中国北方农牧交错带生态脆弱性评价_以鄂尔多斯市为例

摘 要 ：农牧交错带在我国区域生态安全建设中具有重要的生态地位 。 选择鄂尔多 斯 市 作 为 研 究 区 域 ， 基于１ ９ ８ ８ 年和 ２ 年自然和社会经济数据 ， 通过对景观动态变化及生态脆弱性驱动因 素 的 分 析 ， 确定脆弱性评价的指标体 ０ ０ ０ 系， 建立脆弱性评价模型 ， 在Ｇ 运用空间主成分分析进行生态脆弱性评价 。 结果显示 ， 鄂尔 Ｉ Ｓ和 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ 软件支持下 ， 多斯大部分地区处于高度脆弱区和中度脆弱区 ， 抵 御 外 界 干 扰 能 力 较 差。生 态 脆 弱 性 指 数 的 空 间 分 布 有 从 东 北、 西部向中部逐渐增加的态势 ， 生态脆弱性指数高的地 区 主 要 分 布 在 人 类 活 动 比 较 频 繁 的 城 市 区 域 、 生态本底较为 脆弱的库布齐沙漠和毛乌素沙地的西部地区 。２ 年与 １ 年相比 ， 高度脆弱区分布范围有明显扩 大 、 且连片趋 ０ ０ ０ ９ ８ ８ 势 。 其中 ， 东胜区生态质量有所好转 ， 准格尔旗没有较大变化 ， 其他各旗都呈现恶化趋势 ， 尤其以伊金霍洛旗为最 。 关键词 ：农牧交错带 ；生态脆弱性评价 ；地理信息系统 ；鄂尔多斯 中图分类号 ： Ｘ １ ７ １． １ 文献标识码 ：Ａ
期 第４
— — 以鄂尔多斯市为例 蒙吉军等 ：中国北方农牧交错带生态脆弱性评价 —
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海拔在１ 西部为 波 状 高 原 区 ， 属 ０ ０ ０～１ ５ ０ ０ｍ之间 ， 典型的荒漠草原 ， 东部为丘陵沟壑水土流失区和砒 砂岩裸露区 ， 北部为黄河冲积平原 ， 中部为毛乌素沙 地和库布齐沙漠 ， 总面积为 ８ 万ｋ ． ７ ４ ｍ
第３ 卷 第４ 期 ０ 中 国 沙 漠 年７ 月 Ｊ ２ ０ １ ０ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｄ Ｅ Ｓ Ｅ Ｒ Ｔ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ ＣＨ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ４ Ｊ ｕ ｌ ． ２ ０ １ ０
］ ３ ２－３ ４ 。 其中 ， 自然因素奠定了地理过程发生 个方面 ［
的基本空间格局 ， 包 括 地 质 构 造、 地 貌 特 征、 地表物 生物群体类型及气候状况等因子 ； 人为活动 质组成 、
来自中国科学院资源与环境数据中心 。 来自国家基础地理信息中心 。 来自内蒙古气象台站 。
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］ １－６ 。 脆弱 环境容量小以及自然恢复能力差等特点 ［
和 波 动 的 特 点， 生态系统亦具有脆弱性和敏感
１ ６］ 。 近年来 ， 性［ 由 于 人 类 活 动 的 影 响， 土地利用发 ］ １ ７－２ ０ ， 生了很大的变化 ［ 新中国成立以来 ３ 理 开 发 ，
１ ３］ 。鄂尔多斯位于我国北方 干旱荒漠 区 和 海 岸 带 ［
１ 研究区选择与数据来源
１． １ 研究区 鄂尔多斯地区是我国半干旱地区一个相对独立
２ ９］ ， 的自然地理单元 ［ 位于温带草原 与 荒 漠 的 过 渡 地
带， 其主体部分是一个完整的行政区域 ， 即鄂尔多斯 —４ 市。地 处 内 蒙 古 西 南 部， 地理坐标为３ ７ ° ３ ５ ′ ０ ° ， — ， 处 于 黄 河 与 长 城 的 环 抱 ５ １ ′Ｎ １ ０ ６ ° ４ ２ ′ １ １ １ ° ２ ７ ′Ｅ （ 。属典型的温 之中 ， 可谓 “ 三面 黄 河 一 面 城 ” 图 １） 带大陆 性 气 候 ， 年降水量仅为１ 年蒸 ７ ０～３ ５ ０ ｍｍ， 平均 发量却 达２ ０ ０ ０～３ ０ ０ ０ ｍｍ。 地 形 西 高 东 低 ，
? ? ?
