山地型縣城的生態敏感性評價
——以長汀縣為例

吳林英，盧小綠，艾 欣，余 貴，劉興詔，葉露瑩 (福建農林大學園林學院，福建福州 350000)

社會經濟的飛速發展提升了居民的消費水平，導致人類的需求與生態環境品質之間的矛盾愈發尖銳。由于城鎮化速度過于迅猛，隨之產生的生態環境與經濟發展的矛盾沖突已經成為當前社會的重點議題。我國地域遼闊，生態環境的區域異質性明顯，因此環境與經濟的矛盾也有明顯的地域差異。在生態學研究領域中，土地生態敏感性代表生態系統在外界活動的影響下維持良好狀態的敏感水平，通常用來反映環境生態平衡狀態與產生環境急劇變化的概率高低。生態敏感性評價實際上是對現有的天然生境背景進行明確分析，將容易發生生態問題的區域落實在詳細區域的評價。由此可以根據生態環境敏感程度來確定地域開發的合理強度，制訂可行的規劃方針及劃定具有維護價值的區域，為區域的綠色生態建設提供指導和借鑒。

國內對于生態敏感性的研究已有不少案例，主要是針對不同地區開展的土地生態敏感性研究及相關成果展示，其研究通?；诘貐^的自然災害即主要生態問題的形成機制，分析其區域內的主要干擾來源及規律，明確其發生的頻率范圍，從而進行生態敏感性指標評價這一相關步驟，應用定性和定量方法對多種生態環境的敏感程度進行分級評價、全面分析等。生態敏感性研究涉及范圍較廣、跨度較大，在生態資源、經濟社會、國土空間規劃、地質地貌等研究領域均有應用，研究尺度也逐漸由宏觀轉向微觀，且主要研究區域集中于生態保護區、生態功能區、自然流域、特殊生態敏感區等具有明確指向區域，研究縣鎮及以下尺度案例的較少，這方面的小尺度生態敏感性分析仍有待增補。

福建省長汀縣是一座典型的山地型縣城，其作為新型生態建設實踐創新基地，生態資源維護的必要性不言而喻。一方面，長汀縣曾是我國南方紅壤區水土流失最嚴重的縣，生態環境一度極為惡化；另一方面，長汀縣發展迅猛，致使綠色生態環境與國民經濟發展的利害摩擦日益加深，生態敏感性程度持續增大。因此，開展長汀縣生態敏感性研究，識別土地敏感性布局，為該區域的國土空間規劃和生態環境保護奠定基礎。筆者運用GIS技術手段，在構建適應長汀生態敏感性評估指標體系的基礎上，分析長汀縣的高程敏感性、坡度敏感性、坡向敏感性、河流敏感性、植被因子敏感性和綜合生態敏感性，以期為長汀縣以及類似的山地型縣城的可持續發展提供理論參考。

1 資料與方法

長汀縣總面積約3 106 km，人口約40.2萬，地理空間方位為116°00′45″～116°39′20″E、25°18′40″～26°02′05″N，地處福建、廣東、江西三省彼此接壤的省域邊界。長汀縣縣域內絕大部分是山地且山地多跌宕起伏，支脈交錯縱橫，造成北高南低的地形趨勢。長汀縣屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，每年平均氣溫達到18.3 ℃，年降雨量1 685.6 mm?？h域內水網系統豐富，分別屬于閩、韓、贛水系，各水系主要呈南北走向，縣域內南部河網密度高于北部，河流類型主要為地表徑流和淺層地下水構成。長汀縣土地分類中林地占比較大，森林覆蓋率超過70%。近年來，由于城鎮的發展，部分林地轉變成為其他用地類型，生態環境面臨較大的壓力。

生態敏感因子選取。由于研究區地形條件較復雜，生態敏感性容易遭受地域特征的相關影響，因此為了詳細分析長汀縣生態敏感地帶，應進行多種生態敏感因子選擇，并利用不同的生態敏感因子對各區域進行生態敏感性單因子分析。生態敏感性受多種生態因素的影響，如河流水量水質、地質災害、植被、道路等。此外，不同地區主要因子功能占比也具有差異。

