張會(huì)霞, 劉麗榮

基于GIS的呂梁山區(qū)貧困縣生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)

張會(huì)霞, 劉麗榮

太原師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院, 晉中 030619

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)有外界干擾的情況下, 其適應(yīng)能力及遭到破壞后生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力強(qiáng)弱。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)能為分析和預(yù)測(cè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。論文以呂梁山區(qū)13個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣為研究區(qū)域, 針對(duì)呂梁山區(qū)的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn), 在GIS和RS技術(shù)支持下, 選取高程、坡度、植被覆蓋指數(shù)(NDVI)、土地利用、土壤質(zhì)地及降水侵蝕力6個(gè)因子進(jìn)行生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明: 呂梁山區(qū)極高敏感區(qū)占研究區(qū)面積0.44%, 高度敏感區(qū)占46.74%, 中度敏感區(qū)占39.60%, 低度敏感區(qū)占12.11%, 不敏感區(qū)占1.11%, 生態(tài)環(huán)境敏感程度總體偏高, 其中岢嵐縣、隰縣、靜樂(lè)縣生態(tài)環(huán)境敏感程度最高, 永和縣、臨縣、汾西縣相對(duì)較低。研究結(jié)果可為政府部門制定區(qū)域生態(tài)安全防范策略提供一定的參考。

呂梁山區(qū); 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià); 變異系數(shù); 加權(quán)疊加

0 前言

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)有外界干擾的情況下, 其適應(yīng)能力及遭到破壞后生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力強(qiáng)弱[1]。全球環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重, 生態(tài)環(huán)境是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的必要前提, 因此生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)工作顯得尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)不僅為分析和預(yù)測(cè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題提供了科學(xué)依據(jù), 也是研究生態(tài)環(huán)境影響及生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容[2]。國(guó)外對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性研究早于國(guó)內(nèi), 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究范圍多集中在大區(qū)域、大尺度[3]; 在環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域都有較快的發(fā)展,并廣泛地運(yùn)用到實(shí)際工作中。Ladson[5]等提出了基于河流水文學(xué)、物理構(gòu)造特征、河岸區(qū)狀況、水質(zhì)、水生生物等五個(gè)方面的溪流狀況指數(shù), 并據(jù)此對(duì)澳大利亞 80 多條河流的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià); Alastair Cameron[6]等對(duì)環(huán)境敏感區(qū)的動(dòng)物進(jìn)行了分類和評(píng)估研究; Garrod[7]等評(píng)價(jià)了環(huán)境敏感區(qū)域的價(jià)值和利益。國(guó)內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性研究從單一到綜合[4], 從自然區(qū)劃延伸到生態(tài)區(qū)劃。