祁连山国家级自然保护区生态安全评价分析

2022-12-03方志

农业灾害研究 2022年5期

方志

甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心东大山自然保护站，甘肃张掖 734000

中国西北干旱区内的祁连山主要是一系列西北—东南走向的山脉与谷地，海拔在2 100~4 500 m，是黄河流域的水源产流地及其他河域的重要水源涵养地。然而，当前祁连山的生态安全是当前迫切需要解决的重要问题。一些人文建设对祁连山生态环境造成了极大的破坏，导致祁连山自然保护区出现冰川退缩减薄、水源涵养功能削弱、植被退化严重、生物多样性锐减等生态问题[1]。为此，相关部门要重点关注祁连山国家级自然保护区的生态安全，构建祁连山国家级自然保护区生态安全格局，形成区域内底线的宏观生态系统，对祁连山国家级自然保护区内的斑块、廊道、节点等关键生态要素进行识别和整合，维持生态系统结构与过程的稳定性，缓解社会经济发展与生态环境保护的冲突，促进祁连山国家级自然保护区的生态安全和可持续发展。

1 生态安全评价的概述

1.1 生态安全的概念

生态安全是指生态系统的健康和完整情况。其主体是自然生态系统、人工生态系统，同时，区域内部的生物群落是自然演化和更替的，实现内外界能量的流动和循环，体现出生态系统整体性、动态性、区域性、不可逆转性的特点。当内外部干扰强度在系统阈值以内时，系统能够较好地保持其整体性和功能完整性，保证生态系统的安全性[2]。然而，当内外界干扰强度超出该系统阈值时，则系统内部无法进行自我调节，最终导致生态系统内部功能退化甚至破坏，使之处于生态不安全的状态。

1.2 生态安全评价的概念

生态安全评价主要是以科学、合理的指标体系支持下，运用多学科综合知识对某项人类活动将来可能产生的环境影响进行预测和评估，包括生态风险评价、环境影响评价、生态系统健康评价、环境承载力评价。从生态环境承载力来看，主要是指环境与经济社会之间的协调性，经济活动应在环境承载力的限值以内，使得环境带来的压力要低于该区域环境的承载力。而生态系统健康可以理解为，在生态系统的时间上具有一定的自身组织结构的调节和恢复能力，具有一定的稳定性和可持续性。从生态环境风险来看，主要是指一定区域内生态系统及其组分所承受的风险，可能在损伤生态系统结构或功能的同时，对整个生态系统造成了不小的影响。

1.3 生态安全评价的理论基础

生态安全评价的相关理论主要包括：（1）生态经济协调发展理论。生态系统是社会发展的基础，经济发展应保持与生态环境系统的统一协调关系，在不超越生态系统承载力上限的前提下，充分对生态资源进行经济开发和利用。

（2）可持续发展理论。从经济可持续发展的角度来看，需要寻求最优的投入产出比，在保证资源科学合理利用的前提下还能保证较高的环境质量，同时，还可以最大程度地满足人类的物质、精神和环境需求，更好地提高生态系统更新能力，保持生态系统的完整性和延续性[3]。

（3）生态系统论。可以将生态视为一个整体的系统，其中包含自然、社会、经济等多方面要素，在各方要素的耦合条件下，形成相互协同、相互配合的庞大系统，并从系统、整体的视角，分析生态安全问题，并针对性地提出生物、经济、社会、行政等调控手段，促进生态系统的协调可持续发展。

2 祁连山国家级自然保护区生态安全困境分析

祁连山国家级自然保护区主要是保护区内森林生态系统、雪山冰川、湿地生态系统，草地系统、自然景观和人文景观，较好地保证区域内的生物多样性。同时，祁连山国家自然保护区是全国生态屏障建设重点区域，也是甘肃省北部各市区的生命保障线，对试验、科研、宣教有着重要的支撑作用。然而，当前祁连山国家级自然保护区生态环境面临较大的困境，具体表现在以下几个方面。

2.1 森林结构单一化

祁连山国家级自然保护区树种结构单一，主要是青海云杉林和祁连圆柏林，其他树种较少，导致森林结构中极易受到病虫害的侵蚀和影响。同时，林区地形破碎，有较多的急险坡地，导致森林结构所需的营养物质和水分难以集聚，无法有效提升祁连山国家级自然保护区的林分质量。森林健康状况不良，存在滥伐、滥牧等人为干扰和破坏，导致北坡森林资源面积缩减，现存林片极其破碎，稳定性较差且生长缓慢。另外，森林中乔木林较多，长期受到走廊区干旱气候和农牧活动的侵扰，极大降低了祁连山自然保护区林草植被涵养水资源的能力，影响了自然保护区水源涵养功能。

