王亞丹，董 瓊，李太珍，黃紹琨，楊 培

(1.劍川縣水務(wù)局，云南 劍川 671300；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224；

3.雙江自治縣林業(yè)和草原局，云南 雙江 677399；4.大理劍川劍湖濕地省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)局，云南 劍川 671300)

生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法的選擇、模型的選擇有很多種，常見的有P-S-R概念模型評(píng)價(jià)法[1]、景觀格局分析法、生態(tài)紅線格局分析等方法，研究對(duì)象也分布在全國(guó)各地。林業(yè)措施對(duì)流域、濕地生態(tài)安全影響的相關(guān)研究主要采用運(yùn)用3S技術(shù)對(duì)河流流域的生態(tài)安全評(píng)價(jià)，地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合P-S-R模型對(duì)河流流域生態(tài)安全評(píng)估，利用遙感技術(shù)和GIS對(duì)湖泊河流流域生態(tài)安全的評(píng)估等，有學(xué)者對(duì)林業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)理論進(jìn)行研究，也有學(xué)者對(duì)林業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了綜述研究。研究的最終目的都是為江河湖泊的生態(tài)保護(hù)提供理論參考和可借鑒經(jīng)驗(yàn)，借鑒遙感監(jiān)測(cè)方法等技術(shù)手段來評(píng)價(jià)保護(hù)區(qū)生態(tài)安全的影響，是林業(yè)機(jī)構(gòu)改革后值得深入研究和探討的熱點(diǎn)議題。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)劍湖流域、劍湖濕地、劍湖魚類等多方面的研究較多，本研究課題的開展是在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行深度挖掘和分析，選擇P-S-R模型對(duì)濕地保護(hù)區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)并展開研究。

1 研究區(qū)概況

劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)位于云南省西北部、大理州北部，是以劍湖為中心，由劍湖湖面和湖濱帶、玉華水庫、以及前兩者周邊面山河流匯水區(qū)和面山森林所組成。作為內(nèi)陸濕地和水域生態(tài)系統(tǒng)類型的自然保護(hù)區(qū)，其主要以劍湖濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危野生動(dòng)植物為保護(hù)對(duì)象[2,3]。保護(hù)區(qū)南北向長(zhǎng)12.3km，東西向?qū)?.2km，總面積4630.3hm2，地理位置介于東經(jīng)99°55′～99°59.5′，北緯26°25′～26°31.5′之間，年平均氣溫13.5℃，海拔范圍2188～2873m，屬于典型的南溫帶高原型季風(fēng)氣候，日照、水分充足。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

1)DEM數(shù)據(jù)，2006年，2016年兩期遙感影像數(shù)據(jù)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)人口等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2)社會(huì)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來源于《劍川縣志》、《劍川年鑒》、《劍川縣古樹名木》、《云南省自然保護(hù)區(qū)》等相關(guān)文獻(xiàn)資料。生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)主要來源于云南省環(huán)境公報(bào)、大理白族自治州人民政府網(wǎng)站、大理州環(huán)境公報(bào)等發(fā)布的數(shù)據(jù)資料。

3)相關(guān)的文字資料，包括人文、地理、歷史關(guān)于劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)描述的部分。

2.2 評(píng)價(jià)模型確定及研究方法

2.2.1 評(píng)價(jià)模型選擇

本研究以P(壓力)-S(狀態(tài))-R(響應(yīng))模型為基礎(chǔ)框架[1]，選擇合適的指標(biāo)來完成研究區(qū)生態(tài)安全評(píng)價(jià)，如圖1所示。

圖1 P(壓力)-S(狀態(tài))-R(響應(yīng))框架結(jié)構(gòu)Fig.1 P (pressure)-S (state)-R (response) Frame Structure Diagram

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)值的確定

1)根據(jù)科學(xué)性和實(shí)用性、可操作性和可對(duì)比性、全面性和主導(dǎo)性、定量指標(biāo)與定性指標(biāo)相結(jié)合、可持續(xù)發(fā)展和動(dòng)態(tài)性原則，同時(shí)依據(jù)地方、行業(yè)和國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、背景及本底標(biāo)準(zhǔn)、類比標(biāo)準(zhǔn)、通過科學(xué)研究后所判定的生態(tài)效應(yīng)、生態(tài)建設(shè)中的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、專家經(jīng)驗(yàn)值等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最終確定以目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、因素層和指標(biāo)層4個(gè)層面和選定的28項(xiàng)指標(biāo)共同構(gòu)成生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系。

