生态质量论文：地方生态质量计算探析

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作者：徐太海 梁彦涛 秦姝冕 张国发 袁改霞 赵志远 单位：大庆师范学院 黑龙江大学环境科学研究所

资源压力度包括水资源压力度、土地资源压力度、矿产资源压力度、森林资源压力；环境压力度包括水环境压力度、大气环境压力度和固废消纳压力度。承载饱和度大于1，说明该区域在现有条件下已没有发展余地，如果继续发展，则将导致更严重的环境污染和生态破坏；相反，如果承载饱和度小于1，说明有继续发展的余地。生态承载力综合评判依据和方法一级评价结果主要反映生态系统自我抵抗能力和生态系统受干扰后的自我恢复与更新能力，分值越高，表示生态系统承载稳定性越高，80分以上表示承载稳定性最高，80~60分表示承载稳定较高，其余依次类推，20分以下表示承载稳定性最低；二级评价结果主要反映资源与环境承载能力，实际上代表了现实承载力的高低。分值越大，表示现实承载力越高，分值越低，表示现实承载越小。三级评价为资源环境承载压力度的评价。当CCPS>1时，承载力超负荷；CCPS<1时，承载力低负荷；CCPS=1时，承载压力平衡。大庆市土地利用/覆被空间分布状况大庆市土地总面积为21219.16km2。土地利用结构为：林地面积609.24km2，占土地总面积的2.87%；草地面积4231.28km2，占土地总面积的19.94%；耕地面积9468.83km2，占土地总面积的44.62%；水域湿地面积4347.96km2，占土地总面积的20.49%；建设用地面积1351.41km2，占土地总面积的6.37%；未利用土地面积1210.44km2，占土地总面积的5.70%，2.1.2生态环境状况现状评价（1）大庆市各区域生态环境状况评价结果。利用2009年生态环境状况评价数据，以整个大庆市、大庆市区及所辖四县作为基本评价单元，评价其生态环境质量状况，将大庆市整体作为一个评价单元，其生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数分别为51.84、60.39、30.36、22.54和96.24，生态环境状况指数为61.04，评价等级为“良”（表2）。将大庆市区及所辖4县作为基本评价区域，除肇州县生态环境质量状况表现为“一般”水平外，其余评价单元评价等级均为“良”，其中杜尔伯特蒙古族自治县和肇源县的生态环境状况指数最高，均大于64，其次是林甸县和大庆市区，生态环境状况指数均在60左右。（2）生态环境状况影响因素分析。大庆市位于松嫩平原中部，处于半湿润半干旱过渡地带，多年平均降水量为440mm，而多年平均蒸发量为1600mm，约为降水量的4倍。大庆市是黑龙江省西部重点干旱区，城市供水主要依赖外引嫩江水和开发区域内的地下水，属于严重缺水城市。水分条件是大庆市生态环境状况的最重要影响因素。目前，评价区域生态环境状况的指标主要为生态环境状况指数，其反映被评价区域生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数的综合情况。大庆市的土地利用/覆被类型中，耕地和草地分布较广，分布占全市国土面积的44.62%和19.94%，二者总面积超过全市国土面积的60%，但是林地覆盖率相对较低，而且几乎都是人工林，这决定了大庆市的植被覆盖指数处在中等偏上水平；另外，大庆市境内虽然没有天然河流，但湖泡湿地广布，水域湿地占全市国土面积的1/5，这在很大程度上决定了生物丰度指数和水网密度值数处在较高水平；由于大庆市的土地退化、沙化和盐碱化较严重，使得大庆市土地退化指数相对较大；另外，按照国家节能减排工作安排部署，大庆市节能减排工作的大力实施，使得大庆市目前的环境质量保持在较好水平。