黄土丘陵沟壑区生态风险评价及调控分区

李嘉会

（长安大学土地工程学院，陕西 西安 710065）

0 引言

随着城镇化的不断推进，生态环境问题也不断涌现，严重影响着人类生存和发展，成为人们关注的首要问题［1-2］。黄土丘陵沟壑区因其独特的地形气候条件，生态环境相对脆弱，给区域可持续发展带来了挑战［3］。因此，通过生态风险评价，识别区域的高风险地区，可为区域生态可持续发展提供参考。

生态风险是指由人为干扰或自然环境变化所导致的生态系统结构或功能受损的各种可能性［4］。国外最先是从各种污染物产生的生态风险研究，逐渐将人类活动纳入城市生态风险评价体系，提出“雨水系统”“绿色基础设施”等概念［5］；国内有关生态风险综合评价的研究，主要聚焦在流域、自然保护区、干旱河谷、矿业城市［6-9］，借助TOPSIS模型［10］、主成分分析［11］、MCR模型［12］、景观格局指数的结果直接或间接反映区域生态风险。吴起县作为退耕还林示范县，随着封山禁牧、退耕还林政策的进一步落实和城镇化的不断推进，划分生态与建设区域，对引导产业和人口在生态稳定区域集聚具有一定意义。因此本研究从生态本底条件和人为活动干扰两大因素入手，构建评价模型，评估区域生态风险，以期为控制区域风险升级和绿色发展提供依据。

1 研究区概况

吴起县隶属于延安市，位于延安市西北部，与甘肃省接壤，属于典型的黄土丘陵沟壑区，沟谷纵横，人口足迹较为分散。吴起县作为全国率先实行退耕还林和封山禁牧示范区，承担着生态保护、创造秀美西北地区的重要责任。

2 数据与方法

2.1 生态风险评价单元的选取

评价单元的大小会直接影响评价的结果，已有生态评价研究中，通常将行政边界、地类边界作为最小评价单元［13］。但研究区域内，建制村内部也存在着明显差异。因此本研究将栅格单元作为最小评价单元，实现生态评估的精细化研究。

2.2 评价指标选取与量化

2.2.1 生态敏感性评价指标选取与权重。地形地貌、水文、土地及生态资源是影响研究区生态敏感性的主要因素。塬地、梁地、峁地以坡度和高程来体现；水文与区域生态敏感性有着较大甚至直接联系；生态资源能够反映地表植被覆盖状况，植被覆盖程度越高，发生生态问题的概率越小；土地利用情况体现人类的活动方式，与生态敏感性具有较强相关性。因此本研究从地形地貌、水文、土地及生态资源4个方面选取指标，并对指标分级，以便于不同因子间的比较。生态敏感性评价指标及权重见表1。

2.2.2 生态干扰度评价指标选取与权重。生态干扰度评价是为了衡量人为建设活动对区域生态系统、结构及功能干扰的程度以及给生态环境带来影响的可能性［14］。生态干扰度越大，说明人为活动介入越深，生态风险就越高，反之则越小。因此从吴起主要人为活动，交通、基础设施、增长极三大社会经济活动方面，建立评价指标体系。道路及其附属设施都对生态产生影响，且等级越高，影响越大；采矿虽是某一时间段内的活动，但后续对生态产生的影响是不可低估的；农村道路触及范围广，使用率高，对生态的干扰是稳定且持续的；增长极主要是人活动场所，是人为改造最彻底的地区，越是建筑密度及人类活动密集区，对生态干扰的强度就越大。对生态干扰度各评价指标分级见表2。

2.3 权重确定方法

表1 生态敏感性评价指标及权重

表2 生态干扰度评价指标及权重

熵权法是一种客观权重确定方法，其原理是依据指标自身的变异程度来确定指标的权重［15］。层次分析法是一种主观权重确定方法，其原理是将各个因素划分层次，通过人为两两比较、构造判断矩阵，从而确定指标的权重［16］。主观赋权法具有较大的主观随意性，客观赋权法能够消除主观性，可能与实际情况不匹配，因此采用最小熵原理，使主观权重和客观权重相结合，计算各评价指标最优组合权重［16］，公式为式（1）。

