吳林英，盧小綠，艾 欣，余 貴，劉興詔，葉露瑩 (福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建福州 350000)

社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展提升了居民的消費水平，導(dǎo)致人類的需求與生態(tài)環(huán)境品質(zhì)之間的矛盾愈發(fā)尖銳。由于城鎮(zhèn)化速度過于迅猛，隨之產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾沖突已經(jīng)成為當(dāng)前社會的重點議題。我國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境的區(qū)域異質(zhì)性明顯，因此環(huán)境與經(jīng)濟的矛盾也有明顯的地域差異。在生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域中，土地生態(tài)敏感性代表生態(tài)系統(tǒng)在外界活動的影響下維持良好狀態(tài)的敏感水平，通常用來反映環(huán)境生態(tài)平衡狀態(tài)與產(chǎn)生環(huán)境急劇變化的概率高低。生態(tài)敏感性評價實際上是對現(xiàn)有的天然生境背景進行明確分析，將容易發(fā)生生態(tài)問題的區(qū)域落實在詳細(xì)區(qū)域的評價。由此可以根據(jù)生態(tài)環(huán)境敏感程度來確定地域開發(fā)的合理強度，制訂可行的規(guī)劃方針及劃定具有維護價值的區(qū)域，為區(qū)域的綠色生態(tài)建設(shè)提供指導(dǎo)和借鑒。

國內(nèi)對于生態(tài)敏感性的研究已有不少案例，主要是針對不同地區(qū)開展的土地生態(tài)敏感性研究及相關(guān)成果展示，其研究通?；诘貐^(qū)的自然災(zāi)害即主要生態(tài)問題的形成機制，分析其區(qū)域內(nèi)的主要干擾來源及規(guī)律，明確其發(fā)生的頻率范圍，從而進行生態(tài)敏感性指標(biāo)評價這一相關(guān)步驟，應(yīng)用定性和定量方法對多種生態(tài)環(huán)境的敏感程度進行分級評價、全面分析等。生態(tài)敏感性研究涉及范圍較廣、跨度較大，在生態(tài)資源、經(jīng)濟社會、國土空間規(guī)劃、地質(zhì)地貌等研究領(lǐng)域均有應(yīng)用，研究尺度也逐漸由宏觀轉(zhuǎn)向微觀，且主要研究區(qū)域集中于生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)功能區(qū)、自然流域、特殊生態(tài)敏感區(qū)等具有明確指向區(qū)域，研究縣鎮(zhèn)及以下尺度案例的較少，這方面的小尺度生態(tài)敏感性分析仍有待增補。

福建省長汀縣是一座典型的山地型縣城，其作為新型生態(tài)建設(shè)實踐創(chuàng)新基地，生態(tài)資源維護的必要性不言而喻。一方面，長汀縣曾是我國南方紅壤區(qū)水土流失最嚴(yán)重的縣，生態(tài)環(huán)境一度極為惡化；另一方面，長汀縣發(fā)展迅猛，致使綠色生態(tài)環(huán)境與國民經(jīng)濟發(fā)展的利害摩擦日益加深，生態(tài)敏感性程度持續(xù)增大。因此，開展長汀縣生態(tài)敏感性研究，識別土地敏感性布局，為該區(qū)域的國土空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護奠定基礎(chǔ)。筆者運用GIS技術(shù)手段，在構(gòu)建適應(yīng)長汀生態(tài)敏感性評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，分析長汀縣的高程敏感性、坡度敏感性、坡向敏感性、河流敏感性、植被因子敏感性和綜合生態(tài)敏感性，以期為長汀縣以及類似的山地型縣城的可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 資料與方法

長汀縣總面積約3 106 km，人口約40.2萬，地理空間方位為116°00′45″～116°39′20″E、25°18′40″～26°02′05″N，地處福建、廣東、江西三省彼此接壤的省域邊界。長汀縣縣域內(nèi)絕大部分是山地且山地多跌宕起伏，支脈交錯縱橫，造成北高南低的地形趨勢。長汀縣屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，每年平均氣溫達到18.3 ℃，年降雨量1 685.6 mm。縣域內(nèi)水網(wǎng)系統(tǒng)豐富，分別屬于閩、韓、贛水系，各水系主要呈南北走向，縣域內(nèi)南部河網(wǎng)密度高于北部，河流類型主要為地表徑流和淺層地下水構(gòu)成。長汀縣土地分類中林地占比較大，森林覆蓋率超過70%。近年來，由于城鎮(zhèn)的發(fā)展，部分林地轉(zhuǎn)變成為其他用地類型，生態(tài)環(huán)境面臨較大的壓力。