综合各指标体系对大庆市生态环境状况进行全面系统分析评价，评价等级为“良”。大庆市区的耕地和草地面积分别为1807.59km2和1077.13km2，分别占市区国土面积的35.42%和21.1%；市区内分布有较多湖库，面积较大，占市区国土面积的10.07%，水网密度指数较高；虽然市区耕地、草地和湖库面积较大，但林地覆盖率的偏低，导致大庆市区的生物丰度指数和植被覆盖指数相对较低；由于城市进程的加快以及工业、交通等各项事业的迅速发展，环境污染较为严重，使得环境质量指数相对较低，土地退化指数相对偏高。综合各指标体系对大庆市区生态环境状况进行全面系统分析评价，生态环境状况指数为58.83，评价等级为“良”。杜尔伯特蒙古族自治县（以下简称杜蒙县）是大庆市重要的农牧业产区，其耕地和草地面积分别为2091.03km2和1110.05km2，分别占全县国土面积的34.76%和18.45%；杜蒙县分布有大庆市主要防风林和农田草原防护林，林地面积为302.54km2；另外，该县湖库面积较大，占全县国土面积的14.97%，水产业较发达，分布有大龙虎泡等重要湖库。良好的自然环境决定了杜蒙县的生物丰度指数、植被覆盖指数和水网密度指数均较高，但是由于近年来土地退化较为严重，所以土地退化指数相对较高。综合各指标体系对杜蒙县生态环境状况进行全面系统分析评价，生态环境状况指数为64.69，评价等级为“良”。肇源县自然资源丰富，农牧业发达，耕地面积为1981.72km2，占全县国土面积的47.63%，其中水田占耕地面积的25%；草地和湖库面积分别为919.86km2和267.59km2，分别占全县国土面积的22.11%和6.43%；林地面积为40.81km2，只占全县国土面积的1%。虽然林地面积较小，但由于耕地、草地和湖库面积较大，使得该县生物丰度指数、植被覆盖指数和水网密度指数均较高，综合各指标体系对杜蒙县生态环境状况进行全面系统分析评价，生态环境状况指数为64.61，评价等级为“良”。林甸县是大庆市重要的农牧业产区，其耕地和草地面积分别为1885.71km2和900.31km2，分别占全县国土面积的53.53%和25.56%；林地和湖库面积均较小，均不足全县国土面积的1%。虽然林地面积较小，但由于耕地和草地面积较大，使得该县生物丰度指数和植被覆盖指数均较高，但由于湖库和河流分布较少，所以水网密度指数较低，综合各指标体系对杜蒙县生态环境状况进行全面系统分析评价，生态环境状况指数为61.34，评价等级为“良”。肇州县是大庆市农业大县，农业资源优越，农牧业物产丰富，其耕地和草地面积分别为1702.94km2和900.31km2，分别占全县国土面积的70.47%和7.77%；林地和湖库面积分别该县国土面积的0.43%和2.54%。这在很大程度上决定了生物丰度指数和植被覆盖指数均较低，分别为31.75和43.67。综合各指标体系对肇州县生态环境状况进行全面系统分析评价，生态环境状况指数为51.70，评价等级为“一般”。综上所述，大庆市各评价单元的生态环境状况指数由高到低的排序是杜蒙县、肇源县、林甸县、大庆市区和肇州县，其中前4个评价单元生态环境状况相差不大，而肇州县的生态环境质量与前4个评价单元相差较大。

