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數據與研究方法

國內外研究表明［7－10］，景觀格局指數，如分維倒數（FD）和分離度（IS）等指標與生態環境之間有著內在的關聯性。其中，分維數倒數可以反映景觀形狀的復雜程度和景觀的空間穩定程度；分離度可反應景觀類型中不同元素或斑塊個體分布的分離程度，它在一定程度上反映了人類活動強度對景觀結構的影響。兩者可利用景觀格局軟件Fragstat計算。但是，景觀格局指數僅僅是對景觀類型結構特征的總體描述，不同景觀類型可能具有相同或者相似的格局特征，僅僅依賴景觀格局信息不足以充分說明生態環境脆弱性問題［7］。民勤縣存在著土壤侵蝕、土地沙漠化、土壤鹽磧化等生態環境問題，針對每一生態問題選擇若干影響因子，在ArcGIS軟件環境下，轉換為單因子柵格數據，采用spatialana－lyst模塊地圖代數分析功能得出各生態環境問題的脆弱性分布。最后，將5個因子綜合，得出全縣生態環境脆弱性分布圖。在此基礎上，將脆弱性分為5級，分別賦值為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

生態系統敏感性評價方法利用氣象站點多年的降雨與蒸發數據，插值得到降雨和蒸發的柵格數據，兩者相比獲得濕潤指數圖；起沙風天數參考張國平等［14］的方法，統計冬春季的日均風速大于6m•s－1的天數，各站點空間插值得到起沙風天數圖；土壤質地因子和土地覆蓋因子參照土壤侵蝕敏感性提取方法。基于以上數據，根據國家環境保護總局2002年的《生態功能區劃技術暫行規程》中的分級標準［15］，進行土地沙漠化敏感性分級。土壤鹽漬化敏感性評價首先根據地下水臨界深度（即在一年中蒸發最強烈季節不致引起土壤表層開始積鹽的最淺地下水埋藏深度）來劃分敏感區域，然后在此基礎上采用蒸發量／降雨量比值、地下水礦化度與地形等指標［16］，根據國家環境保護總局2002年的《生態功能區劃技術暫行規程》中的分級標準［15］，進行土壤鹽漬化敏感性分級。其中，地下水礦化度數據來源于甘肅省地質局水文二隊1973年編繪的1∶500000水文地質圖。

結果與分析

根據上述方法，計算1986年、2000年和2006年各景觀類型的分維倒數、分離度、土壤侵蝕敏感性指數、土地沙漠化敏感性指數、土壤鹽漬化敏感性指數，進而得到各景觀類型生態環境脆弱度指數和3期民勤縣生態環境脆弱性空間分布圖（圖1）。

各景觀類型生態環境脆弱性分析1986年，景觀類型脆弱性排序為：裸巖＜耕地＜建設用地＜沼澤地＜草地＜林地＜鹽堿地＜戈壁＜河灘地＜沙地＜裸土地＜水域。民勤屬于典型的極干旱荒漠區，水域的生態脆弱性最大；裸土地沙漠化和土壤侵蝕最為嚴重，生態穩定性也非常差。20世紀80年代，耕地主要用地表水灌溉，土壤鹽漬化現象較少，沼澤地、草地生態環境都較好。2006年，景觀類型脆弱性排序為：建設用地＜林地＜沼澤地＜水域＜裸巖＜耕地＜草地＜鹽堿地＜戈壁＜裸土地＜沙地＜河灘地。景觀類型脆弱性發生很大變化，建設用地由于人類保護，生態穩定性最好；由于水域的大量消失，沼澤地也逐漸減少，只剩下人工水庫及周邊的一些沼澤地，處于人工保護狀態，故其生態穩定較好；隨著人口增加與經濟發展要求導致耕地的增加，對河灘地的改造使得其生態穩定性最弱；水資源的缺乏導致過量抽取地下水，地下水位下降、水質惡化，使用劣質咸水灌溉耕地，導致耕地鹽漬化日益嚴重，生態脆弱性增加。

區域生態環境脆弱性時空分布從空間分布來看，1986年，Ⅰ級區分布在民勤縣中部綠洲區與西北部，綠洲區以耕地為主；西北部是山地，以裸巖為主，輔以稀少植被，人為干擾少，故生態脆弱性不高。Ⅱ級區零散分布在民勤縣內，景觀以草地、沼澤地和林地為主。Ⅲ級區也是零散分布，以鹽堿地和河灘地為主。Ⅳ級區以戈壁為主，主要分布在北部大部分地區以及河流兩側。Ⅴ級區分布在民勤四周，以沙地、裸土地為主，還包括人為干擾嚴重的水域。2000年，Ⅰ級區主要是一些山地，受人工干擾較少，繼續保持其生態優勢；Ⅱ級區主要是耕地和少量的沼澤地；Ⅲ級區以草地為主，零散分布；Ⅳ級區主要是戈壁，分布在北部和南部；Ⅴ級區主要是沙地，緊緊包圍綠洲，但沙地之間錯落分布戈壁、草地等。2006年，Ⅰ級區主要是部分林地和一些建筑用地，零星分布在縣域內；Ⅱ級區主要分布在西北部和東北部，屬于山地，以裸巖為主；Ⅲ級區分布在綠洲區，以耕地為主；Ⅳ級區主要是鹽堿地和低覆蓋度的草地，零散分布在東部和西北角；Ⅴ級區以沙地戈壁為主，并且毗鄰成片，呈加速合攏綠洲之勢。在1986—2006年期間，從全縣生態格局來看，全縣生態環境惡劣，生態質量呈現四周低、中間高，北面略低、南面略高格局；綠洲生態環境惡化劇烈，已由Ⅰ級區演化為Ⅲ級區與Ⅳ級區；Ⅴ級區域內部原先被低級別的分區點綴與分割，現在已基本毗鄰成片。從圖2可以得出，在1986—2006年期間，環境生態問題一直民勤縣的主要問題，Ⅳ級區和Ⅴ級區一直占據大部分面積，并且生態持續惡化的態勢沒變，Ⅰ級區由14．7％降至不足1％，Ⅱ級區由15．3％降至9．7％，Ⅲ級區由12．3％升至20．8％，Ⅳ級區保持15％左右，Ⅴ級區由42．3％升至52．9％。生態環境惡化呈加快趨勢，以1986—2000年和2000—2006年兩個期間比較，Ⅰ級區域面積減少速度后者是前者的2倍，Ⅲ級區域增加的速度為5．5倍，Ⅳ級區增加的速度為2倍，Ⅴ級區域增加的速度高達90倍。

