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水土流失地区生态系统健康评价_以五华县为例

来源：星星旅游

第20卷　第2期2009年6月

地质灾害与环境保护

JournalofGeologicalHazardsandEnvironmentPreservation

Vol.20,　No.2June

2009

文章编号:　1006-4362(2009)02-0116-05

水土流失地区生态系统健康评价

———以五华县为例尚志海,林培松,彭小丽(嘉应学院地理科学与旅游学院,梅州　514015)摘要:　生态系统健康是一门研究人类活动、自然生态系统、社会经济组织和人类健康的跨学科综合性

学科。由于生态系统健康研究是一个新领域,有关它的概念、评价等方面还存在各种争论,在综合分析国内外生态系统健康和水土流失研究进展的基础上,联系对五华县的实地调查,提出水土流失地区生态系统健康的概念,运用“压力2状态2响应”模型对其生态系统健康进行分析评价,表明五华县的生态系统处于不健康的状态,进而提出水土流失地区新的修复方法,以优化水土流失地区的生态系统健康。五华县;水土流失地区;生态系统健康;评价关键词:　

中图分类号:　X171.1　　文献标识码:　A

1　引言

由于全球性和区域性的环境问题逐渐加剧,有关生态系统健康的研究正在成为热点[1]。目前关于生态系统健康尚无普遍认同的定义,不同学者从各自的学科背景和案例出发进行了定义[2～4]。Rap2port论述了生态系统健康的内涵:生态系统健康是指一个生态系统所具有的稳定性和可持续性,即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复能力[5～7]。

近年来,国外已开展生态系统健康的研究,尤其是对一些人类管理景观的生态及大尺度生态系统的健康进行了评价及研究,并且在评价的定量化指标方面,也进行了大量探索[8～11],AldoLeopold、Holling、Haskell、Page、Ulanowicz、Mageau以及Constanza和Rapport等都提出了一些健康标准[12]。生态系统健康是评价生态系统最佳状态的一种方式,通过全面研究生态系统在胁迫下的特征,根据生态系统条件进行系统诊断,找出生态系统退化或不健康的预警指标,进而防止其退化或生

9]14]

病[7、,我国这方面研究很缺乏,刚刚起步[13、。

总结以上研究,可以发现生态系统健康研究主要集中在理论或概念的探讨上,更深层次和实践性

收稿日期:　2008203206　　改回日期:　2008212218

的研究较少,尤其是对水土流失地区生态系统健康

与管理的研究更少。20世纪以来,国内外学者对水土流失问题进行了大量的研究,但在以往的研究中,应用生态系统健康理论研究水土流失地区的还不多,两个新旧热点问题的结合研究具有与时俱进的意义。

21世纪伊始,水利部、中国科学院、中国工程院就联合开展了“中国水土流失与生态安全综合科学考察”活动,并于2005年7月3日在北京启动,这一活动充分说明了我国对区域生态与可持续发展的重视。因此,我们从区域的可持续发展出发,以广东省五华县为例,从生态系统健康方面重新认识水土流失,用生态系统健康理论来评价水土流失造成的影响,提出水土流失生态系统健康优化的新方法,对五华县水土流失的治理工作必将起到推动和促进作用,也可以为整个水土流失地区的可持续发展提供借鉴。

2　水土流失地区生态系统健康理论

2.1　水土流失地区生态系统健康的内涵

生态系统健康是一门研究人类活动、社会组织自然系统的综合性科学。具有以下特征:①不受对生态系统有严重危害的生态系统胁迫综合症的影

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响;②具有恢复力,能够从自然的或人为的正常干扰中恢复过来;③在没有或几乎没有投入的情况下,具有自我维持能力;④不影响相邻系统,也就是说,健康的生态系统不会对别的系统造成压力;⑤不受风险因素的影响;⑥在经济上可行;⑦维持人类和其他有机群落的健康,生态系统不仅是生态学的健康,而且还包括经济学的健康和人类健康[15]。

综合各专家学者对生态系统健康的定义,通过对各种类型的生态系统健康的内涵做出比较,结合水土流失地区生态系统的特点,我们认为水土流失地区的生态系统健康是:水土流失地区的生态系统内部组织结构稳定,保持了良好的新陈代谢能力,在遇到外界胁迫时具有强恢复力,生态服务功能完善,使水土流失地区的生态系统保持最佳状态,并能够促进当地社会经济和自然生态系统的可持续发展。2.2　生态系统健康评价方法2.2.1　评价模型

