趙筱青, 譚 琨, 易 琦, 李思楠, 苗培培, 普軍偉

(云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院, 昆明 650091)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出，生態(tài)安全性問(wèn)題研究引起了地理學(xué)、資源學(xué)和生態(tài)學(xué)等研究者的廣泛關(guān)注[1]。自20世紀(jì)九十年代以來(lái)，杞麓湖流域內(nèi)人口迅速增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)加劇了用水壓力、加之“十二五”期間連續(xù)多年干旱等原因，加劇了湖泊水質(zhì)惡化及流域生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。為了弄清杞麓湖流域的生態(tài)安全性，指導(dǎo)流域環(huán)境綜合治理工作，遏制生態(tài)環(huán)境惡化，開(kāi)展杞麓湖流域生態(tài)安全性及在影響因子中的變化特征研究十分必要且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

生態(tài)安全評(píng)價(jià)是對(duì)一定時(shí)間、空間范圍內(nèi)生態(tài)安全水平的定性、定量描述[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)區(qū)域生態(tài)安全性理論和方法進(jìn)行了諸多研究[3]，國(guó)外對(duì)生態(tài)安全的研究主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：環(huán)境污染引發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、國(guó)家層面生態(tài)安全政策的制定和微觀生態(tài)系統(tǒng)健康與質(zhì)量評(píng)估[4]，國(guó)內(nèi)主要集中在對(duì)生態(tài)安全概念、內(nèi)容和方法、進(jìn)展等方面的研究[5]。我國(guó)對(duì)生態(tài)安全的研究從定性分析到區(qū)域生態(tài)安全狀態(tài)的分析再到現(xiàn)在的信息技術(shù)(3S技術(shù))的引入，促使近些年來(lái)我國(guó)生態(tài)安全的研究獲得較快發(fā)展，同時(shí)因?yàn)檠芯繒r(shí)間較短，還沒(méi)有形成完整系統(tǒng)的理論方法體系，對(duì)生態(tài)安全評(píng)價(jià)的理論及實(shí)踐、研究方法和動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制等方面還沒(méi)有形成統(tǒng)一意見(jiàn)[6]。但生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法主要有以利用專家判讀和層次分析為代表的綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法、以生態(tài)系統(tǒng)模型為代表的生態(tài)模型評(píng)價(jià)法、以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)的景觀生態(tài)模型評(píng)價(jià)法和以3S技術(shù)為支撐的數(shù)字地面模型評(píng)價(jià)法等[7-8]。

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法是指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)將一組相同或不同指數(shù)值，轉(zhuǎn)化成一個(gè)綜合指數(shù)的方法，是當(dāng)前生態(tài)安全評(píng)價(jià)中運(yùn)用最多的一種方法[9]。論文以水土保持、生物多樣性保護(hù)和生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)為目標(biāo)，選擇高原湖泊杞麓湖流域?yàn)檠芯繀^(qū)，運(yùn)用綜合指數(shù)法并結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，對(duì)流域生態(tài)安全性進(jìn)行評(píng)估并劃分安全等級(jí)，分析各安全等級(jí)形成的主導(dǎo)因素，進(jìn)一步探討流域生態(tài)安全性及其影響因子空間分異與成因機(jī)理，對(duì)湖泊保護(hù)、流域土地合理利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和流域生態(tài)保護(hù)規(guī)劃等具有一定的參考價(jià)值，同時(shí)為類似流域生態(tài)安全性及在影響因子中的變化特征研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

杞麓湖流域位于102°33′48″—102°52′36″E，24°4′36″—24°14′2″N，屬于珠江流域西江水系。流域涉及7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積354.94 km2，總?cè)丝?40 896人。杞麓湖流域是一個(gè)典型的高原湖盆地，近似為一個(gè)封閉型的西東向平行四邊形形狀，中部為湖泊，湖周為平壩區(qū)，主要分布在湖泊的南、西、北三面，壩區(qū)外圍為中、低山，海拔高程多在1 979～2 100 m之間。研究區(qū)主要以鋼鐵及其制品加工行業(yè)、造紙彩印包裝、食品加工、化肥制造以及大量施用化肥農(nóng)藥的蔬菜種植業(yè)為主，致使湖泊水質(zhì)持續(xù)惡化趨勢(shì)，影響著人類對(duì)杞麓湖流域內(nèi)的資源開(kāi)發(fā)和保護(hù)，進(jìn)一步激化了流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)的基本矛盾，嚴(yán)重制約高原湖泊流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

