巴里坤湖流域生态安全评价及预测研究

徐 媛，鲍雅静，李政海，张 靖，李卓玲，刘 丽

(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116605)

巴里坤湖流域生态安全评价及预测研究

徐 媛，鲍雅静，李政海，张 靖，李卓玲，刘 丽

(大连民族大学 环境与资源学院，辽宁 大连 116605)

针对巴里坤湖流域面临的湖泊萎缩、荒漠化和土壤盐渍化等生态问题，采用层次分析法，选择16个因素作为评价指标，对巴里坤湖流域2006-2015年的生态安全进行评价与预测。结果表明：由于经济生态安全系统和自然生态安全系统指标的快速下降，该流域生态安全长期处于下降状态；预测今后该流域生态安全将持续下降，2020年甚至接近很不安全状态。若这种趋势不能得到有效缓解，则将对巴里坤湖泊流域的可持续发展产生不利影响。

生态安全评价；指标体系；巴里坤湖流域

Abstract:In view of the ecological problems such as lake shrinking, desertification and soil salinization in the Barkol Lake watershed, using analytic hierarchy process (AHP), 16 factors were selected as the evaluation indexes, and the ecological security status of the Barkol Lake watershed from 2006 to 2015 was evaluated and predicted. The results show that the ecological security of the watershed is declining for a long time due to the rapid decline of the economic ecological security system and the natural ecological security system. The forecast shows that the ecological security of the watershed will continue to decline or even close to the unsafe state. If this trend cannot be effectively mitigated, it will have a negative impact on the sustainable development of the Barkol Lake watershed.

Keywords:ecological security evaluation; index system; Barkol Lake watershed

生态安全同国防安全、经济安全一样，是国家安全和社会稳定的重要组成部分[1]，指国家发展以及人类和群落的持续生存所需要的生态环境处于不受或少受损害和威胁的一种状态[2]。想达到生态安全，人类也必须保证在促进经济发展和社会进步的同时，能够遵循生态规则[3]，适量消耗资源，保持生态平衡，使人类及其后代能处在一个威胁相对较弱的安全环境下[4]。

近年来，人们逐渐意识到生态安全的重要性，尤其是对湖泊生态安全的保护格外重视，生态学者们多次提出各地区湖泊治理的方案，对湖泊保护做出了巨大贡献。例如，2000年，曹建廷等提出针对东部湖泊的开发和治理对策，提高湖泊整治的战略地位，促进了东部平原地区的可持续发展[5]；2008年，岳耀杰等构建了区域安全评价指标体系及分级标准，对内蒙古沙区湖泊风沙灾害的危险度进行评价，得到湖泊安全评价结果，在此基础上提出防治湖泊风沙的安全对策[6]；2015年，董云仙等梳理了滇池、洱海等高原湖泊的演变历程，提出了预防型、控制型、治理型湖泊流域生态安全调控的途径，为云南地区的湖泊生态修复和安全调控起到了重要的作用[7]。此外，国际上比较流行生态足迹法来研究和评价区域的生态安全。该方法主要是通过人类对自然资源的开发利用和释放废物的速度是否超过了自然的再生能力与自我净化能力, 来研究区域发展是否处于生态安全状态[8-10]。这些建议和对策对湖泊保护做出了重要的贡献，也为有关生态安全方面的研究奠定了基础。但是近几年对东部和南部地区的湖泊安全保护更加重视，而忽略了大部分西部民族地区面临的湖泊安全问题[11]。其中，巴里坤湖泊正面临着湖泊萎缩、荒漠化、土壤盐渍化等生态问题，这些问题已逐渐成为困扰国民经济和社会发展的问题，威胁着当地各族人民的生存和发展。因此，本文建立包括经济生态安全系统、自然生态安全系统、社会生态安全系统在内的16个指标的评价体系，评价巴里坤湖流域生态安全状态，并对未来的发展做出预测，以期为巴里坤湖流域社会、经济和生态环境的可持续发展提供依据。

1 研究方法

1.1 研究区概况

流域位于新疆哈密地区巴里坤哈萨克自治县的巴里坤盆地，地理坐标为：92°05′35″E～93°48′01″E，43°22′37″N～44°14′33″N，位于东天山的两支山脉之间，其南部为巴里坤山(东天山)，北部为东天山北分支莫钦乌拉山。研究区海拔1 580～2 100 m，热量较丰富，气候具有干旱冷凉的特点。四季不明显，只有冷暖两季，光照充足，无霜期98～104 d，年均气温1 ℃，年降水量202 mm，蒸发量1 638 mm[12]。

1.2 数据来源及研究方法

1.2.1 生态安全评估指标体系设计

在充分研究巴里坤湖流域各类生态功能区内生态系统结构和服务功能的基础上，从流域生态安全角度出发，按照涵盖流域生态安全的自然、经济和社会三个因素[13]，综合归纳确定了16个因素作为评价因子，见表1。

表1 巴里坤湖生态安全评价指标体系及指标权重

1.2.2 数据来源及处理

人均GDP、粮食单产、林业单产、牧业单产、经济密度、化肥施用量、农药使用量、年降水、年>10 ℃积温、人均耕地面积、人口自然增长率、城镇化率、人口密度等社会经济指标均来自2006-2015年巴里坤县统计年鉴。林业、草地、耕地的面积比重来自于对2006、2010和2016年Landsat5 TM和Landsat 8 OLI遥感影像的解译，成像时间主要选取植被信息比较好的7、8、9三个月，数据均来自MODIS数据产品。采用“单一土地利用类型动态度”(变化率)的计算公式获得历年的变化，如式1。