Pressure(压力)2State(状态)2Response(响应)

行生态环境评价[18～20]。

表1　生态系统健康评价指标体系

Table1　Ecosystemsystemhealthevaluationindexes生态系统

健康的度量

评价指标

人口密度

人口自然增长率农村贫困人口比例林业用地比重≥25°坡耕地比例采土侵蚀强度人均GDP第三产业比重人均耕地面积土壤质地植被类型植被覆盖度作物品种结构水土流失面积比例环保投入占GDP比重水土流失治理面积比例人均教育年限

水土保持观念与意识

单位万人/km2

‰

%m/人%

权重

0.150.150.200.150.200.150.150.150.100.100.10

压力(0.3)

万元

%m2/人

状态(0.6)%%%%

0.100.100.200.250.250.250.25

响应(0.1)

年

模型最初提出的目的是为了分析环境压力、现状与响应之间的关系。到目前为止,许多国家和组织都一致认为尽管PSR模型有待于进一步的发展,但它仍然适用于组织环境和汇报环境现状方面最有效的

17]

框架[16、。PSR模型以强烈的因果关系为基础:即人类活动对环境施加一定的压力;因为这些压力,环境改变过了其原有的性质或自然资源的数量(状态);人类最终通过环境、经济和管理策略等对这些变化作出反应,以恢复环境质量或防止环境退化。而这3个环节正是决策和制定对策措施的全过程。2.2.2　评价指标体系

本评价在选取指标时紧紧围绕人类活动和生态服务功能来考虑,并通过压力2状态2响应指标概念框架来表述。由于综合性指标是由多个指标来反映的,对综合性指标的权重采用了加权求和的方法,对各个指标权重的赋予主要依据专家经验法,同时参考了对指标重要性的分析,具体如表1。2.2.3　评价指标标准化

i=1

W∑

×Xi(1)

式中,X为被评价对象得到的综合评价值;Wi为第

i评价指标的比重;Xi为第i指标标准化后的值;n为评价指标个数。

本研究的综合评价方法就是利用上述公式,对水土流失地区生态系统的压力、状态、响应等几个综合指标进行加权求和。然后按照综合评价的得分高低,从高到低排序,将水土流失地区生态系统健康状况分为5级,各级的含义如下:

(1)生态系统很健康:外界压力很小,无生态异常出现,生态服务功能完善,系统稳定,处于可持续状态。

(2)生态系统健康:外界压力较小,生态异常情况较少,生态服务功能较完善,系统尚稳定,能够维持可持续状态。

(3)生态系统亚健康:外界压力较大,接近生态平衡状态,系统尚稳定,但敏感性增强,可发挥基本的生态服务功能。

(4)生态系统不健康:外界压力很大,生态异常情况较多,生态服务功能已经不能满足系统的可持续发展,并开始退化。

(5)生态系统处于病态:外界压力极大,生态异常大规模出现,生态系统严重恶化,直接威胁到其可持续发展。

由于指标体系中的各项评价指标的类型复杂,单位也有很大差异,其优劣往往是一个笼统或模糊的概念,故很难对它们的实际数值进行直接比较,为了简便、明确和易于计算,有必要对各项指标的量纲进行统一,即根据它们对水土流失地区生态系统健康的影响大小分为5级(表2)。2.2.4　综合评价方法

