基于生态环境敏感性的山西吉县生态移民区划研究

2014-03-28张爱国

云南地理环境研究 2014年1期

万炜，张爱国

(山西师范大学地理科学学院，山西临汾 041004)

0 引言

生态移民是重要的人口地理现象之一，中国黄土高原区生态环境较为脆弱，该区域是生态移民研究的重点区域，其宏观地域调整问题已日益重要[1]。而现今的生态移民方案中，关于某一区域内该如何该实施生态移民，学者们对于区位选择的研究往往采取“一刀切”的方式来划分迁出地与迁入地，却没有充分考虑到区域的空间差异性[2-13]。而在实际情况下，生态移民的研究应遵循地域分异原则，即要考虑到迁出地不同区域的生态状况以及迁入地不同区域的生态承载力的差异。因此，对实施生态移民的地域进行区划研究具有重要实际价值。

生态移民区划的理论基础可追溯到柯本(Kppen，WladimirPeter)的气候分类以及道库恰耶夫(VasiliVasilievichDokuchaev)的地带性规律学说[14]。目前生态移民研究多侧重于移民的自愿性[15-18]和适应性[19-21]，而对于生态移民区划的研究尚且是一个空白。本文为该领域的研究提供新的视角，第一是概念创新，即首次提出“生态移民区划”这个概念；第二是思路创新，在掌握生态—人口地域差异的大背景下确定生态移民区划方案，以宏观的研究思路分析生态移民问题，填补了在生态移民研究方面有关区划问题的研究空白。该生态移民区划的研究方案不仅对未来吉县生态移民的区域政策制定具有宏观指导意义，而且对今后其它区域同类移民工作的和谐推进、生态保护等方面具有示范价值。

1 吉县自然环境概况

吉县处在山西省临汾市西南隅，位于黄河中游，吕梁山南麓，总面积1 777.26km2。地跨北纬35°53′10″～36°21′02″，东经110°27′30″～111°07′20″。境内山峦起伏，梁峁交错，沟壑纵横，水土流失十分严重，生态环境恶劣。吉县境内三面环山，一面滨水，海拔最高1 820.5m，最低393.4m，整个地势东北高西南低，属黄土高原残垣沟壑区。吉县属暖温带大陆性季风气候，四季分明。冬季寒冷干燥；夏季温度较高，水热失调，易形成伏旱；春季干旱多风，气温回升较快，昼夜温差大，十年九旱；秋季常有短时期连阴天出现。年平均气温为10.2 ℃。吉县降水规律一般依地形由东向西递减，全县年平均降水量介于400mm～650mm，降水量最低月为12月，年平均量3.7mm，降水量最高为7月，年平均量119.5mm，根据历年降水资料显示，吉县大部分地区为春耕前后较旱，秋季和冬季雨量充足。吉县水资源丰富，县域主要河流有州川河、清水河、昕水河和沟河。全县多年平均年径流量为1.956×107m3/a，年平均径流模数5.54×104m3/a，侵蚀模数7 890t/km2[22]。吉县境内由于受吕梁、燕山和喜马拉雅运动强大应力影响，形成一个特有的水文地质结构。依据地下水赋存条件、水力特征和埋藏条件，可分为基岩裂隙孔隙水和松散岩类孔隙水两大类型。据第二次土壤普查的结果，吉县土壤可分为褐土和草甸土2个土类，8个亚类，21个土属，62个土种。褐土土类是本县的主要土壤，多发育在黄土及洪积、冲积坡积物上，广泛分布于山沟坡垣上，面积为176 960ha，占全县总面积的99.4%。

2 吉县生态环境敏感性评价

由于吉县生态环境的主要问题是土壤侵蚀与水土流失，而土壤盐渍化和土壤沙化等现象不严重。因此，利用ArcGIS空间分析模块，根据吉县的实际情况并参照不同学者对生态环境敏感性评价的指标选取[23-26]，选定土壤侵蚀敏感性与生境敏感性为指标进行分析评价。

2.1 土壤侵蚀敏感性评价

土壤侵蚀敏感性评价是为了识别容易形成土壤侵蚀的区域，评价土壤侵蚀对人类活动的敏感程度，可以运用通用土壤侵蚀方程进行评价。评价因素包括包括降水侵蚀力(R)、坡度坡向因子(LS)、土壤质地因子(K)和与地表覆盖因子(C)4个方面。

