洞庭湖流域生态安全状态变化及其驱动力分析
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Eco 2secur ity in D ongtin g Lake wa tershed: Its changes and relevan t dr iv in g forces . LI U 1, 2 1, 2 1 1 ( M ing , L I U Chun , WANG Ke 2lin Institu te of S ubtropica l A g ricu ltu re, Ch inese A cadem y of 2 S ciences, Changsha 410125, Ch ina; Gradua te U n iversity of Ch inese A cadem y of S ciences, B eijing 100039, Ch ina ) . Ch inese J ou rna l of Ecology , 2007, 26 ( 8 ) : 1271- 1276. Abstract: B y using the eco 2security assessment system consisted of state subsystem , p ressure subsystem and response subsystem , the changes of the eco 2security in Dongting Lake watershed were studied, and their driving forces were analyzed w ith factor2analysis method. The results showed that since 1949, the eco 2state index fell m arkedly and fluctuated periodically, and after 1990, the eco 2 p ressure index had a declining trend, while eco 2response index ascended all along . Since 1990, the eco 2security index increased gradually . The ecological risk in Dongting Lake watershed was resulted from the additive effect of natural factors and anthropogenic activi2 ties, while the increase of farmers’yearly average incom e, unit area land output value and unit area land ecology construction investm ent and the decrease of the p roportion of agricultural popu2 lation were the determ inant factors in im p roving the eco 2security of the watershed. In view of these, some countermeasures were put forward to enhance the eco 2security of this watershed. Key words: eco 2security; changes; driving forces; Dongting Lake watershed.
图 1 洞庭湖流域生态安全评价指标体系框架 F ig. 1 Fram ework of eco2secur ity a ssess m en t system in D ongtin g Lake wa tershed
来自百度文库
基础上 (周文华和王如松 , 2005 ) , 建立一个由状态 子系统 、 压力子系统 、 响应子系统构成的生态安全评 价指标体系 。指标体系分为 3 个层次 : 即目标层 、 准 ( ) 则层和子准则层 图 1 。
1 引 言
生态安全是可持续发展的核心与基础 , 日益受 到人们的广泛关注 。诱发生态风险的原因主要可分 为自然因素和人为因素 。自然因素包括全球气候变 化、 地震 、 火灾等 ; 人为因素包括人类对自然资源的 掠夺性开发利用 ,工业化和城市化进程中导致的环 境污染等 。流域是一个集自然资源 、 社会 、 经济于一
500 m的土地面积占总面积的 4518% 。地表水系发 育 ,河网稠密 , 向南呈聚辐式 (扇形 ) 水系格局 。地
