任紅玉, 趙宇鸞

貴陽市巖溶山區(qū)快速城市化地區(qū)生態(tài)脆弱性評價

任紅玉, 趙宇鸞*

貴州師范大學(xué), 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550001

為了揭示巖溶山地快速城市化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性, 以貴陽市為案例區(qū), 利用VSD 模型(Vulnerability Scoping Diagram)對貴陽市的生態(tài)脆弱性進(jìn)行生態(tài)脆弱性評價, 對極度脆弱區(qū)進(jìn)行歸因分析并針對不同生態(tài)脆弱性分區(qū)提出相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)控對策。研究結(jié)果表明: (1)貴陽市云巖區(qū)、南明區(qū)、花溪區(qū)、白云區(qū)和觀山湖區(qū)生態(tài)暴露度、敏感度和適應(yīng)力普遍較高, 烏當(dāng)區(qū)、清鎮(zhèn)市、修文縣、息烽縣和開陽縣相對較低, 整體上呈現(xiàn)“南高北低”的格局。(2)從生態(tài)脆弱性分區(qū)來看, 白云區(qū)、觀山湖區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)和花溪區(qū)為極度脆弱區(qū), 烏當(dāng)區(qū)和息烽縣為高度脆弱區(qū), 修文縣為中度脆弱區(qū), 清鎮(zhèn)市為輕度脆弱區(qū), 開陽縣為微度脆弱區(qū)。(3)雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高的區(qū)域在居民保護(hù)意識和環(huán)保投資等評價指標(biāo)上占有一定的優(yōu)勢, 但暴露度、敏感性高是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)極度脆弱的重要原因。貴陽市應(yīng)依托其豐富的自然資源和生態(tài)優(yōu)勢, 促進(jìn)巖溶山地城市安全發(fā)展、城市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)宜居城市建設(shè)。

生態(tài)脆弱性; 巖溶山區(qū); VSD模型; 貴陽市

0 前言

中國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快, 直接或間接地影響了生態(tài)系統(tǒng)為社會提供服務(wù)的能力, 一定程度上加劇了生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性[1]。近年來, 生態(tài)脆弱性成為了全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的熱點(diǎn)問題[2-3], 越來越多的學(xué)者開始關(guān)注生態(tài)脆弱性的研究。隨著研究的不斷深入, 生態(tài)脆弱性的評價方法越來越多樣化, 模糊綜合評價法[4]、模糊層次分析法[5]和主成分分析法[6]等方法被廣泛應(yīng)用于生態(tài)脆弱性的評價。此外, VSD(Vulnerability Scoping Diagram)模型亦為常用的生態(tài)脆弱性評價方法, 如李平星[7]等采用VSD模型將生態(tài)脆弱性分解為暴露度、敏感性和適應(yīng)力, 并用這3個維度構(gòu)建包含自然和社會因素的指標(biāo)評價體系; 陳佳[8]等利用VSD模型, 構(gòu)建了符合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特征的指標(biāo)體系, 定量測度了榆林市2000—2011年生態(tài)脆弱性空間分異特征。VSD評價模型最初由Polsky[9]等提出, 該方法基于美國公共空間工程框架, 將生態(tài)脆弱性分解為暴露度、敏感性和適應(yīng)能力3個維度, 用“目標(biāo)層-要素層-參數(shù)層”逐級遞進(jìn)的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和評價, 以揭示自然與社會因素對生態(tài)系統(tǒng)的雙重影響。