歐陽(yáng)志云等[2]在分析全國(guó)的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)上, 把全國(guó)劃分為不同的區(qū)域單元, 揭示生態(tài)環(huán)境敏感性的區(qū)域分異規(guī)律, 在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的預(yù)防和治理中做出貢獻(xiàn); 我國(guó)國(guó)土面積廣闊, 生態(tài)系統(tǒng)多樣, 不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境及影響因子有很大差異, 因此我國(guó)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的敏感性研究?jī)H限于局部地區(qū)[16], 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前, 國(guó)內(nèi)對(duì)于生態(tài)環(huán)境敏感性研究大致分為2類, 一是針對(duì)區(qū)域的生態(tài)敏感性的綜合性評(píng)價(jià), 如侯志華等[9]對(duì)太原市生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià), 杜婕等[10]對(duì)隴南市生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià), 針對(duì)研究區(qū)生態(tài)特點(diǎn)選擇評(píng)價(jià)的生態(tài)因子, 如生態(tài)功能區(qū)、坡度、植被、土地利用、土壤質(zhì)地、水域等; 二是針對(duì)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)分析, 如唐潔等[11]對(duì)山西晉北地區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià), 劉冰等[12]對(duì)漢中生態(tài)問(wèn)題的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 針對(duì)土壤侵蝕、酸雨、水土流失、土地沙化問(wèn)題等生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)分析, 王再嵐等[13]對(duì)鄂爾多斯東勝地區(qū)的生態(tài)研究等, 針對(duì)土壤侵蝕、酸雨、水土流失、土地沙化問(wèn)題等生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)分析, 這兩類研究常常采用是單因子和綜合因子分析相結(jié)合來(lái)進(jìn)行[14-15], 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基于《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》及相關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)程中對(duì)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的評(píng)價(jià)。本文以山西省境內(nèi)的呂梁山區(qū)13個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣為研究區(qū)域, 針對(duì)研究區(qū)的特點(diǎn)選取高程、坡度、植被覆蓋指數(shù)、土地利用、土壤質(zhì)地、降水侵蝕力等6個(gè)生態(tài)敏感性因子進(jìn)行生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià), 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 進(jìn)行生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)分析, 將呂梁山區(qū)劃分出不同的生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域, 分析它的敏感縣, 為制定區(qū)域安全防范策略提供參考, 為呂梁山區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)為山西省內(nèi)的呂梁山區(qū)13個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣, 分別是忻州市的靜樂(lè)縣、神池縣、五寨縣、岢嵐縣, 臨汾市的吉縣、大寧縣、隰縣、永和縣、汾西縣及呂梁市的興縣、臨縣、石樓縣、嵐縣。呂梁山區(qū)處于山西省與陜西省的交匯處, 位于黃河中游, 呂梁山脈中段, 其地質(zhì)發(fā)育較為齊全, 它是黃土高原的重要部分, 片區(qū)黃土堆積深厚, 土質(zhì)疏松, 植被稀少, 降水少而集中, 水流失特別嚴(yán)重[16], 土壤貧瘠, 地表支離破碎, 水土流失面積達(dá)277.2萬(wàn)公頃, 占國(guó)土面積的76.5%。該地氣候?qū)儆谥袦氐貐^(qū), 具有典型的大陸性季風(fēng)氣候特征, 夏季炎熱多雨, 冬季干寒多風(fēng)[17], 春秋二季處于2者之間, 四季分明, 降水集中在6—9月, 其他季節(jié)降水稀少, 降水量小于蒸發(fā)量, 旱澇問(wèn)題并存; 大部分人生活在低山河谷地帶, 隨著人口增長(zhǎng), 耕地也隨之密集, 自然生長(zhǎng)植物稀少, 出現(xiàn)區(qū)域性超載[18], 加劇水土流失情況。丘陵溝壑地形嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)和城鎮(zhèn)空間拓展。2010年末, 總?cè)丝?02.8萬(wàn)人, 其中鄉(xiāng)村人口340.4萬(wàn)人。人均地區(qū)生產(chǎn)總值為9839.2元, 人均地方財(cái)政一般預(yù)算收入為365.7元, 城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為12967.7元, 農(nóng)村居民人均純收入為3340.5元。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

