福建省沿海县（市）生态环境现状综合评价

2017-03-21曾六福

湖北农业科学 2017年3期

曾六福

摘要：以福建省沿海各个县（市、区）为研究单元，采用生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地退化和环境质量5个指数对研究区的生态环境状况进行了综合评价与系统分析。结果表明，生态环境状况为优的单元主要集中分布于北段区域，生态环境状况为一般的单元集中分布于中段偏南区域，而生态环境状况为良的单元分布较广，但在中段偏北区域分布比较集中。生态环境综合指数（EI）与植被覆盖指数、生物丰度指数及环境质量指数均呈极显著正相关（P<0.01），与土地退化指数呈显著负相关（P<0.05），而与水网密度指数无显著相关性（P>0.05）；EI与指标层的相关性说明林地面积能为EI提供正能量，而城镇化和工业化带来的SO2排放量、COD排放量、工业固体废弃物和人口密度的加大为EI提供负能量。

关键词：生态环境；综合指数；评价；福建省沿海县（市）

中图分类号：X822 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）03-0435-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.010

Comprehensive Evaluation on the Eco-environment at Present of Counties and Cities in Fujian Coastal Areas

ZENG Liu-fu

（School of Geographic Sciences，East China Normal University/Key Laboratory of Geographic Information Science of the Ministry of Education，Shanghai 200241，China）

Abstract： Taking the areas near the sea of Fujian province as research units，5 indexes include biological density，vegetation coverage，water density，land deterioration and environmental quality were choose to estimate and analyze the eco-environment of the study area. The results showed that superior-environment units were mostly located in the northern region； inferior-environment units were located in the central south while averaged-environment units were widely distributed，mostly in the central north. The comprehensive environmental index（EI） was highly significantly positive correlated with vegetation coverage，biological density，and environmental quality（P<0.01），and was significantly negative correlated with land deterioration（P>0.05），but was not significantly correlated with water density（P>0.05）. The correlation between EI and the indexes showed that woods area was positive correlated with EI，while emissions of SO2 and COD，industrial waste and the increase of population，accompanied with urbanization and industrialization，was positive correlated with EI.

Key words： eco-environment；comprehensive index；evaluation；counties （cities） in Fujian coastal area

生態环境综合评价是协调地区经济开发与环境保护之间的关系，实现地区可持续发展的重要手段，它能准确反映生态环境的优劣程度和污染状况，找出当前社会环境发展过程中的主要问题，为地区生态环境保护和治理及制定地区生态环境规划等提供科学依据[1-6]。生态环境综合评价涉及众多要素，既有自然要素也有人为要素，是自然环境和人文环境之间进行能量交换与物质循环的动态平衡系统[7-11]。福建省沿海地处中国东南部，是海陆衔接的纽带，是福建省经济较发达的区域，随着经济的发展，人地矛盾日益突出，同时沿海地区经济发展与自然环境条件存在较为明显的空间差异[12，13]，通过科学评价区内不同县（市、区）的生态环境，对于指导区内生态文明建设和实施科学有效的环境保护具有重要意义。本研究主要参考国家环境保护部颁布实施的《生态环境状况评价技术规范（试行）》制定的评价方法[14]，结合福建省沿海地区的一些具体情况和借鉴国内外相关学者研究的结果进行补偿完善，最终采用生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地退化和环境质量5个指数对福建省沿海地区的生态环境状况进行综合评价与系统分析。

1 研究区概况与评价方法

1.1 研究区概况

本研究所指福建省沿海县（市）包括福建省临海的各县（市、区）行政单元，是福建省经济较发达的区域（GDP占全省73.94%），人口（占59.87%）分布较为密集，城镇化水平为51.60%，受人类干扰作用程度要明显高于福建省的其他区域，同时研究区经济发展现状存在较为明显的空间差异。研究区地处闽浙沿海山地丘陵的东南翼和闽粤丘陵的北部；地势总体是西北高，而向东和东南方向逐渐降低；区内地貌类型复杂多样，从陆地向沿海，由山地和丘陵过渡为台地和平原，在中段、南段半岛末端和岛屿复现丘陵；气候受太阳辐射、台湾海峡及两侧山地地形影响和季风环流的制约，同时受海洋的调节，具有典型的亚热带海洋性季风气候特征，其中闽江口以北为中亚热带海洋性季风气候，以南为南亚热带海洋性季风气候；植被组分和植物种类复杂，植被分别属于热带、亚热带和温带植物区系；土壤主要为红壤和砖红壤性红壤，且具有明显的水平地带性和垂直地带性[6，12，15]。