貴州省是典型的喀斯特地區(qū), 巖溶山區(qū)面積廣, 生態(tài)環(huán)境脆弱[10]。其脆弱性特征表現(xiàn)為環(huán)境容量低、生態(tài)系統(tǒng)變異敏感度高、災(zāi)變承受能力低、穩(wěn)定性差等[11]。貴陽市作為貴州喀斯特山區(qū)城市化以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的典型區(qū), 一方面, 山地城市擴(kuò)張占用林草地等生態(tài)用地[12], 進(jìn)而侵占山體并可能引發(fā)崩塌等城市地質(zhì)災(zāi)害; 另一方面, 城市用地結(jié)構(gòu)失衡, 商品房大盤云集, 工業(yè)、居住用地擠占綠化休閑、交通基礎(chǔ)設(shè)施等用地, 可能導(dǎo)致居住過于密集、城市交通擁擠、環(huán)境惡化等問題[13]?？焖俪鞘谢^程加劇了貴陽市巖溶生態(tài)環(huán)境的脆弱性, 不但影響土地利用的效率, 而且造成資源環(huán)境承載力超載, 導(dǎo)致生態(tài)壓力持續(xù)增大。因此, 科學(xué)認(rèn)識和協(xié)調(diào)好巖溶山區(qū)快速城市化地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系, 準(zhǔn)確認(rèn)識巖溶環(huán)境的脆弱性, 對優(yōu)化巖溶山區(qū)國土空間、統(tǒng)籌空間資源、促進(jìn)山區(qū)城市持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。目前, 已有研究[14-15]大多關(guān)注城鎮(zhèn)化背景下城市外延式擴(kuò)張造成的生態(tài)系統(tǒng)脆弱性, 但城市化發(fā)展較為迅速的喀斯特山區(qū)城市的生態(tài)脆弱性評價的研究相對較少?；诖? 本文采用VSD模型對貴陽市進(jìn)行生態(tài)脆弱性評價, 旨在揭示地形復(fù)雜的巖溶山地城市快速發(fā)展過程中生態(tài)系統(tǒng)的脆弱程度, 為促進(jìn)山地城市安全發(fā)展、城市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)宜居城市建設(shè)等提供參考。

1 研究區(qū)概況

貴陽市(106°07′—107°17′E, 26°11′—26°55′N)隸屬于貴州省, 地處長江水系與珠江水系的分水嶺地帶, 土地總面積為8034 km2, 轄花溪區(qū)、南明區(qū)、云巖區(qū)、觀山湖區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、白云區(qū)、清鎮(zhèn)市、修文縣、息烽縣和開陽縣等10個縣(市、區(qū))(圖1), 氣候類型為亞熱帶濕潤溫和型氣候, 年平均降雨量為1129.5 mm, 年平均氣溫為15.3℃。貴陽市是喀斯特地貌發(fā)育典型地區(qū), 位于中國西南地區(qū)“全世界最大的喀斯特連續(xù)帶”上, 全市85%的國土面積屬于喀斯特地貌, 以山地和丘陵為主[16]。近年來, 貴陽市城市化進(jìn)程加快, 人口急劇增長, 2016年年末戶籍總?cè)丝?69.68萬人, 其中非農(nóng)業(yè)人口348.31萬人, 占74.16%。貴陽市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 伴隨著資源環(huán)境承載力超載程度加劇, 人類活動劇烈, 加之喀斯特地貌廣泛分布、地形條件復(fù)雜, 土地承載力低, 導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降。對貴陽市生態(tài)脆弱性進(jìn)行測度、分析, 有利于貴州山區(qū)走兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的路徑。

圖1 研究區(qū)地理位置示意圖

Figure 1 Geographical location of the study area

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 VSD模型

生態(tài)系統(tǒng)受自然與社會因素的雙重影響, VSD模型將生態(tài)脆弱性分解為3個維度, 分別是暴露度、敏感性和適應(yīng)能力[9]。其中, 暴露源主要體現(xiàn)在人類活動方面, 敏感性主要體現(xiàn)在自然因素方面, 適應(yīng)能力主要體現(xiàn)在適應(yīng)性管理方面?；赩SD模型構(gòu)建貴陽市生態(tài)脆弱性指標(biāo)體系(表1), 各項指標(biāo)導(dǎo)向主要是依據(jù)已有研究成果進(jìn)行確定。其中, 指標(biāo)導(dǎo)向為“+”表示該項指標(biāo)越高, 脆弱性越高; 指標(biāo)導(dǎo)向為“-”表示該項指標(biāo)越低, 脆弱性越高。

暴露度指生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾或脅迫的程度, 暴露度越高, 生態(tài)環(huán)境越敏感, 生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力越低, 脆弱性越高; 貴陽市的暴露源主要體現(xiàn)在人口社會壓力、人為活動干擾和土地利用格局方面[7, 17], 可以通過人口密度、人均GDP、城鎮(zhèn)化率、人均耕地面積、林地比重和建設(shè)用地比重等方面進(jìn)行表征。人口密度和人均GDP高, 表示巖溶山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高, 對土地資源的需求多, 勢必影響生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力, 導(dǎo)致區(qū)域暴露度越高。城鎮(zhèn)化率和建設(shè)用地比重反映了人口向城市匯集的過程和程度, 一個地區(qū)的城鎮(zhèn)化率和建設(shè)用地很高, 說明生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾程度越高, 暴露度也就越高。人均耕地面積反映了巖溶山區(qū)耕地人均的面積, 面積越大, 人類活動影響越強(qiáng)烈, 暴露度越高。林地比重反映了巖溶山區(qū)的植被狀況, 林地比重越高, 生態(tài)環(huán)境自我協(xié)調(diào)能力越強(qiáng), 暴露度越低。