2.2 草地退化加剧

一是，祁连山国家级自然保护区内人口规模持续增加，对自然资源存在过度索取的现象，简单粗放的生产方式导致自然保护区内草地生态严重退化，据相关统计分析，祁连山自然保护区内轻度退化的草地面积为105.16万 hm2、中度退化草地面积为126.86万 hm2、重度退化草地面积为142.73万 hm2。二是，存在采矿、采药等人为因素，使得保护区内的草地生态系统受到了不同程度的破坏。三是，祁连山国家级自然保护区内有较多的放牧行为，放牧方式简单粗放，存在过度放牧的现象，导致自然保护区退化草地达到120.9万 hm2。

2.3 冰川消融速度加快

祁连山国家级自然保护区内冰川消融量较大，冰川面积呈缩减趋势，冰川积雪储量减少，尤其是以疏勒河流域讨赖河水系的冰川变化幅度最为明显。同时，局部地区雪线明显上升，通过卫星遥感技术获取的数据表明，保护区东段、中段、西段均有一定面积的积雪消融。

2.4 农林牧业冲突较大

祁连山国家级自然保护区内存在农林牧业矛盾，农林牧业交错分布，人为活动剧烈，导致保护区经济发展和生态环境保护的冲突日益明显[4]。以肃南县、肃北县为例，其从牧业人口快速增长，局部区域的垦殖指数明显增高，简单粗放的农牧生产作业方式对区域生态环境带来极大的压力。

2.5 监测保护体系尚未完善

祁连山国家级自然保护区缺乏完善的监测体系，只有刚开始建立的火灾指挥防护组织和简单的病虫害监测预报体系，在其他监测体系的构建存在明显的欠缺，如生物多样性监测、水土保持动态监测、草原退化监控、水资源监测等。由于缺乏资金和相应技术的支持，导致保护区生态环境保护表现出滞后性。

3 祁连山国家级自然保护区的生态安全评价

3.1 生态安全评价的原则

在评价祁连山国家级自然保护区的生态时，需要认真综合的考虑其生态环境、社区社会经济系统特点，依循可持续发展的要求设计科学合理的生态安全评价体系。主要把握以下4个原则。

（1）系统性与层次性相结合。祁连山国家级自然保护区是一个相对完整的系统，存在内在关联性和层次性，要选取能够反映整个保护区生态安全的一般性指标和特殊性指标。

（2）科学性与实用性相结合。在祁连山国家级自然保护区生态安全评价指标体系构建过程中，合理选择生态安全评价模型，准确、客观地反映保护区内生态安全现状及趋势，注重指标设计的代表性和可对比性[5]。

（3）定性指标与定量指标相结合。祁连山国家级自然保护区安全生态安全评价要设置定性指标和定量指标，从不同维度统计和监测祁连山自然保护区生态安全相关数据，并对关键指标进行加工和处理，真实全面地反映祁连山自然保护区的生态安全状况。

（4）可操作性与可比性相结合。在祁连山自然保护区生态安全评价过程中，考虑指标数据获取和量化的难易度、计量范围、计量口径、计量方法，使生态安全评价具有可操作性和可比性。

3.2 构建祁连山国家级自然保护区生态安全的评价的指标体系

利用3S技术采集祁连山自然保护区基础数据，真实客观地反映整个祁连山自然保护区的状况。构建祁连山国家级自然保护区生态安全评价指标体系，包括目标层、准则层、因素层和指标层，具体内容包括以下几个方面。

3.2.1 准则层——压力指数其因素层包括社会发展压力（C1）、经济发展压力（C2）、资源利用压力（C3）。C1对应的指标层包括有人口密度指数、城市化率。（C2）对应的指标层包括有周边农民人均纯收入、区内第三产业发展指数、人类经济活动干扰度。（C3）对应的指标层包括有农业污染指数、过度放牧指数、草场退化指数。

3.2.2 准则层——反馈指数其因素层包括资源现状反馈（C4）、环境灾害反馈（C5）、生态状况反馈（C6）。C4对应的指标层主要有保护区植被覆盖指数、资源权属现状指数、树种结构指数、人均森林面积指数、人均水资源量指数。C5对应的指标层主要有荒漠化指数、泥石流易发指数。C6对应的指标层主要有生物多样性指数、面积适宜性指数、生物代表性指数、生物稀有性指数、自然性指数、生态稳定指数、保护区人类干扰指数。

3.2.3 准则层——响应指数其因素层包括保护区响应（C7）、社区响应（C8）和国家响应（C9）。C7对应的指标层主要有保护区有效管理指数、保护区植被恢复指数。C8对应的指标层主要有区内居民工资性收入比重、转移性收入比重、区内居民环保意识普及指数。C9对应的指标层主要有保护区资金需求缺口指数、广播电视覆盖度、保护区移民完成度。

