基于PSR模型的甘肃省生态安全评价

陈晓雨婧 冯舒芮 夏建新

摘 要：为探究甘肃省各地区资源保障能力、生态承载能力和生态安全水平的现状及其影响因素，运用P S R模型构建生态安全评价指标体系，根据综合评价模型对86个县级行政区生态安全进行了全面分析研究。结果表明：甘肃省平均生态安全指数为0.416 2，处于临界安全、预警状态。在空间维度上具有东部低于中部，中东部低于西部;少数民族地区低于汉族地区的特征。在各子系统中，社会压力占压力子系统主导地位，人口密度平均贡献率最大;生态安全屏障指数占状态子系统的第一主要地位;响应子系统中，经济响应平均贡献率>文化响应>环境响应。研究结果表明甘肃省生态环境受到一定破坏，生态系统结构有变化，但尚可维持基本功能，需要进行生态保护与恢复。

关键词：生态安全评价;压力-状态-响应模型;层次分析;空间变化

中图分类号：X 826

文献标志码：ADOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0125文章编号：1672-9315（2019）01-0175-07

Ecological security assessment in Gansu

Province based on P S R model

CHEN Xiao yu jing，FENG Shu rui，XIA Jian xin

（1.College of Life and Environmental Science，Minzu University of China，Beijing 100081，China;

2.Collaborative Innovation Center of Ethnic Affairs，Minzu University of China，Beijing 100081，China）

Abstract：In order to research the status and influential factors of resources guarantee ability，ecological carrying capacity and ecological security level in Gansu Province，the P S R model was applied to construct the evaluation index system of ecological security.Based on the comprehensive evaluation model，the ecological security of 86 county level administrative regionsis analyzed.The results show that：The average ecological security index of Gansu is 0.416 2，which is in a critical safety and early warning state.Viewing from spatial dimension，the eastern part is lower than the central part，the eastern part is lower than the western part，and the minority areas are lower than the Han areas.Among all subsystems，social pressure dominates the pressure subsystem，the average contribution rate of population density is the largest;the index of ecological security barrier occupies the first major position of the state subsystem;in the response subsystem，the average contribution rate of economic response is larger than that of cultural response，while cultural response is larger than environmental response.The results show that the ecological environment in Gansu Province has been damaged to a certain extent，but it can maintain basic functions，ecological protection，and restoration measures are needed.

Key words：ecological security assessment;P S R model;analytic hierarchy process;spatial change

0 引 言

改革開放以来，随着人口的增长以及城镇化进程加快，加大了对自然资源保障能力和生态环境承载能力的需求，使原本就紧张的资源生态环境形势愈加严峻，生态安全问题日益凸显。在此背景下，党的十八大做出“大力推进生态文明建设”的战略决策，并从10个方面绘出生态文明建设的宏伟蓝图。“十三五”期间国家提出构建全国“两屏三带”生态安全战略格局，其中甘肃省处于关键的位置。做好甘肃省生态安全保护工作，不仅有利于自身的可持续发展，也对西北乃至全国生态环境具有全局性的意义。近年来，由于受到自然条件的约束以及人类活动因素的干扰，甘肃原本就脆弱的生态环境质量不断下降，这严重影响到了该地区的可持续发展，因此有必要研究其生态安全，从而寻求兼容经济发展与生态文明的绿色发展道路。

生态安全包括人类生存安全和可持续发展2部分，涉及自然、经济和社会的生态安全[1]。目前，国外生态安全评价研究主要涉及生态风险和生态系统健康评价[2-3];国内生态安全评价大多从区域、资源、景观等角度出发，建立数学、生态、景观等模型[4-7]。朱卫红等应用P S R模型构建了图们江流域生态环境的生态安全评价指标体系对图们江流域时空维度的生态安全变化进行研究[8]。Yang Gao等选取景观破碎度、景观形状指数、景观多样性指数、景观脆弱指数等利用投影追踪模型对珠江三角洲9个城市的生态安全进行了评价[9]。一些生态学家采用生态足迹理论和方法或结合3S技术对区域生态安全评价，并提出了生态安全预测模型[10-12]。但由于研究对象的复杂性和特殊性，以及人们对生态安全认识的不足，在评价指标体系和研究方法上还没有形成共识，缺乏一致的综合指标体系和评价模型，对定量评价结果定性化缺乏统一的标准[13-17]，到目前为止还缺乏对区域生态安全做微观的分析研究。

