水土保持学报
Journal of Soil and W ater Conservati on
V ol.17N o.4
D ec.,2003
基于水土流失态势的山西省生态脆弱性分区研究Ξ
赵 艺 学
(山西大学黄土高原研究所,太原030006)
摘要:从研究山西省生态脆弱性形成的客观条件入手,研究了山西省生态脆弱性的控制影响因素和基础影响因
素,对基础影响因素的指标进行计算处理,求出了山西省各县市基础影响因素的综合指标值,在此基础上把山西
省划分了5个生态脆弱类型区,并对今后进一步研究生态脆弱类型区提出了合理化的建议。
关键词:水土流失; 生态脆弱分区; 山西省
中图分类号:X826;S157.1 文献标识码:A 文章编号:100922242(2003)0420071204
Research of Regi ona l is m by Ecologi ca l Fragil ity
Ba sed on Conditi on of So il Erosi on i n Shanx i Prov i n ce
ZHAO Yi2xue
(Institute of L oess P lateau,S hanx i U niversity,T aiy uan030006)
Abstract:A s fo r the eco l ogical fragility in Shanx i p rovince,the paper analyses the objective conditi ons of its fo r2 m ati on and p resents both the dom inant and basic influential factors.W ith the p rocess of the index of basic influen2 tial facto rs in the coun ties and cities in Shanx i p rovince,their values of comp rehen sive index are ach ieved and five types of eco l ogical fragile regi ons are classified.To further the research of types of ecol ogical fragile regi on s reas on2 able suggesti on s are p rovided.
Key words:s o il ero si on; regi onalizati on of ecol ogical fragility; Shanxi p rovince
1 山西省生态脆弱性形成的客观基础
山西省地理位置处于N34°31′～N40°44′和E111°15′～E114°32′之间,南北纵跨暖温带和温带两个热量带,东西横跨半湿润和半干旱两个干湿区,以半干旱地区的面积占据突出的位置,山西省的西北部,常常受到邻近毛乌素沙地干旱气候的影响,呈现一种类似干旱地区的气候特征。
山西省海陆位置处于亚欧中部,降水条件主要靠太平洋输入的暖湿气流为主要构成因素,但常常又受到年降水总量的控制和季节性准恒定的分配,冬春季节少雨,夏秋季节多雨,而多雨季节又常常伴随着暴雨,使得山西省本来就缺水的省区,年内所期盼的多雨季节降水量,却又成为区域的“过水客”,不仅仅如此,“过水客”还把本区域原本发展农业经济的良好基础条件——土壤随即大量被携走。山西省本底区域人口密度就较高,由于长期的垦殖积累,人口对土地的压力,本区域较低的自然生产潜力等等多种矛盾的叠加,地表呈现出一种植被稀少而农田广布的人为因素占突出地位的地域景观。同时由于地表长期失去植被的保护,以及降水的变率和黄土的特性等等的综合作用,水土流失又相当严重,使原有的自然与人为组合的区域生态脆弱性这一特征,又深深地得以加剧。山西省是黄河中游的主要组成部分,退耕还林还草是本区域实施生态建设的重大任务,同时本区域又需要高速恢复和发展区域经济,因此,研究山西省生态脆弱性分区实属必要。
2 山西省生态脆弱性分区研究方法
2.1 指标因素的确定
影响山西省生态脆弱性的因素较多,既有自然方面的直接因素,又有人为方面的间接因素。人为方面的间接因素影响,主要表现在人类活动干预自然的方面,并使自然因素发生量的变化,以至于导致质的变化。鉴于影响山西省生态脆弱性的因素是多方面的,并考虑到这些因素的表现值可能获得的准确性,我们针对目标函数——山西省生态脆弱性综合指标,从中选择了4个控制影响因素(气候因素、土地因素、生物因素和环境因素)和20个基础影响因素(图1),用以进行山西省生态脆弱性分区的研究。
Ξ收稿日期:2003205204
基金项目:山西省自然科学基金项目(20031066)资助
作者简介:赵艺学,男,生于1957年,教授。主要从事区域地理、黄土高原整治等方面的教学与研究工作。主持国家和省级课题多项,获省部级以上科技奖励5项,发表相关论文60余篇。
