资源科学 ›› 2018, Vol. 40 ›› Issue (6): 1277-1286.doi: 10.18402/resci.2018.06.17
贾慧1,2(), 陈海1,2(
), 毛南赵1,2, 聂霞1,2
收稿日期:
2017-05-19
修回日期:
2017-12-03
出版日期:
2018-06-25
发布日期:
2018-06-22
作者简介:
作者简介:贾慧,女,山西忻州人,硕士生,主要研究方向为土地利用行为对景观服务的影响。E-mail:
基金资助:
Hui JIA1,2(), Hai CHEN1,2(
), Nanzhao MAO1,2, Xia NIE1,2
Received:
2017-05-19
Revised:
2017-12-03
Online:
2018-06-25
Published:
2018-06-22
摘要:
运用熵变分析方法从景观的视角阐明生态脆弱区景观可持续动态演变规律具有重要的理论意义和实践价值。本文基于耗散结构理论和景观复合生态系统理论,以高度敏感生态脆弱区陕西省米脂县高渠乡为例,构建景观可持续评价指标体系,运用信息熵构建研究区景观可持续评价模型,通过计算熵流、熵产生和总熵变,分析研究区2009—2014年间的系统承载力、活力和有序度,探讨研究区的可持续性。研究表明:①建立的景观可持续评价指标体系能够有效地反映景观复合生态系统的功能和演化机制,研究方法可以有效地进行生态脆弱区景观可持续性评价研究;②在2009—2014年间,高渠乡熵流呈减少趋势,熵产生总体上升,总熵变除2012年外,其余年份逐年下降,景观复合生态系统内部朝着健康有序方向发展;③高渠乡可持续总得分呈上升趋势,景观可持续性总体上升。
贾慧, 陈海, 毛南赵, 聂霞. 高度敏感生态脆弱区景观可持续性评价[J]. 资源科学, 2018, 40(6): 1277-1286.
Hui JIA, Hai CHEN, Nanzhao MAO, Xia NIE. Landscape sustainable development in highly sensitive ecological fragile areas[J]. Resources Science, 2018, 40(6): 1277-1286.
表1
高渠乡景观复合生态系统可持续评价指标体系"
目标层 | 准则层 | 次准则层 | 指标层 | |
---|---|---|---|---|
一级指标 | 二级指标(代码) | |||
景观复 | 熵流 | 景观服务能力 | 自然 | 人均耕地面积 (A1) |
合生态 | (A) | 水域及水利设施面积 (A2) | ||
系统可 | 林地面积 (A3) | |||
持续性评价 | 经济 | 单位面积粮食产量 (A4) | ||
牛羊数量 (A5) | ||||
人均纯收入 (A6) | ||||
社会 | 道路密度 (A7) | |||
初中以上文化程度人员比例 (A8) | ||||
修建水库数 (A9) | ||||
景观服务需求 | 自然 | 人均居住面积 (B1) | ||
(B) | 人均绿地面积 (B2) | |||
农村安全饮用水人口 (B3) | ||||
经济 | 农用柴油使用量 (B4) | |||
化肥施用量 (B5) | ||||
农药施用量 (B6) | ||||
社会 | 文化教育费用支出 (B7) | |||
居民日常生活支出 (B8) | ||||
医疗费用支出 (B9) | ||||
熵产生 | 景观脆弱性 | 自然 | 坡耕地面积 (C1) | |
(C) | 耕地退化面积 (C2) | |||
经济 | 农用塑料薄膜使用量 (C3) | |||
农业人口比例 (C4) | ||||
社会 | 外出打工人口比例 (C5) | |||
贫困人口比例 (C6) | ||||
景观应对能力 | 自然 | 有效灌溉面积 (D1) | ||
(D) | 造林面积 (D2) | |||
经济 | 技术人员比重 (D3) | |||
农业商品化水平 (D4) | ||||
社会 | 城镇化率 (D5) | |||
乡村从业人员数 (D6) |
表3
高渠乡景观可持续评价指标的标准化值数据"
指标类型 | 指标(代码) | 2009年 | 2010年 | 2011年 | 2012年 | 2013年 | 2014年 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
景观服务 | 人均耕地面积(A1) | 1.00 | 0.00 | 0.24 | 0.16 | 0.37 | 0.63 |
能力指标 | 水域及水利设施面积(A2) | 0.00 | 0.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
(A) | 林地面积(A3) | 0.00 | 0.16 | 0.38 | 0.53 | 0.63 | 1.00 |
单位面积粮食产量(A4) | 1.00 | 0.00 | 0.31 | 0.21 | 0.16 | 0.12 | |
牛羊数量(A5) | 0.00 | 0.39 | 0.03 | 0.94 | 0.84 | 1.00 | |
人均纯收入(A6) | 0.00 | 0.34 | 0.31 | 0.74 | 0.84 | 1.00 | |
