岩溶地区石漠化小流域可持续发展评价

时间：2024-07-28

方健梅，周金星†，崔明，王平

(1.中国林业科学研究院荒漠化研究所，100091，北京;2.金沙县林业局石漠化治理办公室，551800，贵州金沙)

我国岩溶面积超过300万km2，占国土面积的近1/3，以贵州省为主体的云贵高原，是世界上岩溶面积最大、分布最广的地区。石漠化和水土流失是该地区最严重的生态问题，已成为贵州乃至整个西南岩溶山区生态建设与可持续发展的主要障碍，是产生贫困的根本原因［1］。我国从2008年开展石漠化综合治理工程，到2013年覆盖全部451个石漠化县。由于小流域是一个相对完整的生态和地理单元，特别是一个相对完全的水文过程空间;因此，目前的石漠化综合治理工程均以小流域为单元，开展石漠化小流域可持续发展评价研究，对小流域的可持续发展进行障碍诊断，并提出对策和建议，此外，也可对综合治理工程进行效果的检验。目前，有关国家、地区、省、市、县等评价单元的区域可持续发展研究［2-4］较多，但小流域可持续发展评价仍处于探讨阶段。由于石漠化小流域具有生态系统复杂、人居分散、资料收集难度大等特点，因此，岩溶地区石漠化小流域可持续发展评价的研究较少。黎建涛［5］以石桥小流域为研究对象，从人口、资源、环境、经济和社会5个层面，选用32个指标，构建了喀斯特地区小流域可持续发展评价指标体系，该研究对宏观指导喀斯特地区小流域治理及区域政策的调整具有重要作用。由于该研究指标选取较多，指标数据主要来自直接调查，在一定程度上保证了数据的准确性和精确性，但是数据收集工作量大，难度高。为探索一种简单实用的石漠化小流域可持续发展评价指标体系与评价方法，笔者以当地统计资料为基础，构建小流域可持续发展评价指标体系，运用较成熟且方便易行的方法对岩溶地区石漠化小流域可持续发展进行定量评价，并指出岩溶地区石漠化小流域目前发展的主要限制因素，旨在为岩溶地区小流域治理及可持续发展提供参考。

1 研究区概况

研究区位于贵州省金沙县境内，E105°47′～106°44′，N27°07′～27°46′。属乌江水系。岩石以碳酸盐岩为主。土壤以黄壤为主，间杂部分石灰岩和页岩沙壤。研究区小流域位置如图1所示。具体情况见表1。

图1 研究区小流域位置示意图Fig．1 Geographical position of small watersheds

表1 研究区小流域基本情况Tab．1 Basic information of the five small watersheds

2 指标体系的构建及评价方法

2.1 指标体系的构建

对石漠化小流域来说，实现可持续发展的核心在于合理分配资源，遏制水土流失、土地石漠化等生态环境恶化趋势，增加经济收入，提高社会人口素质，要求自然系统、经济系统和社会系统3大系统紧密耦合的综合体［6］的持续协调发展。遵从科学性、全面性、独立性及可操作性等原则［7］，从资源、环境、经济和社会4个层面进行评价指标体系的构建。采用频度统计法［8］从有关可持续发展评价、综合治理效益评价及生态系统健康评价等文献中选择40余项出现频率最高的指标作为参考，并结合石漠化小流域的典型特征，采用理论分析法和专家咨询法［8-9］进行指标的复选。同时根据岩溶地区统计资料的可获取性及准确性，最后选定17项指标构建石漠化小流域可持续发展评价指标体系(图2)。