2)根據(jù)研究區(qū)劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)的獨(dú)特地理特點(diǎn)和數(shù)據(jù)的可獲得情況，本研究所選用的是德爾菲法(Delphi)[4]來確定各項(xiàng)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，研究共進(jìn)行了多次專家意見征詢，被征詢專家來自林業(yè)、環(huán)保、水利、國(guó)土、高校科研機(jī)構(gòu)等相關(guān)行業(yè)，共選取了12位對(duì)研究區(qū)或本行業(yè)了解較多的專家、學(xué)者、管理人員、教授的意見，根據(jù)不同行業(yè)專家的意見和建議，對(duì)最終確定的28個(gè)指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)行數(shù)學(xué)公式處理，其中每項(xiàng)權(quán)重值在進(jìn)行專家打分時(shí)候?yàn)楹?jiǎn)化運(yùn)算，均采用10分制打分，結(jié)合公式1進(jìn)行計(jì)算得到每位專家對(duì)每一項(xiàng)指標(biāo)賦予的權(quán)重[5]。

(公式1)

其中：αi:某專家對(duì)該因素打分的權(quán)重；

Ci:某專家對(duì)該因素的打分；

m:為生態(tài)安全指標(biāo)個(gè)數(shù)。

利用公式2、公式3計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)所占的比重以及專家對(duì)其打分的差異程度：

(公式2)

(公式3)

其中：n:參加打分的專家人數(shù)；

αi:某專家對(duì)該因素所打分的權(quán)重；

β:專家打分所得各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；

δ:專家打分的差異程度。

δ越小，專家意見越集中，打分值越接近。

3)在對(duì)研究區(qū)開展生態(tài)安全評(píng)價(jià)中，每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的安全或不安全都是通過其與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比分析而得出的，而標(biāo)準(zhǔn)值的確定主要參考地方、行業(yè)和國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、背景及本底標(biāo)準(zhǔn)、類比標(biāo)準(zhǔn)、通過科學(xué)研究后所判定的生態(tài)效應(yīng)、生態(tài)建設(shè)中的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、專家經(jīng)驗(yàn)值等多方面的標(biāo)準(zhǔn)選取(表1)。

表1 劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)值及標(biāo)準(zhǔn)值Tab.1 Index Value and Standard Value of Ecological Security Evaluation of Jianhu Wetland Nature Reserve

2.2.3 生態(tài)安全評(píng)價(jià)各指標(biāo)指數(shù)和綜合指數(shù)的確定

1)各指標(biāo)的生態(tài)安全值確定。本研究的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)要從不安全的角度來進(jìn)行評(píng)價(jià)，以不安全指數(shù)的形式進(jìn)行表示，采用如下數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究分析[6]：

設(shè)Xi(i=1，2，3，…，n)為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的賦值，XSi為評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，即安全或不安全指數(shù)值；Pi(i=1，2，3，…，n)表示的是第i個(gè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的不安全指數(shù)，其中：0≤Pi≤1，則：

對(duì)于指標(biāo)值越大越安全的指標(biāo)：

①當(dāng)Xi>0，XSi>0時(shí)，

如果Xi>XSi，則Pi=0；

如果Xi

②當(dāng)Xi<0，XSi<0時(shí)，

如果∣Xi∣>∣XSi∣，則Pi=XSi；

如果Xi≤XSi，則Pi=0；

③當(dāng)Xi>0>XSi時(shí)，則Pi=0；

④當(dāng)Xi<0

對(duì)于指標(biāo)值越小越安全的指標(biāo)：

①當(dāng)Xi>0，XSi>0時(shí)，

如果Xi≤XSi，則Pi=0；

如果Xi>XSi，則Pi=1-Xi/XSi；

②當(dāng)Xi<0，XSi<0時(shí)，

如果∣Xi∣<∣XSi∣，則Pi=1-XSi/Xi；

如果∣Xi∣>∣XSi∣，則Pi=0；

③當(dāng)Xi>0>XSi時(shí)，則Pi=1；

④當(dāng)Xi<0

2)生態(tài)安全綜合指數(shù)確定。本研究選取了28個(gè)指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià)，各個(gè)指標(biāo)所反應(yīng)的只是某一方面的生態(tài)安全狀況，不能反應(yīng)整個(gè)研究區(qū)域的全部或者大部分內(nèi)容，所以要將各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合運(yùn)算，得到生態(tài)安全綜合指數(shù)。