研究數(shù)據(jù)包括土地覆蓋類型、植被覆蓋度、DEM數(shù)據(jù)、距水體距離、距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離等。其中土地覆蓋類型數(shù)據(jù)采用美國(guó)地質(zhì)勘探局(United States Geological Survey，USGS)15 m空間分辨率的Landsat8 OLI遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行人機(jī)交互式室內(nèi)遙感解譯和野外驗(yàn)證得到，室內(nèi)解譯根據(jù)遙感影像特征所反映的形狀、顏色，用類比分析方法獲得遙感圖像中與實(shí)際地物的對(duì)應(yīng)信息，并依據(jù)國(guó)家發(fā)布的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)及土地經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征等進(jìn)行分類，實(shí)地的采點(diǎn)驗(yàn)證表明，研究區(qū)的31個(gè)實(shí)地采樣點(diǎn)中，采樣點(diǎn)與判圖時(shí)的土地利用類型對(duì)照一致的點(diǎn)有28個(gè)，解譯精度為90.32%，符合研究需要。植被覆蓋度是基于NDVI的像元二分模型結(jié)合ENVI 5.1軟件進(jìn)行提??；DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(30 m×30 m)，主要用來(lái)提取所需坡度和海拔數(shù)據(jù)；DEM數(shù)據(jù)和遙感影像是流域邊界提取的主要數(shù)據(jù)源，流域邊界矢量數(shù)據(jù)由云南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站提供；距水體距離、距其他建設(shè)用地距離和距居民點(diǎn)距離等數(shù)據(jù)從土地覆蓋類型矢量數(shù)據(jù)中提取，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，建立多級(jí)緩沖區(qū)得到；社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于通?？h統(tǒng)計(jì)年鑒；此外還有來(lái)自于環(huán)保局、國(guó)土局、通?？h人民政府等部門(mén)的相關(guān)流域治理防治規(guī)劃和專題報(bào)告等數(shù)據(jù)資料。

1.3 研究方法

研究運(yùn)用3S技術(shù)與綜合指數(shù)法相結(jié)合，采取熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，對(duì)高原湖泊杞麓湖流域生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，將單因子評(píng)價(jià)結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加分析，并運(yùn)用ArcGIS空間區(qū)統(tǒng)計(jì)功能，求取各生態(tài)安全等級(jí)與平均生態(tài)安全指數(shù)在不同因子中的面積比例，然后從面積比例差異、平均生態(tài)安全指數(shù)等角度，把單因子評(píng)價(jià)結(jié)果和綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以此揭露流域生態(tài)安全格局的空間分異規(guī)律特征與形成機(jī)理。

1.3.1 生態(tài)安全評(píng)價(jià) 生態(tài)安全評(píng)價(jià)是對(duì)其維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性能力及生態(tài)安全性狀況的研究[10-11]。論文運(yùn)用綜合指數(shù)法結(jié)合GIS加權(quán)疊加分析技術(shù)對(duì)杞麓湖流域生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)模型如下：

式中：ESI為第i個(gè)柵格單元的綜合生態(tài)安全指數(shù)；Pij為第i個(gè)柵格單元的第j個(gè)指標(biāo)的安全指數(shù)；Wj為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。以ArcGIS中的Natural Break 法將得到的ESI值分為4級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同級(jí)別的生態(tài)安全等級(jí)。該方法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的JENK最優(yōu)法得出的分界點(diǎn)，能使各級(jí)的內(nèi)部方差之和最小[12]。