生態(tài)敏感因子選取。由于研究區(qū)地形條件較復(fù)雜，生態(tài)敏感性容易遭受地域特征的相關(guān)影響，因此為了詳細(xì)分析長汀縣生態(tài)敏感地帶，應(yīng)進行多種生態(tài)敏感因子選擇，并利用不同的生態(tài)敏感因子對各區(qū)域進行生態(tài)敏感性單因子分析。生態(tài)敏感性受多種生態(tài)因素的影響，如河流水量水質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、植被、道路等。此外，不同地區(qū)主要因子功能占比也具有差異。

長汀縣土地利用類型以林地為主，植被繁茂，主要水系為汀江，還有汀江國家濕地公園這一重要生態(tài)功能保護區(qū)。由于長汀縣易發(fā)生滑坡和坍塌等生態(tài)問題，考慮到長汀生態(tài)環(huán)境要素，該研究選取了高程、坡度、坡向、水系、植被這5類要素區(qū)構(gòu)建長汀縣生態(tài)敏感性分析的指標(biāo)體系。

數(shù)據(jù)來源與處理。

(1)基于地理空間數(shù)據(jù)云30 m分辨率的DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)為影像基礎(chǔ)，選擇長汀縣2017年云層量≤10%的高質(zhì)量影像提取高程、坡度和坡向數(shù)據(jù)。

(2)歸一化植被指數(shù)(NDVI)數(shù)據(jù)及歸一化水指數(shù)(NDWI)數(shù)據(jù)由Landsat8的2017年12月遙感影像處理后，經(jīng)波段合成后得到。其中NDWI值大于0為水系，利用歐氏距離計算后重分類得出水系敏感性評價。

(3)根據(jù)長汀生態(tài)系統(tǒng)的特點和當(dāng)?shù)貙嶋H，選用高程、坡向、坡度、河流水系和植被這5個生態(tài)因子，并根據(jù)各因子對長汀生態(tài)環(huán)境影響程度的空間差異，對其賦予不同的評估值(不、低、中、高和極高，分別對應(yīng)的屬性值為1、2、3、4、5)。長汀縣生態(tài)敏感性可表示為：

式中，SS為空間單元生態(tài)敏感性指數(shù)，為各因子空間單元敏感性指數(shù)，為權(quán)重因子。

長汀縣綜合敏感性空間分布圖通過GIS空間疊加分析功能得出。依據(jù)敏感值劃分等級：>3.4～4.0為極高度敏感，>2.8～3.4為高度敏感，>2.2～2.8為中度敏感，>1.6～2.2為低度敏感，1.0～1.6為不敏感。

生態(tài)因子匯總量。應(yīng)用層次分析法，構(gòu)建指標(biāo)評價體系，將專家意見引入到層次分析法中。結(jié)合長汀縣自然生態(tài)實際情況、各因子對研究區(qū)生態(tài)意義及空間分布情況，借助Yaahp軟件實現(xiàn)計算，得到各因子指標(biāo)權(quán)重(表1)。各因子權(quán)重大小排序依次為植被覆蓋率=河流水系>坡度>高程=坡向。

2 結(jié)果與分析

高程因子。長汀縣地形以山地為主，區(qū)域內(nèi)最高海拔為1 443 m，基于高程因子的生態(tài)敏感性總體適中。從表2和圖1可以看出，長汀縣中度及以上敏感區(qū)占研究區(qū)的44.7%，主要分布在縣域邊界海拔較高的山脈地帶，尤其以鐵長鄉(xiāng)內(nèi)的汀江北部山脈帶及童坊鎮(zhèn)東部海拔較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)為主；低敏感區(qū)和不敏感區(qū)占研究區(qū)的55.3%，主要分布在中部河谷地帶及南部城鎮(zhèn)發(fā)展地帶，這里地勢較為平坦，人類活動較多，適合城市開發(fā)建設(shè)。長汀縣邊界山脈眾多，總體地勢為東、西、北部三面較高，中部較低，整體呈現(xiàn)北高南低的特點，高程等級由長汀縣中心區(qū)域向邊緣遞增，由不敏感區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闃O高敏感區(qū)。