1.2 研究方法与数据来源

1.2.1 评价指标体系构建与权重确定针对研究区多中低山地、丘陵的地理环境特点，同时考虑人口密度、地表坡度、生物多样性、生物量、林地（林相）结构、土壤侵蚀强度以及人类活动影响等众多因素，主要依据中国环境监测总站《生态环境状况评价技术规范（试行）》（HJ/T 192-2006）的评价方法，同时结合研究区的一些具体情况，并借鉴国内外相关学者研究的结果[5，7，10，16-21]，构建福建省沿海生态环境综合评价指标体系（表1）。其中植被覆盖指数用同期遥感影像提取的植被覆盖指数（NDVI）替代原先中国环境监测总站《生态环境状况评价技术规范（试行）》评价方法中采用的5项指标（林地面积比率、草地面积比率、耕地面积比率、建设用地面积比率、未利用地面积比率），相对于这5项指标，NDVI能更有效的表征植被覆盖指数。人口密度作为许多学者[11，18，19]研究生态环境质量评价的重要指标，且研究区为经济发展较快的福建省沿海地区，人为因素对其生态环境的影响较大，因此将人口密度作为评价指标体系的补充指标。参考《生态环境状况评价技术规范（试行）》中各指标的权重，结合福建省的具体生态环境特征对各指标做适当的调整，最终确定指标权重如表1所示。

以福建省沿海23个县（市、区）作为评价单元对生态环境综合指数（EI）进行计算与评价。EI包括5个分指数，分别为生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数。同时，根据EI高低，将生态环境分为5个等级，即优、良、一般、较差和差（表2）。

1.2.2 数据来源与数据处理所采用的数据包括福建省1∶50 000土地利用变更数据（2010年）、福建省统计年鉴（2011年）有关资料和地面监测与遥感更新相结合和土地退化矢量数据（2010年）等，NDVI是通过解译同期遥感影像获取。将获取的数据进行标准化处理，采用简单的归一化系数进行标准化处理，计算公式为：归一化系数=100/A。式中，A指某指数归一化处理前的最大值。

2 结果与分析

根据基础数据计算出福建省沿海地区生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数，在此基础上计算出生态环境综合指数并根据生态环境状况分级表进行分级，结果如图1所示。EI由生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地退化和环境质量5项指数共同决定，但是各项指数所起的作用不同，通过分析准则层与指标层各因子对EI的影响程度，进一步深入探讨影响福建省沿海地带生态环境质量的具体原因。采用SPSS 19.0进行各层指标的相关分析，结果见表3。

2.1 生物丰度指数

福建省沿海地区的生物丰度指数值介于35.79～100.00之间，平均值为69.40，各单元生物丰度指数得分上下限之间差距较大，其中宁德市辖区最高，分值达到100.00，而石狮市仅为35.79。若以闽江口以北沿海地区为北段，以闽江口至九龙江口为中段，九龙江以南为南段，则从空间分布来看，生物丰度指数较高的单元主要分布在福建省沿海的北段区域，而中段和南段区域除仙游县外其他单元生物丰度指数则相对较低，这一分布格局与林地的空间分布格局较为一致。具体来看，宁德市辖区、罗源县、霞浦县和连江縣的生物丰度指数值均在85以上；石狮市、晋江市、东山县、龙海市及厦门直辖市生物丰度指数值均在50以下。从生物丰度指数与各层指标的相关性来看，生物丰度指数与C1（林地面积比率）和C7（NDVI）呈极显著正相关（P<0.01），相关系数分别为0.925和0.608；与C5（建设用地面积比率）、C17（人口密度）呈极显著负相关（P<0.01），相关系数分别为-0.528和-0.536；与C8（单位面积河流长度）、C13（重度侵蚀面积比率）、C14（SO2排放量）和C16（固体废弃物排放量）均存在显著相关性（P<0.05）（表3）。说明林地面积比率、NDVI和人口密度是各单元生物丰度指数的主要控制因素，由此可知北段区域表现出较高生物丰度指数值的主要原因是林地面积较大，而中段和南段区域生物丰度指数较低的主要原因是该区各单元由于人口密度较大，导致土地利用率相对较高，林地面积较少，生物繁育的范围有限。因此，为了有效提高该区生物丰度指数，北段区域在推进城镇化发展的进程中应注重保护现有林地，而中段、南段区域应该通过恢复农村区的有林地面积与提高城镇区绿化面积等措施来扩大林地面积。