1.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取不僅要考慮該區(qū)域自然和人文社會(huì)因素及潛在因素的影響，同時(shí)考慮流域指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲取性、代表性、全面性、綜合性。海拔和坡度可以反映地表起伏程度和侵蝕強(qiáng)度，由地表起伏和水土侵蝕帶來(lái)的污染物是杞麓湖流域水域污染的主要原因之一，影響該流域的生態(tài)安全狀況；植被覆蓋度和土地覆蓋類型能反映生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定狀況及地表覆被狀況等，對(duì)流域生態(tài)安全性有重要影響；道路、其他建設(shè)用地和居民點(diǎn)用地是杞麓湖流域人類主要活動(dòng)場(chǎng)所，越靠近道路、其他建設(shè)用地和居民點(diǎn)，交通越便利，社會(huì)經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，人類開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度就越大，對(duì)流域生態(tài)安全性影響更大；水是一切生物和人類生存與發(fā)展的基本條件，距離水體越近一般具有較好的生態(tài)條件，其土壤水分含量在一定程度上也較高，對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的大小及安全性影響較大，由此可見(jiàn)距水體距離可作為其指標(biāo)之一；距不同用地類型的距離可以作為人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)安全狀態(tài)影響的指標(biāo)。因此，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，選取了海拔、坡度、植被覆蓋度、土地覆蓋類型、距水體距離、距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離、距道路距離等8個(gè)指標(biāo)為評(píng)價(jià)因子。因子的分級(jí)賦值，參考學(xué)者李晶[13]、蒙吉軍[14]、卓靜[15]、謝花林[16]、李玉平[17]、劉孝富[18]等的研究成果，并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，制定影響流域生態(tài)安全的各因子生態(tài)安分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，界定各評(píng)價(jià)因子的安全等級(jí):4，3，2，1分別代表不安全、較低安全、中等安全和高度安全。值越小，生態(tài)環(huán)境越安全，安全性越高。

表1 流域生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)與等級(jí)劃分

1.3.3 指標(biāo)權(quán)重確定 在多指標(biāo)評(píng)價(jià)問(wèn)題中，權(quán)重的確定是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，目前有很多確定權(quán)重的方法，大致可以分為兩大類：主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。而客觀賦權(quán)法中的熵值法在客觀條件下能使權(quán)重更符合實(shí)際[20-22]。因此，考慮評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和精確性，本文采用熵值法求取指標(biāo)權(quán)重，其模型如下。

(1) 根據(jù)熵的定義，n個(gè)評(píng)價(jià)單元(柵格單元)m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為：

(2) 利用熵值計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)，可得到第i個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)：

利用以上熵值法模型通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算得到生態(tài)安全評(píng)價(jià)各指標(biāo)的權(quán)重，見(jiàn)表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值與熵權(quán)

圖1 流域單因子的生態(tài)安全等級(jí)分布

2 結(jié)果與分析

2.1 流域生態(tài)安全性分析

運(yùn)用自然斷點(diǎn)法將生態(tài)安全綜合指數(shù)分為4個(gè)等級(jí)，高度安全的ESI指數(shù)為1.16～2.09；中度安全為2.09～2.54；較低安全為2.54～2.97；不安全為2.97～3.86。流域平均生態(tài)安全指數(shù)為2.59，處于較低安全狀態(tài)；流域大部分區(qū)域處于較低安全狀態(tài)，其面積為128.15 km2，占流域總面積的36.33%；其次是中度安全狀態(tài)，其面積為82.41 km2，占流域總面積的23.36%；不安全狀態(tài)面積為79.48 km2，占流域總面積的22.53 %；最少的是高度安全狀態(tài)，其面積為62.69 km2，占流域總面積的17.77%。流域較低安全狀態(tài)及以下面積占到58.86%，是遏制杞麓湖流域生態(tài)持續(xù)退化和水土保持的關(guān)鍵區(qū)(圖1)。

圖2 杞麓湖流域生態(tài)安全

從空間分布上來(lái)看，流域較低安全區(qū)主要分布在西北部、東南部和西南部，中度安全區(qū)集中在中部、西部和南部，不安全主要分布在西北部和東南部，高度安全主要分布在杞麓湖周圍和流域西南部和北部的林地(圖2)；

從行政單元來(lái)看，高度和中度安全區(qū)主要集中在河西鎮(zhèn)、九龍街道和楊廣鎮(zhèn)；較低安全區(qū)主要分布在河西鎮(zhèn)、四街鎮(zhèn)和楊廣鎮(zhèn)；不安全集中在納古鎮(zhèn)、四街鎮(zhèn)、秀山街道和楊廣鎮(zhèn)；總的來(lái)說(shuō)，楊廣鎮(zhèn)的西北部、河西鎮(zhèn)的北部和九龍街道的西南部安全性較高，四街鎮(zhèn)、納古鎮(zhèn)和楊廣鎮(zhèn)東南部以及秀山街道中部安全性較低(圖2)。