图1 山西省生态脆弱性控制影响因素和基础影响因素构成
2.2 量纲和均值化处理过程
在对所选20个基础影响因素分析与计算之前,由于所选因素及指标的量纲不同,因此,首先应当进行消除量纲处理过程。本文对所选数据的量纲有两种情况,将采取不同的方式进行消除量纲过程:
(1)含有数值域但量纲(单位)不同者,采用公式:L i =e i e i 进行均值化处理。式中:L i ——基础影响因素的均值化处理值;e i ——基础影响因素的实测值(或定向程度值);e i ——基础影响因素的实测值(或定向程度值)的平均值。
(2)不含有数值域,但含有程度差异的等级定性描述,此类情况本文采取影响程度最重的赋予一个最大值,并向影响程度最小的方向,按等比方法赋予各影响等次一个递减数值,再使用(1)中的公式进行均值化处理。2.3 基础因素的影响程度(赋权重)表1 山西省生态脆弱性各因素权重指标及取值方向
控制影
响因素
权重
基础影响因素
权重
取值方向
控制影响因素
权重
基础影响因素
权重
取值方向
a 17.35-
b 44.65-a 24.65+土地因素(b ) 33.0
b 56.35-a 34.65+b 63.85+a 46.50+b 75.80+ 气候因素(a )
32.0
a 52.95-c 17.55-a 62.95-生物因素(c ) 20.0
c 24.30-a72.95+c38.15-b 14.55-
d 15.85+b 23.95-环境因素(d ) 15.0d 25.85-b 3
3.85
+
d 3
3.30
+
对基础影响因素的重要性,采
取了专家评估的方法进行,选定与本专业相同或相近的50位专家,
通过设立基础影响因素与生态脆弱性的函数关系,要求各位专家对
各基础影响因素在该函数中的重要性,赋予一定的影响程度,或量值或定性结论。根据此,我们计算
了各基础影响因素在该函数中的
影响程度的量值,即权重(表1)。
2.4 基础因素的正向化与逆向化处理过程
对于选定的基础影响因素来说,它们各自对生态脆弱性的“贡献”是不同的,一些基础影响因素是促进生态环境向良性化方向发展变化的,本文暂称之为“生态脆弱性的逆化过程”,其指标值我们规定为“-”值;一些基
础影响因素是促进生态环境向更恶化的方向发展演变的,本文也暂称之为“生态脆弱性的促进过程”,其指标值我们规定为“+”值(表1)。实际上,对于一个区域生态环境发展变化,其内部各种主要因素之间、次要因素之间、主要因素和次要因素之间,在生态环境发展的过程中,随时都处于一种相互作用与相互制约的动态活动过程,本文规定“+”“-”值的目的,就是使各基础影响因素之间,在计算的过程中,随时都具备一种相互作用和相
27水土保持学报第17卷
表2 山西省各县市生态脆弱性综合指标值
地市名称综合指标值
地市名称综合指标值
地市名称综合指标值
地市名称综合指标值
太原-0.2537晋城-0.43771离石-0.04249翼城-0.362清徐-0.34798沁水-0.416汾阳-0.25881襄汾-0.23167阳曲-0.09191高平-0.3614文水-0.41813洪洞-0.33738娄烦-0.08219阳城-0.39639交城-0.45469古县-0.34627古交0.003858陵川-0.45408兴县0.053878安泽-0.50391大同-0.07587平鲁0.077909临县-0.01752浮山-0.35874阳高-0.12654山阴-0.085柳林0.11336吉县-0.20795天镇-0.07971朔城-0.14004石楼0.021134乡宁-0.30045广灵-0.05266应县-0.09882岚县-0.01194蒲县-0.31606灵丘0.053271右玉-0.08572方山-0.24532大宁-0.10205浑源0.113313怀仁-0.25635中阳-0.03474永和-0.02423左云0.01252忻州-0.05073交口-0.21499隰县-0.11253大同县0.029916原平-0.13934榆次-0.24387汾西-0.20978阳泉-0.07定襄-0.11007介休-0.317运城-0.41526平定-0.08213五台0.131869榆社-0.23442永济-0.57784盂县-0.22997代县0.036991左权-0.58083河津-0.44838长治市-0.43795繁峙0.029和顺-0.37603芮城-0.33618长治-0.36175宁武0.058866昔阳-0.27079临猗-0.415襄垣-0.27956静乐0.20448寿阳-0.14236万荣-0.3859屯留-0.29853神池0.053372太谷-0.33979新绛-0.40017平顺-0.44904五寨0.104485祁县-0.35907稷山-0.43091黎城-0.31095岢岚0.095727平遥-0.35373闻喜-0.24434壶关-0.35436河曲0.042143灵石-0.24098夏县-0.48665长子-0.29117保德0.298314临汾-0.26546绛县-0.398武乡-0.19945偏关0.2614侯马-0.37313平陆-0.22628沁县-0.21952孝义-0.16851霍州-0.322垣曲
