秦嶺北麓生態(tài)承載力分析

秦嶺北麓生態(tài)承載力分析

為了實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，全面了解秦嶺北部生態(tài)環(huán)境和資源現(xiàn)狀，為秦嶺北部重要生態(tài)功能保護(hù)區(qū)提供科學(xué)決策依據(jù)，對(duì)秦嶺北部的生態(tài)承載能力進(jìn)行研究非常必要。這對(duì)有效保護(hù)其生態(tài)環(huán)境和資源、遏制一些人為因素對(duì)秦嶺山區(qū)的破壞以及不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。以及各地區(qū)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。1區(qū)域地質(zhì)環(huán)境秦嶺北麓地處33°55′～34°35′N(xiāo),106°28′～110°25′E之間,面積約為1.45萬(wàn)km2,是一個(gè)介于高大的秦嶺山地與廣闊的關(guān)中平原之間的過(guò)渡地帶。該區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)區(qū),有秦嶺山地、沿山丘梁、黃土殘?jiān)陀跊_積扇四種地貌類(lèi)型,地帶性土壤是黃棕壤,植被以常綠與落葉闊葉混交林為主,自然資源豐富,具有獨(dú)特的生物多樣性格局,生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性和過(guò)渡性,且受人為影響較大。秦嶺北麓在行政區(qū)劃上包括寶雞、咸陽(yáng)、西安、渭南四個(gè)市所轄的部分縣(區(qū)),其中最為臨近秦嶺北坡的縣(區(qū))由西向東依次是寶雞市所轄渭濱區(qū)、陳倉(cāng)區(qū)、眉縣;西安市所轄周至、戶(hù)縣、長(zhǎng)安區(qū)、藍(lán)田;渭南市所轄臨渭區(qū)、華縣、華陰市、潼關(guān)共11個(gè)縣(區(qū)),其社會(huì)人文特點(diǎn)也具有過(guò)渡性,既不同于山地內(nèi)部(人口稀少,交通不便,經(jīng)濟(jì)落后),也有異于平原地區(qū)(人口稠密,城市密集,交通網(wǎng)絡(luò)完善,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá))。該區(qū)域開(kāi)發(fā)歷史悠久,人口密度相對(duì)較大,距大城市近,但由于自然條件的限制,生產(chǎn)主要以農(nóng)業(yè)為主,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)緩慢,景觀(guān)為農(nóng)業(yè)景象。2實(shí)踐應(yīng)用理論國(guó)內(nèi)學(xué)者高吉喜提出了一種評(píng)價(jià)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的理論——生態(tài)承載力理論,并以黑河流域?yàn)槔M(jìn)行了實(shí)證評(píng)價(jià),王景福等也用此理論對(duì)綿陽(yáng)涪江流域的生態(tài)承載力進(jìn)行了評(píng)價(jià),鑒于該理論較之其它理論更加簡(jiǎn)單可行,且涵蓋面廣,綜合性強(qiáng),所以本文采用的也是這一理論。2.1注重對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的承載能力生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)能力,資源與環(huán)境的供容能力及其可維育的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度和具有一定生活水平的人口數(shù)量。對(duì)于某一區(qū)域,生態(tài)承載力主要強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)的承載功能,而突出的是對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的承載能力。系統(tǒng)的承載能力來(lái)自于系統(tǒng)自身的彈性能力、資源的供給能力、環(huán)境對(duì)污染物的容納能力,對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的承載能力則通過(guò)其支持的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度和一定生活水平的人口數(shù)量來(lái)表現(xiàn),因此,要想判斷一個(gè)特定的生態(tài)系統(tǒng)是低載還是超載,就是要確定其承載媒體的客觀(guān)承載能力大小,以及所承受的壓力程度大小,為此,研究者選取了承載指數(shù)、壓力指數(shù)、承載壓力度三個(gè)指標(biāo)來(lái)描述特定生態(tài)系統(tǒng)的承載情況。