本研究采用綜合指數(shù)計(jì)算公式[7]如(公式4)所示。

(公式4)

式中：

P:綜合不安全度，取值范圍為[0,1]；

n:指標(biāo)的個(gè)數(shù)，本研究共選取28個(gè)指標(biāo)；

βi:指標(biāo)i的權(quán)重；

Pi:第i個(gè)指標(biāo)的不安全指數(shù)值；

βi×Pi:指標(biāo)i的不安全度。

2.2.4 生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)的確定

本研究生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)的確定是通過各個(gè)生態(tài)指標(biāo)所反映的具體情況并征求專家意見，同時(shí)參考相關(guān)文獻(xiàn)[1,8]，結(jié)合劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)的實(shí)際情況，將生態(tài)安全評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)，即稍不安全(理想狀態(tài))、較不安全(良好狀態(tài))、很不安全(一般狀態(tài))、極不安全(較差狀態(tài))(表2)。

表2 生態(tài)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Ecological Safety Classification Standard

3 結(jié)果與分析

3.1 各指標(biāo)安全值計(jì)算結(jié)果

利用公式1-4計(jì)算可得到各指標(biāo)的權(quán)重值(β值)，專家打分差異度(δ值)，不安全度值(Pi值)等各項(xiàng)參數(shù)值，可清晰反映2006年-2016年間生態(tài)安全指數(shù)的變化情況，從壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)、響應(yīng)指標(biāo)來的波動(dòng)，都會(huì)引起生態(tài)安全等級(jí)的波動(dòng)(表3、表4)。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)安全值計(jì)算Tab.3 Calculation of Safety Value of each Evaluation Index

表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)安全值計(jì)算Tab.4 Calculation of Safety Value of each Evaluation Index

3.2 生態(tài)安全綜合指數(shù)值計(jì)算結(jié)果

通過計(jì)算分析可得到劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)2006-2016年壓力、狀態(tài)、響應(yīng)以及生態(tài)安全綜合指數(shù)值(表5)。

表5 劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)Tab.5 Comprehensive Evaluation of Ecological Security in Jianhu Wetland Nature Reserve

從表5可以看到，2006年壓力指標(biāo)不安全指數(shù)為1.328087，狀態(tài)指標(biāo)不安全指數(shù)為1.667384，響應(yīng)指標(biāo)不安全指數(shù)5.125099，綜合不安全指數(shù)為0.294957，安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)，生態(tài)安全狀況良好；2016年壓力指標(biāo)不安全指數(shù)為0.935450，狀態(tài)指標(biāo)不安全指數(shù)為0.550000，響應(yīng)指標(biāo)不安全指數(shù)2.698115，綜合不安全指數(shù)為0.154633，安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)，生態(tài)安全狀況理想。

3.3 小結(jié)

1)總體上看，運(yùn)用利用德爾菲法(Delphi)確定指標(biāo)權(quán)重和綜合指數(shù)分析法對(duì)相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)安全綜合指數(shù)計(jì)算所得到的數(shù)值從2006年到2016年有所下降，而壓力指數(shù)準(zhǔn)則層2006年至2016年有所上升，主要表現(xiàn)在人口密度增加，人均林地面積、人均水資源量、人均耕地面積等指標(biāo)下降；狀態(tài)指數(shù)準(zhǔn)則層2006年至2016年有所下降，主要表現(xiàn)在年降雨量、平均氣溫、蓄水量、森林蓄積量、土壤侵蝕模數(shù)等指標(biāo)上升；響應(yīng)指數(shù)準(zhǔn)則層2006年至2016年有所下降，主要表現(xiàn)在森林覆蓋率、保護(hù)區(qū)有效管理水平、社區(qū)居民保護(hù)意識(shí)、人均純收入等指標(biāo)上升。

2)雖然生態(tài)安全綜合指數(shù)朝著好的方向轉(zhuǎn)變，但相應(yīng)指標(biāo)的波動(dòng)變化，也說明劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)還存在著或多或少的問題，如社區(qū)矛盾突出、居民環(huán)保意識(shí)不夠全面、保護(hù)區(qū)法律法規(guī)不夠完善和突發(fā)的自然災(zāi)害等因素，這將在下一步的工作和研究中不斷提高和完善。