近几年来,越来越多的学者利用数学公式(1)进

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地质灾害与环境保护2009年

表2　生态系统健康评价指标标准化

Table2　Ecosystemsystemhealthevaluationindexesstandardize

因子的标准化分值

健康等级及状态人口密度

水土保持观念与意识

0～0.2I很差>600>20>40<10>70

0.2～0.4II差400～60015～2020～4010～3050～70

0.4～0.6III一般200～40010～1510～2030～5030～50

0.6～0.8IV好100～2005～105～1050～7010～30

0.8～1.0V良好<100<5<5>70<10

极严重

<0.3<10<0.5

松砂土草地

<101>50<1.0<105

严重0.3～0.510～150.5～1.0重壤土草灌10～30230～501.0～2.010～307

一般0.5～0.915～251.0～1.5砂壤土疏林30～50320～302.0～3.030～509

较轻0.9～1.225～401.5～2.0轻壤土疏林草灌50～70

410～203.0～5.050～7014

微弱

>1.2>40>2.0

中壤土林灌草

>705<10>5.0>7016

很弱弱一般强很强

3　水土流失地区生态系统健康评价

五华县地处广东省东部韩江上游的丘陵山区,为广东省水土流失相当严重的地区。全县现有水土流失面积875.83km2,占全县总面积的26.8%。五华县山多、坡陡,加上人口迅速增长及自然人为等因素的影响,土壤资源遭到严重破坏,土壤肥力下降,致使近年来水土流失日趋严重,严重的水土流失已

成为可持续发展的主要障碍。

本文的数据来源于五华县水利局水保办、五华县林业局、五华县环保局、五华县国土资源局、五华县地方志办公室。首先确定各个评价指标,然后根据公式算出各个数值,最终得出五华县水土流失地区的生态系统健康评价的结果。经过实地调查,根据收集的资料和数据计算得出水土流失地区生态系统健康各个指标的数值(表3)。

表3　生态系统健康评价指标结果

Table3　Ecosystemsystemhealthevaluationindexsignresult

评价指标

人口密度人口自然增长率农村贫困人口比例林业用地比重≥25°坡耕地比例采土侵蚀强度人均GDP第三产业比重人均耕地面积土壤质地植被类型植被覆盖度作物品种结构水土流失面积比例环保投入占GDP比重水土流失治理面积比例

人均教育年限水土保持观念与意识

数值

386586.6575.418.5

严重

0.2741.10.33

砂壤土疏林草灌

35.6226.81.764.979

弱

因子的标准化分值

0.4～0.60.6～0.80～0.20.8～1.00.6～0.80.2～0.40～0.20.8～1.00～0.20.4～0.60.6～0.80.4～0.60.2～0.40.4～0.60.2～0.40～0.20.4～0.60.2～0.4健康等级及状态

III一般IV好I很差V良好IV好II差I很差V良好I很差III一般IV好III一般II差III一般II差I很差III一般II差

计算结果

0.58600.60000.04450.83600.71500.30000.18000.80400.13200.50000.60000.45600.30000.53600.35200.09940.40000.2000

3.1　压力分析

的因素即系统的自维持能力和抵抗力的强弱,也决定于外在的驱动力———干扰。由于自然的干扰因素

水土流失地区生态系统的退化既决定于它内在

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是一种无规则的不稳定的异常变化,难以对其进行有效度量,而且目前自然干扰所造成的生态退化只占了生态退化现象的一部分,故而仅选择了反映人类干扰状况的人口密度、人口自然增长率、农村贫困人口比例、林业用地比重、≥25°坡耕地比例、采土侵蚀强度等作为压力指标。通过计算可以求出其各个指标的数值(如表3所示),在压力指标的6个指标中,其中有2个指标的健康等级为好,1个为良好,1个为一般,1个为差,1个很差。但从综合来看,压力指数是0.150060,压力指标的健康指数较低,压力很大。3.2　状态分析

选择人均GDP、第三产业比重、人均耕地面积、土壤质地、植被类型、植被覆盖度、作物品种结构、水土流失面积比例等8个维持水土流失地区生态系统度量来反映生态系统地区生态系统自身的结构和功能。通过计算求出其各个指标的数值,在状态指标的8个指标中,情况较为不理想,其中有1个指标的健康等级及状态为好,1个为良好,3个为一般,1个为差,2个很差。从综合来看,状态指标的健康指数为0.272160,指数偏低,健康状态偏差。3.3　响应分析

水土流失地区生态系统研究强调过程和演替的特点,水土流失地区生态系统受到人类干扰时,会出现一系列的变化,选择环保投入占GDP比重、水土流失治理面积比例、人均教育年限、水土保持观念与意识等4个指标。通过计算求出其各个指标的数值,在响应指标的6个指标中,情况很不理想,其中有1个指标的健康等级及状态为一般,1个为差,2个很差。从整体情况来看,响应指标的健康指数为0.026285,指数很低,健康状态很差。3.4　健康综合评价分析