2.2 流域生態(tài)安全性在各因子中的變化特征

通過(guò)對(duì)比流域單因子的生態(tài)安全等級(jí)分布圖和流域生態(tài)安全圖(圖1，圖2)及平均生態(tài)安全指數(shù)的計(jì)算，地形、植被覆蓋度、土地覆蓋類型、距水體距離、距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離和距離道路遠(yuǎn)近因子與流域生態(tài)安全空間耦合度較高，說(shuō)明這些因子對(duì)流域的生態(tài)安全有重大影響。經(jīng)GIS空間區(qū)統(tǒng)計(jì)，求取各生態(tài)安全等級(jí)與平均生態(tài)安全指數(shù)在不同因子中的分異情況(表3)。

2.2.1 流域生態(tài)安全在地形因子中的變化特征

(1) 坡度。坡度0°～7°的區(qū)域，生態(tài)安全等級(jí)以較低安全為主，占總面積的38.29%；坡度7°～15°的區(qū)域以較低安全為主，占34.14%，中度安全面積也較大，占總面積的24.28%，該區(qū)是水田和旱地集中分布區(qū)，人為干擾較大，對(duì)生態(tài)安全有重大影響，因此是生態(tài)保護(hù)建設(shè)的關(guān)鍵坡度區(qū)；坡度15°～25°區(qū)域以較低安全為主，中度安全次之，分別占總面積的34.56%和26.25%，這與該區(qū)水土流失較嚴(yán)重但人為干擾相對(duì)較少有關(guān)；坡度>25°區(qū)域較低和不安全占到總面積的65.89%，高度安全僅占10.6%，應(yīng)加大對(duì)該區(qū)生態(tài)保護(hù)力度，增加植被覆蓋度以提高其生態(tài)安全性。4個(gè)坡度等級(jí)的平均生態(tài)安全指數(shù)均屬于較低安全。從平均生態(tài)安全指數(shù)變化規(guī)律來(lái)看，坡度和平均生態(tài)安全指數(shù)呈正相關(guān)，坡度增加平均生態(tài)安全指數(shù)亦增大。

(2) 海拔。海拔1 800 m以下區(qū)域，生態(tài)環(huán)境主要處于較低安全水平，占該海拔區(qū)總面積36.57%，其次為中度安全和高度安全，分別占24.39%，22.41%，不安全區(qū)主要分布在縣城中心區(qū)，該海拔區(qū)居民點(diǎn)用地、建設(shè)用地和耕地分布廣泛，人類活動(dòng)非?；钴S，景觀破壞程度較重，生態(tài)安全等級(jí)分界明顯，應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)規(guī)劃建設(shè)；較低和不安全集中分布在海拔1 800～2 000 m區(qū)域，共占總面積的74.42%，應(yīng)把該區(qū)作為重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)建設(shè)區(qū)，提高流域生態(tài)安全性；海拔2 000～2 200 m區(qū)域，高度、中度和較低安全等級(jí)占總面積比例相差很小，不安全等級(jí)僅占15.15%，說(shuō)明該海拔區(qū)生態(tài)安全性較高，景觀連通性較好；海拔>2 200 m區(qū)域，高度和中度安全占比很大，占總面積的77.52%，較低和不安全等級(jí)占比很小，僅占22.48%，說(shuō)明該區(qū)生態(tài)安全性非常好，這與該區(qū)林地面積較大且受人類干擾少密切相關(guān)。

總之，在流域坡度和海拔范圍較小區(qū)域，生態(tài)安全狀況最復(fù)雜多變，且以較低安全為主，這些區(qū)域是人類開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度最大的地區(qū)，在該區(qū)嚴(yán)格落實(shí)土地用途管制制度及嚴(yán)控過(guò)度開(kāi)發(fā)、限制對(duì)重要生態(tài)保護(hù)區(qū)域的開(kāi)發(fā)利用，合理科學(xué)規(guī)劃好各類用地，才是保證流域生態(tài)安全的關(guān)鍵。