。 辖７ 旗
区， 其中杭 锦 旗 、 鄂 托 克 旗、 鄂托克前旗和乌审旗 １ 为牧业旗 ； 准格尔 旗 、 达 拉 特 旗、 伊金霍洛旗和东胜 。境 内 自 然 资 源 富 集， 区） 煤炭探 区为半农半牧旗 （ ／ 明储量约占 全 国 的 １ 天然气探明储量约占全国 ６， ／ ／ 羊绒制品产量约占全国的 １ 素有 “ 地下煤 的１ ３， ３， 、 “ 海” 世界羊绒产 业 中 心 ” 等 美 誉。 近 年 来， 鄂尔多 ， 斯创造了举世瞩目 的 “ 鄂尔多斯经济现象” 并与黄 河北岸的呼和浩特 市 、 包头市形成了内蒙经济发展 。 金三角 ” 最为活跃的 “
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态脆弱性的研究 ， 以期能为各级政府部门的环境管 理与决策提供科学 依 据 ， 同时也对制定区域可持续 发展战略决策具有重要的参考价值 。
。 近 年 来， 国内外对脆弱
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生态系 统 展 开 了 深 入 而 广 泛 的 研 究
。生态脆
弱性评价是在区域 尺 度 上 ， 对生态系统的脆弱程度 做出定量或者半 定 量 的 分 析 、 描 绘 和 鉴 定。 评 价 的 对象为人 类 活 动 干 扰 或 外 界 环 境 胁 迫 下 的 生 态 系 统， 评价内容是对 生 态 系 统 的 不 稳 定 性 以 及 生 态 系 统对人类活动和外界干扰可能的响应进行分析和预 测。 目前， 我国的生态脆弱区研究主要集中在农牧 交错带 、 江河源区 、 黄土丘陵沟壑区 、 喀斯特岩溶区 、
多斯 ９ 鄂尔多斯分旗县社会经 ０ｍ 分辨率 Ｄ ＥＭ ? ；
３ １］ ； 鄂尔多斯１ 气 象 数 据 ?。 济统计数 据 ［ ９ ６ １—２ ０ ０ ３ 此外 ， 还有来源于鄂尔多斯市统计局 、 林业局及农业
局的相关资料 。
２ 研究方法
２． １ 评价因子的选择 导致生态脆弱的因素有自然因素和人为因素两
农牧交错带
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， 地质 、 地貌 、 气候 、 生物 、 土壤等自
尤其是土地利用 ） 都表现出过渡 然条件和人文要素 （
２ ０ ０ ９ ９ ８；改回日期 ： ２ ０ ０ ９ ２ ０ 收稿日期 ： ０ ２ １ ３ ） ） 国家自然科学基金项目 （ 和国家科技支撑计划课题 （ 联合资助 ４ ０ ８ ７ １ ０ ４ ８ ２ ０ ０ ６ Ｂ Ａ Ｄ ２ ０ Ｂ ０ ７ 基金项目 ： ， ， 蒙吉军 （ 男（ 汉族 ） 甘肃张掖人 ， 博士 ， 副教授 ， 主要从事资源环境管理 、 土地变化科学 、 区域开发与管理等方 面 的 研 究 。 １ ９ ７ １—） 作者简介 ： ： Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｉ ｕ ｎ ｍ＠ｐ ｋ ｕ． ｅ ｄ ｕ． ｃ ｎ ｊ ｊ
图 １ 鄂尔多斯地理位置 Ｆ ｉ ． １ Ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｏ ｒ ｄ ｏ ｓ ｇ
１． ２ 数据来源 研究采用的主要数据如下 ： 鄂尔多斯市 １ 年 ９ ８ ８ 年 土 地 利 用 数 据 ?； 鄂尔多斯植被类型 和２ ０ ０ ０
２ ９］ ３ ０］ ； ； 图［ 土 壤 类 型 分 布 图 和 土 壤 侵 蚀 类 型 图［ 鄂尔
］ ２ １－２ ２ ； 出， 表现出沙漠化加剧 ， 可利用土地锐减 ［ 草地 ］ ２ ３－２ ４ ； 退化严重 ， 承载力急剧下降 ［ 生态系统敏感 ， 自 ］ ２ ５－２ ７ 。 目前 ， 然灾害频繁 ［ 已成为极端受损的生态系 ２ ８］ 。通过对该地区生 统， 是我国主要的荒漠化中 心 ［