式中：W j为第j个因子的组合权重；W aj和W bj分别为第j个因子的主观权重和客观权重。

2.4 分区方法

借助二维组合矩阵，划分类型［17］。横轴（x）表示敏感性覆盖的区域，纵轴（y）表示生态干扰评价覆盖区域，构建二维矩阵，按照两者的相互对应关系，将其归纳为高风险-生态优化区、中风险-过渡区、低风险-开发建设区3类生态风险区。

2.5 数据来源

土地利用基础数据来源于第三次国土调查数据，从中提取道路、河流等数据；数字高程数据（DEM）来源于地理空间数据云平台，提取研究区数据，表面分析得到坡度、坡向数据。时间节点为2019年，空间分辨率为30 m精度，统一转换为大地2000坐标系。

3 结果与分析

3.1 生态敏感性评价结果

采用自然断点法将敏感性评价分为3类：高敏感、中敏感及低敏感。吴起县生态状况良好，以中敏感为主，总面积为2.35×109m2，占总面积的62.17%；其次是高敏感、低敏感区，面积分别为8.58×108m2、5.75×108m2，占 比 分 别 为22.65%、15.18%。从空间布局来看，研究区域内生态敏感性在空间上从南到北、从东到西逐渐减弱。低敏感区在吴起县东北部长城、周湾两镇及主要河流两岸呈现集中分布趋势，主要是该区域内高程及坡度都处于相对较低水平，地形条件较为平缓。中敏感区在整个区域尺度均匀分布，各个乡镇差距不大，无明显空间集聚现象。高敏感区域主要集中在两大片区，庙沟、长官庙等西南片区以及五谷城镇、吴起街道东北片区，其余零散分布于各行政村镇范围内。

3.2 生态干扰度评价结果

通过干扰度评价栅格数据，将结果划分为重度干扰区、中度干扰区、轻度干扰区三类，其中轻干扰区面积最大为1.68×109m2，占比44.47%；其次为中干扰地区，面积为1.51×109m2，占比39.90%；重干扰区面积最少为5.92×108m2，占比15.63%。从空间特征来看，研究区各城镇中心、农村居民点及城镇之间的路网构成了高干扰区，低干扰区主要为大片林地及自然条件不适宜人类活动区域。

3.3 生态风险分区

叠加生态敏感性及干扰度评价结果，将其归纳为高风险-生态优化区、中风险-生态保育区、低风险-开发建设区3类生态风险区，如图1所示。

图1 生态风险分区示意图

高风险-生态优化区主要包括高敏感区内的重干扰区域，该区域作为生态稳定的基础区域，海拔高、坡度大，不易进行对生态系统扰动较大的人为活动，应采取相应水保措施。但就整体而言，目前吴起县研究区域内高风险-生态优化区成为规模较小的一类调控区，占比6.9%，产生生态问题的风险较低。

中风险-生态保育区主要包括人为干扰的中敏感区及轻干扰的高敏感区。该区域作为生态和建设的缓冲区域，为城乡建设用地扩张提供后备资源，也为生态发展提供空间。可以依据城乡发展的实际情况进行调整，是吴起县最大的一类调控区域，占比70.44%。该区域内的主导定位是保护与开发，一方面降低生态系统对外界变化的敏感程度，防止生态问题的产生，另一方面可在区域内进行适度的建设活动，但要注重其规模和性质，限制污染建设行为的进入与大规模发展。

低风险-开发建设区以建设用地为主，综合条件都利于建设用地的扩张与发展，是县域内各种自然资本的集聚区，可作为开发建设活动的主阵地。开发建设区占22.64%，不到全县面积的三分之一，但在大规模建设活动中应当注重当地生态保护，不能盲目开发导致开发建设区内的生态敏感程度加深。

4 结论

①吴起县整体生态敏感性程度不高，以中度生态敏感为主，空间格局表现为从南到北、从东到西逐渐降低。

②依据生态干扰度评价结果，与地形和交通网络存在较为明显的相关关系。生态干扰程度由道路向外围不断减轻，而地形较为平坦区域生态干扰程度越明显。

③依据“生态敏感性”+“生态干扰度”评价将研究区划分为高风险-生态优化区、中风险-生态保育区、低风险-开发建设区三类调控区域。高风险-生态优化区以保护环境、限制建设活动为主；中风险-生态保育区保护与开发并举；低风险-开发建设区开发与保护相均衡。