表3 生態(tài)安全等級(jí)及指數(shù)在各因子中的面積比例、平均值

2.2.2 生態(tài)安全在地表覆蓋因子中的變化特征 地表覆蓋對(duì)流域生態(tài)安全的影響主要體現(xiàn)在土地覆蓋類型和植被覆蓋度上，從表1可得，單因子評(píng)價(jià)的土地覆蓋類型安全性從高到低為有林地、水域>草地、灌木林地、湖濱濕地、水田、園地>旱地、未利用地>建設(shè)用地，和綜合評(píng)估結(jié)果相比(表3)，土地覆蓋類型的安全等級(jí)排序基本一致。從平均生態(tài)安全指數(shù)來(lái)看，最小為2.34，最大為3.24，變化很大，說(shuō)明土地覆蓋類型對(duì)生態(tài)安全影響非常大；從面積比例來(lái)看，有林地、水域主要以高度和中度安全為主，占該地類區(qū)面積的63.75%，草地、灌木林地、湖濱濕地、水田、園地則位于較低安全區(qū)，占該區(qū)50.28%，因?yàn)樵搮^(qū)受人類干擾較大，所以生態(tài)安全水平較低；旱地、未利用地較低安全與不安全面積占比均較大，分別為42.68%，39.89%，應(yīng)重視該區(qū)水土保持工作，合理科學(xué)利用土地。不安全區(qū)聚集在建設(shè)用地區(qū)，占到了該地類的94.49%，該地應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的土地利用規(guī)劃，嚴(yán)格實(shí)施土地用途管制制度，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)。從平均生態(tài)安全指數(shù)來(lái)看，植被覆蓋度與生態(tài)安全指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著覆蓋度的降低，生態(tài)安全指數(shù)不斷增大，且指數(shù)區(qū)間變化較大，說(shuō)明植被覆蓋度對(duì)生態(tài)安全有較大影響。從面積比例來(lái)看，在覆蓋度>60的地區(qū)，以中度和較低安全為主，占到該面積區(qū)的77.94%，覆蓋度30～60區(qū)域，較低安全比重很大，占到了85.5%，不安全區(qū)集中分布在覆蓋度<30的區(qū)域，約占到了該等級(jí)區(qū)總面積的一半，生態(tài)環(huán)境很差，所以應(yīng)合理開(kāi)發(fā)利用土地，適當(dāng)增加植被覆蓋度，提高其生態(tài)安全水平。

2.2.3 生態(tài)安全在人類活動(dòng)因子中的變化特征 距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離和距道路距離能反映人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)安全格局的影響，從面積比例看，距離其他建設(shè)用地、居民點(diǎn)和道路越遠(yuǎn)生態(tài)高度安全區(qū)面積越大，生態(tài)安全性越高；在距離>1 500 m中，其他建設(shè)用地、居民點(diǎn)和道路在各區(qū)的高度安全區(qū)面積都占絕大比例，分別占各區(qū)域的89.35%，71.86%，51.44%，生態(tài)安全狀況非常好，這主要與人類活動(dòng)干擾少、開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度小和生態(tài)系統(tǒng)破壞小有關(guān)；在1 000～1 500 m等級(jí)中，距其他建設(shè)用地距離和距居民點(diǎn)距離主要以中度安全和高度安全為主，分別各占總面積的96.34%，77.89%，但在道路因子中，雖然中度安全面積還是較大，但較低安全面積比例也較大，達(dá)到了總面積的37.30%，這主要是因?yàn)椴缓侠淼牡缆方ㄔO(shè)，阻隔了生態(tài)流擴(kuò)散和物種的傳播，所以使其生態(tài)安全性有所降低；在距離500～1 000 m區(qū)域，距其他建設(shè)用地距離以中度安全為主，占總面積的45.73%，距居民點(diǎn)距離和距道路距離以較低安全為主，分別占該區(qū)總面積的43.99%，50.47%；在距離<500 m區(qū)間，距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離和距道路距離均以較低安全和不安全為主，分別占各區(qū)總面積的87%，89.26%，90.11%，這說(shuō)明離其他建設(shè)用地、居民點(diǎn)和道路越近，人類活動(dòng)強(qiáng)度越大，生態(tài)環(huán)境破壞越嚴(yán)重，生態(tài)安全性越低，所以該區(qū)應(yīng)控制其人口過(guò)快增長(zhǎng)與資源過(guò)度開(kāi)發(fā)，合理規(guī)劃各類用地，增加綠地面積以提高其生態(tài)安全性。從平均生態(tài)安全指數(shù)來(lái)看，距離其他建設(shè)用地、居民點(diǎn)和道路越遠(yuǎn)，生態(tài)安全指數(shù)越小，安全性越高，且平均生態(tài)安全指數(shù)在等級(jí)區(qū)之間變化都很大，其他建設(shè)用地、居民點(diǎn)和道路其指數(shù)變化區(qū)間分別為1.83～2.87，1.95～2.90，2.13～2.92，說(shuō)明這3個(gè)因子對(duì)生態(tài)安全影響非常大。