敏感性是指自然-社會復(fù)合系統(tǒng)受到外部干擾的程度, 受生態(tài)系統(tǒng)自身的類型和特征影響, 敏感性越高, 生態(tài)系統(tǒng)受到破壞的可能性越大, 脆弱性越高。研究區(qū)敏感性主要表現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、地形和氣候等方面, 可以通過NDVI、土壤侵蝕類型、坡度、地形起伏度、海拔、年均降水量和≥10℃積溫等因素進(jìn)行體現(xiàn)[18, 19]。NDVI反映了巖溶山區(qū)土地利用的開發(fā)程度, 植被覆蓋度越高, 生態(tài)系統(tǒng)敏感性越低。土壤侵蝕類型反映了巖溶山區(qū)土層淺薄且不連續(xù)、土壤流失量大的特點(diǎn), 土壤侵蝕越嚴(yán)重, 導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)敏感性越高。坡度、地形起伏度和海拔反映了巖溶山區(qū)的地形起伏高低情況。已有研究發(fā)現(xiàn)[20-22], 隨著巖溶山區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速, 大量涌入的人口刺激了城市住房、工業(yè)園區(qū)、交通用地等建設(shè), 導(dǎo)致山區(qū)城市用地需求增加, 用地擴(kuò)張迅速, 城市建設(shè)不僅占用耕地、林草地等生態(tài)用地, 且逐漸向坡度較大、海拔較高的自然山體方向推進(jìn), 極易引發(fā)崩塌、滑坡等城市自然災(zāi)害, 可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)受到破壞, 脆弱性增大。年均降水量和≥10℃積溫反映了巖溶山區(qū)的氣候空間分布的整體趨勢。

適應(yīng)能力是指生態(tài)系統(tǒng)能夠處理、適應(yīng)脅迫以及從脅迫造成的后果中恢復(fù)的能力, 主要通過人為的干預(yù)或適應(yīng)性管理進(jìn)行提升, 適應(yīng)能力越大, 系統(tǒng)恢復(fù)到平衡狀態(tài)的可能性越大, 脆弱性越低。適應(yīng)能力可通過經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生態(tài)健康的建設(shè)能力進(jìn)行表征[15, 23], 如第三產(chǎn)業(yè)比重、固定資產(chǎn)投資、地方財政收入等表征經(jīng)濟(jì)水平的指標(biāo)值越高, 進(jìn)行生態(tài)建設(shè)的能力越大, 生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力越大。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

2.2.1 數(shù)據(jù)來源

指標(biāo)數(shù)據(jù)來源和評級單元如下: C1(人口密度)、C2(人均GDP)、C3(城鎮(zhèn)化率)、C4(人均耕地面積)、C14(第三產(chǎn)業(yè)比重)、C15(固定資產(chǎn)投資)、C16(地方財政收入)、C18(生態(tài)保護(hù)區(qū)個數(shù))的數(shù)據(jù)來自《2017年貴陽統(tǒng)計年鑒》, 以縣(市、區(qū))為評級單元; C5(林地比重)、C6(建設(shè)用地比重)和C8(土壤侵蝕類型)由國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“973”項目“山區(qū)國土空間功能優(yōu)化與調(diào)控對策”課題組提供, 以縣(市、區(qū))為評級單元; C7(NDVI)、C12(年均降水量)、C13(≥10℃積溫)、C17(植被類型)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心, 以公里網(wǎng)格為評級單元; C9(坡度)利用ArcGIS 10.2 空間分析模塊中slope命令計算獲得; C10(地形起伏度)采用GIS移動窗口分析法對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行提取獲得, C11(DEM)數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云, 以公里網(wǎng)格為評級單元。為了便于計算, 所有以縣(區(qū)、市)、矢量數(shù)據(jù)為計算單元的數(shù)據(jù)均通過ArcGIS 10.2軟件轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)。

2.2.2 生態(tài)脆弱性的計算

以單項指標(biāo)評價為基礎(chǔ), 采用層次分析法(AHP)計算指標(biāo)的權(quán)重、暴露度、敏感性、適應(yīng)能力和生態(tài)脆弱性。計算公式如下[7]:

式中:分別表示脆弱性或其子目標(biāo)暴露度、敏感性和適應(yīng)能力;表示所涉及的指標(biāo)數(shù)量,C表示指標(biāo)評價結(jié)果;W表示指標(biāo)權(quán)重。