文中基于压力-状态-响应模型（Press State Response，簡称P S R模型），提出了一套基于县域的生态安全指标体系和综合评价方法，并以甘肃省为例，以2015年数据为基准，对14个地州（市）86个县级行政区进行评估，旨在为促进区域协调发展提供新思路、新举措。

1 研究区域概况

甘肃位于黄土高原、青藏高原、内蒙古高原3大高原和西北干旱区、青藏高寒区、东部季风区3大自然区域的交汇处，地貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁，类型齐全，交错分布，是西北乃至全国的重要生态屏障，也是全国自然生态类型最为复杂和脆弱的地区之一。近年来，由于气候变化和人为因素的干扰与破坏，甘肃省生态环境日趋恶化，生态安全的问题迫在眉睫。如今甘肃经济发展迅速，GDP不断攀升，经济实力明显增强，但这种增长是以资源过度消耗和生态环境恶化为代价的，其负面影响难以在短期内改变。根据第五次荒漠化沙化监测结果，甘肃省有11个市的38个县存在着荒漠化沙化及潜在危险，全省荒漠化土地面积比例高达45.8%，接近一半，沙化土地面积比例为28.6%;全省湿地面积169.39万公顷，湿地率为3.98%.据第7次甘肃省森林资源清查，全省林地面积1 042.65万公顷，森林面积507.45万公顷，森林覆盖率仅为11.28%.

2 评价指标体系及评价方法

2.1 评价指标体系

生态安全研究的核心内容包括构建评价指标体系。P S R概念模型由经济合作和开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）共同提出[18-19]，它是将生态环境问题，由压力-状态-响应3个不同但又相互联系的系统来表达。文中根据P S R概念模型，通过对比近年来国内相关文献所选取的基本指标，参照自“十一五”以来颁布相关政策文件中强调的约束性指标，以及结合研究区域（甘肃省）生态环境的实际情况，选取针对性强、便于统计和获取的指标，构建包含评价层、目标层、准则层、指标层共4个层次21个具体指标的评价指标体系（见表1）。

2.2 数据处理

2.2.1 数据的标准化处理

对原始数据进行标准化处理，是生态安全评价的基础。当指标值越小对生态安全越好时，采用负向指标计算公式进行标准化处理;指标值越大对生态安全越有利时，采用正向指标计算公式[20]。

（2）

式中 xij和yij为i地区第j指标的原始值和标准化后的数值;min（xij）和max（xij）分别为i地区第j指标的最小值、最大值。

2.2.2 指标权重的确定

采用层次分析法，咨询20位专家学者对生态安全评价指标中每2个指标的相对重要性做出评价。经过构建判断矩阵、层次单排序、层次总排序以及一致性检验确定各指标的权重值，结果见表1.

2.2.3 生态安全综合指数计算

式中 wj为第j指标的权重;yij为i地区j指标标准化数值;JP为压力指数;JS为状态指数;JR为响应指数;J为生态安全指数。

2.3 数据来源

数据来源于2015年《甘肃省发展年鉴》、甘肃省国土资源公报、甘肃省环境状况公报以及遥感数据等。

2.4 区域综合生态安全指数判定标准

根据国内外相关研究[21-25]，生态安全指数值在0～1之间，因此文中拟定用5个等级采用等分法来评价生态安全指数所表达的生态安全状况（表2）。生态安全指数越高，表示区域生态安全状况就越好，反之，则越差。