2.2環(huán)保負(fù)荷測(cè)量2.2.1生態(tài)系統(tǒng)負(fù)荷指數(shù)的表達(dá)模式系統(tǒng)承載功能體現(xiàn)的三個(gè)方面:生態(tài)彈性能力、資源承載能力和環(huán)境承載能力的大小分別用生態(tài)彈性指數(shù)、資源承載指數(shù)和環(huán)境承載指數(shù)來(lái)確定。(1)生態(tài)彈性指數(shù)csiCSI=∑i=1nsi×wiCSΙ=∑i=1nsi×wi(1)式中:CSI——生態(tài)彈性指數(shù);Si——生態(tài)系統(tǒng)特征要素:地形地貌、土壤、植被、氣候和水文五要素之分值;Wi——要素i相對(duì)應(yīng)的權(quán)重值,n=5。(2)資源承載指數(shù)csiCSI=∑i=1nsi×wiCSΙ=∑i=1nsi×wi(2)式中:CSI——資源承載指數(shù);Si——資源構(gòu)成要素之分值;Wi——資源構(gòu)成要素之權(quán)重。因條件所限,環(huán)境數(shù)據(jù)不全,且本文中壓力指數(shù)選取的都是一些標(biāo)準(zhǔn),故在此不列出環(huán)境承載指數(shù)和壓力指數(shù)的表達(dá)模式,具體見(jiàn)著作。2.2.2資源承載壓力度ccpsCCPS=(Pt×Qs)/Qt(3)式中:CCPS——以人口表示的資源承載壓力度;Pt——總?cè)丝?Qs——資源實(shí)有量;Qt——標(biāo)準(zhǔn)人均資源占有量。3結(jié)果表明，對(duì)研究結(jié)果的分析和評(píng)價(jià)以臨近秦嶺北麓的11個(gè)區(qū)縣為研究單位,依據(jù)上述度量模式進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果如下:3.1生態(tài)彈性指數(shù)各影響因素權(quán)重的確定用層次分析法確定各因素的權(quán)重,根據(jù)公式4確定分值,然后依據(jù)公式1計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表1。Ci=Fi/F0×100(4)式中:Ci——i因子的分值;Fi——實(shí)際測(cè)量值或出現(xiàn)值;F0——標(biāo)準(zhǔn)值、目標(biāo)值或理想值。從表1可以看出秦嶺北麓11個(gè)區(qū)縣中生態(tài)彈性指數(shù)分級(jí)有6個(gè)是中等穩(wěn)定,5個(gè)是較穩(wěn)定,指數(shù)大小均在50以上,這說(shuō)明秦嶺北麓目前的生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力、抗干擾和受干擾后的恢復(fù)能力屬于中等水平。這一點(diǎn)與事實(shí)吻合的相當(dāng)好,秦嶺是南方地區(qū)和北方地區(qū)的地理分界線(xiàn),故其承載水平也應(yīng)介于南方和北方之間。從與對(duì)秦嶺北麓背景了解較深的專(zhuān)家學(xué)者討論各因素權(quán)重的確定可以發(fā)現(xiàn),植被和水文對(duì)秦嶺北麓生態(tài)彈性指數(shù)的大小有決定性影響,植被的權(quán)重為0.4646,水文的權(quán)重為0.2484,不同地區(qū)生態(tài)彈性指數(shù)的差異也主要是由這兩因素決定的,如生態(tài)彈性指數(shù)最高的周至縣,其地表水徑流量為9.4357×108m3,地下水徑流量為4.0005×108m3,均為各區(qū)縣之首,而且年均降水量674.3mm,也比較高,因此,其生態(tài)彈性指數(shù)最高,達(dá)到75.29;而生態(tài)彈性指數(shù)最低的臨渭區(qū),其地表水和地下水徑流量都極其缺乏,在各區(qū)縣中最低,分別為6260×104m3和9511×104m3,故生態(tài)彈性指數(shù)最低。對(duì)植被覆蓋度的計(jì)算是按照史培軍教授所得的一個(gè)結(jié)論:每100mm的降水量,年可支持10%的綜合植被蓋度,這樣的理論蓋度在實(shí)際上很難達(dá)到的,所以依此計(jì)算出的生態(tài)彈性指數(shù)可能要比實(shí)際略偏高一些。就實(shí)際情況而言,植被和水文對(duì)秦嶺北麓確實(shí)起著很重要的作用,植被涵養(yǎng)水源,是各區(qū)縣重要的水源保護(hù)地,同時(shí)也是各區(qū)縣的綠色生態(tài)屏障,而水分對(duì)原本就比較缺水而且需水量又特別大的各區(qū)縣來(lái)講無(wú)疑起著決定性的影響。因?yàn)橹脖慌c水文的權(quán)重比較大,因此它們的變化會(huì)很容易引起生態(tài)彈性指數(shù)的變化,從而影響到生態(tài)系統(tǒng)自身的動(dòng)態(tài)平衡。