2.1.1 土壤侵蚀敏感性的因子分析

根据目前对土壤侵蚀和有关生态环境研究的资料，确定影响土壤侵蚀的各因素的敏感性等级，(表1)。

表1 土壤侵蚀敏感性影响的分级

降水侵蚀力(R)：根据殷水清[27]等人的研究思路，利用收集的吉县降水资料和征求相关专家意见进行数值内插，绘制吉县的R值分布图。

坡度坡长因子(LS)：采用地形的起伏大小与土壤侵蚀敏感性的关系来估计坡度坡长因子。据刘新华[28]等人的研究，选用1：1万的地形图，最小单元为1km×1km进行地形起伏度提取，绘制区域土壤侵蚀对地形的敏感性分布图。

土壤质地因子(K)：土壤对土壤侵蚀的影响主要与土壤质地有关，土壤质地影响因子K可用雷诺图表示。根据张爱国[29]等人的研究成果，采用土壤抗冲系数对水蚀土壤因子进行定量评价，通过比较土壤质地雷诺图和K因子雷诺图，将土壤质地对土壤侵蚀敏感性的影响分为5级。根据土壤质地图，绘制土壤侵蚀的敏感性分布图。

地表覆盖因子(C)：地表覆盖因子与潜在植被的分布关系密切。根据张红月[30]的研究思路，综合运用植被类型作为评价指标，得出植被分布图的较高级分类系统，将覆盖因子对土壤侵蚀敏感性的影响分为5级。并利用植被图绘制土壤侵蚀对植被的敏感性分布图。

2.1.2 土壤侵蚀敏感性评价

由于不同区域降水、地貌、土壤质地与植被对土壤侵蚀的作用不同，因此可运用土壤侵蚀敏感性加权指数计算方法来反映不同因素的作用差异。

(1)

式中：SSj为j空间单元土壤侵蚀敏感性指数；Ci为i因素敏感性等级值；Wi为影响i因素土壤侵蚀性因子的权重。

为确保因子权重的科学性，在对生态环境敏感性评价上，结合现有资料数据和其他研究者的经验，采用德尔菲法、层次分析法(AHP)相结合来确定各因子的权重Wi(表2)。

表2 各因素权重表

利用ArcGIS的空间分析叠加功能，将吉县降水侵蚀力值(R)、坡度坡长因子(LS)、土壤质地因子(K)、覆盖因子(C)4个单因子敏感性分布图，按其权重进行叠加，算出每个空间单元的土壤侵蚀敏感性综合指数，再根据表2的分级标准绘得到吉县土壤侵蚀敏感性分区(图1)。

2.1.3 土壤侵蚀敏感性评价结果

轻度敏感区：位于人祖山与管头山山区。由于山高坡陡，降水适中，森林覆盖率较高，因此生物多样性较好；该区域以次生林为主，原始林少，林种较单一，外围植被破坏较严重。

中度敏感区：位于东北部和东部石质山区。由于地形起伏较大，有连续成片梁坡地，地表多覆盖黄土，呈阶状，其植被较多；该区以次生灌丛为主，雨季水土流失严重。

高度敏感区：位于东北部梁峁沟壑区。由于地表起伏大，黄土层较薄，气温较低，植被稍好，以灌草为主；由于该区耕地中坡地较多，因此存在跑水、跑土、跑肥等问题。

极敏感区：位于沿黄河的黄土高原丘陵沟壑区以及县域中部和南部。塬面与沟壑底高差大，侵蚀深，沟壑深陡，多切入红土；周围沟蚀强烈，沟坡的泻溜与崩塌很严重。

图1 吉县土壤侵蚀敏感性评价分布

Fig.1TheassessmentofsoilerosionsensitivitydistributionofJixian

2.2 生境敏感性评价

生境敏感性是指重要物种的栖息地对人类活动的敏感程度。根据《生态功能区划技术暂行规程规程》的要求，以生境物种丰富度来评价生境敏感性，因此用研究区域内物种的种类和数量进行评价。

2.2.1 生境敏感性的因子分析

生境敏感性的评价根据吉县的植被种类进行赋值，同时参考生境物种丰富度，即评价地区的省和国家级保护物种的数量来评价生境敏感性程度(表3)。

表3 生境敏感性分级

根据山西省自然保护区、森林公园、大专院校和科研单位的动植物调查资料及保护区内所保护的对象，对山西省生境敏感性进行定性和定量分析，同时结合ArcGIS分类情况进行综合评价。由表3的赋值情况，将吉县的生境敏感性划分为高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区和一般敏感区四个等级(图2)。

2.2.2 生境敏感性评价结果

一般敏感区：位于西部黄土高原墚峁沟壑区及中部和南部残塬沟壑地区。由于此区域生境条件很差，植被覆盖度低，自然植被较少且多为农田，动物栖息条件很差，人为干扰较大。因此，该区域野生动植物种群的种类和数量稀少，生物种类单一；自然植被面积小，农田面积大，生物生存的栖息地很少。

