刘云超+马莉+马文胜

摘要:克什克腾旗处于我国北方农牧交错地带,是生态环境的敏感区和脆弱区,且克什克腾旗的生态系统在我国北方的生态环保中具有重要作用。运用模糊综合评价法,对影响土地生态健康的各种因素进行了综合分析和评价,得出克什克腾旗土地生态系统处于亚健康状态,并提出了合理的解决措施。从长远的发展来看,土地生态健康评价对未来的土地利用具有极其重要的意义和指导作用。

关键词:土地生态系统健康;模糊综合评价;北方农牧交错带;克什克腾旗

中图分类号:S11+7;X826文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2526-04

Health Assessment of Land Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Model in Ecozone Between Agriculture and Animal Husbandry in Northern China

—— Taking Keshiketeng Banner as an Example

LIU Yun-chao,MA Li,MA Wen-sheng

(College of resources and Environmental Sciences, Chifeng University, Chifeng 024000, Inner Mongolia,China)

Abstract: Keshenketeng banner in farming-pastoral zone of northern China is a sensitive area and the ecological environment fragile zone. Tts ecosystem plays an important role in the ecological environmental protection in the northen China. Fuzzy comprehensive evaluation method was used to comprehensively analyze and evaluate the factors impacting on the health of the land ecology. Results showed that the land ecological system of Keshenketeng banner was in the sub-health state. The advices were put forward. From the view of long-term development, the land ecosystem health evaluation of the future land use is of great significance.

Key words: land ecosystem health; the fuzzy comprehensive evaluation; ecotone between agriculture and animal husbandry in northern China; Keshiketeng banner

基金项目:内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY12312)

土地生态系统的实质是从农林牧业对土地的要求出发,通过对影响土地健康的各种自然社会经济因素的综合分析,科学地确定现有土地资源对农林牧业发展的适宜程度、限制因素,同时判定土地利用现状的适宜程度,评价土地生态系统是否健康[1]。克什克腾旗位于我国北方农牧交错地带,其生态系统在我国北方的社会、经济发展以及生态环境保护等方面具有十分重要的战略地位[2]。但是,近些年来由于人类活动和全球气候变化的影响,该地区生态环境明显恶化,气候灾害增加,加之该区域土地资源质量差,人类活动干扰下,该地区土地利用/覆被类型发生了剧烈的变化,尤其是旅游的影响最大,面临着许多重大的生态问题。因此在这样一个具有生态敏感的地区进行土地生态健康评价有着重要的社会、经济和生态价值。

1土地生态系统健康概述

生态健康的概念和思想由英国自然生态学家Aldo Leopold在20世纪40年代提出[3]。苏格兰生态学家James Hutton第一个把生态系统看作是一个完整的有机体,他在1788年提到“地球是一个大的具有自我维持能力的超有机体”,并最早提出“自然健康”的概念[4]。20世纪90年代,世界上许多国家和地区把生态系统的健康作为国家行政管理的新目标,更多的学者和专家开始进行生态健康的评价研究。我国也逐渐形成了适合我国的评价体系。在全球经济高速发展而导致自然生态系统健康状况日益恶化的严峻形势下,生态系统健康及其评价研究不仅具有重要的应用价值,而且丰富了现代生态学的研究内容。

土地生态系统属于生态系统的一个子系统,是由一定区域的土壤、近地表大气圈、地表水及浅层地下水等环境要素所组成的具有一定结构与功能的综合系统[5]。作为生态系统的组成部分,它对整个生态系统至关重要,并受人类活动因素影响较大。土地生态健康已成为当前生态系统管理的重要问题之一, 也是生态系统综合评价的核心内容和生态学研究的热点[6]。健康的生态系统具有较强的自我修复能力;能抵御外界的干扰,维护系统状态的稳定[7]; 不影响相邻生态系统的正常运行, 健康的系统对别的系统不构成威胁;不受风险因素的影响;在经济上可行; 维持人类和其他有机群体的健康[8]。