-0.29057
潞城
-0.23052
沁源
-0.43717曲沃
-0.29175
互制约的这样一个磨合过程,或称之“仿真性”。
2.5 求综合指标值
根据上述选定的各基础影响因素和经过处理的指标值,采用下列公式:
E =
2n i =1
C i L i 2n
i =1
C i
式中:E ——某区域(以县市为计算单
元)生态脆弱性综合指标值;C i ——基础影响因素权重;L i ——基础影响因素数(n =20)。
把上述有关数据代入计算区域生态脆弱性综合指标值公式,求出山西省各县市生态脆弱性综合指标值(表2)。
3 山西省生态脆弱性分区
根据表2的综合指标值,并考虑到山西省区域的实际情况,拟确定山西省生态脆弱性分级指标体系和分级的指标值,将山西省生态脆弱性分为5个脆弱区:极端脆弱区、极脆弱区、脆弱区、较脆弱区和不脆弱区(表3),并按表3的分类指标值,将山西省各县市进行了生态脆弱性的归类划分(表4)。
表3 山西省生态脆弱性分区综合指标体系
脆弱性分区综合指标值
极端脆弱区
<0.2极脆弱区0.2～0.0脆弱区0.0～-0.2较脆弱区-0.2～-0.4不脆弱区
>-0.4
4 讨 论
对山西省生态脆弱性分区的研究,是目前在山西省生态环境建设和生态移民工程的迫切需求下,进行的一项基础性的研究工作。由于影响区域生态脆弱性的基础因素及指标很多,计算区域生态脆弱性与分区的方法也较多,本文在分析的过程中或在分区研究完成后,仍感到尚有一些问题需要在今后同类问题的研究过程中,加以探讨。
表4 山西省生态脆弱性分区
脆弱性分区类型县(市) 名 称
极端脆弱区静乐、保德、偏关
极脆弱区古交、灵邱、浑源、左云、大同县、平鲁、五台、代县、繁峙、宁武、神池、五寨、岢岚、河曲、兴县、柳林、石楼
脆弱区
阳曲、娄烦、大同市、阳高、天镇、广灵、阳泉、平定、武乡、山阴、应县、右玉、忻州、原平、定襄、孝义、离石、汾阳、临县、岚县、中阳、寿阳、大宁、永和、隰县、朔城
较脆弱区太原、清徐、盂县、长治县、襄垣、屯留、黎城、壶关、长子、沁县、潞城、阳城、怀仁、汾阳、方山、交口、榆次、介休、榆社、和
顺、昔阳、太谷、祁县、平遥、灵石、临汾、侯马、霍州、曲沃、翼城、襄汾、洪洞、古县、浮山、吉县、乡宁、蒲县、汾西、芮城、万荣、闻喜、绛县、平陆、垣曲、高平
不脆弱区长治市、平顺、沁源、晋城、沁水、陵川、文水、交城、左权、安泽、运城、永济、河津、临猗、新绛、稷山、夏县
(1)基础影响因素或指标数量和范围扩大的问题。对于研究一个区域的生态脆弱性问题,涉及的基础影响
因素及指标是多种多样的,本文在能够控制区域生态环境的主要因素及指标上,尽最大努力获取了能够获得的基础影响因素及指标的资料,选取了20个因素作为分析研究对象,对山西省生态环境脆弱性进行了框架式的研究。实际上,许多因素仍在生态环境发展变化中起一定的作用,如地表的地质覆盖物,土壤中对生物生长与发展起一定作用的物质,如N 、P 、K 养分等等,都是影响一个区域生态脆弱性的重要指标,如进一步深入研究区域的生态脆弱性分区等问题,应继续扩大对多种基础影响因素及指标的选取。
(2)生态脆弱性地域界限划分的问题。严格地来说,生态环境是一个自然的概念,研究生态脆弱性分区,其
3
7第4期赵艺学:基于水土流失态势的山西省生态脆弱性分区研究
单元应当是一个以自然结构单元为基础的单元。但是,往往在研究的过程中,基础数据的统计大多以行政区域单元为主,自然单元的基础统计数据极少,自然范畴内容的地域界限不可避免地以行政区域界限为据。因此,今后在有条件的情况下,研究自然范畴的问题,应当尽量地以自然单元的基础数据进行研究,以自然界限作为生态脆弱性地域界限划分的依据。
(3)区域生态脆弱性动态变化的问题。目前,国家对区域建设实施经济建设和生态建设同步进行的策略,尤其在长江上游和黄河中、上游,退耕还林还草恢复生态环境的进程,林草地的面积将很快形成较大的规模,相应地,随之而来地表自然因素的变化,生态环境肯定有一个大的改变,生态脆弱性分区也肯定有一个动态变化的过程。因此,应当不断地加强对区域进行生态脆弱性动态分析的过程。
(4)相对的生态脆弱区域划分的问题。山西省本身就是一个生态环境的脆弱区,本文所划的几个类型区,从生态环境脆弱的程度上是相对的,这种相对只是区域间的差异,不是绝对的差异。如本文中的“不脆弱区”,在条件较好的省区可能就是“极端脆弱区”的地域等。因此,同一区域、同一研究的结果具有可比性,而对研究区以外的任何区域无可比性。
参考文献:
[1] 王让会,樊自立.干旱区内陆河流域生态脆弱性评价[J].生态学杂志,2001,20(3):63-68.