处中亚热带季风气候区 ,四季分明 , 光热充足 ,近 40 年来平均降水 1 427 mm ,雨热同期 ,气候类型多样 。 降水的年内 、 年际变化以及空间差异较大 ,常表现为 干湿相间 ,夏有盛夏 、 冬无常寒 。流域内经济以农业 为主 , 截至 2003 年底 , 流域内总人口数 6 66218 万 人 ,其中农村人口 4 43018 万人 ,占流域总人口数的 6615% ,高于全国 60%的平均水平 。流域内人均土 2 2 地面积为 01392 hm ,人均耕地面积为 01055 hm 。
1 )目标层 。将生态安全指数作为目标层 , 表征
生态系统安全程度 。 2 )准则层 。状态子系统 , 描述流域生态系统状 态 ,反映生态系统的资源数量和质量 。压力子系统 , 描述人类活动对流域生态系统造成的压力 , 如人口 对土地的压力 、 农村经济发展对自然资源的压力等 。 响应子系统 ,反映人类为减缓生态危机和生态破坏 的主观行为 ,如人类为维持生态系统功能进行的投 入等 。状态子系统结合压力子系统可以反映流域的 生态风险程度 ,状态子系统结合响应子系统可以反 映流域生态系统的恢复能力 , 压力子系统结合响应 子系统可以反映流域生态系统的活力 。 3 )子准则层 。状态子系统主要选取人均耕种 面积 、 单位土地面积人口密度 、 生物多样性 、 森林覆 盖率 、 森林植被退化度 、 自然灾害频率及损失 、 水土 流失率和污染程度等指标 。压力子系统主要选取人 口增长率 、 人均 GDP 及其增长率 、 农业人口占总人 口比例 、 农村年人均收入及年收入增长率 、 贫困线以 下人口比例 、 人均寿命 、 人均能源消耗等指标 。响应 子系统主要选取生态保护资金及项目投入 、 资源利 用率 、 农业生产率 (含单位面积产量 、 单位土地面积 产值 )等指标 。
1272
生态学杂志 第 26 卷 第 8期
悠久 ,自然条件优越 ,是中国南方重要的农产品生产 基地 。 1949 年以来 , 由于人地矛盾突出 , 部分土地 超强度开发 ,导致人类活动与自然的负面效应相互 叠加 ,流域生态调节功能弱化 。中 、 上游山地和丘陵 区水土流失与土地退化明显 ,季节性洪涝 、 干旱时常 交替发生 ; 下游和平原湖区湿地减少 , 洪涝渍害频 繁 ,尤以 20 世纪 90 年代连续爆发的几次特大洪灾 最为典型 ,使该流域成为自然灾害的频发区和重灾 区 ,严重影响了人民群众生活和社会经济的可持续 发展 (张君和雷鸣 , 2000; 熊鹰等 , 2003; 李景保等 , 2004 ) 。本文从流域生态系统的自然状态 、 系统压 力及社会经济角度 ,对近 50 年来洞庭湖流域生态安 全状态变化进行分析 , 探究诱发其变化的各种因子 及其相互作用机制 , 为制定保障流域生态安全的决 策提供科学依据 。
21212 指标项选取与数据处理 根据生态系统论
2 研究地区与研究方法
211 研究区概况
洞 庭 湖 位 于 长 江 中 游 荆 江 南 岸 ( 28 ° 30 ′ — ) 30 ° 21 ′ N , 112 ° 40 ′ —113 ° 20 ′ E , 跨湘鄂 2 省 , 总面积 2 2 691 km 。洞庭湖流域除洞庭湖区外 , 还包括湘 、 资、 沅、 澧四水 , 范围覆盖湖南全境及湖北 、 广西 、 贵 2 州部分地区 , 总面积 2613 万 km , 其中湖南境内部 分占该流域总面积的 8217% 。 本研究选取洞庭湖流域的湖南境内部分作为研 究对象 。该流域东 、 南、 西 3 面环山 ,丘陵盆地内嵌 , 向北敞 开 , 呈 " 凹 " 状 的 地 表 结 构 , 海 拔 在 100 ～
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2007, 26 ( 8 ) : 1271- 1276
洞庭湖流域生态安全状态变化及其驱动力分析
刘 明 刘 淳 王克林
1, 2 1, 2 13 3
3
( 1 中国科学院亚热带农业生态研究所 , 长沙 410125;
2002; 傅 伯 杰 等 , 2003; 左 伟 等 , 2003; 张 银 辉 等 , 2005 ) ; 根据流域实情 ,选取和增加部分指标 。
洲环境署 1998 年提出的 DPSIR ( D riving force 2Pres2 sure 2State 2I m pact2 Response )模型 ,在国际经合发展组 织 1994年提出的 PSR 模型 ( Pressure 2State 2 Response )
2
中国科学院研究生院 , 北京 100039)
摘 要 通过构建由状态子系统 、 压力子系统和响应子系统组成的洞庭湖流域生态安全评 价系统 ,重点研究了该流域的生态安全变化趋势 ,并采用因子分析方法探究其驱动力 。结 果表明 , 1949 年以来 ,流域生态安全变化表现出如下特征 : 系统状态指数明显下降 , 波动性 和阶段性显著 ; 系统压力指数 1990 年后呈下降趋势 ; 系统响应指数一直呈增长趋势 ; 生态 安全度自 1990 年以来开始稳步上升 。因子分析表明 , 流域生态风险是自然和人为因素叠 加的结果 ,农民人均收入增加 、 农业人口占总人口比例减少 、 单位面积土地产值和单位土地 面积生态建设投入增加 ,是促进流域生态安全度提高的决定性因素 。同时 , 本文提出了提 高流域生态安全度的相关对策 。 关键词 生态安全 ; 变化 ; 驱动力 ; 洞庭湖流域 中图分类号 X 171. 1 文献标识码 A 文章编号 1000- 4890 ( 2007 ) 08- 1271- 06