2克什克腾旗概况与研究方法

2.1克什克腾旗自然条件

克什克腾旗地处赤峰市西北部,地理坐标为东经118°26′—126°21′,北纬42°23′—44°22′,总面积20 473 km2。地貌类型复杂多样,地势西高东低、中沙北草,地处浑善达克沙地和科尔沁沙地的结合部,融西部草原、南部熔岩台地和北部丘陵山区于一体。平均海拔1 100 m,属于温带大陆性季风气候,年平均气温2~4 ℃,年无霜期60~150 d,年降水量250~500 mm,多集中在6、7、8月份。农牧业资源丰富,现有可利用耕地86 666.7 hm2,可利用草原牧场面积1 254 666.7 hm2。自然保护区、森林公园、地质公园11个,总面积为527 456.58 hm2,占全旗总面积的25.51%。动植物资源种类繁多,盛产甘草、黄芪、麻黄等中药材,主要野生动物有马鹿、狍子、黄羊等,禽鸟有丹顶鹤、天鹅、大鸨等。

2.2克什克腾旗社会经济条件

克什克腾旗是一个以草原畜牧业为主体经济的牧业旗。全境总面积20 673 km2,其中草原面积占总土地面积的85.6%[9]。2011年末克什克腾旗总人口251 316人。全旗牲畜总头数101.6万头(只)。产业结构继续调整,第一、第二、第三产业结构比由上年的13.2∶66.1∶20.7转变为12.9∶67.2∶19.9。第二产业仍然是推动克什克腾旗经济增长的主要力量。2011年,全年共接待国内外旅游人数达232万人次,旅游收入达10.44亿元。旅游业带来的收入占全区GDP比例较大。克什克腾旗社会经济的发展,相当一部分得益于旅游经济的带动[10]。

2.3克什克腾旗土地利用现状

克什克腾旗土地大体可分为农牧用地、建设用地和未利用地。土地利用结构不合理。农牧用地占绝对优势,农牧用地以草地为主,耕地中以旱地为主;未利用地所占比例较大而开发潜力小。土地的利用率不高。近几年,农牧用地粗放式经营,产量不高,加之盲目垦荒种植,森林草原也遭到了破坏,植被覆盖度降低,水土流失面积增大,土地生态环境恶化。土地管理不当,城镇建设用地增长过快,占用了大量基本农田,导致耕地面积减少;大面积草场长期超载放牧,退化草场不能迅速恢复而继续退化,优良的牧草地不断减少。

3数据来源与研究方法

模糊综合评价模型是一种基于模糊数学建立的具有较强功能的分析方法,该研究方法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价, 即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个总体评价。

模糊综合评价的步骤是:

1)确定评价指标集合U,设U={U1,U2,…,Un},其中,U1,U2,…,Un为被评价对象的各个评价指标。

2)确定评价等级集合V,设V={V1,V2,…,Vn},其中,V1,V2,…,Vn为各个评价等级。

3)确定模糊关系矩阵R,对每个评价因素进行评价,得到V上的模糊集合R:

R=r11 r12 ... r1nr21 r22 ... r2n rn1 rn1 ... rnn

4)确定评价指标权重集A,设各个指标所对应的权重分别为a1,a2,…,an, 则A={a1,a2,…,an}。

5)对评价对象进行综合评价,设B=A×R。根据得到的B值,与各评价等级的临界值进行比较,即可得出该评价对象的等级。

本研究数据主要来源于文献[11],并结合实地调查获得。

4克什克腾旗土地生态健康模糊综合评价模型的建立

4.1克什克腾旗土地生态健康评价指标选取和指标体系建立的原则

克什克腾旗土地生态系统评价指标体系的建立必须围绕评价目标,从众多的影响因子和指标中提取能全面概括生态系统结构和功能的指标。必须选择具有典型性和实用性的评价指标,在充分研究系统功能与评价目标之间相互关系的基础上,考虑土地利用结构变化前后引起的生态功能变化,还需考虑生态保护管理等方面,使选用的指标实用可行,同时要尽可能选取信息量大、易获取且综合性强的指标。而评价因子应尽量选择评价区域范围内差异显著的因子。同时以定量为主,以减少主观成分对评价结果的影响,提高评价精度。因此,在评价指标选择上应遵循综合性原则,代表性和实用性原则,可获取性原则,差异性原则和定性与定量相结合原则。

4.2克什克腾旗土地生态健康评价指标体系建立

通过在对克什克腾旗自然和社会经济条件以及土地生态系统影响因素进行了解和分析的基础上,主要从土地生态系统的压力、状态、响应方面构建评价指标体系(表1)。

压力指标用以表征那些造成不可持续发展的人类活动和消费模式或经济系统的一些因素,即人类活动对环境的直接压力因子,例如人类对环境资源的需求程度等;状态指标用以表征可持续发展过程中的各系统的状态,即环境当前的状态或趋势;响应指标用以表征人类为促进可持续发展所采取的对策,即环境政策措施。

