环巢湖自然资源综合评价

任春秋，董 斌，许海锋，李 胜，高 祥

(安徽农业大学 理学院，安徽 合肥 230036)

0 引言

环巢湖具有山水林田湖等全要素，水陆生态系统交织，是统筹各自然生态要素和人类活动影响、进行生态保护和修复的理想区域[1-2]。自然资源作为人类生产生活的重要能量来源，为了保障社会可持续发展，必须采取有效手段对其进行保护[3-4]。近年来，国内外学者对自然资源的研究逐渐兴起[5]，Adabor等[6]通过研究2007—2019年期间油气自然资源租金对加纳经济增长的影响，揭示政府在其中起到的重要作用；Weiskopf等[7]以第四次国家气候评估为基础，预测生态系统和生物多样性的变化，探讨自然资源管理的挑战和机遇；Ignatyeva等[8]将生态系统作为研究对象，对生态系统服务进行经济评估，估算自然资源的价值。吴英迪等[9]运用NPP定量指标法综合分析我国自然资源生态服务功能重点区域，诊断自然资源出现的问题；邱士可等[10]对农业自然资源从8个方面进行综合评价；戴雯等[11]以蚌埠市为例，通过采用层次分析法量化评价指标对区域自然资源状况进行分析；陈世东等[12]利用自然资源监测数据，以宿州市为例从生态管控、地表修复和景观格局3个方面建立分类转化体系进行评价验证；高冰等[13]基于自然资源资产负债表的视角通过使用价值和非使用价值对湿地资源生态系统服务总价值进行评价。

巢湖作为长江经济带副中心，其经济快速发展与流域生态保护与修复的矛盾依然突出，实施自然资源的综合保护与修复迫在眉睫[14-16]。本研究在国内外学者相关自然资源研究的基础上，主要利用层次分析法确定指标权重，使用Min-Max归一化计算环巢湖乡镇和街道各指标量化数据，通过自然资源综合评价法对环巢湖自然资源利用现状进行综合评价，并对评价结果从土地利用和城镇建设角度进行具体分析，以期对该区域各乡镇(街道)自然资源发展水平有一个明确认知，利于加大政策聚焦与支持力度，整合各类资源要素，使巢湖地区能高质量协调发展[17-18]。

1 研究区概况

巢湖属于长江下游左岸巢湖水系，是国家首批生态文明先行建设示范区和引江济淮途经之地。环巢湖区域共涉及5个县(区、市)，18个乡镇(街道)，其中包河区3个，分别为万年埠街道、义城街道和烟墩街道；肥东县为长临河镇；肥西县2个，分别为三河镇和严店乡；庐江县3个，分别为同大镇、白山镇、盛桥镇；巢湖市9个，分别为中庙街道、亚父街道、卧牛山街道、天河街道、黄麓镇、散兵镇、烔炀镇、槐林镇以及中埠镇(如图1)。该区域属北亚热带湿润季风气候区，年平均气温在15～16 ℃之间，活动积温在4 500 ℃以上，有200 d以上的无霜期，四季分明，年气温差在25 ℃以上，年降水量1 000 mm等值线通过本区。河流水系较多，主要为平坦平原和波状平原地貌[19]。

图1 研究区域示意图Fig.1 Diagram of study area

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

从研究区域的土地利用实际情况出发，结合评价因子的选取原则，将基础因子进行分类，在同类中进行因子分析，选取能够全面反映环巢湖自然资源空间格局主要特性并且便于度量的评价因子。参评因子为单位自然资源面积、植被覆盖度、耕地垦殖指数、单位面积水资源面积、土地利用率、斑块平均大小、斑块数量、景观破碎度、香农多样性指数、蔓延度指数、优势度指数、人口密度、人均收入、工业总产值、粮食总产量、年均降水量、年均气温、农村农药使用量、农村化肥施用量、自然灾害发生数量等，主要数据来源于2021年合肥市统计年鉴、安徽省土地变更调查(第三次全国国土调查)，部分数据通过相关公式计算和软件运行得出[20-21]。

2.2 研究方法

2.2.1 层次分析法

1)构造判断矩阵

需要两两指标之间做出比较，构造判断矩阵。对于n个要素来说，一般形式如下：

(1)

2)计算权重

判断矩阵每一行元素的乘积Mi:

(2)

Mi进行标准化，公式如下:

(3)