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論

1)在土地利用的基礎(chǔ)上，結(jié)合人口密度、土地利用率，人均林地面積等選定的28個(gè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，以P(壓力)-S(狀態(tài))-R(響應(yīng))分析法為基礎(chǔ)框架，利用德爾菲法(Delphi)和綜合指數(shù)分析法對(duì)劍湖濕地保護(hù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià)，根據(jù)生態(tài)安全評(píng)價(jià)安全等級(jí)區(qū)間值，并結(jié)合劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)實(shí)際情況，將生態(tài)安全等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)：稍不安全(理想狀態(tài))、較不安全(良好狀態(tài))、很不安全(一般狀態(tài))、極不安全(較差狀態(tài))，通過計(jì)算分析得到劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)綜合不安全指數(shù)值2006年為0.294957，2016年為0.154633，2006年到2016年劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)綜合不安全指數(shù)有所降低，劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)安全等級(jí)從2006年的Ⅱ級(jí)上升到2016年的Ⅰ級(jí)，生態(tài)安全狀況有所提升，但隨時(shí)空性的轉(zhuǎn)移安全等級(jí)有所轉(zhuǎn)變并不代表劍湖濕地保護(hù)區(qū)的保護(hù)治理工作取得了成效，資源的保護(hù)和合理的開發(fā)利用仍然是今后研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)問題。

2)在劍湖濕地保護(hù)區(qū)2006-2016年11a間生態(tài)安全分析的前提下，分析劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)綜合保護(hù)與利用所面臨的困難，主要困難是：劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)離縣城較近，人類活動(dòng)頻繁，資源環(huán)境壓力較大；保護(hù)區(qū)內(nèi)村莊密集，違章建筑較多，管控難度較大；保護(hù)區(qū)現(xiàn)有管理水平有待提高，社區(qū)矛盾較多，社區(qū)共管制度不夠完善；保護(hù)區(qū)內(nèi)規(guī)章制度和法律法規(guī)不夠完善，應(yīng)進(jìn)一步加大出臺(tái)相關(guān)規(guī)章制度及法規(guī)，有效遏制違法違規(guī)行為的發(fā)生；社區(qū)居民保護(hù)意識(shí)不夠，時(shí)有違規(guī)行為發(fā)生。

4.2 討論

1)本研究選取28個(gè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，邀請(qǐng)林業(yè)專家、水利專家、高校師生等對(duì)研究區(qū)情況掌握較全面的專家12人，以P(壓力)-S(狀態(tài))-R(響應(yīng))分析法為基礎(chǔ)框架，利用德爾菲法(Delphi)和綜合指數(shù)分析法對(duì)劍湖濕地保護(hù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià)，而生態(tài)安全評(píng)價(jià)周期為2006-2016年，該周期內(nèi)研究數(shù)據(jù)及指標(biāo)收集也存在有不全面的可能，研究區(qū)生態(tài)安全等級(jí)雖然從2006年的Ⅱ級(jí)(較不安全)上升到2016年的Ⅰ級(jí)(稍不安全)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)(稍不安全)為理想狀態(tài)，針對(duì)近年的保護(hù)治理實(shí)效來看，劍湖濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境一直變好，但也存在資源不合理利用等現(xiàn)象，而生態(tài)安全等級(jí)是否達(dá)到理想狀態(tài)，在生態(tài)安全等級(jí)的劃分級(jí)別是否過粗有待進(jìn)一步商榷，而另一方面，在如何選擇恰當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)來進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)方面仍是本研究以后繼續(xù)開展的難點(diǎn)問題。

2)在生態(tài)安全指標(biāo)權(quán)重的確定上，由于相關(guān)指標(biāo)無法獲取或者無法量化，本研究采用了德爾菲法(Delphi)進(jìn)行權(quán)重指標(biāo)分析，在標(biāo)準(zhǔn)值確定方面不是很充分，或是指標(biāo)選取不夠充分，可能也有所偏差，在之后的研究中將嘗試采用更多的量化指標(biāo)來對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分析和研究，以及指標(biāo)的選取，樣本的設(shè)置上爭(zhēng)取更加完善和準(zhǔn)確，更為準(zhǔn)確、客觀的反應(yīng)各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況。