3 结果分析

3.1 生态安全压力指数分析

通过分析压力指数中各因子贡献率得到，社会压力的平均贡献率（70.9%）远大于资源压力（29.1%），即社会压力占主导地位;从图1可以看出，人口密度平均贡献率最大，为26.9%，人均草地面积平均贡献率最小，为0.45%.甘肃省人口密度较大区域来自兰州市城关区、安宁区、七里河区以及临夏回族自治州临夏市，即核心城市的人口密度大于非核心城市。甘肃省大部分地区人均耕地面积较少，且主要农耕区人均耕地面积也较少，人地关系紧张。

从空间分布来说，甘肃省各县（市、区）压力指数平均值为0.129 5，最大值为0.167 0（酒泉市肃北蒙古族自治县），最小值为0.084 5（兰州市城关区）。根据所得压力指数将其分为3类（高等>0.15，中等0.1～0.15，低等<0.1），得出6%的县市属高压力指数，分别是酒泉市肃北蒙古族自治县、庆阳市华池县、定西市漳县、陇南市康县、陇南市两当县;90%县市属于中等压力指数;4%县市属低压力指数，分别是兰州市城关区、武威市凉州区、甘南藏族自治州玛曲县、临夏回族自治州临夏市。

3.2 生态安全状态指数分析

通过分析压力指数中各因子贡献率得到，地形地貌指数的平均贡献率（18.1%）<土地覆蓋特征（20.4%）<景观生态指数（30.7%）<生态安全屏障指数（30.8%）;从图2可以看出，沙化土地面积比例平均贡献率最大，为22.7%，湿地面积比例平均贡献率最小，为1.74%.甘肃省自然环境本底值较低，2015年甘肃省沙化面积为1 217万公顷，主要集中在河西走廊地区，酒泉市沙化面积最大为956万公顷;且水土流失严重，水资源量少，湿地面积较少，全省湿地面积仅有169.4万公顷，主要在甘南地区。

从空间分布来说，甘肃省各县（市、区）状态指数平均值为0.223 7，最大值为0.272 3（甘南藏族自治州舟曲县），最小值为0.181 6（武威市天祝藏族自治县）。根据所得状态指数将其分为3类（高等>0.25，中等0.2～0.25，低等<0.2），得出7%县（市、区）环境状态较好，分别是甘南藏族自治州舟曲县、陇南市徽县、陇南市康县、白银市平川县、临夏回族自治州永靖县、天水市麦积区;85%县（市、区）环境状态处于中等水平;8%县（市、区）环境状态较差，分别是武威市天祝藏族自治县、酒泉市阿克塞哈萨克族自治县、定西市渭源县、定西市漳县、酒泉市瓜州县、白银市会宁县、酒泉市金塔县。

3.3 生态安全响应指数分析

通过分析响应指数中各因子贡献率得到，经济响应平均贡献率（39.5%）>文化响应（36.9%）>环境响应（23.7%）;从图3可以看出，贫困人口比例平均贡献率最大，为20.4%，封山育林禁牧面积比例平均贡献率最小为4.34%.由环境响应贡献最低可见甘肃省对环保的意识以及投资力度都不够，虽然近年来随着生态文明建设的提出，当地政府进行了各种生态保护建设，如湿地退化修复与保护、水土保持治理、退耕还林还草工程等，但绝大部分都是局部的、短期的治理行为，无法保证生态建设的长久性、持久性。

从空间分布来说，甘肃省各县（市、区）2015年的响应指数平均值为0.063 1，最大值为0.141 7（武威市凉州区），最小值为0.033 9（庆阳市环县）。根据所得响应指数将其分为3类（高等>0.1，中等0.1～0.05，低等<0.05），得出有8%县（市、区）响应较好，分别是武威市凉州区、武威市古浪县、张掖市甘州区、张掖市民乐县、临夏回族自治州临夏市;55%县（市、区）响应处于中等水平;37%县（市、区）响应较差，主要集中在天水市、定西市、陇南市。