在对石漠化小流域进行可持续发展定量评价时，将指标数值越大对可持续发展的阻碍作用越大的指标称为负向指标，反之称为正向指标。其中，负向指标有人均坡耕地面积C2、石漠化面积比例C6、水土流失面积比例C7、土壤侵蚀模数C8、种植业占总产值的比例C9、人口密度C15、人口自然增长率C17等7项，其余为正向指标。研究区小流域属高原岩溶山区，大部分耕地资源为坡耕地，对坡耕地的不合理耕作，造成的水土流失及石漠化问题突出，严重制约着区域可持续发展;因此，将人均坡耕地面积作为负向指标参与可持续发展评价。之所以将种植业占总产值的比例作为负向指标，主要考虑该地区种植业产值很大比例来自坡耕地，加剧了水土流失和石漠化，制约着小流域可持续发展。如能适当减少种植业在总产值中的比例，减少对坡耕地的不合理耕作，提高畜牧业、服务业等产业的比例，带动产业结构优化升级，则对小流域的可持续发展具有正面作用。

2.2 评价方法

1)指标参考值的确定。采用实地统计数据收集的方法，获取5条小流域2010年的资源、环境、经济和社会4大方面的数据。各指标数据的参考值即达到可持续发展状态时的数值。在确定参考值时，除需要参考全国相应指标的先进水平外，应充分考虑山区小流域本身生态环境、经济发展、社会等方面条件差和发展落后的特点，选择适当的标准，确定参考值。以金沙县发展和改革局制定的《金沙县国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(2011—2015年)》或同期全国相应指标的平均值［10］或咨询专家或参考文献确定参考值，结果见表2。坡耕地是贵州老百姓的衣食之本、生存之根和发展之基，因此，要实现可持续发展，必须保证坡耕地的面积和质量。保存≤6°的坡耕地，在6°～15°的坡耕地中选择条件适宜的地块进行坡改梯工程，其余部分加上15°～25°的坡耕地一起进行经果林种植等生物、工程措施，＞25°的坡耕地进行退耕还林工程，最后坡耕地保存量的平均值即为人均坡耕地面积参考值。

图2 岩溶地区石漠化小流域可持续发展评价指标体系Fig．2 Sustainable development evaluation index system for the small watersheds in the rocky desertification area

2)指标标准化处理。常用的评价指标标准化方法［13-17］有极差正规化无量纲化法、极大化/极小化无量纲法、标准差法、比重法和阈值法等。采用阈值法与参考值相结合的方法进行指标的标准化处理，既考虑到流域间指标的可比性，又兼顾了实际值与参考值的差距，消除了数据间量纲和数量级差异的影响，标准化后的数值在［0，1］区间。计算公式如下:

式中:Y为指标的标准化值;x为指标的原始值;xmax、xmin为同一指标的最大值和最小值;xa为指标的参考值。

3)指标权重的确定。评价的准确性和科学性在很大程度上决定于指标权重确定的准确性。选择定性分析和定量分析相结合的决策方法——层次分析法［18］进行指标权重的确定。通过发放专家调查问卷来获取各指标重要性的打分表，用1～9比例标度法构造判断矩阵，矩阵的最大特征根所对应的特征向量即为各指标的权重向量，对特征向量中各值进行归一化处理后即得各指标的权重，并进行一致性检验。检验通过后，建立指标层相对于准则层的指标权重集和准则层相对于目标层的指标权重集。二者的乘积即为指标归一化权重。

4)可持续发展度计算。采用线性加权评价模型［19］计算可持续发展度。

式中:A为可持续发展度;wi为指标层相对于目标层的权重;xi为各指标标准化值;m为指标总个数。

5)可持续发展状态的界定。在进行可持续发展状态的比较和分析时，众多学者均依据可持续发展度划分了可持续与不可持续的界限［5，7，11，14，20-21］。其中:有研究者将可持续发展状态分为不可持续发展状态和可持续发展状态［14］2种，此方法容易遗漏信息，不能充分描述可持续发展状态;有的则将其分为5种［11］，各状态间的差异较小，尤其是可持续发展状态下的再度区分，差异更小，该方法不易区别和掌握。

表2 指标数据的参考值Tab．2 Reference value of the index data

假设指标均达到参考值，则可持续发展度为1，即为可持续发展度A理想数值，笔者将可持续发展状态分为3个阶段:0≤A＜0.5，为不可持续发展阶段;0.5≤A＜0.7为基本可持续发展阶段;0.7≤A≤1.0，为可持续发展阶段。