生态承载力指标核算结果

大庆市生态弹性度计算与分析（1）判断矩阵构造（确定权重）。经过各种因素的反复比较讨论，采用层次分析法确定各因子权重[22-26]。（2）弹性度计算与分析。承载指数计算首先需确定各因子的分值大小。分值大小确定采取2种办法，对有确切数据的因子采用分段回归的方法；对没有确切数据的因子，采用半定量化或专家评分的方法。本研究中采用了半定量和专家评分相结合的方式，结合各个因子的平均变动范围，来确定各因子的分值大小。在确定各因子分值后，利用承载力模型进行计算，结果见式(1)。（式略用前述结果与表1比较，大庆市生态系统处于较稳定状态，有一定的抵御外力的能力和自我恢复能力，从原始数据分析可知，水资源仍是影响评价区域生态弹性度的主要因素，大力发展经济的同时也应注意保护当地的自然环境。大庆市资源-环境承载力计算根据二级评价和资源-环境承载力的概念，首先需要确定各种资源在承载力中的权重，方法如生态弹性度。为了使结果有明显易见和具有可比性，对各承载力因子采用分值表示方法。分值的确定必须有相应的标准和参照值，为了使结果有可比性，本研究以中国不同区域水资源拥有量为依据。其他分值因缺乏全国、区域的统计数据或资料，笔者以大庆市各种资源的利用程度和大庆市的经济发展水平确定了其分值。在确定各因子分值后，利用资源-环境承载指数模型，计算资源-环境承载力。资源承载指数表达模式（式略）用计算结果可知，大庆市资源承载力处于较高水平，其中矿产资源承载力较高，水资源承载力较低；大气环境承载力处于较高水平，水环境承载力较低。大庆市资源-环境承载力综合承载能力总体上处于较高水平。大庆市承载压力度计算根据三级评价和承载力压力度的概念，首先需要确定各种资源在承载力中的权重，方法如生态弹性度中的计算方法。承载力各因子确定后，按照三级评价的计算方法，给各因子确定适当的分值，环境压力度各个因子不能按人均确定标准。因此，本次评价采用大庆市实际资源利用情况或规划实施后资源利用情况，与大庆市实际拥有可利用资源量的比较确定其资源压力度；环境压力度各因子采用实际排放量和大庆市环境容量去比较，确定其压力度值。这样计算可反映大庆市生态环境实际受到的压力，再用生态环境压力表达式去计算可得压力度值。（式略）当CCPS>1时，承载力超负荷；CCPS<1时，承载力低负荷；CCPS=1时，承载压力平衡。本研究的CCPS<1，因此，大庆市资源-环境压力度现实值较小，处于承载低负荷状态。（2）受到工业化、城镇化、人口流动、不利气象条件等因素的影响，城市生态环境质量将会下降[27]。代入“十二五”规划实施后的预测数值，可得本次规划实施后的承载压力度见式(6)。（式略）本次评价规划后的CCPS<1，“十二五”期末，大庆市工业经济“十二五”规划实施后，大庆市对资源的利用强度进一步加大，但承载压力度仍然小于1，尚有一定的发展空间。绿色经济是减轻生态环境负面影响的最佳方式[28]，因此，应重视绿色经济在“十二五”规划中的地位，做好资源型城市的经济转型工作，降低规划实施后的生态环境压力水平。