(1)呂梁山區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)均來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云, 遙感影像數(shù)據(jù)采用Landsat衛(wèi)星系列中2016年8月到10月的影像, DEM數(shù)據(jù)采用呂梁山區(qū)分辨率30m的DEM數(shù)據(jù); (2)土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于hwsd土壤數(shù)據(jù)集(寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心), 其中國(guó)境內(nèi)數(shù)據(jù)來(lái)源于第二次全國(guó)土地調(diào)查南京土壤所提供的1:100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù); (3)土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于modis_lucc_1KM_China的中國(guó)地區(qū)土地覆蓋綜合數(shù)據(jù)集(寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心); (4)降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng), 獲得33個(gè)氣象站的月平均降水量; (5)呂梁山區(qū)縣界矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于第二次全國(guó)土地調(diào)查結(jié)果。所有數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換為與界線數(shù)據(jù)的投影一致。

2 評(píng)價(jià)因子的選取及評(píng)價(jià)體系的建立

2.1 評(píng)價(jià)因子的選取及分級(jí)

根據(jù)呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況, 對(duì)呂梁山區(qū)的生態(tài)敏感性選取評(píng)價(jià)因子。呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的特點(diǎn)具有復(fù)雜性和綜合性, 因此選取評(píng)價(jià)因子的指標(biāo)不需要太細(xì), 否則容易交叉重復(fù)[19]。針對(duì)黃土高原的水土流失嚴(yán)重的問(wèn)題及呂梁山區(qū)的環(huán)境特點(diǎn), 本文從地形起伏、植被、土地利用、土壤質(zhì)地、降水等方面選擇了坡度、高程、植被覆蓋指數(shù)(NDVI)、土地利用、土壤質(zhì)地、降水侵蝕力6個(gè)評(píng)價(jià)因子。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《生態(tài)功能區(qū)暫行規(guī)程》及其他相關(guān)生態(tài)環(huán)境規(guī)程的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)研究綜合制定[20-23], 將單因子劃分5個(gè)等級(jí)即極度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、低度敏感區(qū)、不敏感區(qū), 統(tǒng)一賦值9、7、5、3、1, 便于各因子的橫向比較。

2.2 單因子評(píng)價(jià)分級(jí)

2.2.1 地形起伏

呂梁山區(qū)位于山西省西部, 是黃土連續(xù)分布的典型黃土高原地區(qū), 水土流失問(wèn)題嚴(yán)重。地形起伏對(duì)于水土流失有著重大的影響, 采用高程和坡度2個(gè)因子來(lái)對(duì)呂梁山區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行研究。將獲得的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類, 以1000 m, 1500 m, 2000 m, 2500 m為分級(jí)值,將高程分為5級(jí), 分別賦值1,3,5,7,9; 將坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類, 以5°、8°、15°、25°為分級(jí)點(diǎn)將其分為5級(jí)并賦等級(jí)值, 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2.2.2 植被

植被防止土壤侵蝕, 能夠削弱降雨能量, 保水固土, 抵抗侵蝕作用, 用植被覆蓋指數(shù)(NDVI)量化為植被對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性的影響因子, NDVI值越高, 對(duì)環(huán)境敏感性影響程度越大。采用Landsat遙感影像在ArcGIS軟件中用柵格計(jì)算器算出NDVI值, 進(jìn)行重分類, 以0.2,0.4,0.6為分級(jí)值將其分成4個(gè)等級(jí), 賦值1,3,5,7, 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2.2.3 土地利用

人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度主要表現(xiàn)在土地利用方面, 將呂梁山區(qū)土地利用分為林地、水域、草地、灌木林地、耕地、建設(shè)用地、未利用地等7種土地利用類型, 用重分類工具, 將建設(shè)用地、未利用地分為一類, 耕地一類, 灌木林地一類, 草地一類, 林地、水域一類, 賦值1,3,5,7,9, 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2.2.4 土壤質(zhì)地

土壤是水蝕的主體, 可以說(shuō)是水蝕的內(nèi)因, 土壤的粘粒、有機(jī)質(zhì)含量、膠體性質(zhì)等性質(zhì), 使其對(duì)水土流失具有抗蝕和抗沖作用。本文采用土壤質(zhì)地因子對(duì)呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行分析, 將石礫、沙土, 砂土、粘土, 壤土, 砂壤土分為4等級(jí), 賦值1,3,5,7, 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2.2.5 降水

降水采用USLE土壤侵蝕公式中降水侵蝕力值表示, 根據(jù)土壤侵蝕公式中值的估算公式如下:

表1 單因子敏感性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

式中:P為月均降水量,為年均降水量,=0.3589,=1.9462, 在ArcMap軟件中矢量化各站點(diǎn), 在屬性表中錄入站點(diǎn)名稱和值, 用克呂金插值法得出降水侵蝕力分布圖, 用1000,1300,1400,1600為分級(jí)值分為5級(jí), 賦值1,3,5,7,9, 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2.3 綜合因子評(píng)價(jià)

2.3.1 各因子權(quán)重確定

采用變異系數(shù)法求各因子對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性影響的權(quán)重。變異系數(shù)法是一種客觀賦權(quán)的方法, 是用來(lái)度量各觀測(cè)值的變異程度的統(tǒng)計(jì)量, 可以直接利用各項(xiàng)指標(biāo)所包含的信息, 通過(guò)計(jì)算得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重[24]。變異系數(shù)是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比, 各因子變異系數(shù)占總體變異系數(shù)比重就是各因子的權(quán)重, 計(jì)算公式:

2.3.2 綜合因子計(jì)算

綜合因子分析采用加權(quán)疊加分析法, 這種方法常用來(lái)提取系統(tǒng)空間隱含信息, 它必須是在統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系統(tǒng)下, 將兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖層按照一定的算法, 疊加計(jì)算產(chǎn)生新數(shù)據(jù)。加權(quán)疊加分析的計(jì)算公式:

式中:為加權(quán)疊加分析的結(jié)果,w為第個(gè)數(shù)據(jù)的權(quán)重值,P為第個(gè)數(shù)據(jù)值; 采用柵格計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算, 各因子的權(quán)重值見(jiàn)表2, 利用該公式對(duì)6項(xiàng)生態(tài)敏感性因子進(jìn)行加權(quán)疊加, 得出綜合性生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 結(jié)果及分析

3.1 生態(tài)環(huán)境敏感性單因子評(píng)價(jià)分析

(1)坡度敏感性分析: 由坡度敏感分級(jí)可得, 不敏感區(qū)面積占比為10.79%, 主要分布在五寨縣和嵐縣中部; 低度敏感區(qū)面積占比11.48%, 主要分布在靜樂(lè)縣西部、岢嵐縣北部及神池縣大部分區(qū)域; 中度敏感區(qū)面積占比為31.33%, 高度敏感區(qū)為32.9%, 極度敏感區(qū)為13.5%, 大部分處于中高度敏感區(qū)域, 石樓縣、永和縣、隰縣、汾西縣、大寧縣、吉縣, 臨縣、興縣及靜樂(lè)縣東部敏感程度高, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(a)及表3。

(2)高程敏感性分析: 由高程敏感分級(jí)可得, 不敏感區(qū)面積占比為20.59%, 主要分布在呂梁山區(qū)西部、大寧縣的河流谷地及汾西縣東部盆地區(qū)域; 低度敏感區(qū)面積占56.2%, 主要分布在五寨縣西部、興縣和臨縣、石樓縣, 汾西縣中部, 嵐縣東部和靜樂(lè)縣西部的等丘陵地帶; 中度、高度和極度敏感區(qū)面積占比為分別為21.45%、1.66%、0.1%, 主要分布在呂梁山區(qū)東北方向山脈及靜樂(lè)縣東部山地等, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(b)及表3。

(3)植被覆蓋指數(shù)敏感性分析: 由植被指數(shù)敏感分級(jí)可得, 不敏感區(qū)面積占比為3.52%, 主要在研究區(qū)西部河流河岸; 低度敏感區(qū)為75.61%, 除嵐縣、五寨縣、岢嵐縣外其他縣大部分處于低度敏感區(qū)域; 中度面積占比20.86%, 主要分布在嵐漪河兩岸的平川地區(qū), 及五寨縣、岢嵐縣丘陵地區(qū); 高度敏感區(qū)面積占比為0.01%, 敏感程度總體偏低, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(c)及表3。

(4)土地利用敏感性分析: 由土地利用敏感分級(jí)可得, 不敏感和低度敏感區(qū)面積占比分別為2.62%、1.35%, 主要分布在汾西縣東部及各縣域發(fā)展中心建設(shè)區(qū)域; 中度敏感區(qū)為19.25%, 主要分布在岢嵐縣西南部、興縣東部、汾西縣西部, 大寧縣和吉縣邊界山區(qū); 高度和極度敏感區(qū)面積占比分別為64.62%、12.16%, 土地利用敏感程度總體偏高, 主要分布在興縣, 臨縣, 五寨縣、嵐縣、靜樂(lè)縣、神池縣等山地丘陵地區(qū), 及西部黃河流域、中部嵐漪河、汾河流域區(qū)域, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(d)及表3。

表2 各因子權(quán)重計(jì)算結(jié)果

圖1 單因子評(píng)價(jià)分級(jí)圖

Figure 1 Single factor evaluation classification map

表3 單因子及綜合因子敏感分級(jí)占比

(5)土壤質(zhì)地敏感性分析: 由土壤質(zhì)地敏感分級(jí)可得, 不敏感區(qū)面積占比為1.65%, 低度和中度敏感區(qū)分別為0.14%、0.54%, 高度敏感區(qū)為97.67%, 呂梁山區(qū)土壤質(zhì)地絕大部分都是敏感程度較高的砂壤土, 只有在西部河谷、平川地區(qū)敏感程度較低的壤土、黏土等, 以及在北部的五寨縣, 神池縣零星分布的壤土黏土, 敏感程度整體高, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(e)及表3。