3 结果与分析

3.1 指标标准化及权重赋值结果

根据指标标准化处理及各层指标权重确定的方法，得出的指标标准化处理及权重赋值结果见表3。

可知，准则层中环境条件B2对可持续发展影响最大，其次为资源条件B1。通过计算指标层相对于目标层的权重，得出指标层的归一化权重值，并将其排序，可见影响可持续发展的主要指标次序为:土壤侵蚀模数C8＞人均林地面积C3＞水土流失面积比例C7＞石漠化面积比例C6＞农民人均纯收入C11＞人均草地面积C4＞人口密度C15，归一化权重值分别为 0.241 4、0.155 53、0.111 3、0.078 6、0.070 9、0.061 6、0.045 1。

3.2 可持续发展评价结果

通过计算，得出每条小流域各指标的得分及可持续发展度，见表4。

表3 指标标准化及权重赋值结果Tab．3 Results of indicators standardized and weight determination

表4 小流域各指标得分及可持续发展度Tab．4 Index score and sustainable development degree of small watersheds

可知，水井湾、小洋溪、楠木溪、伍所河、干沟5条小流域的可持续发展度分别为0.398 5、0.364 4、0.362 1、0.183 5、0.132 8，均未超过 0.5，未达到可持续发展水平。

水井湾小流域为5条小流域中可持续发展度最好的小流域，可持续发展的主要限制指标有人均林地面积C3、人均坡耕地面积 C2、人口自然增长率C17等。急需加大建设及管护力度，提高该流域森林总量和质量，开展退耕还林还草工程，治理坡耕地，从源头上遏制水土流失，保护珍贵的土地资源，同时需要做好计划生育工作，严格控制人口增长，资源环境问题归根结底是人的问题，只有合理人口数量，提高人口素质，才能从根本上遏制人为活动对资源和环境的压力，达到持久永续发展。

由于小洋溪小流域为金沙县2008—2010年实施方案中未完成的小流域，早在2010年之前已开展了一部分石漠化综合治理工程，石漠化和水土流失得到了一定程度的遏制，环境条件极大改善，同时，森林覆盖率在5条小流域中条件最好，经济和社会条件较好，使其可持续发展度仅次于水井湾小流域。制约小洋溪小流域可持续发展的主要指标有人口密度C15、人均水田面积C1、人均林地面积C3等。小洋溪小流域位于县政府所在地城关镇，人口密度大，资源压力强，需利用邻近城镇的优势，转变经济发展的方式，调整产业结构，大力发展现代服务业，减少对环境和资源的压力。

阻碍楠木溪小流域可持续发展的主要指标有人均草地面积C4、非农人口比例C13、农民人均纯收入C11等指标，这些指标在5条小流域中条件最差，严重制约了楠木溪小流域的可持续发展。应在继续保护好环境的前提下，合理调整产业结构，大力发展非农产业，加快城镇化进程，实现经济的可持续增长。

限制伍所河小流域可持续发展的主要指标有人口自然增长率C17、非农人口比例C13、人均GDP C10等，应在保护和治理环境的前提下，严抓计划生育，控制人口过快增长，加强科普宣传，着力推进产业结构优化布局，合理调整产业人口比例，提升经济实力。

干沟小流域的可持续发展障碍最大，主要限制因素有土壤侵蚀模数C8、石漠化面积比例C6、森林覆盖率C5等指标，多个指标与参考值差距较大，可持续发展任重道远。干沟小流域的石漠化面积比例高达70%，土壤侵蚀模数高，水土流失面积比例高达58%，比贵州省平均水土流失程度高17.28%，是水土流失最严重的小流域，且森林覆盖率低，环境条件较差。目前最首要的问题是恢复生态环境，因此，急需开展小流域综合治理，加大林草植被措施建设力度，遏制水土流失及土地石漠化，改善生态环境。