區域生態環境脆弱性演化分析1986年到2000年期間，51％的Ⅰ級區轉向其他區，其中97．2％轉向Ⅱ級區；主要是分布在綠洲的絕大部分耕地轉為Ⅱ級區，表明這個期間，對耕地的不合理的耕種方式以及采用地下水灌溉，對耕地的生態造成一定程度的影響。34．2％的Ⅱ級區向其他區轉移，其中99．9％轉向Ⅲ級區，轉化主要是草地，原因是過度放牧和地下水位下降，致使草地退化；Ⅲ級區有85．3％轉向Ⅳ級區，主要景觀是鹽堿地，原因是劣質地下水的使用，鹽堿地范圍擴大，并且程度加劇；Ⅴ級區面積基本持平。可以看出，在此期間，生態環境在不斷惡化，但脆弱性級別基本按一個級別的程度遞增，生態環境演化沒有出現劇烈的突變情形，生態環境惡化的主因是水資源、氣候等自然因素制約，但可以說明的是自然環境的生態調控能力幾盡喪失。在2000—2006年期間，71．2％的Ⅰ級區轉向Ⅱ級區，一些原本為Ⅰ級區的山地，由于自然環境的作用，成為Ⅱ級區；24．5％的面積轉為Ⅴ級區，一些被沙地包圍的巖石裸露的地方，由于沙漠的侵蝕，直接躍升至Ⅴ級區。75．9％的Ⅱ級區轉向Ⅲ級區，原本屬于Ⅱ級區的耕地，由于劣質水的灌溉，鹽漬化繼續加重，成為Ⅲ級區；Ⅱ級區還各有5％分別轉向Ⅳ級區和Ⅴ級區，部分沼澤地退化成草地，成為Ⅳ級區，部分沼澤地退化成沙地，成為Ⅴ級區。27．9％的Ⅲ級區轉為Ⅳ級區，部分草地繼續退化，從高度覆蓋到低覆蓋荒草地，成為Ⅳ級區；47．2％的Ⅲ級區轉為Ⅴ級區，部分草地退化為沙地，演變成Ⅴ級區；并有2．8％和4．9％分別轉向Ⅰ級區和Ⅱ級區，一些草地被人工改造為湖面或建造居民點，生態質量提高。58．2％的Ⅳ級區轉為Ⅴ級區，這是由于地下水持續下降和自然環境的自然演化，戈壁退化成沙漠；并有9．2％和13．3％分別轉為Ⅱ級區和Ⅲ級區，為了抵御沙漠，鹽堿地人工種植固沙的草本植物，生態質量有所提高。Ⅴ級區有17．1％轉為Ⅲ級區，14．0％轉為Ⅳ級區。在沙地種植固沙植物和防護林，特別是在民勤西部，沙地被改造為旱地，使該區域表面上生態狀況有所好轉。可以看出，在此期間，生態環境持續惡化的發展態勢沒有改變，并且人為干擾因素加大，環境演化出現跳級惡化狀態，但部分區域也出現生態改良情況，但這種改良的面積非常有限，整體體現一種強人工干擾的無序狀態。

結論與討論

對民勤縣3個時期的生態環境脆弱性進行定量分析，以此反映生態環境的演化。結果表明：1）從1986年到2006年間，民勤縣的生態環境不斷惡化，并呈現急劇加速惡化態勢。2）以2000年為界，1986至2000年，生態環境是呈逐級惡化態勢，且有一定規律，即只從生態好的級別向差的級別演化，很少出現生態環境改良的現象，說明該地區自然生態的調控能力幾盡喪失；從2000—2006年，生態環境呈越級惡化態勢，并表現為無序狀態，同時出現生態環境改良的現象，表明人為在進行生態改良努力。3）民勤綠洲已被Ⅴ級區包圍，綠洲本身也成為Ⅲ級區和Ⅳ級區，按照演化趨勢，全縣生態將會進一步惡化，生態建設刻不容緩。4）民勤縣的生態問題不再是僅僅種植防風固沙的植物能解決的，也不是單個民勤縣能解決的，必須站在石羊河流域高度，對全流域其他行政區域以及民勤縣的人口、經濟與社會發展統籌安排，逐步恢復自然生態自我修復功能，才是解決的根本途徑。生態環境演化的驅動因子眾多，各因子在演化過程扮演的角色各不一樣，在演化過程中有很多不確定性。從景觀格局因子和生態敏感性因子進行生態脆弱性演化分析，針對民勤縣的實際，總結出生態環境演化的若干規律。但根據影響生態環境的驅動因子去定量分析，還需進一步解決很多問題，不僅從空間格局上，還需要模擬在不同情景下的生態演化進程，比如生態最優情景、經濟發展最快情景以及可持續發展情景等，這將是今后進一步研究的問題。

作者：李傳華趙軍單位：西北師范大學地理與環境科學學院