表1 生態(tài)因子匯總Table 1 Summary of ecological factors

圖1 高程因子生態(tài)敏感性空間分布Fig.1 Spatial distribution of elevation factor ecological sensitivity

表2 高程因子生態(tài)敏感性分析

坡度因子。坡度是衡量用地開發(fā)建設(shè)的主要因素之一，坡度越大，建設(shè)適宜性越低，生態(tài)敏感性也越高。從圖2和表3可以看出，長汀縣地形雖以山地為主，但其山體坡度較緩，基于坡度因子的生態(tài)敏感性總體較低。其中，低敏感區(qū)和不敏感區(qū)占研究區(qū)的79.8%，集中在中部谷地及坡度較緩的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)地；中度及以上敏感區(qū)較少，分布零星，占研究區(qū)的20.2%，為禁止開發(fā)或不可成片開發(fā)區(qū)，主要分布于長汀縣東部及北部坡度較大的山脈地帶。

圖2 坡度因子生態(tài)敏感性空間分布Fig.2 Spatial distribution of slope factor ecological sensitivity

表3 坡度因子生態(tài)敏感性分析

坡向因子。太陽直射的時數(shù)及太陽輻射強度與山體坡向有必然聯(lián)系，其中正南方向光線最好，正北方向光線最差，其余次之。光線強度會影響植被生長情況和土壤質(zhì)量，進而影響其生態(tài)敏感性的不一致。將8個方位分成5組：第1組為正南，第2組為東南、西南，第3組為正東、正西，第4組為東北、西北，第5組為正北；第1組為不敏感區(qū)，第2組為低敏感區(qū)，第3組為中敏感區(qū)，第4組為高敏感區(qū)，第5組為極高敏感區(qū)。從圖3和表4可以看出，由于長汀縣山地丘陵較多，受坡向因子影響的區(qū)域面積較大，中度以上敏感區(qū)占研究區(qū)的62.4%。中部城區(qū)為中低敏感區(qū)，高敏感區(qū)較少；研究區(qū)西部及東部山體眾多，且北坡呈現(xiàn)極高敏感狀態(tài)，南坡呈不敏感狀態(tài)。

圖3 坡向因子生態(tài)敏感性空間分布Fig.3 Spatial distribution of aspect factor ecological sensitivity

表4 坡向因子生態(tài)敏感性分析

水系因子。河流水生態(tài)系統(tǒng)對維持當(dāng)?shù)厣锒鄻有?、氣候調(diào)節(jié)、補給地下水的作用不可小覷，一旦河流水生態(tài)功能失穩(wěn)，將會對林地、水田、沿河濕地等造成嚴(yán)重影響。長汀縣屬季風(fēng)氣候，受夏季海陸熱力差異影響，每年3—10月份容易出現(xiàn)雨季或汛期，距離河道比較近的區(qū)域受威脅的可能性較大，因此水系因子生態(tài)敏感性區(qū)域大小受距離影響較大。研究區(qū)主要水系分布在中部及西部河谷地，呈南北走向，支流較少。根據(jù)距水系的距離分為5個敏感性等級，其中中度以上敏感區(qū)占研究區(qū)的13.2%，主要在天然河道及其周邊800 m范圍內(nèi)的沿河城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)；其余為低敏感區(qū)和不敏感區(qū)，占研究區(qū)的86.8%(圖4、表5)?？傮w來說，長汀縣基于水系因子的生態(tài)敏感性總體較低，受水系因子干擾發(fā)生生態(tài)環(huán)境失衡可能性較小。

圖4 水系因子生態(tài)敏感性空間分布Fig.4 Spatial distribution of water system factor ecological sensitivity

表5 水系因子生態(tài)敏感性分析

植被因子。植被對維持當(dāng)?shù)厣锒鄻有?、生態(tài)功能及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)起到重要作用。植被能夠極大程度地削弱外界對某一地區(qū)的影響程度，一個地區(qū)天然植被密度大、生物多樣性穩(wěn)定，則受外界環(huán)境和人類活動影響而發(fā)生環(huán)境變化的可能性較低。一旦植被被破壞，將會造成水土流失、土地沙化等環(huán)境問題。從圖5和表6可以看出，研究區(qū)自然資源豐富，天然植被分布廣泛，整體而言，基于植被因子的生態(tài)敏感性不高。其中不敏感區(qū)占研究區(qū)的57.5%，主要分布在縣域西部武夷山脈及東南部天然植被林區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，不易受外界干擾；低敏感區(qū)占研究區(qū)的9.0%，主要為人工植被林區(qū)，如農(nóng)作物、工業(yè)原料作物、經(jīng)濟樹種等以及城建工業(yè)用地；高敏感區(qū)和極高敏感區(qū)占研究區(qū)的33.5%，主要為城建范圍內(nèi)裸露的荒地及部分工業(yè)用地。