丁敏等對(duì)秦嶺北麓氣候變化的研究表明:該地區(qū)氣候變化趨勢(shì)與全國(guó)和全球相似,即向暖干化方向發(fā)展,其中,平均氣溫以每年0.0069℃/a的速度上升,降水量則平均每年減少2.0047mm/a,同時(shí)由于人為因素導(dǎo)致的空氣污染而使年日照時(shí)數(shù)也呈現(xiàn)下降趨勢(shì),這些變化對(duì)植被覆蓋度的提高很不利,從而又會(huì)導(dǎo)致生態(tài)彈性指數(shù)的降低,因此,必須進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè),以防于未然。3.2資源負(fù)荷指數(shù)的結(jié)果和分析評(píng)價(jià)對(duì)秦嶺北麓資源承載指數(shù)的評(píng)價(jià)選取了最主要的兩種資源:水資源和土地資源。3.2.1地下水分值的確定及實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)水資源的構(gòu)成要素包括降水、地表徑流和地下水三部分。根據(jù)《中國(guó)自然資源手冊(cè)(程鴻,1990)》提供資料,我國(guó)單位面積年地表徑流量在0.0002～0.0107×108m3之間,據(jù)此可將秦嶺北麓地表徑流量分成10個(gè)段次,然后依徑流量大小賦值;與此相似,依全國(guó)降水量大小變幅將不同降水量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)分值;依公式(4)確定地下水分值;以不同水資源對(duì)秦嶺北麓的實(shí)際貢獻(xiàn)大小確定權(quán)重,最后根據(jù)公式(2)計(jì)算得秦嶺北麓各區(qū)縣的水資源承載指數(shù),結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出,秦嶺北麓各區(qū)縣的水資源承載指數(shù)都比較高,大部分都在60以上,但這只能說(shuō)明秦嶺北麓的水資源在數(shù)量上可承載的能力是較高的,因?yàn)橐赃@種模式計(jì)算出來(lái)的承載能力并沒(méi)有考慮到水質(zhì)等其它問(wèn)題。據(jù)陜西省環(huán)保局、水文局2000年對(duì)秦嶺北麓的主要河流渭河水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料分析表明,除渭河干流林家村河段和鳳格嶺以上兩河段水質(zhì)屬Ⅲ類(lèi)水質(zhì),支流黑河黑峪口以上水質(zhì)屬Ⅱ類(lèi)、灞河馬渡王段屬Ⅲ類(lèi)水質(zhì)外,渭河其余河段及支流均受到一定污染,水質(zhì)為Ⅳ—Ⅴ類(lèi),主要污染物為耗氧有機(jī)物、氨氮、石油類(lèi)及揮發(fā)酚。同時(shí)由于地表水體污染和化肥農(nóng)藥的大量施用,地下水體污染也日趨嚴(yán)重,尤其是渭河寶雞以下,多數(shù)河段年均屬Ⅴ類(lèi)或超Ⅴ類(lèi)水質(zhì),導(dǎo)致兩岸側(cè)向補(bǔ)給的地下水部分水質(zhì)超標(biāo)。渭河是關(guān)中地區(qū)的“母親河”,這樣的水質(zhì)在一定程度上削弱了數(shù)量上的較高的承載力。因此,只能得出秦嶺北麓的水資源在數(shù)量上有較高的承載能力。3.2.2土地生產(chǎn)潛力調(diào)查與分析土地資源承載力的大小是通過(guò)衡量土地質(zhì)量的高低來(lái)確定的。我國(guó)將土地按質(zhì)量劃分為不同的等級(jí),但由于某些區(qū)縣未曾作過(guò)這樣的工作,因此在此是根據(jù)不同的土地利用類(lèi)型賦值,然后根據(jù)模式2計(jì)算土地資源的承載指數(shù),結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出,秦嶺北麓各區(qū)縣的土地承載指數(shù)也都比較高,均在70以上,說(shuō)明該地區(qū)的土地生產(chǎn)潛力比較大,這與事實(shí)相符。自古就有“八百里秦川”之稱(chēng)的關(guān)中地區(qū),土地比較平坦、肥沃,年降水量500～600mm(局部達(dá)700mm),光、熱條件比較好,可一年兩熟或兩年三熟,加之工業(yè)、城鎮(zhèn)、交通、文化、科技比較發(fā)達(dá),能源豐富,勞動(dòng)力素質(zhì)高,因而農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá),生態(tài)失調(diào)較輕,所以其土地的承載能力應(yīng)該也是比較高的。兩種資源相比可看出土地資源的承載能力更具優(yōu)勢(shì),水資源計(jì)算出來(lái)的較高的承載能力要比實(shí)際的偏高,因此,要保護(hù)土地這一優(yōu)勢(shì)資源,同時(shí)要改善水質(zhì),從質(zhì)和量上真正提高水資源的承載能力。3.3資源負(fù)荷壓力的結(jié)果和分析評(píng)價(jià)3.3.1水資源承載壓力度高,需求與需求矛盾突出選取世界水資源研究所提出的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的中等水平5000～10000m3底線(xiàn)做為人均水資源占有量標(biāo)準(zhǔn),按照公式3計(jì)算得出秦嶺北麓各區(qū)縣水資源承載壓力度,結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出秦嶺北麓各區(qū)縣的水資源承載壓力度均大于1,說(shuō)明秦嶺北麓水資源的承載均超負(fù)荷,而且大部分區(qū)縣的壓力水平均在中壓以上,說(shuō)明大部分區(qū)縣超負(fù)荷嚴(yán)重。