作為水資源供需矛盾極其突出的反映，表現(xiàn)出大凌河流域水資源過(guò)度消耗利用并嚴(yán)重?cái)D占生態(tài)用水，從而進(jìn)一步導(dǎo)致流域生產(chǎn)力下降、生物多樣性降低、環(huán)境的惡化和污染。大凌河流域人均和畝均水資源占有量分別為358 m3和243 m3，僅為全國(guó)人均和畝均水資源占有量的1/6和1/10，已經(jīng)陷入“極度缺水 ”的困境。大量未經(jīng)處理的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活污廢水排入大凌河干流和所屬支流，造成COD濃度嚴(yán)重超標(biāo)，城市段均為Ⅴ類水質(zhì)，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率僅為41%。

來(lái)自自然的壓力風(fēng)險(xiǎn)是誘發(fā)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性的重要因素[26]，降雨侵蝕力、水土流失面積是大凌河流域承受自然壓力風(fēng)險(xiǎn)的具體表現(xiàn)。流域自東南向西北由溫帶半濕潤(rùn)向半干旱大陸性季風(fēng)氣候過(guò)渡，降水量時(shí)空分布上極不均衡，占全年60%以上降水以強(qiáng)降雨的形式發(fā)生在汛期，又流經(jīng)地表以碎屑巖、火山巖為主的遼西低山丘陵區(qū)，含砂量達(dá)到90.3 kg/m3，土壤侵蝕面積達(dá)到流域面積的48.9%，是國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)和治理區(qū)。

經(jīng)濟(jì)密度是造成大凌河流域生態(tài)脆弱性的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因素。流域的葫蘆島市、朝陽(yáng)市、阜新市有勞動(dòng)能力的貧困人口位居全省前三位，是全省經(jīng)濟(jì)最為落后、生態(tài)建設(shè)需求最為迫切、脫貧任務(wù)最為艱巨的地區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，在自然環(huán)境惡劣、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的共同影響下，流域人民生態(tài)保護(hù)意識(shí)淡薄，生存困境下“人定勝天”的掠奪式開(kāi)發(fā)進(jìn)一步弱化了生態(tài)治理能力。

植被覆蓋度對(duì)生態(tài)脆弱性影響較小，這是由于大凌河中上游地區(qū)的北票、凌源、建昌作為國(guó)家退耕還林試點(diǎn)縣在全省率先啟動(dòng)退耕還林工程，累計(jì)完成第一輪退耕地還林任務(wù)39.06萬(wàn)畝，占全省總?cè)蝿?wù)的十分之一。隨著植被覆蓋度的持續(xù)增加，進(jìn)一步降低了生態(tài)敏感性并提高了生態(tài)恢復(fù)力，因此在一定程度上降低了生態(tài)脆弱性。

四、大凌河流域綠色發(fā)展的實(shí)施路徑

(一)以生態(tài)治理為核心，強(qiáng)化大凌河領(lǐng)域綠色發(fā)展的環(huán)境支撐

實(shí)施化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，推進(jìn)流域周邊畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、養(yǎng)殖小區(qū)的排泄物無(wú)害化處理與資源化利用；加大對(duì)流域上下游的冶金、石化、煤炭、電力、建材等資源型企業(yè)的整治力度，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和排污許可制度，加強(qiáng)工業(yè)集聚區(qū)污水集中處理設(shè)施建設(shè)；完善城鎮(zhèn)污水收集處理系統(tǒng)，加快推進(jìn)雨污分流改造工程，杜絕污水直排現(xiàn)象；為大凌河流域劃定生態(tài)保護(hù)紅線，實(shí)施濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與建設(shè)，開(kāi)展礦山復(fù)綠、水土流失綜合治理行動(dòng)，推進(jìn)采煤沉陷區(qū)綜合治理和生態(tài)修復(fù)。

(二)以生態(tài)經(jīng)濟(jì)為引領(lǐng)，促進(jìn)大凌河流域綠色發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支撐

推進(jìn)半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用工程，提高農(nóng)業(yè)用水利用效率；推動(dòng)傳統(tǒng)資源型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，積極培育生物醫(yī)藥、汽車及零部件、現(xiàn)代物流、金融商貿(mào)等新的支柱產(chǎn)業(yè)；堅(jiān)持自然生態(tài)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與鄉(xiāng)村旅游的有機(jī)統(tǒng)一，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品精深加工、森林資源游憩、生態(tài)文化旅游等一二三產(chǎn)業(yè)深度融合發(fā)展；完善為循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供配套服務(wù)的綠色財(cái)政制度，通過(guò)綠色稅收優(yōu)惠、綠色轉(zhuǎn)移支付、綠色收費(fèi)、綠色國(guó)債、綠色采購(gòu)等促進(jìn)流域綠色發(fā)展，引導(dǎo)社會(huì)資本參與流域生態(tài)脆弱區(qū)、水土流失區(qū)、礦坑沉陷區(qū)等的生態(tài)修復(fù)和生態(tài)治理工作。

(三)以生態(tài)制度為保障，形成大凌河流域綠色發(fā)展的政策支撐

繼續(xù)加大油松、沙棘、山杏、棗樹(shù)等大凌河流域優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的植樹(shù)造林力度，持續(xù)發(fā)揮退耕還林、遼西北防護(hù)林、科爾沁沙地治理等國(guó)家林業(yè)重點(diǎn)工程在涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、保持水土、防風(fēng)固沙、防洪減災(zāi)等方面的重要作用；嚴(yán)格落實(shí)流域森林管護(hù)責(zé)任，加強(qiáng)有害生物防控，完善監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，保護(hù)和培育流域森林生態(tài)系統(tǒng)；對(duì)提供生態(tài)產(chǎn)品而發(fā)展受限的大凌河流域上游地區(qū)，積極建立縱向?qū)ｍ?xiàng)財(cái)政生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，加大對(duì)大凌河上游貧困地區(qū)的專項(xiàng)財(cái)政轉(zhuǎn)移支付生態(tài)補(bǔ)償力度；積極探索建立橫向流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，出臺(tái)流域排污權(quán)有償使用與交易管理辦法。

(四)以生態(tài)意識(shí)為牽引，夯實(shí)大凌河流域綠色發(fā)展的文化支撐

充分發(fā)揮黨政機(jī)關(guān)、公共機(jī)構(gòu)在推進(jìn)綠色發(fā)展的表率作用和宣傳綠色文化的引領(lǐng)作用，把生態(tài)文化教育作為終身教育和國(guó)民教育來(lái)抓，加強(qiáng)生態(tài)知識(shí)教育引導(dǎo)，提高民眾的生態(tài)保護(hù)意識(shí)；發(fā)揮綠色發(fā)展專業(yè)機(jī)構(gòu)的作用，完善咨詢、宣傳和服務(wù)，不斷增強(qiáng)和提高公民生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綠色消費(fèi)的理念和行動(dòng)能力。