(1)通过对影响五华县生态系统健康状况的3

个指标进行计算分析,可以发现压力、状态、响应3

个指标的健康指数普遍较低,距离健康的标准还相差很远。

(2)在3个指标中,最不利的是响应因子。五华县是国家贫困县,经济落后,人民生活水平低,综合素质不高,环保意识不强,很多家庭靠上山伐木砍柴以解决燃料问题,这是造成水土地区生态系统破坏的一个重要原因。3.5　水土流失地区生态系统健康优化的建议(1)合理进行区域和人口规划,既要重视眼前利益和现实发展,也要重视长远利益和未来进步。其一是限定水土流失地区人口增长,确定水土流失地区人口承载力。其二是调整水土流失地区产业结构,按照“共生”原理,实现该区域内物质与能量的综合平衡,做到资源的高效利用。

(2)调整土地利用的空间格局,水土流失地区土地的开发利用要通过科学合理的土地利用政策,引导与推进区域合理的产业结构模式演进。

(3)建立高效率的流转系统,只有建立起快捷便利、畅达完备的信息流转系统,才能快速融入现代高速发展的社会中,吸收新的技术、方法,改进水土流失地区的落后状况。

(4)努力提高资源和环境效益,提高资源综合利用效率,加快资源开发及再生利用的研究与推广。

(5)促进各项事业的持续发展,美化自然环境,促进经济发展,维护社会稳定。

4　结语

(1)当今国内外学术界对水土流失地区生态系

本文的综合评价方法是利用公式(1),对水土流

失地区生态系统压力、状态、响应等这3个综合指标进行加权求和。通过加权求和求出其各个指标的数值,压力为0.150060,状态为01272160,响应为01026285,总值为012109425。状态指标在综合评价中的贡献率较高,压力指标次之,最低的是响应指标。按照综合评价的得分,五华县水土流失地区的生态系统健康等级属于第四级,即生态系统不健康。生态系统不健康:外界压力很大,生态异常情况较多,生态服务功能已经不能满足系统的可持续发展,并开始退化。

从以上对五华县生态系统健康状态的各个因子分析和评价中,我们可以得出以下比较重要的结论:

统健康的研究不够深入,生态系统健康研究在这一领域还比较薄弱。本文在生态系统健康的研究基础上,结合水土流失地区的基本情况,总结出了水土流失地区生态系统健康的内涵。

(2)运用Pressure(压力)2State(状态)2Re2sponse(响应)模型分析环境压力、现状与响应之间的关系,对水土流失地区生态系统健康评价的模型进行了初步探讨。

(3)通过对相关研究的参考,结合水土流失地区生态系统的特点,采用了加权求和的方法,对各个指标权重的赋予主要依据专家经验法,同时参考了对指标重要性的分析,综合评价了水土流失地区的生态系统健康状况。

(4)根据分析的评价结果,五华县生态系统处于不健康的状态,应继续采取措施对水土流失区的

120

地质灾害与环境保护

34:112221136

2009年

生态系统健康进行优化。

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ECOSYSTEMSYSTEMHEALTHEVALUATIONONSOILEROSION

AREAINSOUTHCHINA

———ACASESTUDYOFWUHUACOUNTY

SHANGZhi2hai,LINPei2song,PENGXiao2li

(DepartmentofGeography,JiayingUniversity,Meizhou　514015,China)

Abstract:　Ecosystemhealthisamultidisciplinaryintegrativefield,whichexplorestheinterrelationsbetweenhumanactivity,

socialorganization,naturalsystem,andhumanhealth.Ecosystemhealthassessmentisstillanewresearchfield,anddisputesexistesonitsconceptandindices,whichiswhatweshoulddotopromotetheresearchinthefuture.Onthebasisofsynthesi2zingtheresearchdevelopmentofecosystemhealthandsoilerosionhomeandabroadaswellasinspectingthesoilerosionareainWuhuaCounty,theauthorputsforwardthenewconceptofecosystemhealthofsoilerosionarea.ThenewmethodofrepairingunhealthyecosystemofWuhuaCountyisputforwardasaresultbyanalyzingtheecosystemhealthinthesoilerosionareathroughusing“pressure2state2respond”model.

Keywords:　Wuhuacounty;soilerosionarea;ecosystemsystemhealth;evaluation

),男,汉族,河北迁安人,硕士,讲师,主要从事地理教学与研究工作,研究方向为环境灾害与风险评价。作者简介:　尚志海(1979-　

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