3 中国科学院知识创新工程重要方向资助项目 ( KZGX2 2S W2 415) 。 3 3 通讯作者 E 2 mail: kelin@ isa. ac. cn 收稿日期 : 2006 2 11 2 11 接受日期 : 2007 2 05 2 06
体的重要地理单元 。目前 , 国内外对流域生态安全 的研 究 较 多 , 方 法 和 侧 重 点 也 有 所 不 同 。如 Bouchair ( 2004 )从传统生产方式对生态系统平衡和 自然环境保护方面研究了阿尔及利亚南部 M zab 流 域的城市生态系统退化状况 , 虞孝感等 ( 2002 ) 从生 态补偿和流域管理等社会经济角度对长江流域生态 安全状况开展的评估 , 陈鹏和潘晓玲 ( 2003 ) 从景观 格局指数损失角度分析了阜康三工河流域生态安全 状况 ,郝兴明等 ( 2006 ) 运用数学模型从径流和水质 变化方面来判断塔里木河流域生态安全程度等 。 洞庭湖流域气候湿润 ,光热充足 ,农业生产历史
212 生态安全评价指标体系 21211 指 标 体 系 构 建 依 据 Rapport 和 Singh ( 2006 )提出的人类和环境相互作用的思想 , 以及欧
观点 ,将流域生态系统划分为资源 、 环境 、 社会经济
3 个子系统 , 从这 3 个子系统中分别挑选最具有代
表性的指标 ; 查阅 1988 —2005 年近 300 篇国内外关 于生态安全及可持续发展的文献 , 从中选择近年来 研究者应 用 频 率 较 高 的 指 标 (王 根 绪 和 程 国 栋 ,
图 1 洞庭湖流域生态安全评价指标体系框架 F ig. 1 Fram ework of eco2secur ity a ssess m en t system in D ongtin g Lake wa tershed
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基础上 (周文华和王如松 , 2005 ) , 建立一个由状态 子系统 、 压力子系统 、 响应子系统构成的生态安全评 价指标体系 。指标体系分为 3 个层次 : 即目标层 、 准 ( ) 则层和子准则层 图 1 。
1 引 言
生态安全是可持续发展的核心与基础 , 日益受 到人们的广泛关注 。诱发生态风险的原因主要可分 为自然因素和人为因素 。自然因素包括全球气候变 化、 地震 、 火灾等 ; 人为因素包括人类对自然资源的 掠夺性开发利用 ,工业化和城市化进程中导致的环 境污染等 。流域是一个集自然资源 、 社会 、 经济于一
500 m的土地面积占总面积的 4518% 。地表水系发 育 ,河网稠密 , 向南呈聚辐式 (扇形 ) 水系格局 。地
处中亚热带季风气候区 ,四季分明 , 光热充足 ,近 40 年来平均降水 1 427 mm ,雨热同期 ,气候类型多样 。 降水的年内 、 年际变化以及空间差异较大 ,常表现为 干湿相间 ,夏有盛夏 、 冬无常寒 。流域内经济以农业 为主 , 截至 2003 年底 , 流域内总人口数 6 66218 万 人 ,其中农村人口 4 43018 万人 ,占流域总人口数的 6615% ,高于全国 60%的平均水平 。流域内人均土 2 2 地面积为 01392 hm ,人均耕地面积为 01055 hm 。
1 )目标层 。将生态安全指数作为目标层 , 表征
生态系统安全程度 。 2 )准则层 。状态子系统 , 描述流域生态系统状 态 ,反映生态系统的资源数量和质量 。压力子系统 , 描述人类活动对流域生态系统造成的压力 , 如人口 对土地的压力 、 农村经济发展对自然资源的压力等 。 响应子系统 ,反映人类为减缓生态危机和生态破坏 的主观行为 ,如人类为维持生态系统功能进行的投 入等 。状态子系统结合压力子系统可以反映流域的 生态风险程度 ,状态子系统结合响应子系统可以反 映流域生态系统的恢复能力 , 压力子系统结合响应 子系统可以反映流域生态系统的活力 。 3 )子准则层 。状态子系统主要选取人均耕种 面积 、 单位土地面积人口密度 、 生物多样性 、 森林覆 盖率 、 森林植被退化度 、 自然灾害频率及损失 、 水土 流失率和污染程度等指标 。压力子系统主要选取人 口增长率 、 人均 GDP 及其增长率 、 农业人口占总人 口比例 、 农村年人均收入及年收入增长率 、 贫困线以 下人口比例 、 人均寿命 、 人均能源消耗等指标 。响应 子系统主要选取生态保护资金及项目投入 、 资源利 用率 、 农业生产率 (含单位面积产量 、 单位土地面积 产值 )等指标 。
1272
生态学杂志 第 26 卷 第 8期