4 结论与讨论

1)提出的由资源条件、环境条件、经济条件和社会条件4个准则层17项指标构成的石漠化小流域可持续发展评价指标体系简单实用。

2)影响石漠化小流域可持续发展的主要指标，按照其重要程度依次为土壤侵蚀模数＞人均林地面积＞水土流失面积比例＞石漠化面积比例＞农民人均纯收入＞人均草地面积＞人口密度等。

3)5条石漠化小流域可持续发展度的大小顺序为水井湾＞小洋溪＞楠木溪＞伍所河＞干沟，均未超过0.5，未达到可持续发展水平，且距离可持续发展水平差距较大。

4)制约水井湾小流域可持续发展的主要指标有人均林地面积、人均坡耕地面积、人口自然增长率等;限制小洋溪小流域可持续发展的主要指标为人口密度、人均水田面积、人均林地面积等;阻碍楠木溪小流域可持续发展的主要指标有人均草地面积、非农人口比例、农民人均纯收入等;限制伍所河小流域可持续发展的主要指标有人口自然增长率、非农人口比例、人均GDP等;对干沟小流域的可持续发展阻碍最大的指标为土壤侵蚀模数、石漠化面积比例、森林覆盖率等生态环境问题。

总体来看，研究区急需开展石漠化小流域综合治理工程，从根本上遏制生态恶化的趋势，治理好生态环境是保证可持续发展的根本前提;在合理利用有限资源的前提下，大力发展现代服务业，加快城镇化进程，实现产业结构的优化布局;加强科普宣传工作，继续加强计划生育工作，严格控制人口的增长速度，高质量地发展教育及培训事业，提高整体人口素质，提升小流域乃至整个区域的竞争力。

研究中得到贵州省毕节市林业局韦清章工程师和贵州省金沙县林业局石漠化治理办公室王平主任、陈辉举工程师、夏百万工程师等的大力帮助，在此表示感谢。

［1］向万丽，戴全厚，邓伊晗，等.石漠化地区小流域生态系统健康定量评价［J］.中国水土保持科学，2011，9(4):11-15

［2］ Hardi P，Barg S，Hodge T，et al.Measuring sustainable development:review of current practice［R］.Occasional Paper No.17，International Institute for Sustainable Development，Winnipeg，Canada，1997

［3］徐中民，张志强，程国栋，等.中国1999年生态足迹计算与发展能力分析［J］.应用生态学报，2003，14(2):280-285

［4］赵杨东，董长坤，张媛.区域可持续发展能力的AHP综合评价［J］.环境科学与管理，2008，33(1):172-175

［5］黎建涛.喀斯特地区小流域可持续发展评价及政策选择:以毕节石桥小流域为例［D］.贵阳:贵州师范大学，2008:34-65

［6］ James D E，Jansen H M A，Opschoor J B.Economic approaches to environmental problem［M］.New York:Elsevier Scientific Publi.Com，1978:208-234

［7］谢洪礼.关于可持续发展指标体系的述评(一):国外可持续发展指标体系研究的简要介绍［J］.统计研究，1999(1):59-63

［8］曹利军，王华东.可持续发展评价指标体系建立原理与方法研究［J］.环境科学学报，1998，18(5):526-532

［9］崔灵周，曹明明，李占斌，等.黄土高原地区可持续发展指标体系与评价方法设计［J］.水土保持通报，2000，20(3):15-19

［10］段文标，余新晓，侯旭峰，等.北京山区石匣小流域综合治理可持续发展评价与分析［J］.水土保持学报，2002，4(16):86-90

［11］徐瑶.贵州喀斯特地区生态经济可持续发展评价研究［J］.四川师范学院学报:自然科学版，2002，23(1):79-82

［12］曹建华，蒋忠诚，杨德生，等.我国西南岩溶区土壤侵蚀强度分级标准研究［J］.中国水土保持科学，2008，6(6):1-7

［13］胡永宏，贺思辉.综合评价方法［M］.北京:科学出版社，2000:39-45

［14］齐义军，付桂军.典型资源型区域可持续发展评价:基于模糊综合评价研究方法［J］.中央民族大学学报:哲学社会科学版，2012，39(3):117-123