轻度敏感区：位于东北部、中部黄土丘陵区为主。该区域生境条件相对较差，生物物种丰富度较低，植被覆盖度较差，以高草灌丛为主，动物栖息条件较差。这一区域野生动植物种群的种类和数量较少；自然植被面积小，生物生存的栖息地小。

中度敏感区：位于东北部石质山区。该区域生境条件相对较好，生物物种丰富度一般，植被覆盖度较好，以灌木和次生林为主，动物栖息条件较好。这一区域野生动植物种群的种类和数量少；植被面积相对较小，生物生存的栖息地较小。

图2 吉县生境敏感性评价分布

Fig.2ThehabitatsensitivitydistributionevaluationofJixian

高度敏感区：位于人祖山管头山自然保护区。由于该区域山地生境复杂多变，物种丰富度大，植被覆盖度好，以阔叶针叶林乔木为主，动物栖息条件较好。所以此区域内野生动植物种群的数量较多，自然恢复较快；植被面积较大，生物生存的栖息地较大。

2.3 吉县生态环境敏感性综合评价

2.3.1 评价方法和分级标准

生态环境敏感性综合评价采用综合加权法，即对土壤侵蚀和生境两因子的敏感性等级进行线性加权求和，得到吉县各区域生态环境的敏感性综合值。其步骤如下：

(1)权重的确定：经过专家咨询和吉县实际情况分析，将土壤侵蚀敏感性的权重设定为0.628，生境敏感性的权重设定为0.372。

(2)评价方法和分级标准：生态环境敏感性综合评价采用下列公式：

(2)

式中：SSj为j空间单元生态环境敏感性加权综合分值；Cij空间单元第i因子的敏感性等级；Wij空间单元第i因子的权重。

2.3.2 生态环境敏感性综合评价

根据土壤侵蚀敏感性和生境敏感性的分布图，运用ArcGIS的空间分析功能，采用多因子加权对吉县生态敏感性进行分级(表4)和综合评价，最终可以得出吉县生态环境敏感性分布状况。

表4 吉县生态环境敏感性综合评价分级标准

由于加权综合分值最小都大于2，所以评价等级不包括一般敏感区。因此，最终将吉县生态环境敏感性分为极敏感区、高度敏感区、中度敏感区和轻度敏感区四个等级，评价结果如图3所示。

2.3.3 生态环境综合敏感性评价结果

轻度敏感区：位于人祖山和管头山省级自然保护区。植被覆盖率高，生物多样性较好，水土流失不严重，生态环境较好。而周边丘陵地区由于植被破坏，过度开垦，生物多样性减少。因此，本区应封山育林，植树造林，改善植被结构，合理利用野生动植物资源和环境资源。

中度敏感区：位于东北部的石质山区。人为破坏相对较少，农业生产条件较好。植被覆盖率和地形地势稍好，具备一定的缓冲能力。本区应恢复植被，增加动植物种类，禁止乱捕滥杀。

高度敏感区：位于东北部梁峁沟壑区。该区域抗蚀能力弱，沟壑纵横，且植被覆盖率较差，再加上过度耕种、过度放牧，造成生态环境较差。所以本区域应植树造林，保持水土，进行小流域治理，禁止对自然的掠夺式开发。

极敏感区：位于沿黄河一带和吉县的中部与南部。沟由于壑密度大，植被覆盖度低，再加上超载过牧、滥垦滥牧和掠夺性砍伐，造成土壤侵蚀强烈，水土流失严重。本区应植树造林，禁止过度放牧；同时要实施生态工程，还林还草，保护生态环境。

3 吉县生态移民区划

在吉县生态环境敏感性评价结果的基础上，叠加吉县社会经济数据，最终可将全县划分出四类移民区域(图3)。从总体上看，吉县生态移民以迁出区为主，面积较大，迁入区面积较小，这符合生态人口空间聚集的移民目标。针对不同的生态移民区划地域类型，应在生态环境保护方向与生态移民主要措施上加以区别对待。以下从不同区划地域类型的空间分布、生态环境特点、主要生态环境问题、生态环境保护方向与生态移民主要措施等方面进行概述。

移民迁入区(Ⅰ)：主体区域对应生态环境的部分中度敏感区。可分为：吉昌镇县域中心人居保障移民迁入区(Ⅰ-1)、清水河上游西支流流域移民迁入区(Ⅰ-2)、昕水河流域移民迁入区(Ⅰ-3)。