長汀縣土地利用類型以林地為主，植被繁茂，主要水系為汀江，還有汀江國家濕地公園這一重要生態功能保護區。由于長汀縣易發生滑坡和坍塌等生態問題，考慮到長汀生態環境要素，該研究選取了高程、坡度、坡向、水系、植被這5類要素區構建長汀縣生態敏感性分析的指標體系。

數據來源與處理。

(1)基于地理空間數據云30 m分辨率的DEM數字高程數據為影像基礎，選擇長汀縣2017年云層量≤10%的高質量影像提取高程、坡度和坡向數據。

(2)歸一化植被指數(NDVI)數據及歸一化水指數(NDWI)數據由Landsat8的2017年12月遙感影像處理后，經波段合成后得到。其中NDWI值大于0為水系，利用歐氏距離計算后重分類得出水系敏感性評價。

(3)根據長汀生態系統的特點和當地實際，選用高程、坡向、坡度、河流水系和植被這5個生態因子，并根據各因子對長汀生態環境影響程度的空間差異，對其賦予不同的評估值(不、低、中、高和極高，分別對應的屬性值為1、2、3、4、5)。長汀縣生態敏感性可表示為：

式中，SS為空間單元生態敏感性指數，為各因子空間單元敏感性指數，為權重因子。

長汀縣綜合敏感性空間分布圖通過GIS空間疊加分析功能得出。依據敏感值劃分等級：>3.4～4.0為極高度敏感，>2.8～3.4為高度敏感，>2.2～2.8為中度敏感，>1.6～2.2為低度敏感，1.0～1.6為不敏感。

生態因子匯總量。應用層次分析法，構建指標評價體系，將專家意見引入到層次分析法中。結合長汀縣自然生態實際情況、各因子對研究區生態意義及空間分布情況，借助Yaahp軟件實現計算，得到各因子指標權重(表1)。各因子權重大小排序依次為植被覆蓋率=河流水系>坡度>高程=坡向。

2 結果與分析

高程因子。長汀縣地形以山地為主，區域內最高海拔為1 443 m，基于高程因子的生態敏感性總體適中。從表2和圖1可以看出，長汀縣中度及以上敏感區占研究區的44.7%，主要分布在縣域邊界海拔較高的山脈地帶，尤其以鐵長鄉內的汀江北部山脈帶及童坊鎮東部海拔較高的鄉鎮建設區為主；低敏感區和不敏感區占研究區的55.3%，主要分布在中部河谷地帶及南部城鎮發展地帶，這里地勢較為平坦，人類活動較多，適合城市開發建設。長汀縣邊界山脈眾多，總體地勢為東、西、北部三面較高，中部較低，整體呈現北高南低的特點，高程等級由長汀縣中心區域向邊緣遞增，由不敏感區逐漸轉變為極高敏感區。

表1 生態因子匯總Table 1 Summary of ecological factors

圖1 高程因子生態敏感性空間分布Fig.1 Spatial distribution of elevation factor ecological sensitivity

表2 高程因子生態敏感性分析

坡度因子。坡度是衡量用地開發建設的主要因素之一，坡度越大，建設適宜性越低，生態敏感性也越高。從圖2和表3可以看出，長汀縣地形雖以山地為主，但其山體坡度較緩，基于坡度因子的生態敏感性總體較低。其中，低敏感區和不敏感區占研究區的79.8%，集中在中部谷地及坡度較緩的鄉鎮建設地；中度及以上敏感區較少，分布零星，占研究區的20.2%，為禁止開發或不可成片開發區，主要分布于長汀縣東部及北部坡度較大的山脈地帶。

圖2 坡度因子生態敏感性空間分布Fig.2 Spatial distribution of slope factor ecological sensitivity

表3 坡度因子生態敏感性分析

坡向因子。太陽直射的時數及太陽輻射強度與山體坡向有必然聯系，其中正南方向光線最好，正北方向光線最差，其余次之。光線強度會影響植被生長情況和土壤質量，進而影響其生態敏感性的不一致。將8個方位分成5組：第1組為正南，第2組為東南、西南，第3組為正東、正西，第4組為東北、西北，第5組為正北；第1組為不敏感區，第2組為低敏感區，第3組為中敏感區，第4組為高敏感區，第5組為極高敏感區。從圖3和表4可以看出，由于長汀縣山地丘陵較多，受坡向因子影響的區域面積較大，中度以上敏感區占研究區的62.4%。中部城區為中低敏感區，高敏感區較少；研究區西部及東部山體眾多，且北坡呈現極高敏感狀態，南坡呈不敏感狀態。