2.2.4 生態(tài)安全在水體環(huán)境因子中的變化特征 理論上，距水體越近，生物多樣性越豐富，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，生態(tài)安全程度較高，但生態(tài)安全會(huì)受到水體周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多種因素的綜合影響，其安全性距水體遠(yuǎn)近會(huì)存在一定變化差異。從面積比例來(lái)看，在距離水體500 m以內(nèi)的區(qū)域，以中度安全和較低安全為主，占總面積的68.02%，高度安全區(qū)只占到了總面積的14.39%，這與人類活動(dòng)密切相關(guān)，水源是工農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，距水體越近越是工農(nóng)業(yè)發(fā)展的集中區(qū)，同時(shí)也是人口聚集區(qū)，人類開(kāi)發(fā)利用程度大，加劇了水體的污染，使生態(tài)安全性有所降低，應(yīng)加大對(duì)該區(qū)的水污染治理，提高其生態(tài)安全性；在500～1 000 m與1 000～1 500 m區(qū)域內(nèi)，以較低安全為主，分別占總面積的41.13%、39.33%，總體安全水平較低，合理節(jié)約利用水資源，是提高該區(qū)生態(tài)安全的關(guān)鍵；在>1 500 m區(qū)域，以高度安全為主，占到該區(qū)總面積的89.35%，這與遠(yuǎn)離湖泊污染區(qū)和人類開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)較小緊密相關(guān)。從平均生態(tài)安全指數(shù)來(lái)看，其指數(shù)在各等級(jí)區(qū)變化較小，說(shuō)明距水體遠(yuǎn)近因子與生態(tài)安全的空間耦合性不是很好。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

(1) 生態(tài)安全性評(píng)價(jià)的綜合探討。綜合指數(shù)模型能將部分界線不清，很難定量的評(píng)價(jià)因子相對(duì)定量化，能保證評(píng)價(jià)指標(biāo)信息的完整化并使評(píng)價(jià)因子簡(jiǎn)單化，體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全真實(shí)的生態(tài)安全狀態(tài)，解決評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性和模糊性問(wèn)題，評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀[23]。其缺陷是不易消除重復(fù)評(píng)價(jià)問(wèn)題，運(yùn)行處理較為繁雜。目前對(duì)生態(tài)安全的研究，主要是對(duì)區(qū)域總體生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)估[24-26]，很少?gòu)目臻g上深入剖析各單因子的生態(tài)安全性，不能充分的揭示區(qū)域各因子對(duì)生態(tài)安全性高低的影響及其內(nèi)在形成機(jī)理。本文與大部分區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)不同之處在于深入分析了各因子的生態(tài)安全空間分異規(guī)律，運(yùn)用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重并結(jié)合GIS空間分析功能，提高了研究結(jié)果的空間可視化和實(shí)用性。

(2) 生態(tài)安全性及其影響因子空間分異探討。一方面，生態(tài)安全性受多因素的綜合影響[27-30]，單一因子無(wú)法準(zhǔn)確反映其生態(tài)安全性高低，某些因子對(duì)生態(tài)安全性有明顯的影響，其安全等級(jí)分界也比較明顯，如論文中的植被覆蓋度、土地覆蓋類型、距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離和距離道路遠(yuǎn)近等因子，但某些因子與生態(tài)安全空間耦合度較低，會(huì)出現(xiàn)與理論研究存在一定變化差異的情況，如論文中的距水體遠(yuǎn)近因子，在星云湖流域的研究中，其距離建設(shè)用地因子也存在與理論不相符的情況[31],說(shuō)明不同研究區(qū)會(huì)存在一些特殊影響因子，它主要與當(dāng)?shù)靥厥獾沫h(huán)境特征、具體利用情況及表現(xiàn)特征有關(guān)。因此，科學(xué)合理選取對(duì)生態(tài)安全性有明顯影響的因子、多因素的綜合評(píng)估和如何把理論研究與實(shí)際情況更好的結(jié)合起來(lái)將是下一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容。另一方面，目前對(duì)生態(tài)安全性影響因子變化特征的研究較少，本研究以各等級(jí)面積比例和平均生態(tài)安全指數(shù)來(lái)分析不同因子的空間變化特征，基本能反映影響該區(qū)生態(tài)安全性的因素及其各因子的空間規(guī)律特征，分析結(jié)果能為湖泊保護(hù)、合理的土地利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃等提供一定參考。