4.3克什克腾旗土地生态系统健康模糊综合评价

4.3.1研究区土地生态系统健康模糊综合评价指标权重克什克腾旗土地生态系统健康模糊综合评价指标的权重采用层次分析法确定, 其计算结果见表2。层次分析法是在一个多层次的分析结构中,最终被系统分析归结为最低层次相对于最高层的相对重要性数值的确定或相对优劣次序的排序。首先通过构建判断矩阵,在每一层次上,对该层的因子进行逐对比较后排列成矩阵形式。其次求判断矩阵的特征值和特征向量,最后对矩阵进行一致性检验。

4.3.2确定研究区评价对象、因素集合评语集确定克什克腾旗土地生态系统健康为评价对象(即评价目标);选取克什克腾旗土地生态环境压力、土地生态环境状态、土地生态环境响应为评价要素层,组成模糊综合评价因素集U={U1,U2,U3};16个评价指标为指标层,组成模糊综合评价指标因子集U1={U11,U12,…,U15},U2={U21,U22,…,U25},U3={U31,U32,…,U36};评语集为V={V1,V2,...,V5},评语等级分为五级:优等V1、良好V2、一般V3、较差V4、恶劣V5。

4.3.3研究区模糊综合评价矩阵土地生态系统各要素之间的相互作用关系以及各要素对土地生态系统健康的影响程度在量上是很难精确测定的,因此在确定隶属度的时候采用专家评分法,首先由统计资料或实际采样分析将各个指标定量化,然后由评判专家小组的每一个成员对每一个指标进行评价,可得到各要素的评价矩阵R1、R2、R3。

R1=(rij)5×5=0.3 0.70 00 00.7 0.1 0.2 00.2 0.5 0 0.1 0.20.2 0.4 0.3 0.1 00.3 0.2 0.3 0.20

R2=(rij)5×5=0.200.3 0.500.3 0.4 0.30 00.4 0.4 0.20 00.1 0.1 0.4 0.400.2 0.2 0.2 0.40

R3=(rij)6×5=00.4 0.60 000.5 0.40.100.2 0.70.1 0 00.2 0.3 0.30.200.1 0.5 0.30.100.1 0.4 0.30.20

4.3.4评价结果根据计算可分别得出克什克腾旗土地生态环境压力模糊评价值B1;土地生态环境状态模糊评价值B2;土地生态环境响应模糊评价值B3。

B1=(0.078 0.198 0.054 0.045 0.013);

B2=(0.098 0.087 0.105 0.091 0.000);

B3=(0.020 0.107 0.083 0.027 0.000)。

根据B=A×R,克什克腾旗土地生态健康评级模糊综合评价值B如下:

B=(0.072 0.135 0.080 0.057 0.005)

根据最大隶属度原则V2=0.135,V2>V3>V1>V4>V5,故克什克腾旗土地生态系统健康综合评价结果为良好。土地生态系统处于亚健康状态。敏感地带较多,可发挥基本生态功能,生态系统可维持。

5关于改善克什克腾旗土地生态系统健康的建议

采用模糊综合评价法对克什克腾旗土地生态系统健康状况作了综合评价。在评价过程中,遵循了生态系统综合性、定性和定量相结合等原则,确定克什克腾旗土地生态系统为亚健康状态,土地生态系统在满足人类需求方面的能力、生态系统本身的自我维持和更新的能力有减弱的趋势,土地生态系统的可持续性也在降低,土地利用结构不是十分合理。由于土地生态系统健康现状是自然与人为共同作用下的结果,必须通过科学合理的技术手段和管理手段,管理与建设并重,才能达到土地生态环境综合治理、恢复土地生态的目的。因此,针对克什克腾旗的实际情况,提出以下建议:

1)发展特色旅游业,建立循环经济。依据克什克腾旗自然资源优势,发展壮大旅游业,建设规模化、规范化的旅游区,强化打造特色生态旅游业,在改善生态环境的同时带动服务行业的发展,构建良性循环经济的生产格局。