悠久 ,自然条件优越 ,是中国南方重要的农产品生产 基地 。 1949 年以来 , 由于人地矛盾突出 , 部分土地 超强度开发 ,导致人类活动与自然的负面效应相互 叠加 ,流域生态调节功能弱化 。中 、 上游山地和丘陵 区水土流失与土地退化明显 ,季节性洪涝 、 干旱时常 交替发生 ; 下游和平原湖区湿地减少 , 洪涝渍害频 繁 ,尤以 20 世纪 90 年代连续爆发的几次特大洪灾 最为典型 ,使该流域成为自然灾害的频发区和重灾 区 ,严重影响了人民群众生活和社会经济的可持续 发展 (张君和雷鸣 , 2000; 熊鹰等 , 2003; 李景保等 , 2004 ) 。本文从流域生态系统的自然状态 、 系统压 力及社会经济角度 ,对近 50 年来洞庭湖流域生态安 全状态变化进行分析 , 探究诱发其变化的各种因子 及其相互作用机制 , 为制定保障流域生态安全的决 策提供科学依据 。
21212 指标项选取与数据处理 根据生态系统论
2 研究地区与研究方法
211 研究区概况
洞 庭 湖 位 于 长 江 中 游 荆 江 南 岸 ( 28 ° 30 ′ — ) 30 ° 21 ′ N , 112 ° 40 ′ —113 ° 20 ′ E , 跨湘鄂 2 省 , 总面积 2 2 691 km 。洞庭湖流域除洞庭湖区外 , 还包括湘 、 资、 沅、 澧四水 , 范围覆盖湖南全境及湖北 、 广西 、 贵 2 州部分地区 , 总面积 2613 万 km , 其中湖南境内部 分占该流域总面积的 8217% 。 本研究选取洞庭湖流域的湖南境内部分作为研 究对象 。该流域东 、 南、 西 3 面环山 ,丘陵盆地内嵌 , 向北敞 开 , 呈 " 凹 " 状 的 地 表 结 构 , 海 拔 在 100 ～
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2007, 26 ( 8 ) : 1271- 1276
洞庭湖流域生态安全状态变化及其驱动力分析
刘 明 刘 淳 王克林
1, 2 1, 2 13 3
3
( 1 中国科学院亚热带农业生态研究所 , 长沙 410125;
2002; 傅 伯 杰 等 , 2003; 左 伟 等 , 2003; 张 银 辉 等 , 2005 ) ; 根据流域实情 ,选取和增加部分指标 。
洲环境署 1998 年提出的 DPSIR ( D riving force 2Pres2 sure 2State 2I m pact2 Response )模型 ,在国际经合发展组 织 1994年提出的 PSR 模型 ( Pressure 2State 2 Response )
2
中国科学院研究生院 , 北京 100039)
摘 要 通过构建由状态子系统 、 压力子系统和响应子系统组成的洞庭湖流域生态安全评 价系统 ,重点研究了该流域的生态安全变化趋势 ,并采用因子分析方法探究其驱动力 。结 果表明 , 1949 年以来 ,流域生态安全变化表现出如下特征 : 系统状态指数明显下降 , 波动性 和阶段性显著 ; 系统压力指数 1990 年后呈下降趋势 ; 系统响应指数一直呈增长趋势 ; 生态 安全度自 1990 年以来开始稳步上升 。因子分析表明 , 流域生态风险是自然和人为因素叠 加的结果 ,农民人均收入增加 、 农业人口占总人口比例减少 、 单位面积土地产值和单位土地 面积生态建设投入增加 ,是促进流域生态安全度提高的决定性因素 。同时 , 本文提出了提 高流域生态安全度的相关对策 。 关键词 生态安全 ; 变化 ; 驱动力 ; 洞庭湖流域 中图分类号 X 171. 1 文献标识码 A 文章编号 1000- 4890 ( 2007 ) 08- 1271- 06
3 中国科学院知识创新工程重要方向资助项目 ( KZGX2 2S W2 415) 。 3 3 通讯作者 E 2 mail: kelin@ isa. ac. cn 收稿日期 : 2006 2 11 2 11 接受日期 : 2007 2 05 2 06
体的重要地理单元 。目前 , 国内外对流域生态安全 的研 究 较 多 , 方 法 和 侧 重 点 也 有 所 不 同 。如 Bouchair ( 2004 )从传统生产方式对生态系统平衡和 自然环境保护方面研究了阿尔及利亚南部 M zab 流 域的城市生态系统退化状况 , 虞孝感等 ( 2002 ) 从生 态补偿和流域管理等社会经济角度对长江流域生态 安全状况开展的评估 , 陈鹏和潘晓玲 ( 2003 ) 从景观 格局指数损失角度分析了阜康三工河流域生态安全 状况 ,郝兴明等 ( 2006 ) 运用数学模型从径流和水质 变化方面来判断塔里木河流域生态安全程度等 。 洞庭湖流域气候湿润 ,光热充足 ,农业生产历史
212 生态安全评价指标体系 21211 指 标 体 系 构 建 依 据 Rapport 和 Singh ( 2006 )提出的人类和环境相互作用的思想 , 以及欧
观点 ,将流域生态系统划分为资源 、 环境 、 社会经济
3 个子系统 , 从这 3 个子系统中分别挑选最具有代
表性的指标 ; 查阅 1988 —2005 年近 300 篇国内外关 于生态安全及可持续发展的文献 , 从中选择近年来 研究者应 用 频 率 较 高 的 指 标 (王 根 绪 和 程 国 栋 ,