[2] 赵成义,王玉朝.绿洲-荒漠生态脆弱带的研究[J].干旱区地理,2001,24(2):182-188.
[3] 梁晶晶.生态脆弱带面临着荒漠化问题[J].北京大学学报(自然科学版),2001,37(4):543-549.
[4] 王学雷.江汉平原湿地生态脆弱性评估与生态恢复[J].华中师范大学学报(自然科学版),2001,35(2):237-240.
上接第60页
参考文献:
[1] 张艳红,邓伟.向海湿地功能及合理开发利用和保护[J].云南环境科学,2000,19:85-92.
[2] 张艳红,邓伟.河流洪泛湿地的功能特征及综合开发利用——以向海湿地为例[J].国土与自然资源研究,2002(1):51-53.
[3] C law s on R G,L ockaby B G,R unm er R B.H arvest influences on fl oodw ater p roperties in forested fl oodp lain[J].Journal of
A pp lied Ecol ogy,1990,27:475-491.
[4] 霍金良,何岩,邓伟.向海泛洪湿地土壤全氮、全磷和有机质含量及相关分析[J].环境科学研究,2001,14(6):40-43.
[5] 孙卫玲,倪晋仁.泥沙吸附重金属研究中的若干关键问题[J].泥沙研究,2002(6):53-59.
[6] 陈松,廖文卓,许爱玉,等.长江口沉积物对铅的吸附作用[J].海峡,1999,18(1):20-24.
[7] 廖敏,谢正苗,黄昌勇.镉在红壤中的吸附特征[J].浙江农业大学学报,1998,24(2):199-202.
[8] L i on L W,A ltm ann R S,L eck le J O.T raceM etalA ds orp ti on Characteristics of E stuarine Particulate M atter:Evaluati on of
Contributi ons of Fe M n O xide and O rganic Surface Coatings[J].Environm ental Science&T echnol ogy,1982,16:660-666.
[9] Percival S L,et al.B i ofil m devel opm ent on stainless steel in m ains w ater[J].W at.R es.,1998,32(1):243-253.
[10] W i m penny J.Ecol ogical deter m inants of bi ofil m for m ati on[J].B i ofouling,1996,10(1-3):43-63.
上接第63页
参考文献:
[1] 汪祖潭,方伟,何钧潮,等.雷竹笋用林高产栽培技术[M].北京:中国林业出版社,1993.
[2] 方伟,何均潮,卢学可.雷竹早产高效栽培技术[J].浙江林学院学报,1994,11(2):121-128.
[3] 同延安,高宗,刘杏兰,等.有机肥及化肥对土娄土中微量元素平衡的影响[J].土壤学报,1995,32(3):315-319.
[4] R aven K P,L oeppert R H.T race ele m ent compositi on of fertilizers and s oil am endm ents[J].J.Environ.Q ual.,1997,26:
551-557.
[5] 杨玉爱,王珂,叶正钱,等.有机肥资源及其对微量元素的螯合和利用的研究[J].土壤通报,1994,25(7):21-25.
[6] 中国土壤学会.土壤农业化学分析法[M].北京:中国农业科技出版社,1999.146-300.
[7] 夏增禄.中国主要类型土壤若干重金属临界含量和环境容量区域分异的影响[J].土壤学报,1994,31(2):161-169.
[8] 孟凡乔,史雅娟,吴文良.我国无污染农产品重(类)金属土壤环境质量标准的制度与研究进展[J].农业环境保护,2000,19
(6):356-359.
[9] 张民,龚子同.我国菜园土壤中某些重金属元素的含量与分布[J].土壤学报,1996,30(1):85-93.
[10] Ross D S,Bartlett R J.F ield2extracted s podos ol,s oluti ons and s oils:alum inum,organic carbon,and pH interrelati onsh i p s
[J].Soil Sci.Soc.Am.J.,1996,60:5-595.
[11] 林匡飞,徐小清,项雅玲,等.湖北江汉平原农田生态系统铜的循环与平衡[J].应用生态学报,2003,14(1):71-74.下载本文