式中：Wi特征向量，i=1,2,…,n。

3)判断矩阵的一致性检验

CI判断矩阵的一致性指标与RI同阶平均随机一致性指标之比称为随机一致性比率，为CR，即：

(4)

当CR<0.1时，判断矩阵具有满意的一致性；否则需调整矩阵，使之具有满意的一致性。

(5)

式中，CI为一致性指标，RI为随机一致性指标，表1为平均随机一致性指标取值参考，CR为检验系数，λmax为判断矩阵的最大特征根。CI值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大；CI值越小，表明判断矩阵一致性越好[22]。

表1 平均随机一致性指标Tab.1 Average random consistency index

2.2.2 Min-Max归一化

为使得不同指标之间具有可比性，利用 Min-Max归一化，将不同类型量纲的指标因子通过量化转化为标准形式。

(6)

式中，y为指标因子数据，min(y)为指标因子最小值，max(y)为指标因子最大值。

2.2.3 自然资源综合评价法

将各个指标因子权重与归一化数据相乘，计算评价单元内所有指标数值，根据最后评价结果数值来确定该区域自然资源空间格局评价等级，即：

(7)

式中，Wi代表第i个指标因子的权重，Yi代表第i个指标因子的归一化数值，Cenr为每个评价单元自然资源综合评价值。

受到地形地貌条件、自然区位条件、社会经济条件和人为干扰等各种限制因素的影响，为保证评价结果更加直观，提高评价分级科学性和准确性，在咨询30多位专家的基础上，若评价平均数值低于35分，则在此基础上各加25分，并设计了一个5级分级标准，见下表2。

表2 评分结果分级标准Tab.2 Grading standards of scoring results

3 自然资源综合评价结果及分析

3.1 环巢湖土地利用现状

结合安徽省土地调查数据(第三次全国国土资源调查)结果，利用ArcGIS对环巢湖土地利用现状进行可视化(图2)，区内土地利用主要类型为建设用地、水域、草地、林地和耕地，分别占比12.23%、46.56%、0.56%、11.45%、29.2%。环巢湖周边乡镇土地利用类型以巢湖湖面水域为主体组成部分，是该区域规划利用主体承载单元。巢湖水域在空间格局上位于整个环巢湖乡镇土地中心位置，与区域周围其他土地利用类型通过多条河流相互联系和影响。除了巢湖水域占据主要土地利用类型，耕地也是该区域土地的主要利用方式之一，承担农业生产重要角色，多集中分布于巢湖水域东北部、南部、西南部区域，且集中连片具有一定规模。除了巢湖水域和耕地2种土地利用类型外，林地类型在整个区域占比也相当可观，占据环巢湖区域总面积11.45%，主要分布于巢湖水域东南部、北部区域，分布相对分散，没有明显带状分布和团状分布特征。建设用地大部分集中分布于巢湖水域西北部和东部部分区域，其他地理位置的建设用地多为零星分布状态，点状分布于巢湖周围各个乡镇。

图2 环巢湖土地利用现状示意图Fig.2 Schematic diagram of land use situation around Chaohu Lake

3.2 自然资源综合评价结果

通过公式(1)～(5)计算得到环巢湖自然资源空间格局评价各个指标权重数据(表3)，通过公式(6)计算得出环巢湖各乡镇指标归一化数据和环巢湖各街道指标归一化数据，通过公式(7)计算，结合专家建议，最终得到环巢湖区域自然资源综合评价结果数据(表4)。评价结果由高到低排名依次为黄麓镇、盛桥镇、散兵镇、白山镇、烔炀镇、三河镇、槐林镇、同大镇、长临河镇、中垾镇、严店乡、烟墩街道、天河街道、义城街道、中庙街道、万年埠街道、亚父街道、卧牛山街道，得分分别为64.80、64.79、64.72、63.12、62.28、60.55、59.08、57.26、57.14、56.18、56.14、55.94、55.30、54.87、52.17、48.88、45.59，42.85，其中13个乡镇评价结果为良好，4个乡镇综合评价结果为中等，1个卧牛山街道评价结果为合格。总体而言，环巢湖区域自然资源状况综合评价结果全部合格，70%以上乡镇(街道)处于良好状态。