圖3 坡向因子生態敏感性空間分布Fig.3 Spatial distribution of aspect factor ecological sensitivity

表4 坡向因子生態敏感性分析

水系因子。河流水生態系統對維持當地生物多樣性、氣候調節、補給地下水的作用不可小覷，一旦河流水生態功能失穩，將會對林地、水田、沿河濕地等造成嚴重影響。長汀縣屬季風氣候，受夏季海陸熱力差異影響，每年3—10月份容易出現雨季或汛期，距離河道比較近的區域受威脅的可能性較大，因此水系因子生態敏感性區域大小受距離影響較大。研究區主要水系分布在中部及西部河谷地，呈南北走向，支流較少。根據距水系的距離分為5個敏感性等級，其中中度以上敏感區占研究區的13.2%，主要在天然河道及其周邊800 m范圍內的沿河城鎮建設區；其余為低敏感區和不敏感區，占研究區的86.8%(圖4、表5)?？傮w來說，長汀縣基于水系因子的生態敏感性總體較低，受水系因子干擾發生生態環境失衡可能性較小。

圖4 水系因子生態敏感性空間分布Fig.4 Spatial distribution of water system factor ecological sensitivity

表5 水系因子生態敏感性分析

植被因子。植被對維持當地生物多樣性、生態功能及生態系統結構起到重要作用。植被能夠極大程度地削弱外界對某一地區的影響程度，一個地區天然植被密度大、生物多樣性穩定，則受外界環境和人類活動影響而發生環境變化的可能性較低。一旦植被被破壞，將會造成水土流失、土地沙化等環境問題。從圖5和表6可以看出，研究區自然資源豐富，天然植被分布廣泛，整體而言，基于植被因子的生態敏感性不高。其中不敏感區占研究區的57.5%，主要分布在縣域西部武夷山脈及東南部天然植被林區，其生態系統穩定，不易受外界干擾；低敏感區占研究區的9.0%，主要為人工植被林區，如農作物、工業原料作物、經濟樹種等以及城建工業用地；高敏感區和極高敏感區占研究區的33.5%，主要為城建范圍內裸露的荒地及部分工業用地。

圖5 植被因子生態敏感性空間分布Fig.5 Spatial distribution of vegetation factor ecological sensitivity

表6 植被因子生態敏感性分析

根據各個單因子的生態敏感性空間分布數據，將各個單因子的權重在 ArcGIS中進行疊加處理，得到綜合生態敏感性的分值在1～4，參照長汀縣綜合生態敏感性評價標準對綜合生態敏感性圖進行重新分類，得出5個敏感等級(極高敏感、高敏感、中敏感、低敏感、不敏感)，最后得出長汀縣綜合生態敏感性評價圖。

從圖6和表7可以看出，長汀縣綜合敏感性狀態一般，總的分布規律為中部沿河區域高、四周低。由于受因子權重的影響，綜合敏感性分布受高程和水系因子影響較大，其他因子的影響會被抵消，整體呈現高程與水系因子的疊加分布。高敏感區和極高敏感區占研究區的22.2%，主要分布在縣域中部、東部及北部，主要為紅山鄉、濯田鎮、策武鎮等鎮域內面積較大的湖泊、池塘和河流周邊、靠近城建范圍的林地丘陵等。中敏感區占研究區的19.8%，主要分布在縣域中部大同鎮建設區域及河流周邊。不敏感區和低敏感區占研究區的58.0%，主要分布在縣域西部四都鎮、古城鎮、武夷山脈帶及東南部才元山一帶。

圖6 綜合生態敏感性空間分布Fig.6 Spatial distribution of comprehensive ecological sensitivity

表7 綜合生態敏感性分析

3 結論與討論

生態環境是一個龐大的系統，作為權衡生態環境穩定性的指標之一，生態敏感性評價體系的構建極其多樣復雜。該研究結合相關文獻和實地資料，從中構建適宜研究區的生態敏感性評估與衡量體系，探究高程、坡度、坡向、水系、植被這5個評價因子對研究區生態敏感性的影響，得到以下結論：