是相对于稳定生态系 生态系统是一个相 对 的 概 念 ， 统而言 ， 脆弱生态系统维持稳定状态的能力较低 ， 在 同等干扰下 ， 更容易偏离系统原有的平衡状态 ， 向着 生态恶化 的 方 向 发 展
２［ ２ ５］
生物群落演替发 使得土地利用空间 模 式 不 断 改 变 ， 生变化 。 两者相互 作 用 、 彼此叠加造成生态脆弱的 结果 。 基于此 ， 在对 研 究 区 自 然 因 素 和 经 济 社 会 对 生态脆弱性驱动作 用 分 析 的 基 础 上 ， 选取年均降水 海 拔、 坡 度、 植 被 类 型、 土 壤 类 型、 量、 ０ ℃ 积 温、 ≥１ 经济增长率 、 牲畜 密 度 、 工 农 业 产 值 比、 人均耕地面 个指标组成评价指标体系 ， 对鄂尔多斯生态脆 积１ ０ 弱性进行综合评价 。 ２． ２ 评价单元的确定 评价 单 元 反 映 一 定 的 空 间 和 实 体 ， 包含一系列 影响环境质量的因 素 ， 其划分应客观反映环境质量 同 一 单 元 应 具 有 均 质 属 性。本 研 究 采 的空间差异 ， 用行政单元和栅格 单 元 相 结 合 的 方 法 ， 用栅格单元 作为指标因子的数据载体和单因子的基本评价分析 用矢量面 状 单 元 作 为 综 合 评 价 分 析 单 元 。 根 单元 ， 选择１ 据本研究的 目 的 ， ０ ０ ｍ×１ ０ ０ｍ 格网作为基 本评价分析单元 ， 以旗县级行政区单元作为综合评 价分析单元 。 ２． ３ 评价因子的标准化 由于各评价因子的数据性质不同 ， 量纲各异 ， 无 还 是 计 量 单 位， 都 不 具 有 可 比 性， 论指标的分级值 ， 需要对不同参评因 子 的 等 级 区 分 ， 实现统一标准下 将各因子的变化情况 的量化表达 。 对于 自 然 因 素 ， 和导致生态恶化的 阈 值 相 比 较 ， 根据该因子变化所 能引起的生态脆弱性程度 ， 分为微弱 、 轻度 、 中度 、 高 ） 。 各个参评因 子 数 据 经 量 化 度和极严重 ５ 级（ 表１ 处理后 ， 是一组反映其属性特征的 数 值 ， 值 介 于 ０～ 之间 ， 标准值越大对生态质 量 的 影 响 也 就 越 大 。 １ ０ ０ 对于人文因素 ， 将统 计 数 据 运 用 极 差 标 准 化 方 法 进 ） 。 行数据的标准化转化 （ 表２ ２． ４ 评价因子权重的确定 通过空间主成分分析方法确定各评价因子的权 重， 消除统计 数 据 之 间 的 重 叠 信 息 。 基 于 ＡＲ Ｃ Ｇ Ｉ Ｓ 软件 ， 将各 因 子 栅 格 图 层 运 用 地 图 代 数 功 能 叠 ９ ． ０ 加起来 ， 使研究区内 的 任 意 一 点 都 被 赋 予 了 各 要 素 的属性值 ， 输 出 属 性 表。 将 属 性 表 导 入 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ软件 根据主成分矩阵和各主成分的贡 进行主成分分析 ， 献率计算出各因素的权重 ， 其计算公式为 ：
主要体 Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ Ｖ ｕ ｌ ｎ ｅ ｒ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ 生 态 脆 弱 性 （ ｇ ｙ） 易变性 ， 以及 现在生态系统结构和功能上的敏感性 、 抗干扰能力和恢复能力的下降等方面 。 其产生原因 与生态系统本身的 特 性 有 关 ， 也与生态系统受到的 干扰有关 。 一般来说 ， 生态脆弱区具有敏感性强 、 稳 生态弹性小 、 抗干扰能力差 ； 生态承载力低 、 定性差 ；