(6)降水侵蝕力敏感性分析: 由降水侵蝕力敏感分級(jí)可得, 不敏感區(qū)和低度敏感區(qū)面積占比分別為0.75%和10.04%, 主要分布在研究區(qū)西南部; 中度敏感區(qū)為13.7%, 主要分布在臨縣中部, 興縣西南部及石樓縣、永和縣, 大寧縣中部地帶性分布; 高度敏感區(qū)為64.41%, 主要分布在研究區(qū)東北部及南部的中心地帶, 處于中度敏感區(qū)東面, 大致與中度敏感區(qū)分布地帶平行; 極度敏感區(qū)為11.10%, 主要分布在石樓縣和隰縣東部及汾西縣。高度和極度敏感區(qū)占75.52%, 大部分處于中高度敏感區(qū)域, 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1(f)及表3。

3.2 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合因子評(píng)價(jià)分析

根據(jù)綜合因子敏感度分級(jí)的結(jié)果如圖2可知, 呂梁山區(qū)極度敏感區(qū)占研究區(qū)面積0.44%, 高度敏感區(qū)占總面積46.74%, 中度敏感區(qū)占39.60%, 低度敏感區(qū)占12.11%, 不敏感區(qū)占1.11%, 極度敏感區(qū)主要分布在呂梁山區(qū)中部山地、丘陵地區(qū), 敏感區(qū)整體分布大致呈東北向帶狀分布, 總體來(lái)講, 中部山地丘陵敏感程度高, 兩邊河流谷地、平川地區(qū)敏感程度低。靜樂(lè)縣東部山地敏感程度高, 西部與嵐縣形成的小盆地敏感程度低; 大寧縣南北群山敏感程度高, 中部昕水河流域敏感程度低; 神池縣東北部高, 西南部低; 岢嵐縣境內(nèi)嵐漪河流域敏感程度低, 兩邊敏感程度遞增; 綜合性生態(tài)環(huán)境敏感程度評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示, 生態(tài)環(huán)境敏感程度總體較高, 中高敏感區(qū)占86.77%, 神池縣、岢嵐縣、嵐縣、靜樂(lè)縣、石樓縣、隰縣、汾西縣大多區(qū)域處于高度敏感區(qū), 各縣中岢嵐縣生態(tài)環(huán)境敏感程度最高, 臨縣相對(duì)較低。綜合因子敏感性分異規(guī)律大致與高程、土壤質(zhì)地、土地利用類型、植被覆蓋指數(shù)、降水侵蝕力地域分異規(guī)律趨勢(shì)大致相同, 與坡度大致相反。

4 結(jié)論與討論

結(jié)合RS和GIS技術(shù), 選取坡度、高程、植被覆蓋指數(shù)、土地利用、土壤質(zhì)地、降水侵蝕力6個(gè)評(píng)價(jià)因子評(píng)價(jià)呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性程度。從研究結(jié)果來(lái)看, 山區(qū)植被覆蓋率低, 土地利用結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化, 降水集中, 地形土壤等原因使得水土流失問(wèn)題嚴(yán)重, 綜合因素使得呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感程度總體偏高, 其中岢嵐縣生態(tài)環(huán)境敏感程度最高, 臨縣相對(duì)較低, 生態(tài)敏感區(qū)空間差異規(guī)律明顯, 呂梁山區(qū)北部敏感性總體西南向東北方向增高, 呂梁山區(qū)南部生態(tài)環(huán)境敏感性中間高, 向東西方向遞減。研究結(jié)果將研究區(qū)分為5個(gè)等級(jí), 得出不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境敏感性的空間分布規(guī)律和特征, 為呂梁山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供理論依據(jù)。研究區(qū)內(nèi)的極度和高度敏感區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱, 生態(tài)環(huán)境極易受到人為破壞, 應(yīng)作為生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)建設(shè)保護(hù)區(qū), 禁止進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng), 對(duì)其應(yīng)進(jìn)行保持水土工程, 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù), 提高森林覆蓋率, 增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性; 中度敏感區(qū)的生態(tài)環(huán)境也較為脆弱, 容易遭受人為干擾, 應(yīng)作為控制發(fā)展區(qū), 進(jìn)行適度開(kāi)發(fā), 遵守開(kāi)發(fā)和保護(hù)的一致性; 低度敏感區(qū)與不敏感區(qū)土地生態(tài)環(huán)境相對(duì)良好, 可以進(jìn)行有節(jié)制的開(kāi)發(fā)活動(dòng)。在發(fā)展中堅(jiān)持青山綠水就是金山銀山的理念, 優(yōu)化呂梁山區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況, 堅(jiān)持生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)并舉, 建設(shè)水土保持區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)的重要生態(tài)功能區(qū)。環(huán)境是呂梁山區(qū)可持續(xù)發(fā)展的必要前提, 而呂梁山區(qū)是打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要區(qū)域, 為其他連片特別貧困區(qū)域的發(fā)展提供參考建議。