指標(biāo)權(quán)重通過Yaahp軟件計算, 采用1~9 標(biāo)度法對各要素的重要性進(jìn)行兩兩比較, 構(gòu)建要素層的判斷矩陣, 并對判斷矩陣結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗。判斷矩陣一致性為0.0516, 所得要素權(quán)重結(jié)果可信度較高, 然后采用類似步驟確定參數(shù)層的指標(biāo)權(quán)重, 最后通過要素權(quán)重和指標(biāo)權(quán)重相乘, 得到18個單項指標(biāo)的最終權(quán)重(表1)。

3 結(jié)果分析

3.1 暴露度、敏感性和適應(yīng)力評價

貴陽市生態(tài)暴露度、敏感性和適應(yīng)力評價結(jié)果示于圖2。暴露度較高的區(qū)域集中于云巖區(qū)和南明區(qū), 其次是花溪區(qū)、白云區(qū)和觀山湖區(qū)(圖2a)。這5個縣(區(qū)、市)是貴陽市人類活動強(qiáng)度最大的區(qū)域, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快, 近年來建設(shè)項目增多, 大量占用生態(tài)用地, 因此暴露度較高。烏當(dāng)區(qū)、清鎮(zhèn)市、修文縣、息烽縣和開陽縣暴露度則相對較低。敏感性較高的區(qū)域集中于白云區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)和觀山湖區(qū)(圖2b)。這4個區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重, 植被覆蓋度較低, 因此敏感性較高。其余區(qū)域敏感度則較低。適應(yīng)力較高的區(qū)域集中南明區(qū)、云巖區(qū)、觀山湖區(qū)、白云區(qū)和花溪區(qū)(圖2c)。適應(yīng)力較高的區(qū)域雖然其暴露度和敏感性均較高, 但因該區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平較高, 政府對生態(tài)建設(shè)投入較多, 環(huán)境保護(hù)意識較強(qiáng), 因此適應(yīng)力較強(qiáng)。綜上所述, 貴陽市云巖區(qū)、南明區(qū)、花溪區(qū)、白云區(qū)和觀山湖區(qū)生態(tài)暴露度、敏感度和適應(yīng)力普遍較高, 烏當(dāng)區(qū)、清鎮(zhèn)市、修文縣、息烽縣和開陽縣則相對較低, 整體上呈現(xiàn)“南高北低”的格局。

3.2 生態(tài)脆弱性分區(qū)

以不同單元脆弱性結(jié)果為基礎(chǔ), 為了保證組內(nèi)差異最小、組間差異最大, 利用自然斷點(diǎn)法將貴陽市生態(tài)系統(tǒng)劃分微度脆弱區(qū)、輕度脆弱區(qū)、中度脆弱區(qū)、高度脆弱區(qū)和極度脆弱區(qū)。劃分結(jié)果(圖3a)表明, 白云區(qū)、觀山湖區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)和花溪區(qū)為極度脆弱區(qū), 烏當(dāng)區(qū)和息烽縣為高度脆弱區(qū), 修文縣為中度脆弱區(qū), 清鎮(zhèn)市為輕度脆弱區(qū), 開陽縣為微度脆弱區(qū)。從各生態(tài)脆弱性等級的區(qū)域面積來看, 微度脆弱區(qū)、輕度脆弱區(qū)、中度脆弱區(qū)、高度脆弱區(qū)和極度脆弱區(qū)的面積分別為: 2008.5 km2、1526.5 km2、1044.5 km2、1767.5 km2、1687 km2?？傮w上, 貴陽市各生態(tài)脆弱性等級的區(qū)域面積相當(dāng), 微度脆弱區(qū)占的比例較大, 占總面積的25%, 輕度脆弱區(qū)、中度脆弱區(qū)、高度脆弱區(qū)和極度脆弱區(qū)分別占19%、13%、22%和21%。