(1)

式中，KT为研究期内单一土地利用/覆盖类型动态度；Ua为研究期开始时该种土地利用/覆盖类型的面积；Ub为研究期末该土地利用/覆盖类型的面积。

对表1中不同安全趋向性的指标采用极差标准化法，处理成值域范围为0～1的无量纲数据；在评价过程中采用层次分析法(AHP)建立指标评价权重，得出各子系统及综合生态安全度，最后使用GM(1,1)模型预测该流域生态安全变化情况。

1.3 评价标准

根据巴里坤县的实际情况，将巴里坤湖泊流域生态安全指数等级(ESI)划分为五个安全档次：安全(0.80 ≤ ESI ≤1.00)；比较安全(0.60 ≤ ESI < 0.80)；一般安全(0.40 ≤ ESI < 0.60)；欠安全(0.20 ≤ ESI < 0.40)；很不安全(ESI < 0.20)。

2 结果与分析

2.1 巴里坤湖流域生态安全总体变化趋势

巴里坤流域生态安全评价结果如图1。经济生态安全系统在2006-2015年总体呈下降趋势，2006年和2015年分别为0.22和0.16，其中2006年到2010年和2011年到2015年出现两个较平稳的阶段；自然生态安全系统2006年到2015年则出现大幅度下降的趋势，2006年和2015年分别为0.19和0.09，其中2011年到2015年波动较为严重；社会生态安全系统从2006年到2015年也出现下滑趋势，其中2006年和2015年分别为0.15和0.11，整体呈现较大波动；流域生态安全也出现下降趋势，2006年为0.56，2015年为0.36。

图1 巴里坤湖泊流域生态安全现状及预测图

巴里坤湖泊流域生态安全长期处于一般安全(2006年、2008年、2009年、2011年和2012年)和欠安全状态(2013-2015年)，仅2007年和2010年处于较安全状态；2006-2015年，该流域生态安全处于下降状态，其主要原因是经济生态安全系统和自然生态安全系统快速下降，造成前者下降的原因是化肥施用量和农药使用量增加，而后者则是由于草地面积下降和耕地面积大幅度增加。

2.2 巴里坤湖泊流域生态安全预测

在对该流域生态安全现状评价的基础上，采用灰色GM(1,1)预测模型，预测2020年该地区生态安全状态：经济生态安全系统从2016年到2020年仍将呈现下降趋势，预计2020年降到0.13；自然生态安全系统预计到2020年降到0.04；社会生态安全系统虽趋于平稳，但总体上仍有所下降，预计2020年降到0.10；流域生态安全持续下降，预计2020年降到0.26。

3 结论与政策建议

通过建立巴里坤湖流域2006-2015年的生态安全评价系统，得到结论：该流域生态安全处于下降状态；预测表明至2020年巴里坤湖泊流域生态安全持续下降，甚至接近很不安全状态，若这种趋势不能得到有效地缓解，将使巴里坤湖泊流域的湖泊萎缩、荒漠化、土壤盐渍化等问题加重，对巴里坤湖泊流域的可持续发展产生不利影响。

针对巴里坤湖面临的问题，提出建议：(1)完善相关法规，加强执法力度:各级监管部门对环境违法行为加大执法力度，从法律角度切实加强巴里坤湖流域生态环境保护，规范流域内各项建设活动，为保护湖泊水资源，防止湖泊萎缩提供法律保障。(2)建立生态补偿机制：制定巴里坤湖生态旅游开发、区域污染治理、湖泊水环境保护、生态环境修复与建设、环境基础设施建设等方面的生态补偿办法、补偿形式。(3)合理投资：支持和鼓励将资金投向荒漠化治理、污染治理、生态建设等产业，建立人工湿地芦苇床、污水厂等，改善土壤盐渍化、水体污染等生态问题。

[1] 肖笃宁, 陈文波, 郭福良, 等. 论生态安全的基本概念和研究内容[J]. 应用生态学报, 2002, 13(3):354-358.

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[3] 刘丽梅, 吕君. 生态安全的内涵及其研究意义[J]. 内蒙古师范大学学报(哲学社会科学版), 2007, 36(3)：36-42.

[4] 崔胜辉, 洪华生, 黄云凤. 生态安全研究进展[J]. 生态学报, 2005, 25(4):861-868.

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[13] 左伟, 周慧珍, 王桥. 区域生态安全评价指标体系选取的概念框架研究[J]. 土壤, 2003, 35(1):2-7.

(责任编辑 赵环宇)

EvaluationandPredictionofBarkolLakeWatershedEcologicalSecurity

XUYuan,BAOYa-jing,LIZheng-hai,ZHANGJing,LIZhuo-ling,LIULi

(School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

Q148

A

2017-04-05；

2017-05-04

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC201502070303,DC201501070201，DC201501070403)。

徐媛(1994-)，女，辽宁铁岭人，大连民族大学环境与资源学院硕士研究生，主要从事区域生态学研究。

鲍雅静(1970-)，女，内蒙古包头人，教授，博士，主要从事草地干扰生态与生态恢复研究，E-mail: byj@dlnu.edu.cn。

2096-1383(2017)05-0442-03