表3 环巢湖自然资源空间格局评价指标权重

表4 环巢湖区域自然资源综合评价结果

3.3 土地利用角度分析

从土地利用角度对不同评价等级环巢湖乡镇(街道)进行分析。环巢湖区域自然资源综合评价等级良好的有黄麓镇、盛桥镇、散兵镇、白山镇、烔炀镇、三河镇、槐林镇、同大镇、长临河镇、中垾镇、严店乡、烟墩街道、天河街道13个乡镇。从土地利用角度出发，林地面积占比越高，反映该地土地开发利用程度越低，环巢湖区域自然资源综合评价得分良好的乡镇中有10个乡镇林地面积占比超过11.45%。其中评价得分较高的黄麓镇、盛桥镇和散兵镇，三镇的林地面积分别为1 516.77 hm2、1 555.74 hm2和6 382.17 hm2，所占比例分别为18.4%，12.12%和53.6%，均高于环巢湖区域林地面积占比。上述3个镇湿地资源丰富，是巢湖市旅游休闲的重要场所，随着合肥市总体带动发展，3个镇农业产业化强拐推进，特色农业形成规模，因此，自然资源综合状况要明显好于环巢湖区域内的其他乡镇。

环巢湖区域自然资源综合评价等级中等的有义城街道、中庙街道、万年埠街道、亚父街道，评价得分分别为54.87、52.17、48.88和45.59，建设用地面积分别为492.3 hm2、512.55 hm2、6 695.43 hm2和1 007.73 hm2，其所占比例分别为25.2%、41.60%、54.75%和36.86%，而整个环巢湖区域建设用地面积占比为12.23%。可以看出上述4个街道建设用地面积占比远远大于环巢湖区域建设用地面积占比，说明这些区域土地利用开发强度更高，对自然资源空间格局干扰更加强烈。

环巢湖自然资源综合评价等级合格是卧牛山街道，综合评价得分为42.85。卧牛山街道建设用地和耕地面积高达1 596.69 hm2，占乡镇面积的61.83%，该镇距巢湖市主城区较近，人类活动对区域的景观格局干扰较大，自然资源破碎化程度较高，使得各种景观类型相互交错，斑块的形状变得曲折复杂，聚集延展程度下降，改变了景观类型原有形状特征，因此其自然资源空间格局状况要明显更差。

3.4 城镇建设角度分析

从环巢湖区域城镇建设角度对自然资源空间格局评价结果进行分析，可以直接反映不同程度城镇建设化水平对自然资源的影响。环巢湖7个街道自然资源综合评价得分区间主要为35～55，11个乡镇自然资源综合评价得分区间主要为55～65，可以看出环巢湖街道自然资源空间格局状况评价结果明显低于环巢湖乡镇。巢湖各街道平均建设用地面积占比为37.24%，具有高度的城镇开发建设水平，且街道本身的耕地、林地、草地、湿地等自然资源虽占比不高，但受居民干扰严重，自然资源破碎化和复杂度更高。乡镇人口密度、经济发展等方面一般低于街道，相较街道而言具有较低的城镇化水平，居民活动对自然资源影响小。由此说明环巢湖自然资源空间格局状况与当地城镇建设化水平有着密切关系，城镇建设开发强度越大，对自然资源空间格局状况负面影响越大，反之越小，因此在城镇建设的同时，既要合理利用自然资源，也要加大生态环境保护力度。

4 结论与建议

空间分布上环巢湖自然资源评价结果总体处于良好状态。从土地利用角度研究发现，在自然资源综合评价等级为良好的区域中，77%的乡镇林地面积占比超过环巢湖区域林地面积占比，土地开发利用程度较低；自然资源综合评价等级为中等的4个区域，主要土地利用类型为建设用地，土地利用开发强度较高，人类生产建设活动多；等级合格的卧牛山街道，距巢湖市中心较近，周围人类活动对区域景观格局干扰较大；从城镇建设角度可以看出环巢湖7个街道的自然资源空间格局明显差于11个乡镇的自然资源空间格局状况，城镇建设开发强度越大，对自然资源负面影响越大。

人类在进行生活生产时会对当地的生态状况造成一定的影响，环巢湖区域发展过程中应当充分吸收合肥流域主中心城市的辐射带动作用，特色发展巢湖、庐江等副中心城市，着力构建“主城区、副中心、新市镇、美丽乡村”协调发展的新型城镇化格局，协同维护区域生态环境。环巢湖自然资源整体评价与优秀还有一定距离，因此，为进步一优化环巢湖自然资源利用，未来的自然资源开发利用过程中应坚持全域绿化理念，在区域内全面实施“林长制”，构筑与乡镇空间有机契合的绿色生态格局，提高城乡绿化覆盖率。