其中潼關(guān)縣的承載壓力度已達(dá)到8.724的強(qiáng)壓水平,最高的是臨渭區(qū),超負(fù)荷極其嚴(yán)重,承載壓力度達(dá)到了33.89,這主要是因?yàn)槿丝谂c水資源的比例懸殊太大,2003年臨渭區(qū)有90.9787萬(wàn)人,居秦嶺北麓第二位,但水資源總量?jī)H13352×104m3,僅比潼關(guān)縣高,因而導(dǎo)致其承載壓力度比較高。與表2對(duì)照可以發(fā)現(xiàn),水資源承載指數(shù)只是客觀(guān)地反映了一個(gè)區(qū)域的水資源相對(duì)豐富程度與承載水平,并不能反映出該區(qū)域的水資源可供給情況,水資源能否滿(mǎn)足需求區(qū)域的需要除取決于水資源的擁有量外,還取決于區(qū)域?qū)λY源的需求壓力。就秦嶺北麓的關(guān)中地區(qū)而言,人口占陜西省的59.7%,工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占全省的72.7%,耕地占全省的51.8%,灌溉面積占全省的86.6%,而水資源只占全省的17.6%,人均只有380m3,相當(dāng)于全國(guó)平均水平的1/8,比國(guó)際上公認(rèn)的絕對(duì)缺水線(xiàn)還低,每1公頃平均只有3750m3,相當(dāng)于全國(guó)的1/6,可見(jiàn)需求與供給之間的差距。隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和建設(shè)西部經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省目標(biāo)的推進(jìn),將會(huì)對(duì)水資源提出新的更高的要求。工業(yè)用水、城市用水、城鄉(xiāng)居民生活用水將極度增大,生態(tài)環(huán)境用水也將越來(lái)越受到重視,伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展,水污染問(wèn)題也仍會(huì)出現(xiàn),因此,水的供需矛盾將日趨尖銳,水已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。為此,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須以資源定位,特別是以水資源定經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向、速度和規(guī)模。根據(jù)實(shí)際情況,以供定需,以避免出現(xiàn)資源承載超負(fù)荷的現(xiàn)象。3.3.2負(fù)載壓力度值以農(nóng)業(yè)部計(jì)劃司頒布的我國(guó)20世紀(jì)末年人均折合糧食總量570kg為標(biāo)準(zhǔn),按照公式3計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn),秦嶺北麓各區(qū)縣的土地資源承載壓力度比較小,如果再算上森林、草地的話(huà),壓力可能會(huì)更小一點(diǎn)。除了戶(hù)縣沒(méi)有超負(fù)荷,其他各區(qū)縣都稍有不同程度的超負(fù)荷,渭濱區(qū)超負(fù)荷比較嚴(yán)重,承載壓力度達(dá)到了7.2,這與其糧食產(chǎn)量、人口數(shù)量、耕地潛力以及改區(qū)之后土地利用發(fā)生變化有關(guān)。與前面表3對(duì)照可以發(fā)現(xiàn)與水資源同樣的問(wèn)題,即雖然土地資源的承載能力很高,但依然滿(mǎn)足不了需求。據(jù)中國(guó)糧食問(wèn)題研究中對(duì)陜西省糧食動(dòng)態(tài)平衡的分析,認(rèn)為目前陜西省的糧食基本上處于溫飽后的供需相對(duì)平衡階段,從1995年到2000年陜西省糧食人均占有水平基本穩(wěn)定在310kg左右,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)離20世紀(jì)末的標(biāo)準(zhǔn)存在著比較大的差距,因此這種平衡的存在是有壓力的,同時(shí)因?yàn)榍貛X北麓農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)歷史悠久,土地的墾殖指數(shù)都已接近極限,而且耕地的后備資源很少,耕地質(zhì)量下降,水資源不足,部分地區(qū)具有干旱威脅,退耕還林、還牧等政策的實(shí)施,人為導(dǎo)致的耕地面積銳減,人口、耕地逆向發(fā)展的矛盾突出等等,都會(huì)對(duì)土地資源的可持續(xù)承載造成很大的難度。4土地資源承載能力綜上所述,秦嶺北麓的生態(tài)彈性指