表1 貴陽市生態(tài)脆弱性指標(biāo)體系

圖2 貴陽市暴露度、敏感性和適應(yīng)能力評價

Figure 2 Evaluation of exposure, sensitivity and adaptability of Guiyang City

圖3 貴陽市生態(tài)脆弱性分區(qū)及其面積占比

Figure 3 Ecological vulnerability zone and its area ratio of Guiyang City

4 生態(tài)脆弱性歸因分析及優(yōu)化調(diào)控對策

4.1 極度脆弱區(qū)歸因分析

前述生態(tài)脆弱性分區(qū)結(jié)果已表明, 貴陽市南明區(qū)、云巖區(qū)、白云區(qū)、觀山湖區(qū)和花溪區(qū)為極度脆弱區(qū)。經(jīng)初步分析, 造成該區(qū)域生態(tài)極度脆弱的原因如下。首先, 極度脆弱區(qū)人口密度、人均GDP、城鎮(zhèn)化率、和建設(shè)用地比重均高于其他區(qū)域, 造成了較高的暴露度。特別地, 貴陽市各縣(市區(qū))建設(shè)用地比重與生態(tài)極度脆弱區(qū)有一定的對應(yīng)關(guān)系, 南明區(qū)、云巖區(qū)、白云區(qū)、觀山湖區(qū)和花溪區(qū)建設(shè)用地比重均大于10%(圖4), 與之相對應(yīng)的是上述區(qū)域均為生態(tài)極度脆弱區(qū)。由此表明, 建設(shè)用地比重、人口密度、城鎮(zhèn)化率等暴露源是導(dǎo)致貴陽市生態(tài)脆弱的主要因素。其次, 極度脆弱區(qū)與其他地區(qū)相比, 植被指數(shù)較低、生態(tài)空間侵占嚴(yán)重, 導(dǎo)致敏感性較高。最后, 極度脆弱區(qū)的第三產(chǎn)業(yè)比重、固定資產(chǎn)投資、地方財政收入、生態(tài)保護(hù)區(qū)個數(shù)均多于其他區(qū)域, 生態(tài)建設(shè)能力較強(qiáng)?？傮w來說, 南明區(qū)、云巖區(qū)、白云區(qū)、觀山湖區(qū)和花溪區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平較高, 適應(yīng)力較強(qiáng)。

圖4 貴陽市各縣(區(qū)、市)建設(shè)用地比重

Figure 4 Proportion of construction land in counties (districts and municipalities) of Guiyang City

4.2 各區(qū)域優(yōu)化調(diào)控對策

根據(jù)不同生態(tài)脆弱區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢和人文環(huán)境特征, 對貴陽市各縣(區(qū), 市)提出生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控對策。

(1)針對貴陽市生態(tài)脆弱區(qū)(云巖區(qū)、南明區(qū)、白云區(qū)、花溪區(qū)和觀山湖區(qū)), 具體優(yōu)化調(diào)控對策如下。南明區(qū)是貴陽市的中心城區(qū), 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高, 資本密集程度高, 未來南明區(qū)應(yīng)該提高資源利用效率, 大力發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè), 引導(dǎo)人口和產(chǎn)業(yè)向生態(tài)脆弱性較低的區(qū)域轉(zhuǎn)移。云巖區(qū)是原貴陽老城的主體部分, 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)因人口集聚而自發(fā)形成, 土地利用格局缺乏系統(tǒng)規(guī)劃。因此云巖區(qū)要減弱生態(tài)脆弱性, 應(yīng)該嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)張, 并協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。白云區(qū)地處貴陽市中部, 工業(yè)企業(yè)集聚, 城市人口密集, 排放過多, 生態(tài)負(fù)荷較重, 使得生態(tài)環(huán)境的維持和恢復(fù)變得十分困難。白巖區(qū)應(yīng)該做好生態(tài)資源的制度設(shè)計, 完善資源價值補(bǔ)償和生態(tài)環(huán)境影響評估等制度, 以減弱生態(tài)脆弱性。觀山湖區(qū)近年來建設(shè)項目增多, 城鎮(zhèn)面積迅速擴(kuò)張, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降。在以后的發(fā)展中, 觀山湖區(qū)應(yīng)該限制城鎮(zhèn)和產(chǎn)業(yè)空間的無序擴(kuò)張, 堅持以生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)為主, 走生態(tài)山地城鎮(zhèn)建設(shè)之路, 以減弱其生態(tài)脆弱性。花溪區(qū)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化的快速推進(jìn), 土地利用類型的規(guī)模和利用強(qiáng)度對花溪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生巨大的擾動和破壞。未來花溪區(qū)應(yīng)確定區(qū)域生態(tài)承載力, 重點(diǎn)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè), 加強(qiáng)旅游資源的開發(fā)利用和保護(hù), 整合資源打造貴州省生態(tài)旅游基地。