圖5 植被因子生態(tài)敏感性空間分布Fig.5 Spatial distribution of vegetation factor ecological sensitivity

表6 植被因子生態(tài)敏感性分析

根據(jù)各個單因子的生態(tài)敏感性空間分布數(shù)據(jù)，將各個單因子的權(quán)重在 ArcGIS中進行疊加處理，得到綜合生態(tài)敏感性的分值在1～4，參照長汀縣綜合生態(tài)敏感性評價標(biāo)準(zhǔn)對綜合生態(tài)敏感性圖進行重新分類，得出5個敏感等級(極高敏感、高敏感、中敏感、低敏感、不敏感)，最后得出長汀縣綜合生態(tài)敏感性評價圖。

從圖6和表7可以看出，長汀縣綜合敏感性狀態(tài)一般，總的分布規(guī)律為中部沿河區(qū)域高、四周低。由于受因子權(quán)重的影響，綜合敏感性分布受高程和水系因子影響較大，其他因子的影響會被抵消，整體呈現(xiàn)高程與水系因子的疊加分布。高敏感區(qū)和極高敏感區(qū)占研究區(qū)的22.2%，主要分布在縣域中部、東部及北部，主要為紅山鄉(xiāng)、濯田鎮(zhèn)、策武鎮(zhèn)等鎮(zhèn)域內(nèi)面積較大的湖泊、池塘和河流周邊、靠近城建范圍的林地丘陵等。中敏感區(qū)占研究區(qū)的19.8%，主要分布在縣域中部大同鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)域及河流周邊。不敏感區(qū)和低敏感區(qū)占研究區(qū)的58.0%，主要分布在縣域西部四都鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)、武夷山脈帶及東南部才元山一帶。

圖6 綜合生態(tài)敏感性空間分布Fig.6 Spatial distribution of comprehensive ecological sensitivity

表7 綜合生態(tài)敏感性分析

3 結(jié)論與討論

生態(tài)環(huán)境是一個龐大的系統(tǒng)，作為權(quán)衡生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性的指標(biāo)之一，生態(tài)敏感性評價體系的構(gòu)建極其多樣復(fù)雜。該研究結(jié)合相關(guān)文獻和實地資料，從中構(gòu)建適宜研究區(qū)的生態(tài)敏感性評估與衡量體系，探究高程、坡度、坡向、水系、植被這5個評價因子對研究區(qū)生態(tài)敏感性的影響，得到以下結(jié)論：

(1)長汀縣整體生態(tài)敏感性狀態(tài)一般，以不敏感和低敏感為主。其中不敏感區(qū)、低敏感區(qū)主要分布在四都鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)、管前鎮(zhèn)、宣城鄉(xiāng)等地區(qū)；中敏感區(qū)大部分在大同鎮(zhèn)等地區(qū)；極高敏感區(qū)和高敏感區(qū)主要分布在紅山鄉(xiāng)、鐵長鄉(xiāng)、策武鎮(zhèn)、濯田鎮(zhèn)等地區(qū)。

(2)長汀縣生態(tài)敏感性分布具有明顯的空間分布規(guī)律，高敏感和極高敏感區(qū)域兼有集中與散布的特點，區(qū)域生態(tài)敏感性中部河谷地及西部分布較為集中。高敏感區(qū)和極高敏感區(qū)受高程及水系因子影響較多，主要分布在汀江北部、南部沿河城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)和東部靠近海拔較高的山體的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)。中敏感區(qū)域主要沿汀江河道分布，不敏感區(qū)集中分布在長汀縣西部武夷山脈及東南部天然植被林區(qū)。