2.2 植被覆盖指数

福建省沿海地区的植被覆盖指数在空间分布上和生物丰度指数的空间分布较吻合，但仍存在一定的差异。除分布于中段的石狮市、晋江市、东山县和惠安县及东山县（南段）的植被覆盖指数值较低外，其他地区植被覆盖指数均高于50，其中南段的诏安县和云霄县及中段的仙游县的植被覆盖指数值均高于90。由表3可知，植被覆盖指数与C1（林地面积比率）呈极显著正相关（P<0.01），相关系数高达0.718；与C4（耕地面积比率）、C5（建设用地面积比率）、C14（SO2排放量）、C16（固体废弃物排放量）和C17（人口密度）呈极显著负相关（P<0.01），相关系数分别为 -0.576、-0.746、-0.682、-0.646和-0.766；与C6（未利用地面积比率）、C9（湖库面积比率）和C15（COD排放量）呈显著负相关（P<0.05）。林地面积比率与人口密度是植被覆盖指数的决定性影响因素，人口密度的增加是植被覆盖指数下降的主要驱动力，人口密度增加带来的一系列土地利用的变化直接影响植被覆盖度，而固体废弃物、COD和SO2排放量不是植被覆盖指数的主要影响因素，而这三者与植被覆盖指数呈显著或极显著负相关，主要是由于其变化趋势与人口密度变化趋势一致所致。

2.3 水网密度指数

福建省沿海地区的水网密度指数较高的区域集中分布于中段的福州市辖区、长乐市、平潭县，南段、北段区域除东山县外其他单元水网密度指数均偏低。从水网密度指数与各层指标的相关性来看（表3），水网密度指数与C10（水资源量）和C15（COD排放量）呈极显著正相关（P<0.01），相关系数分别为0.873和0.647；与C9（湖库面积比率）呈显著正相关（P<0.05），相关系数为0.443；而与C8（单位面积河流长度）无明显相关性（P>0.05），说明湖库面积比率与水资源量是水网密度指数的主要影响因素，而水资源量的影响更为显著。本研究还得出EI与水网密度无显著相关性（P>0.05），原因主要是这些单元水资源较为丰富，除福州市辖区、长乐市、平潭县与东山县的水网密度较大外，其他绝大部分单元的水网密度差异不大，水网密度指数值介于16.25～28.62之间。EI与水网密度无显著相关不代表水网密度对EI得分贡献率不大，水网密度贡献率由各项生态环境评价指标的权重决定，中段偏南区域生态环境状况较差的主要原因是水网密度指数相对偏小，平均得分为30.61，因此需要采取综合措施合理利用水资源，提高水资源的利用率。

2.4 土地退化指数

福建省沿海地区的土地退化指数从中段和南段区域向北段区域递减，分值在13.19～100.00之间。由表3可得，土地退化指数与C11（轻度侵蚀面积比率）、C12（中度侵蚀面积比率）和C13（重度侵蚀面积比率）均呈极显著正相关（P<0.01），相关系数分别达到0.756、0.799和0.945，说明土地退化指数是EI的显著影响因素，而C11、C12和C13对土地退化指数的影响均较为显著。具体来看，诏安县、南安市和石狮市的土地退化指数均在60以上，这3个单元的中度和重度侵蚀面积广，因这些单元土壤层较薄，坡地多、雨量大，特别是多陡坡、多暴雨的自然环境为土地退化的产生提供了客观的自然基础，加上原先植被的破坏，造成严重的土地退化。其他单元均处于60以下，其中长乐市、福鼎市、福清市、连江县、东山县和福州市辖区土地退化状况相对而言较轻，这些单元的土壤侵蚀等级主要是轻度侵蚀，因此其土地退化指数均在在20以下。对于土地退化的重点区域需要进一步加强防治，并采取相应措施减轻不合理的生产活动所导致的土地退化。

2.5 环境质量指数

从环境质量指数与各层指标的相关性来看（表3），环境质量指数与C5（建设用地面积比率）、C7（NDVI）、C8（单位面积河流长度）、C14（SO2排放量）、C15（COD排放量）、C16（固体废弃物排放量）和C17（人口密度）的相关性均达到极显著水平（P<0.01），相关系数分别为-0.769、0.713、0.574、-0.919、-0.746、 -0.939和-0.904，说明建设用地面积比率、单位面积河流长度、NDVI、人口密度及SO2等污染物排放量对环境质量指数的影响极为显著。环境质量指数越大，环境污染压力越小，福建省沿海地区环境质量指数在12.39～100.00范围内，平均值达到81.74，表明福建省沿海地区环境质量整体上较好，环境承载力较强。中段的石狮市、晋江市、厦门市辖区、长乐市、福州市辖区和泉州市辖区的环境质量指数较低，而其他单元的环境质量指数均高于80。环境质量指数较高的单元其土地利用类型主要是林地，污染物SO2或COD的排放量少，生态环境的自净能力较强。而石狮市、晋江市和厦门市辖区由于土地利用率高，经济发展迅速，工业化程度高，导致污染物SO2或COD的排放量高，因此这些单元的环境质量指数均在50以下。石狮市的环境质量指数最低，仅为12.39，该市的植被覆盖指数也是最低的，直接反映了石狮市生态环境的自净能力弱，环境污染压力较大，因此需要合理开发利用自然环境要素，采取多种措施，进一步做好环境污染的防治工作。