(2)高度脆弱區(qū)(烏當(dāng)區(qū)、息烽縣)。烏當(dāng)區(qū)是一個有著深厚歷史文化和多彩民族風(fēng)情的新型城區(qū), 蘊(yùn)藏著豐富的旅游資源。該區(qū)應(yīng)著力推動康養(yǎng)旅游業(yè)轉(zhuǎn)型, 發(fā)展大健康特色生態(tài)經(jīng)濟(jì), 帶動區(qū)域生態(tài)建設(shè)。息烽縣經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展, 道路和居民點(diǎn)等建設(shè)用地比例增加對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成干擾和破壞, 生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日益突出。息烽縣應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)和環(huán)境保護(hù), 加強(qiáng)資源型城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型, 降低城鎮(zhèn)建設(shè)強(qiáng)度和規(guī)模, 因地制宜地發(fā)展資源環(huán)境可承載的生態(tài)產(chǎn)業(yè), 避免其生態(tài)脆弱性增強(qiáng)。

(3)針對中度脆弱區(qū)(修文縣)、輕度脆弱區(qū)(清鎮(zhèn)市)和微度脆弱區(qū)(開陽縣)。上述三個區(qū)域由于人口密度、人均GDP、城鎮(zhèn)化率和建設(shè)用地比重等生態(tài)暴露源較生態(tài)極度脆弱區(qū)和高度脆弱區(qū)低, 導(dǎo)致的生態(tài)暴露度較低。如修文縣是一個典型的農(nóng)業(yè)縣, 獼猴桃和金秋梨等果林面積廣。此外, 中度、輕度和微度脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較好, 生態(tài)敏感性較低, 如清鎮(zhèn)市是連接貴陽市和貴安新區(qū)的重要飲用水源地和生態(tài)屏障, 生態(tài)環(huán)境破壞程度較低、開陽縣地處黔中腹地, 磷礦資源豐富, 是中國著名的三大磷礦產(chǎn)區(qū)之一, 素有“喀斯特生態(tài)世界公園”、“中國綠色磷都”的美譽(yù), 除礦產(chǎn)資源的開采之外其他工業(yè)活動相對較少。因此修文縣、清鎮(zhèn)市和開陽縣總體上生態(tài)脆弱性較低。一方面, 上述三個區(qū)域應(yīng)該因在保持較低的生態(tài)脆弱性的基礎(chǔ)上地制宜地發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。具體地, 修文縣要加強(qiáng)植樹造林和水土保持功能, 打造“陽明文化、修文獼猴桃、桃源八寨”的旅游特色資源, 讓鄉(xiāng)村旅游促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長從而帶動地區(qū)生態(tài)建設(shè); 開陽縣未來可依托其豐富的自然環(huán)境資源和農(nóng)業(yè)優(yōu)勢, 推動“旅游、扶貧、生態(tài)”深度融合, 盤活開陽縣的綠水青山。另一方面, 在發(fā)展的同時, 應(yīng)該注重生態(tài)環(huán)境問題的保護(hù)。例如, 清鎮(zhèn)市近年來石漠化程度較高、水土流失較嚴(yán)重, 應(yīng)加強(qiáng)石漠化和水土流失整治, 實施退耕還林還草工程、加強(qiáng)生態(tài)撫育管護(hù); 開陽縣在礦產(chǎn)資源的開采過程中可能會導(dǎo)致土壤環(huán)境、水體環(huán)境的污染以及植被的破壞, 因此在礦產(chǎn)資源開采的同時應(yīng)該對土壤和水體環(huán)境的污染進(jìn)行修復(fù), 加強(qiáng)礦山周圍生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

5 結(jié)論

本文從暴露度、敏感性和適應(yīng)力三個維度構(gòu)建了18個參數(shù)指標(biāo), 利用VSD 模型對貴陽市的生態(tài)脆弱性進(jìn)行評價, 對極度脆弱區(qū)進(jìn)行歸因分析并針對不同生態(tài)脆弱性分區(qū)提出相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)控對策。主要得出以下結(jié)論:

(1)暴露度、敏感性和適應(yīng)力評價結(jié)果表明, 暴露度較高的區(qū)域集中于云巖區(qū)和南明區(qū), 其次是花溪區(qū)、白云區(qū)和觀山湖區(qū), 烏當(dāng)區(qū)、清鎮(zhèn)市、修文縣、息烽縣和開陽縣則相對較低。敏感性較高的區(qū)域集中于白云區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)和觀山湖區(qū), 其余區(qū)域敏感度則較低。適應(yīng)力較高的區(qū)域集中南明區(qū)、云巖區(qū)、觀山湖區(qū)、白云區(qū)和花溪區(qū), 整體上呈現(xiàn)“南高北低”的格局。