圖2 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合因子評(píng)價(jià)分級(jí)圖

Figure 2 Comprehensive factor evaluation classification map of ecological environment sensitivity

表4 各縣敏感區(qū)占比(%)

針對(duì)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性情況選取的6個(gè)評(píng)價(jià)因子, 基本可以體現(xiàn)呂梁山區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性, 但是沒(méi)有考慮氣候、河流、生物多樣性等因素影響; 在制定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中雖然參考大量研究資料和相關(guān)文獻(xiàn), 但在研究過(guò)程中依然存在主觀性, 缺乏生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 在今后的研究工作中需要進(jìn)一步加強(qiáng)完善。呂梁山區(qū)的主要環(huán)境問(wèn)題是水土流失, 評(píng)價(jià)對(duì)象主要針對(duì)水土流失問(wèn)題的影響因子進(jìn)行選取, 沒(méi)有綜合考慮其他生態(tài)問(wèn)題對(duì)呂梁山區(qū)生態(tài)敏感性的影響。此外, 局部地區(qū)的生態(tài)問(wèn)題與整體有差異性, 各區(qū)域的環(huán)境問(wèn)題在程度上也有差別, 導(dǎo)致各生態(tài)因子綜合性評(píng)價(jià)的權(quán)重不能具體到研究區(qū)局部。

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Evaluating ecological environmental sensitivity in poor county of Lvliang mountain area based on GIS

ZHANG Huixia, LIU Lirong

Institute of Geographical Science, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619, China

Ecological sensitivity refers to the adaptability and restoration ability of ecosystem when it is disturbed by constant external interference and destruction. Ecological sensitivity evaluation can provide scientific basis for analysis and prediction of regional ecological environment problems. According to the characteristics of the ecological environment in Lvliang mountainous area, 13 national poverty-stricken Counties in Lvliang mountainous area were selected as the study area. With the support of GIS and RS technology, these six factors were used to evaluate the sensitivity of ecological environment which included elevation, slope, vegetation coverage index (NDVI), land use, soil texture and rainfall erosivity. The results show that the sensitivity of the ecological environment in Lvliang mountainous area was generally high. In the whole study area, the extremely sensitive area accounted for 0.44%, the highly sensitive area accounted for 46.74%, the moderately sensitive area accounted for 39.60%, the low sensitive area accounted for 12.11%, and the non sensitive area accounted for 1.11%. Moreover, Kelan County, Xi County and Jingle County had the highest sensitivity to ecological environment, while Yonghe County, Linxian County and Fenxi County were relatively low. The results can provide some references for the government departments to formulate regional ecological security prevention strategies.

lvliang mountainous area; ecological sensitivity evaluation; variance coefficient; weighted superposition

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.06.005

X826

A

1008-8873(2020)06-030-08

2019-10-16;

2019-11-20

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41501219); 山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(201901D111291)

張會(huì)霞(1972—), 女,山西運(yùn)城人, 博士, 副教授, 主要從事生態(tài)環(huán)境、GIS空間分析研究, E-mail:zhanghuixia120@163.com

張會(huì)霞, 劉麗榮. 基于GIS的呂梁山區(qū)貧困縣生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(6): 30–37.

ZHANG Huixia, LIU Lirong. Evaluating ecological environmental sensitivity in poor county of Lvliang mountain area based on GIS[J]. Ecological Science, 2020, 39(6): 30–37.