(1)長汀縣整體生態敏感性狀態一般，以不敏感和低敏感為主。其中不敏感區、低敏感區主要分布在四都鎮、古城鎮、管前鎮、宣城鄉等地區；中敏感區大部分在大同鎮等地區；極高敏感區和高敏感區主要分布在紅山鄉、鐵長鄉、策武鎮、濯田鎮等地區。

(2)長汀縣生態敏感性分布具有明顯的空間分布規律，高敏感和極高敏感區域兼有集中與散布的特點，區域生態敏感性中部河谷地及西部分布較為集中。高敏感區和極高敏感區受高程及水系因子影響較多，主要分布在汀江北部、南部沿河城鎮建設區和東部靠近海拔較高的山體的鄉鎮建設區。中敏感區域主要沿汀江河道分布，不敏感區集中分布在長汀縣西部武夷山脈及東南部天然植被林區。

(3)在極敏感區域，并非所有因子都表現出敏感的特征，如研究區北部極高敏感區，水系因子敏感性呈現平穩狀態；在不敏感區，除高程和坡向因子外，都表現出較為安全穩定的狀態，因各因子權重設定不一致，導致這2種因子的作用被弱化了。

(4)該研究選用GIS技術與層次分析法相結合的研究方法。層次分析法能夠達到將對象分解成多個層次，簡化復雜的評價系統，并反映較為客觀的評價結果。但其評價指標的構建存在一定的主觀因素，且層次分析法對于各因子的權重設置均會對結果造成影響，因此相關權重的確定仍需要進行仔細考量。

長汀縣生態敏感性狀態一般，中度以上敏感區占研究區面積的42.0%，政府各部門應重視這一情況，踐行生態文明建設，將研究區綜合生態敏感性結果對應現實生態敏感分區制定策略，將策略落實到具體實際。根據此次分析制定以下幾點應對措施：①長汀縣生態高和極高敏感區屬于生態環境極脆弱區域，生態系統極易受到干擾，且一旦遭到破壞短期內難以恢復，此區域應禁止開發建設活動，保持其生態系統的穩定性。如對研究區北部汀江源龍門風景區的合理規劃，避免人為干擾；對鐵長鄉、庵杰鄉等區域的建設活動進行合理控制。②生態中度敏感區是生態環境較脆弱區域，生態系統較容易受到人為因素及自然災害干擾，此區域應作為控制發展區。長汀縣生態中敏感區是主要的糧食及農產品主產區，主要為農業、畜牧業、水庫養殖捕撈區等，在注重環境保護的前提下保障產品產出，提高資源利用率，重視工業生產污染，建立嚴格的環境標準。長汀縣中部沿水系的城市建設區為中度敏感區域，如河田鎮、大同鎮等，應盡量提高此區域植被覆蓋率，加大汀江國家濕地公園的環境保護力度。③長汀縣生態低敏感區和不敏感區又可稱為資源開發區。低敏感區擁有能夠抵抗較為頻繁的外界干擾的能力，可作為適宜發展區，如古城鎮、四都鎮、管前鎮、宣城鄉等區域。低敏感及不敏感區域可進行強度較大的開發，充分利用原有植被、地形、水系及歷史文化等條件進行開發建設，遵循可持續發展原則，嚴禁造成資源浪費及對生態系統造成傷害的開采行為。

整體而言，長汀縣的生態建設要遵守綠色環保理念，做到國民經濟規模與生態文明建設統籌兼顧，增進民生福祉。在社會方面，政府應重視環保事業，積極舉辦低碳專題教育和生態學習活動，提高市民的生態系統環境保護意識；在創新方面，發展綠色環保的農業、工業技術，做到合理利用資源，提高經濟效益；在政策方面，應充分把握長汀縣生態敏感性特點，在環境承載力的基礎上優化土地利用結構，做到人、自然、社會多方面之間的協調聯合，統一發展；在經濟方面，根據改進后的土地利用系統完善產業規劃，降低能耗與環境污染，推動國民經濟與生態環境的可持續發展。