(3)在極敏感區(qū)域，并非所有因子都表現(xiàn)出敏感的特征，如研究區(qū)北部極高敏感區(qū)，水系因子敏感性呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)；在不敏感區(qū)，除高程和坡向因子外，都表現(xiàn)出較為安全穩(wěn)定的狀態(tài)，因各因子權(quán)重設(shè)定不一致，導(dǎo)致這2種因子的作用被弱化了。

(4)該研究選用GIS技術(shù)與層次分析法相結(jié)合的研究方法。層次分析法能夠達到將對象分解成多個層次，簡化復(fù)雜的評價系統(tǒng)，并反映較為客觀的評價結(jié)果。但其評價指標(biāo)的構(gòu)建存在一定的主觀因素，且層次分析法對于各因子的權(quán)重設(shè)置均會對結(jié)果造成影響，因此相關(guān)權(quán)重的確定仍需要進行仔細(xì)考量。

長汀縣生態(tài)敏感性狀態(tài)一般，中度以上敏感區(qū)占研究區(qū)面積的42.0%，政府各部門應(yīng)重視這一情況，踐行生態(tài)文明建設(shè)，將研究區(qū)綜合生態(tài)敏感性結(jié)果對應(yīng)現(xiàn)實生態(tài)敏感分區(qū)制定策略，將策略落實到具體實際。根據(jù)此次分析制定以下幾點應(yīng)對措施：①長汀縣生態(tài)高和極高敏感區(qū)屬于生態(tài)環(huán)境極脆弱區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)極易受到干擾，且一旦遭到破壞短期內(nèi)難以恢復(fù)，此區(qū)域應(yīng)禁止開發(fā)建設(shè)活動，保持其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如對研究區(qū)北部汀江源龍門風(fēng)景區(qū)的合理規(guī)劃，避免人為干擾；對鐵長鄉(xiāng)、庵杰鄉(xiāng)等區(qū)域的建設(shè)活動進行合理控制。②生態(tài)中度敏感區(qū)是生態(tài)環(huán)境較脆弱區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)較容易受到人為因素及自然災(zāi)害干擾，此區(qū)域應(yīng)作為控制發(fā)展區(qū)。長汀縣生態(tài)中敏感區(qū)是主要的糧食及農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，主要為農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、水庫養(yǎng)殖捕撈區(qū)等，在注重環(huán)境保護的前提下保障產(chǎn)品產(chǎn)出，提高資源利用率，重視工業(yè)生產(chǎn)污染，建立嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。長汀縣中部沿水系的城市建設(shè)區(qū)為中度敏感區(qū)域，如河田鎮(zhèn)、大同鎮(zhèn)等，應(yīng)盡量提高此區(qū)域植被覆蓋率，加大汀江國家濕地公園的環(huán)境保護力度。③長汀縣生態(tài)低敏感區(qū)和不敏感區(qū)又可稱為資源開發(fā)區(qū)。低敏感區(qū)擁有能夠抵抗較為頻繁的外界干擾的能力，可作為適宜發(fā)展區(qū)，如古城鎮(zhèn)、四都鎮(zhèn)、管前鎮(zhèn)、宣城鄉(xiāng)等區(qū)域。低敏感及不敏感區(qū)域可進行強度較大的開發(fā)，充分利用原有植被、地形、水系及歷史文化等條件進行開發(fā)建設(shè)，遵循可持續(xù)發(fā)展原則，嚴(yán)禁造成資源浪費及對生態(tài)系統(tǒng)造成傷害的開采行為。

整體而言，長汀縣的生態(tài)建設(shè)要遵守綠色環(huán)保理念，做到國民經(jīng)濟規(guī)模與生態(tài)文明建設(shè)統(tǒng)籌兼顧，增進民生福祉。在社會方面，政府應(yīng)重視環(huán)保事業(yè)，積極舉辦低碳專題教育和生態(tài)學(xué)習(xí)活動，提高市民的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境保護意識；在創(chuàng)新方面，發(fā)展綠色環(huán)保的農(nóng)業(yè)、工業(yè)技術(shù)，做到合理利用資源，提高經(jīng)濟效益；在政策方面，應(yīng)充分把握長汀縣生態(tài)敏感性特點，在環(huán)境承載力的基礎(chǔ)上優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，做到人、自然、社會多方面之間的協(xié)調(diào)聯(lián)合，統(tǒng)一發(fā)展；在經(jīng)濟方面，根據(jù)改進后的土地利用系統(tǒng)完善產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，降低能耗與環(huán)境污染，推動國民經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。