宁夏东部风沙区生态安全评价研究

宁夏东部风沙区生态安全评价研究本研究运用目前较为成熟的一些方法分别从盐池县土地利用／覆盖变化、盐池县生态足迹、盐池县农业经济与农业生态系统耦合等方面对盐池县生态安全状况进行了评价,并在基于压力-状态-响应(PSR)模型对盐池县生态安全分析的基础上,运用灰色RBF神经网络方法对盐池县的生态安全进行了预测分析。其主要结论如下。(1)士地利用／覆盖变化(LandUse/CoverChange,简称LUCC)是引起区域环境变迁的重要原因之一。通过对盐池县1985年、1996年、2000年和2010年四个时期土地利用/覆盖变化的分析表明,草地、耕地和沙地是盐池县主要的土地利用类型,土地利用类型之间的转变也主要发生在这三类土地之间,其中,1985-1996年耕地、沙地、城镇用地和未利用士地的面积在增加,林地、草地和水域的面积在减少；1996～2000年耕地面积增加较快,草地面积减少较快,林地和水域面积有所增加,沙地和未利用士地面积有所减少；2000～2010年,耕地面积首次出现减少,林地、草地和城镇用地面积增加得比较快,沙地面积也有了大幅度的减少,土地沙化现象也得到了有效治理。基于LUCC的景观格局和生态系统服务价值分析表明,2000年后由于“退耕还林还草”工程和“禁牧封育”工程的实施,人类对当地景观的干扰程度有所减轻,对盐池县生态环境的恢复起到了积极作用；尽管总的生态系统服务价值变化不大,但是各土地利用类型的生态系统服务价值发生了较大变化,特别是草地、耕地和林地三类土地面积发生变化引起的生态系统服务价值对盐池县总生态系统服务价值的变化起到了关键作用,分析结果表明,盐池县草地和林地面积在增加,而耕地面积在减少,全县整体生态环境有所改善。土地利用/覆盖变化的驱动力分析表明,影响盐池县土地利用变化的因子分别归纳为农业经济发展和农业生产因素、粮林生产和第二产业因素及人口因素等三大类因素。从单个因子看,第一产业产值、农民人均纯收入、农业机械总动力、牧业产值、农村用电量、第三产业产值、农业产值、粮食作物种植面积、固定资产投资、第二产业产值、乡村劳动者数、林业产值、人口自然增长率和城市化率是影响盐池县土地利用类型变化的重要因素。(2)生态足迹方法可有效地度量区域可持续发展程度,也是进行区域生态安全评价的一种有效方法。盐池县生态足迹分析表明,1995～2012年盐池县的总生态足迹变化较大,总生态承载力变化不大,总生态赤字持续保持下降趋势,其中2005年以后总生态赤字成为负值,究其原因,总生态赤字的变化主要是由总生态足迹的变化引起的。从总生态足迹的构成结构来看,化石能源用地、草地和耕地在盐池县总生态足迹构成中占有绝大部分比例。人均生态足迹方面,1995～2012年盐池县人均生态足迹呈现增加趋势；人均生态承载力方面,盐池县人均生态承载力则呈逐年下降的趋势；人均生态赤字方面,盐池县人均生态赤字逐年增加。人均生态足迹的构成方面,耕地、草地和化石能源用地的人均生态足迹占有较大比重；人均生态承载力的构成方面,耕地、草地所占比重较大,2002年以后林地所占比重逐渐开始增加。万元GDP生态足迹与万元GDP生态盈余方面,从1995年开始盐池县万元GDP生态足迹呈现下降趋势,说明盐池县的资源和能源的利用效率止在逐渐提高；1995-2003盐池县的万元GDP生态赤字表现为盈余,2004年以斤万元GDP生态赤字表现为赤字,说明经济发展已经超出了盐池县的生态承载范围。生态足迹多样性及Ulanowicz发展能力分析表明,在生态足迹多样性呈现减少趋势的情况下,盐池县生态经济系统发展能力的提高主要是依靠生态足迹需求的增长来实现的,而生态足迹多样性指数出现减少的现象,并不能说明近年来盐池县生态环境状况没有好转的迹象。以上分析表明,目前盐池县的社会经济发展处于一种不可持续状态,盐池县的经济发展是以牺牲环境为代价取得的。为了进一步剖析影响盐池县生态足迹的原因,本研究运用偏最小二乘回归分析法对影响盐池县生态足迹的因素进行了分析,结果表明,人口、农民人均生活支出、第一产业产值、第三产业产值和城市化率等5项因子是影响盐池县生态足迹的主要原因。(3)农业经济与农业生态系统耦合研究是可持续发展研究的范畴之一。农牧业生产对盐池县生态环境影响十分明显,盐池县农业经济与农业生态系统耦合分析表明,盐池县农业经济在不断发展、生态环境状况在不断改善,盐池县农业经济与农业生态系统协调程度在不断上升,但是盐池县农业经济发展与生态环境之间的矛盾依然很突出。为了更进一步对农业经济发展与生态环境之间关系进行分析,本研究选取对盐池县生态环境建设具有重要意义的草地作为研究对象,运用STIRPAT模型对影响草地面积变化的因素进行了分析。分析结果表明,人口的增长是导致盐池县草地面积减少的主要原因；人均GDP与草地面积之间有可能存在类似Kuznets曲线,说明经济发展会对盐池县生态环境治理起到积极作用。通过构建VAR模型、协整分析、脉冲响应和方差分解等方法,对影响盐池县农业经济发展的因素进行了动态分析,结果表明,第一产业与农村劳动人口、畜牧业和农业化肥施用量之间存在长期的均衡关系,畜牧业与盐池县农业经济之间存在长期止相关,而且畜牧业对盐池县经济的贡献度较高,是盐池县未来应该重点发展的产业之一；农业化肥施用量与盐池县农业经济发展之间呈现正相关,但是这种影响不稳定,对盐池县经济发展的贡献度并不高,因此盐池县今后应该提高农业生产效率；农业劳动人口与盐池县农业经济之间呈负相关,不仅对盐池县农业经济增长缺乏贡献,而且还会抑制农业经济的发展,因此盐池县应该加快二、三产业发展,将农村剩余劳动转移至二、三产业。(4)社会-经济-自然复合生态系统是一个复杂的巨系统,因此,其生态安全评价指标体系应该是一个由多因子构成的综合评价指标体系,为此,我们运用压力-状态-响应(PSR)模型来构建盐池县的生态安全评价指标体系。研究结果表明,盐池县生态安全压力子系统早.波动下降趋势,其中1995～2007年处于“重警”状态,2008～2012年处于“巨警”状态；状态子系统呈波动上升趋势,其中1995～2007年处于“巨警”状态,2008～2012年处于“重警”状态；响应子系统呈现上升趋势。盐池县生态安全指数呈上升趋势,警度由“重警”转为“中警”,其中,1995～2006年盐池县生态安全指数呈波动上升,但其警度仍然为“重警”；2008～2012年盐池县生态安全指数上升较快,而且指数均大于0.2,其警度为“中警”,这与“退耕还林还草”工程和“禁牧封育”工程的实施,经济结构的调整都有密切关系,也说明人们的生态观念有了很大的提高。为了进一步剖析影响盐池县生态安全的机制,本研究运用灰色关联分析方法,对影响盐池县生态安全指数的因素进行了分析,结果表明,化肥适用强度、人口密度、人口数、沙化面积比重、畜牧业比重、农业人口比重、人均耕地面