结论与讨论

生态环境质量状况变化分析生态环境状况指数变化情况“十一五”期间，大庆市各评价区域的生态环境状况指数均无明显变化，年度变化幅度在-0.12~0.18之间，生态环境状况较为稳定，各评价区域大体呈现出先增加后略有减少趋势，其中大庆市区的增加幅度最大，2006—2007年生态环境状况指数增加0.18，整个大庆市2008—2009年生态环境状况指数减少0.12，其他评价区生态环境状况指数变化更小，尤其是杜蒙县、林甸县和肇源县生态环境状况指数变化均未超过0.02，各评价单元2004—2009年生态环境状况评价等级均未发生变化。另外，大庆市整体与大庆市区的生态环境状况的变化趋势基本保持一致。生态环境质量状况变化分析（1）生物丰度指数变化分析。“十一五”期间，大庆市各评价区域的生物丰度指数均无明显变化，年度变化范围在-0.10~0.10之间，生物丰度指数较为稳定，各评价区域大体呈现出先增加后略有减少趋势。其中大庆市区的降低幅度最大，出现在2008—2009年，其生物丰度指数减少0.1；增加幅度最大出现在2006—2007年的杜蒙县，其生物丰度指数增加0.1，肇州县、林甸县和肇源县的生物丰度指数历年变化甚小，生物丰贫程度保持相对稳定，年度变化未超过0.05。大庆市整体生物丰度指数的变化反映了各评价区域的生物丰贫变化的综合情况。生物丰度指数的变化决定于被评价区域土地利用的转化。2008—2009年间，大庆市区的生物丰度指数减小相对较大，主要是由于部分高覆盖度草地发生了退化。2006—2007年间，杜蒙县生物丰度指数的增大与部分耕地转化为水域湿地有关，水域湿地面积增加了3.1km2，其他评价区不同土地利用类型之间转化较小。（2）植被覆盖指数变化分析。“十一五”期间，大庆市各评价区域的植被覆盖指数均无明显变化，年度变化范围在-0.07~0.08之间，植被覆盖指数较为稳定，各评价区域大体呈现出先增加后略有减少趋势。其中变化幅度最大的是杜蒙县，2006—2007年增加0.08，而2007—2008年减少0.07，肇州县、林甸县、肇源县和大庆市区的植被覆盖指数历年变化均较小，植被覆盖程度保持相对稳定。大庆市整体植被覆盖指数的变化反映了各评价区域植被覆盖的综合变化情况。植被覆盖指数的变化决定于被评价区域土地利用的转化。2006—2007年间，杜蒙县的植被覆盖指数增加较大，主要是由于退耕还草，8.2km2的耕地转化为草地。2007—2008年间，杜蒙县植被覆盖指数的减小与草地退化直接相关，其他评价区土地利用类型转化较小。（3）环境质量指数变化分析。环境质量指数的变化反映了被评价区域所承受的环境污染压力的增减。影响环境质量指数主要有SO2年排放量、COD年排放量、固体废物年排放量和年均降雨量等4个指标。由于大庆市固体废物处理较好，固体废物每年实现零排放，因此SO2年排放量、COD年排放量和年均降雨量的变化就成为影响环境质量指数变化的主要原因。（4）水网密度指数变化。“十一五”期间，大庆市河流长度、湖库面积和水资源量变化甚微，所以水网密度指数几乎保持较平稳水平，从生态环境状况指数影响因素分析中可知，水网密度指数对大庆市生态环境状况指数的影响较弱，所以不再探讨水网密度指数变化。（5）土地退化指数变化。土地退化是生态系统衰退的重要表征之一。土地退化指数通过加权计算被评价区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占被评价区域面积的比重，用于反映被评价区域内土地退化程度。由于笔者获得的土地退化数据仅为全国第二次水土流失遥感调查数据，故无法对土地退化的动态特征进行分析。3.2大庆市生态承载力综合评价结论（1）大庆市生态系统处于较稳定状态，有一定的抵御外力的能力和自我恢复能力，从原始数据分析可知，水资源是影响评价区域生态弹性度的主要因素，大力发展经济的同时也应注意保护当地的自然环境；（2）大庆市资源承载力处于较高水平，其中矿产资源承载力较高，水资源承载力较低；大气环境承载力处于较高水平，水环境承载力较低，大庆市资源-环境承载力综合承载能力总体上处于较高水平；（3）大庆市目前的资源-环境压力度小于1，具有一定的发展空间。

结语

生态环境指数的计算给出了大庆市不同区域的生态环境指数状况及分布特点，比较客观的评价了大庆市的自然生态状况，该方法较为规范，且有相关标准作为参照，缺点是未充分考虑社会因素及土地利用/植被覆盖以外的其他环境因素对生态环境的影响。因此，本研究进一步地采用了综合评价方法，选用相关指标体系对大庆市的生态承载力进行了综合评价，该方法考虑问题比较全面，缺点是可能受到人为主观意识的影响，而前一种方法（生态环境指数计算）又为减少人为主观因素的影响提供了一定的理论依据，2种方法相互取长补短，更加客观、全面地评价了大庆市的生态环境质量状况及分布特点，为大庆市的可持续发展提供了理论依据。大庆市是重要的石油工业城市，对大庆市的生态环境状况有比较全面地了解，并采取相关措施保护其生态环境具有很重要的理论及现实意义。本研究从整体上计算并分析了大庆市的生态环境质量状况，可为区域的总体规划、产业布局和资源利用等提供良好的理论依据。采用的2种方法均需要较大的数据资料，以往的研究中选用其中一种的情况较多，课题组在此方面做出了大量的工作，但由于时间精力有限，笔者关于大庆市生态环境质量的分析还较为宏观，在今后的研究中，应确定重点区域，研究重点区域的产业发展、人口变化与生态的协调关系，构建社会-经济-自然协调发展的复合型生态系统。