2)植树造林,改善生态环境。利用林、草等生物措施改良沙地、碱地是一项改善生态环境的有效措施,良好的森林可以防风固沙,改善小气候,减少地面蒸发。因此,要加快林业建设步伐,在沙化严重的地方,特别是在风口处把营造防风固沙林作为重点建设项目,实行乔、灌、草相结合。

3)恢复沙化、盐碱化土地的生态功能,减少荒漠化土地面积,增加草地的数量和质量,采取有效的措施保护现有的草场,防止沙化、盐碱化土地的扩张,恢复重建覆盖度低的草场,这对于地区环境、社会和经济的可持续发展有着非常积极的意义。

4)对退化的草地进行补播,对出现碱斑的草地种植耐盐碱的植物或者利用植物群落的演替,加速牧业草地的恢复。对于严重盐碱化难以自身恢复的草地,采用种植耐盐碱植物和盐生植物,建立人工或者半人工的草地,使其碱斑尽快恢复植被,促进生态环境的改善和畜牧业的发展。

5)制定合理的土地生态保护政策,建立有效的检测管理系统。政府在土地生态保护政策的执行上应与当地群众配合,实现人民生活水平逐步提高,生态环境日益改善的双赢局面。

参考文献:

[1] 张正华,吴发启,王建,等.土地生态评价研究进展[J].西北林学院学报,2005,20(4):104-107.

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[5] 汤洁,毛子龙,韩维峥,等.土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例[J].生态环境,2008,17(5):2008-2013.

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[7] 陈美球,刘桃菊,黄靓.土地生态系统健康研究的主要内容及面临的问题[J].生态环境,2004,13(4):698-701.

[8] 马莉,刘云超.和林格尔县土地生态健康评价[J].赤峰学院学报,2011,27(7):79-81.

[9] 马翠.克什克腾旗农牧民贫困原因调查及畜牧业生产方式转变的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2006.

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[11] 内蒙古自治区统计局.内蒙古自治区统计年鉴(2007-2011)[M].北京:中国统计出版社,2007-2011.

2)植树造林,改善生态环境。利用林、草等生物措施改良沙地、碱地是一项改善生态环境的有效措施,良好的森林可以防风固沙,改善小气候,减少地面蒸发。因此,要加快林业建设步伐,在沙化严重的地方,特别是在风口处把营造防风固沙林作为重点建设项目,实行乔、灌、草相结合。

3)恢复沙化、盐碱化土地的生态功能,减少荒漠化土地面积,增加草地的数量和质量,采取有效的措施保护现有的草场,防止沙化、盐碱化土地的扩张,恢复重建覆盖度低的草场,这对于地区环境、社会和经济的可持续发展有着非常积极的意义。

4)对退化的草地进行补播,对出现碱斑的草地种植耐盐碱的植物或者利用植物群落的演替,加速牧业草地的恢复。对于严重盐碱化难以自身恢复的草地,采用种植耐盐碱植物和盐生植物,建立人工或者半人工的草地,使其碱斑尽快恢复植被,促进生态环境的改善和畜牧业的发展。

5)制定合理的土地生态保护政策,建立有效的检测管理系统。政府在土地生态保护政策的执行上应与当地群众配合,实现人民生活水平逐步提高,生态环境日益改善的双赢局面。

参考文献:

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2)植树造林,改善生态环境。利用林、草等生物措施改良沙地、碱地是一项改善生态环境的有效措施,良好的森林可以防风固沙,改善小气候,减少地面蒸发。因此,要加快林业建设步伐,在沙化严重的地方,特别是在风口处把营造防风固沙林作为重点建设项目,实行乔、灌、草相结合。

3)恢复沙化、盐碱化土地的生态功能,减少荒漠化土地面积,增加草地的数量和质量,采取有效的措施保护现有的草场,防止沙化、盐碱化土地的扩张,恢复重建覆盖度低的草场,这对于地区环境、社会和经济的可持续发展有着非常积极的意义。

4)对退化的草地进行补播,对出现碱斑的草地种植耐盐碱的植物或者利用植物群落的演替,加速牧业草地的恢复。对于严重盐碱化难以自身恢复的草地,采用种植耐盐碱植物和盐生植物,建立人工或者半人工的草地,使其碱斑尽快恢复植被,促进生态环境的改善和畜牧业的发展。

5)制定合理的土地生态保护政策,建立有效的检测管理系统。政府在土地生态保护政策的执行上应与当地群众配合,实现人民生活水平逐步提高,生态环境日益改善的双赢局面。

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