2.6 生態环境综合指数

福建省沿海地区的EI得分平均为63.86，总体处于中上等水平，生物多样性较为丰富，植被覆盖度较高，符合良好人居环境的要求。其中，宁德市辖区、福鼎市、霞浦县、罗源县、仙游县及连江县的EI得分均在75以上，生态环境等级为优，其中宁德市辖区的EI得分为80.57，位居第一位；中段的石狮市、晋江市、厦门市辖区和惠安县的EI得分均在55以下，其中石狮市的EI得分为24.03，生态环境等级为较差；其余单元EI得分介于55～75之间，生态环境等级为良。从空间分布（图1）来看，生态环境状况为优的单元主要集中分布于北段区域；生态环境状况为一般水平的单元集中分布于中段偏南区域；而生态环境状况为良的单元在福建沿海的北段、中段和南段均有分布，且中段偏北区域分布比较集中。

EI与各指标之间的相关关系见表4。从EI与准则层的相关性来看，EI与植被覆盖度指数、生物丰度指数及环境质量指数均呈极显著正相关（P<0.01），与土地退化指数呈显著负相关（P<0.05），而与水网密度指数无显著相关性（P>0.05），说明生物丰度指数、植被覆盖指数、环境质量指数是控制EI的决定性因素。从EI与指标层的相关性来看，EI与C1（林地面积比率）和C7（NDVI）均呈极显著正相关（P<0.01），与C5（建设用地面积比率）、C14（SO2排放量）、C16（固体废弃物排放量）和C17（人口密度）均呈极显著负相关（P<0.01），与C8（单位面积河流长度）呈显著正相关（P<0.05），与C13（重度侵蚀面积比率）和C15（COD排放量）呈显著负相关（P<0.05），与其他指标层因子无显著相关性（P>0.05）。说明林地面积加大可以有效提高福建省沿海地带各个单元的生态环境质量，而城镇化和工业化带来的SO2、COD、固体废弃物排放量和人口密度的加大则严重降低了该区各个单元的生态环境质量，特别是SO2与COD排放量增加带来的影响更为明显。因此，生态环境状况为优的单元具有较高的林地面积比率和较好的环境质量；中段偏南区域生态环境状况较差的普遍原因是这些单元土地利用率相对较高，林地面积比率小，城镇化带来的SO2与COD排放量、人口密度增加导致环境质量偏低，同时土地退化也相对严重。

3 小结与讨论

1）EI评价结果表明，福建省沿海地区生态环境总体处于中上水平，但存在一定的空间差异性，北段较好，中段、南段一般。出现此分布格局的主要原因是福建省沿海的中段地区人口密集且城镇化与工业化水平较高，从而造成土地利用类型与环境质量朝着不利于生态环境质量的方向加剧发展。

2）从EI与准则层的相关性来看，EI与植被覆盖度指数、生物丰度指数及环境质量指数均呈极显著正相关（P<0.01），与土地退化指数呈显著负相关（P<0.05），而与水网密度指数无显著相关性（P>0.05），主要原因是福建省沿海地区的植被覆盖度、生物丰度及环境质量各单元存在较明显的差异，从而成为环境综合指数得分的主要决定性因素，而该区地处南亚热带海洋性季风气候区，绝大部分单元水网密度指数差异较小，因此EI与水网密度指数相关性不显著。

3）从EI与指标层的相关性来看，EI与C1（林地面积比率）和C7（NDVI）均呈极显著正相关（P<0.01），与C5（建设用地面积比率）、C14（SO2排放量）、C16（固体废弃物排放量）和C17（人口密度）均呈极显著负相关（P<0.01），与C8（单位面积河流长度）呈显著正相关（P<0.05），与C13（重度侵蚀面积比率）和C15（COD排放量）呈显著负相关（P<0.05），而与其他指标层因子均无明显相关性（P>0.05）。说明林地面积能为EI提供正能量，而城镇化和工业化带来的SO2、COD、工业固体废弃物排放量和人口密度的加大则为EI提供负能量。

综上所述，福建省沿海各县（市、区）应该根据各自地区生态环境综合评价的各项指数，结合实际情况，特别是中段偏南生态环境状况较差的地区，需要采取包括充分利用宜林荒山、荒坡造林，加强废弃矿山生态修复造林，及时补充建设占用林地等措施确保林地面积，同时应扩大城镇区的绿化面积；加强环境质量监测，严格控制SO2与COD的排放量；严格实施计划生育与及时进行人口迁移流动普查，控制新增人口数量。

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