3.4 生态安全综合评价

通过分析生态安全指数中压力-状态-响应贡献率得，状态指数平均贡献率（53.8%）>压力指数（31.2%）>响应指数（15.0%），甘肃省本底自然因子对生态安全影响最大，同时人类活动加剧了自然状态的恶化，虽然随着“一带一路建设”、“两屏三带”的生态建设工程如退耕还林还草、荒漠化与沙化综合治理、水土保持治理等，对当地的生态环境保护和经济发展起到了一定的积极作用，但生态安全依旧处于警戒状态。由状态指数可以看出，甘肃整体自然生态本底较为脆弱，首先湿地面积比例最小，全省湿地面积比例为3.98%;其次森林面积比例、林地面积比例较低，森林覆盖率11.28%，远低于全国21.66%的平均水平;并且土地荒漠化、沙化面积大，水土流失严重，全省荒漠化土地面积占全省总土地面积的45.8%，接近一半，全省沙化土地比例达28.6%.从压力指数来说，生态环境的压力主要来源于人类活动，人口的不断增长，使生态承载力加重;人均耕地面积、草地面积的减少，造成人地矛盾突出，土地资源压力增大。从响应指数来说，经济发展也是制约生态安全的重要因素，甘肃贫困人口较多，随着经济的不断发展，GDP不断攀升，城乡居民人均收入比也逐渐扩大;相对落后的经济也导致了文化教育的落后，人口素质提高的缓慢，使得人们环保意识落后;同时政府对环保的认知不够，大多生态建设没有从可持续角度考虑，并且投资力度有待提高。

从空间分布来说（图4，图5），甘肃省综合生态安全指数平均值为0.416 2，生态安全总体处于临界安全、预警状态，最值出现在张掖市民乐县（0.494 2）、

甘南藏族自治州玛曲县（0.350 1），极差为0.144 1.全省64%的县级行政区生态安全状态为临界安全、预警状态;其中张掖市（0.457 5）>金昌市（0.429 0）>平凉市（0.417 0）生态安全指数较高;三市所有县级行政区生态安全状态均处于临界安全、预警状态，平均值为0.434 5.有36%的县级行政区生态安全状态处于较不安全、中警状态;其中生态安全指数较低的地区有定西市（0.393 1）<天水市（0.393 4）<嘉峪关市（0.397 6）;其中定西市7个县级行政区中只有通渭县和陇西县处于临界安全、预警状态;天水市7个县级行政区中只有麦积区和清水县处于临界安全、预警状态。从整体来看，甘肃省生态安全在空间维度上具有以下特征：①整体范围上具有东部低于中部，中东部低于西部的态势;②地区范围上为河西走廊祁连山脉地区明显生态安全水平较高，黄土高原地区生态安全水平较差;③城乡范围上具有非核心城镇生态安全高于核心城镇的特征，如兰州市区、嘉峪关市、天水市区都低于省平均水平;④汉族地区生态安全水平高于少数民族地区，其中天祝藏族自治县、临夏2个自治县以及甘南藏族自治州都处于生态安全较低层次。

4 结 论

1）从空间分布来说，甘肃省综合生态安全指数平均值为0.416 2，总体处于临界安全、预警状态;其中64%的地区属于临界安全、预警状态，36%的地区属于较不安全、中警状态。张掖市民乐县生态安全指数最高（0.494 2），甘南藏族自治州玛曲县生态安全指数最低（0.350 1）;

2）甘肃省生态安全在空间维度上具有以下特征：东部低于中部，中东部低于西部;黄土高原地区生态安全水平低，河西地区明显生态安全水平高;非核心城镇生态安全水平高于核心城镇;汉族地区生态安全水平高于少数民族地区;

3）通过对压力—状态—响应指数贡献率进行分析，得到状态指数平均贡献率（53.8%）>压力指数（31.2%）>响应指数（15.0%）。狀态指数中，生态安全屏障指数平均贡献率占第一主要地位;压力指数中，社会压力占主导地位，其中人口密度平均贡献率最大;响应指数中，经济响应平均贡献率>文化响应>环境响应（23.7%），其中贫困人口比例平均贡献率最大。

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