(2)生態(tài)脆弱性分區(qū)結(jié)果表明, 白云區(qū)、觀山湖區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)和花溪區(qū)為極度脆弱區(qū), 烏當(dāng)區(qū)和息烽縣為高度脆弱區(qū), 修文縣為中度脆弱區(qū), 清鎮(zhèn)市為輕度脆弱區(qū), 開陽縣為微度脆弱區(qū)。各生態(tài)脆弱性等級的區(qū)域面積相當(dāng), 微度脆弱區(qū)占的比例較大, 占總面積的25%, 輕度脆弱區(qū)、中度脆弱區(qū)、高度脆弱區(qū)和極度脆弱區(qū)分別占19%、13%、22%和21%。

(3)從區(qū)域整體的空間差異來看, 生態(tài)脆弱性空間分布特征是呈中南部向北部、東部、西部降低的趨勢, 以云巖區(qū)為中心向外擴(kuò)散展開。由此說明, 雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高的區(qū)域在居民保護(hù)意識和環(huán)保投資等評價指標(biāo)上占有一定的優(yōu)勢, 但暴露度、敏感性高是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)極度脆弱的重要原因。其中, 導(dǎo)致貴陽市生態(tài)極度脆弱的主要原因是建設(shè)用地比重、人口密度、城鎮(zhèn)化率等暴露源。其次是植被指數(shù)較低和土壤侵蝕較嚴(yán)重, 導(dǎo)致敏感性較高。盡管巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱, 但自然資源十分豐富, 未來貴陽市應(yīng)依托其豐富的自然環(huán)境資源和區(qū)位優(yōu)勢, 促進(jìn)巖溶山地城市安全發(fā)展、城市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)宜居城市建設(shè)。

[1] 魏曉旭, 趙軍, 魏偉, 等. 中國縣域單元生態(tài)脆弱性時空變化研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2016, 36(2): 726–739.

[2] FVSSEL H M. Vulnerability: A generally applicable conceptual framework for climate change research[J]. Global Environmental Change, 2007, 17(2): 155–167.

[3] 田亞平, 常昊. 中國生態(tài)脆弱性研究進(jìn)展的文獻(xiàn)計量分析[J]. 地理學(xué)報, 2012, 67(11): 1515–1525.

[4] 劉玒玒, 汪妮, 解建倉, 等. 基于模糊綜合評價法的渭河流域生態(tài)脆弱性評價[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2014, 45(1): 73–77.

[5] 吳春生, 黃翀, 劉高煥, 等. 基于模糊層次分析法的黃河三角洲生態(tài)脆弱性評價[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2018, 38(13): 4584– 4595.

[6] 周松秀, 田亞平, 劉蘭芳. 南方丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱性的驅(qū)動力分析——以衡陽盆地為例[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2011, 30(07): 938–944.

[7] 李平星, 樊杰. 基于VSD模型的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評價——以廣西西江經(jīng)濟(jì)帶為例[J]. 自然資源學(xué)報, 2014, 29(05): 779–788.

[8] 陳佳, 楊新軍, 尹莎, 等. 基于VSD框架的半干旱地區(qū)社會—生態(tài)系統(tǒng)脆弱性演化與模擬[J]. 地理學(xué)報, 2016, 71(07): 1172–1188.

[9] POLSKY C, NEFF R, YARNAL B. Building comparable global change vulnerability assessments: The vulnerability scoping diagram[J]. Global Environmental Change, 2007, 17(2007): 472–485.

[10] 姜海峰, 安裕倫, 周旭, 等. 2000—2015年間貴州省土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時空演變特征[J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(5): 170–176.

[11] 任紅玉, 周旭, 張迪, 等. 快速城市化過程中喀斯特山區(qū)城鎮(zhèn)生態(tài)風(fēng)險變化——以貴陽市花溪區(qū)為例[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2018, 36(5): 16–23.

[12] 邱從毫, 李陽兵, 馮元嵩. 貴陽市城市土地擴(kuò)展空間的生態(tài)適宜性與優(yōu)化[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2015, 26(9): 2777–2784.

[13] 蘇維詞. 喀斯特山區(qū)城市地域結(jié)構(gòu)問題及其優(yōu)化對策——以貴陽市為例[J]. 人文地理, 2000, 15(4): 24–28+49.

[14] 李玲慧. 城鎮(zhèn)化進(jìn)程下的澤庫縣生態(tài)環(huán)境脆弱性分析與評價[D]. 西安: 西安建筑科技大學(xué), 2011.