3.3 祁连山国家级自然保护区生态安全的评价

从祁连山自然保护区生态安全评价来看，其综合指数为0.5146，对应“极不安全”的状态。通过采集调查的数据可知，祁连山国家级自然保护区的发展压力子系统的不安全值为0.1143，生态反馈子系统的不安全值为0.2101，响应子系统的不安全值为0.1903。由此可见，祁连山国家级自然保护区生态安全面临极大的威胁和挑战。由于缺乏足够的发展经费和人员素质偏低等问题，导致保护区存在生态人为干扰的现象，祁连山草场出现退化的现象。加之恶劣天气也加剧了祁连山自然保护区的荒漠化，不利于祁连山自然保护区的生态保护与安全。

4 祁连山国家级自然保护区生态安全提升的策略

4.1 准确识别祁连山自然保护区生态安全的格局组分

祁连山自然保护区生态源地的破碎化程度较高，以讨赖河流域生态源地板块分布为例，全流域共有891个生态源地，面积约占3 006.16 km2，斑块的平均面积约为3.37 km2。分布于嘉峪关、肃州区、金塔县及南部祁连山区，生态源地呈片状聚集的状态，并有大面积草原灌木林、青海云杉林和极少量的山杨林，是极其重要的生态源地。可以通过生态源地和阻力面的相关数据，获悉祁连山自然保护区斑块的电流密度，当斑块的电流密度值较高时，则表明该板块的景观连通性较大，体现出相对重要的地位。据相关数据显示，祁连山区的电流密度较高，冰川融水和高山积雪融水是河流补给来源和生物多样性的分布区。

4.2 注重祁连山国家级自然保护区生态廊道的优化

祁连山国家级自然保护区最优廊道的空间分布存在较大差异，流域北端是戈壁滩，既缺乏生态源地，又缺少廊道相连通；流域中端的斑块间距较小，斑块间廊道的数量较多且相对密集，保有相对突出的连通性；流域南端的生态源地内阻力较小，廊道数量较多，然而各源地之间呈片状分布，形成若干条生态廊道网[6]。通过查看电流密度图的相关模拟数据，从而知晓祁连山国家级自然保护区的次优潜在廊道路径主要位于金塔县、肃南县。

4.3 优化祁连山自然保护区的生态安全格局

由于祁连山自然保护区内肃州区、金塔县、嘉峪关市的农业绿洲区耕地斑块数量众多且密集，要想清除这部分的障碍点难度较大，难以提升整体景观的连通度。同时，由于内陆流域的降水量较少，生态环境不佳，加之斑块呈现出较高的破碎度，采取相应的改善措施能有效提高景观连通度。在优化保护区生态安全格局时，相关部门充分考虑区域内景观组分数量、分布空间格局、生物多样性等因素，保护祁连山自然保护区的重要生态源地，充分凸显区域本底的自身优势，维护生态源地的稳定性。

具体来说，（1）保护自然生态源地、附近的耕地、公园绿地等人工、半人工生态源地，充分发挥现有源地的功能，设立缓冲区保护核心源地，有效提升保护区的水土涵养能力。（2）加强保护区廊道建设，构建完整的流域廊道网络，形成“生态源地—廊道”的生态安全架构，以此作为自然保护区各斑块间空间联系的必要通道，转变信息割裂的“生态孤岛”现象，实现生态流的良好流通。（3）合理设置缓冲区，拓宽廊道，通过阻沙墙、草方格沙障等方法有效抑制荒漠化，提高植被的覆盖率，提升廊道的连通性和闭合性，促进生态流的迁移和扩散。（4）根据斑块内部、斑块之间的顺序，逐一清除障碍点，因地制宜制定不同障碍点的清除方案，如居民区类障碍点要适当增加绿地面积；道路障碍点要拓宽两侧绿化带；河道两侧障碍点要拓展绿地及护岸林面积；沙地及戈壁障碍点要铺设草方格截留水分，注意不可盲目复绿，应合理地提高生态廊道质量。

4.4 加强生态安全调控

由于西北干旱地区的生态环境脆弱、敏感，需要加强水资源的管理，合理开发和高效利用水资源，可将干旱区天然绿洲农业区转变为高效人工绿洲，提升祁连山生态系统的可持续性，提升保护区的经济和生态效益。同时，大力发展生态循环农业，提高农业可持续发展的内在驱动力，建立生态监测和现代化治理体系，推进自然保护区流域的生态综合治理，提高保护区流域的生态环境安全，增强自然保护区的防沙治沙能力。