移民迁入区主要分布在吉县的中部地区，面积约471km2；地形起伏度较小(50～100m)，降水侵蚀力在100～400m；以褐土亚类为主，主要植被为稀疏灌木草原、一年二熟粮作。由于昕水河流经该区域且河谷较宽，河岸形成了许多宽窄不一的滩地和阶地，土壤肥沃，抗冲系数较大(10～20)，是吉县的主要产粮区之一。今后生态保护措施与发展方向上以农业工程措施为重点，沿等高线修筑梯田耕作、间作套种混作、带状间作作为主要途径；在生态移民主要措施上以此区域作为全县生态移民重点迁入区，以易地生态移民为主要模式，尽可能在屯里镇及所辖行政村中心新建移民村统一安置。

图3 吉县生态移民区划

移民过渡区(Ⅱ)：指既不必迁出，也不需迁入的区域，主体区域对应生态环境的部分中度敏感区与高度敏感区，命名为管头山生物多样性移民过渡区。

主要分布在生态环境中、高度敏感的中北部地区，面积约528km2。地形起伏度较小(100～300m)，年均降水量为540mm，但雨季降水强度较大，降水侵蚀力在400～600m，植被以一年一熟粮作为主，荒地面积大，土层薄，抗冲系数较小(5～9)，沟蚀较严重。今后生态保护措施与发展方向上以退耕还林还草，封山育林措施为主，辅之于小流域综合治理与改进农业耕作方式；在生态移民主要措施上目前暂不考虑迁出或迁入。

潜在迁出区(Ⅲ)：主体区域对应生态环境极敏感区，作为中远期生态移民潜在迁出区。可分为：文城乡水土保持潜在迁出区(Ⅲ-1)、壶口镇地质景观保护潜在迁出区(Ⅲ-2)、清水河下游水土保持潜在迁出区(Ⅲ-3)、柏山寺—中垛乡植被恢复潜在迁出区(Ⅲ-4)。

主要分布在生态环境极敏感的沿黄丘陵沟壑区以及县域中部和南部，包括文城乡、东城乡、中垛乡的全部，车城乡和柏山寺的一部分，面积约537km2。该区域地形起伏度在300m以上，年均降水量为420mm，雨季降水强度特大，降水侵蚀力大于600，土壤类型主要是褐土性土，抗冲系数小于5。地表覆盖率极低，大部分地区沟蚀强烈，沟坡的泻溜与崩塌严重，水蚀强度属极强度、剧烈侵蚀，是临汾市乃至山西省水蚀最严重的区域之一。今后生态保护措施与发展方向是以恢复植被为主体，同时通过山坡防护、山沟治理、山洪排导、蓄水保土与农业工程措施加以治理，在生态移民主要措施上考虑到此类区域面积较大，涉及的移民规模较大，所以把此区域作为全县生态移民中远期潜在迁出区，并以跨乡镇整体移民为主要模式。

重点迁出区(Ⅳ)：主体区域对应生态环境轻度敏感区，但由于该区的大部分地域现已列入省级自然保护区，从生态功能重要性保护角度出发应列入近期重点迁出区。可分为：清水河上游东支流流域生物多样性保护重点迁出区(Ⅳ-1)、昕水河源头水源涵养重点迁出区(Ⅳ-2)。

主要分布在生态环境轻度敏感的人祖山、管头山石质山区，面积约241km2。海拔在1 400～1 720m，降水较多，大约为610mm，森林覆盖度达80 %以上，野生动植物资源集中分布。今后生态保护措施上主要通过封山育林促进生态系统更新，开展生态旅游带动社会经济发展。在生态移民主要措施上以省级自然保护区为主要区域进行近期生态移民重点迁出(除沿河沿线的行政村中心、乡镇中心外)，并以跨乡镇整体移民为主要模式。

4 结论与讨论

本文以山西吉县为研究对象，采用多因子加权模型与ArcGIS的空间分析功能，首先对吉县土壤侵蚀敏感性、生境敏感性进行定量分析与综合评价，再以生态敏感性的结果为基础，通过叠加县域社会经济属性首次就生态移民区划做出尝试，将区划体系分为移民迁入区、移民过渡区、潜在迁出区、重点迁出区四类。本研究以宏观的研究思路分析了生态移民问题，填补了生态移民研究在区划方面的空白。

由于数据资料的有限，本文还存在一些不足之处，主要问题是评价生态环境敏感性的指标较少，例如由于缺乏相关酸雨的数据而没有对酸雨的敏感性进行分析。望日后的研究者能在此基础上作更加深入的研究。

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