[15] 李平星, 陳誠. 基于VSD模型的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)脆弱性評價——以太湖流域為例[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2014, (2): 237–243.

[16] 杜鵬飛, 陳敏, 肖勁松, 等. 喀斯特地區(qū)土地生態(tài)適宜性評價: 以貴陽市為例[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 52(2): 205–210.

[17] 劉小茜, 王仰麟, 彭建. 人地耦合系統(tǒng)脆弱性研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展, 2009, 24(8): 917–928.

[18] 陳佳, 楊新軍, 尹莎, 等. 基于VSD框架的半干旱地區(qū)社會—生態(tài)系統(tǒng)脆弱性演化與模擬[J]. 地理學(xué)報, 2016, 71(7): 1172–1188.

[19] 官冬杰. 重慶市巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評價研究[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2006, 27(6): 432–435.

[20] 趙翠薇, 濮勵杰, 孟愛云, 等. 基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段理論的土地利用變化研究—以廣西江州區(qū)為例[J]. 自然資源學(xué)報, 2006, 21(2): 172–179.

[21] LIU Yan, HUANG Xianjin, YANG Hong,Environmental effects of land-use/cover change caused by urbanization and policies in Southwest China karst area—A case study of Guiyang[J]. Habitat International. 2014, 44(10): 339–348.

[22] 翟榮飛, 趙翠薇, 楊莉. 基于地形因子的喀斯特山地土地利用變化分析—以烏江北源為例[J]. 湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報, 2016, 39(1): 9–15.

[23] 黨二莎, 胡文佳, 陳甘霖, 等. 基于VSD模型的東山縣海岸帶區(qū)域生態(tài)脆弱性評價[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2017, 36(2): 296–302.

Ecological vulnerability assessment in rapid urbanization areas of karst mountainous areas: take Guiyang as a case

REN Hongyu, ZHAO Yuluan*

School of Geographic and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China

In order to reveal the fragility of urban ecosystems in karst mountainous areas, this paper takes Guiyang City as an example to evaluate the ecological vulnerability of Guiyang City by Vulnerability Scoping Diagram, and analyzes the attribution of extremely vulnerable areas. According to the ecological vulnerability zoning, corresponding optimization and control strategies are proposed. The results show that: (1)The ecological exposure, sensitivity and adaptability of Yunyan District, Nanming District, Huaxi District, Baiyun District and Guanshan Lake District in Guiyang City are generally higher, Wudang District, Qingzhen City, Xiuwen County, Xifeng County and Kaiyang County are relatively low, and the overall pattern of “south high and low north” is presented. (2) From the perspective of ecological vulnerability, Baiyun District, Guanshan Lake District, Yunyan District, Nanming District and Huaxi District are extremely vulnerable areas, Wudang District and Xifeng County are highly vulnerable areas, and Xiuwen County is moderately vulnerable, Qingzhen City is a slightly vulnerable area, and Kaiyang County is a slightly vulnerable area. (3) Although the higher the level of economic development, it has certain advantages in the evaluation indicators of residents' protection awareness and environmental protection investment; the high degree of exposure and sensitivity is an important reason for the extreme fragility of the ecosystem. Guiyang City should rely on its rich natural resources and ecological advantages to promote the safe development of karst mountainous city, the optimization of urban spatial structure and the construction of ecologically livable city.

ecological vulnerability; karst mountain area; VSD model; Guiyang City

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.04.031

任紅玉, 趙宇鸞. 貴陽市巖溶山區(qū)快速城市化地區(qū)生態(tài)脆弱性評價[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(4): 252–258.

REN Hongyu, ZHAO Yuluan. Ecological vulnerability assessment in rapid urbanization areas of karst mountainous areas: take Guiyang as a case[J]. Ecological Science, 2020, 39(4): 252–258.

X826

A

1008-8873(2020)04-252-07

2019-01-03;

2019-02-28

國家自然科學(xué)基金項目(41771115); 國土資源部土地利用重點(diǎn)實驗室開放基金(KLLU201805); 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”項目(2015CB452706); 貴州省科技計劃項目(黔科合平臺人才[2017]5726號); 2015年貴州省“千”層次創(chuàng)新型人才資助項目(111-0317003)

任紅玉(1996—), 女, 貴州遵義人, 碩士研究生, 主要從事土地資源利用與管理研究。E-mail:1304253465@qq.com

趙宇鸞, 男, 博士, 教授, 主要從事土地資源與生態(tài)保護(hù)研究。E-mail: zhaoyl.09b@igsnrr.ac.cn.