(3) 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)探討。影響生態(tài)安全性的因素很多，涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然等各方面，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系構(gòu)建做過(guò)很多研究[32-36]，但是至今為止仍未有統(tǒng)一的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。本文建立的指標(biāo)體系也是一種探索，旨在為流域生態(tài)安全性評(píng)估及其影響因子的變化特征研究摸索出一種研究方法。因子中海拔和坡度可以反映地表起伏程度和侵蝕強(qiáng)度，影響杞麓湖流域的生態(tài)安全狀況；植被覆蓋度和土地覆蓋類型能反映生物多樣性和地表的覆被狀況，對(duì)流域生態(tài)安全有重要影響；道路、其他建設(shè)用地和居民點(diǎn)是杞麓湖流域人類主要活動(dòng)場(chǎng)所，越靠近道路、其他建設(shè)用地和居民點(diǎn)，交通越便利，人類開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度就越大，對(duì)流域生態(tài)安全性影響更大，所以該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有一定的科學(xué)合理性。但由于涉及生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多方面，加之受數(shù)據(jù)獲取和技術(shù)的限制，有些因素難以空間化，不得不舍棄，如湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度、工農(nóng)業(yè)污染強(qiáng)度和水質(zhì)等指標(biāo)，在接下來(lái)的研究中將考慮把這些因素納入進(jìn)來(lái)。另外，未能對(duì)影響生態(tài)安全的各因子之間的關(guān)聯(lián)和聯(lián)系深入剖析也是本文不足的地方，未來(lái)將對(duì)其進(jìn)行深入研究。因此，進(jìn)一步探索并建立科學(xué)、合理且針對(duì)性強(qiáng)的生態(tài)安全評(píng)價(jià)因子和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嘗試多模型多方法的集成和運(yùn)用，將是未來(lái)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

3.2 結(jié) 論

(1) 杞麓湖流域大部分區(qū)域以較低安全狀態(tài)為主，占流域總面積的36.33%，中度安全和不安全次之，高度安全面積最少，僅占17.77%；從空間分布看，較低安全區(qū)主要分布在流域西北部、東南部和西南部。從行政單元看，較低安全區(qū)主要分布在河西鎮(zhèn)、四街鎮(zhèn)和楊廣鎮(zhèn)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這些區(qū)域的生態(tài)保護(hù)和建設(shè)。

(2) 通過(guò)對(duì)杞麓湖流域生態(tài)安全性及在各因子中的變化特征研究，發(fā)現(xiàn)在流域坡度較小和海拔較低區(qū)域，生態(tài)安全狀況最錯(cuò)綜復(fù)雜，且以較低安全為主；有林地主要以高度安全為主，建設(shè)用地區(qū)不安全面積比例最大；距離其他建設(shè)用地、距離居民點(diǎn)和距離道路越近生態(tài)不安全區(qū)面積越大，生態(tài)安全性越低。距水體距離對(duì)生態(tài)安全性的影響受多重因素的制約，尤其是水污染狀況，因此與理論上存在一定變化差異。

(3) 通過(guò)對(duì)比流域單因子評(píng)價(jià)結(jié)果和綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者存在一定差異，流域生態(tài)安全受多種因素綜合影響，單因子評(píng)價(jià)難以科學(xué)綜合的反映流域生態(tài)安全的空間分異特征與規(guī)律，各因子間存在相互促進(jìn)與相互抑制關(guān)系，對(duì)生態(tài)安全性高低有重要影響。植被覆蓋度、土地覆蓋類型、距其他建設(shè)用地距離、距居民點(diǎn)距離和距離道路遠(yuǎn)近因子與流域生態(tài)安全空間耦合度較高，這些因子對(duì)流域生態(tài)安全性有重大影響。