道路密度(A7) | 0.00 | 0.16 | 0.53 | 0.74 | 0.74 | 1.00 | |
初中以上文化程度人员比例(A8) | 0.00 | 0.75 | 1.00 | 0.50 | 1.00 | 1.00 | |
修建水库数(A9) | 0.00 | 0.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | |
景观服务 | 人均居住面积(B1) | 0.99 | 0.87 | 0.81 | 1.00 | 0.58 | 0.00 |
需求指标 | 人均绿地面积(B2) | 1.00 | 0.84 | 0.63 | 0.50 | 0.34 | 0.00 |
(B) | 农村安全饮用水人口(B3) | 0.03 | 0.06 | 0.00 | 1.00 | 0.35 | 1.00 |
农用柴油使用量(B4) | 1.00 | 1.00 | 0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.14 | |
化肥施用量(B5) | 1.00 | 0.58 | 0.74 | 0.00 | 0.97 | 0.77 | |
农药施用量(B6) | 0.98 | 0.01 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 1.00 | |
文化教育费用支出(B7) | 0.00 | 1.00 | 0.64 | 0.91 | 0.22 | 0.28 | |
居民日常生活支出(B8) | 1.00 | 0.81 | 0.78 | 0.35 | 0.14 | 0.00 | |
医疗费用支出(B9) | 1.00 | 0.29 | 0.41 | 0.72 | 0.69 | 0.00 | |
景观脆弱性 | 坡耕地面积(C1) | 0.00 | 1.00 | 0.87 | 0.87 | 0.87 | 0.87 |
指标 | 耕地退化面积(C2) | 0.00 | 0.43 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
(C) | 农用塑料薄膜使用量(C3) | 1.00 | 0.18 | 0.11 | 0.09 | 0.04 | 0.00 |
农业人口比例(C4) | 0.00 | 0.00 | 1.00 | 0.50 | 0.50 | 1.00 | |
外出打工人口比例(C5) | 1.00 | 0.75 | 0.38 | 0.00 | 0.75 | 0.50 | |
贫困人口比例(C6) | 0.00 | 0.20 | 0.80 | 0.90 | 1.00 | 1.00 | |
景观应对 | 有效灌溉面积(D1) | 0.98 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.00 |
能力指标 | 造林面积(D2) | 0.20 | 1.00 | 0.33 | 0.17 | 0.00 | 0.00 |
(D) | 技术人员比重(D3) | 0.00 | 0.42 | 0.08 | 0.00 | 1.00 | 0.00 |
农业商品化水平(D4) | 0.40 | 0.00 | 0.04 | 0.95 | 0.05 | 1.00 | |
城镇化率(D5) | 0.00 | 0.30 | 0.37 | 0.71 | 0.85 | 1.00 | |
乡村从业人员数(D6) | 1.00 | 0.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
表4
高渠乡景观复合生态系统可持续评价指标的信息熵和熵权"
指标类型 | 具体指标(代码) | Ei | Qi |
---|---|---|---|
景观服务 | 人均耕地面积(A1) | 0.80 | 0.11 |
能力指标 | 水域及水利设施面积(A2) | 0.78 | 0.13 |
(A) | 林地面积(A3) | 0.82 | 0.10 |
(QA=0.23) | 单位面积粮食产量(A4) | 0.71 | 0.16 |
牛羊数量(A5) | 0.77 | 0.13 | |
人均纯收入(A6) | 0.85 | 0.08 | |
道路密度(A7) | 0.84 | 0.09 | |
初中以上文化程度人员比例(A8) | 0.88 | 0.07 | |
修建水库数(A9) | 0.78 | 0.13 | |
景观服务 | 人均居住面积(B1) | 0.89 | 0.05 |
需求指标 | 人均绿地面积(B2) | 0.86 | 0.06 |
(B) | 农村安全饮用水人口(B3) | 0.64 | 0.16 |
(QB=0.17) | 农用柴油使用量(B4) | 0.53 | 0.21 |
化肥施用量(B5) | 0.89 | 0.05 | |
农药施用量(B6) | 0.42 | 0.25 | |
文化教育费用支出(B7) | 0.82 | 0.08 | |
居民日常生活支出(B8) | 0.81 | 0.08 | |
医疗费用支出(B9) | 0.85 | 0.06 | |
景观脆弱性 | 坡耕地面积(C1) | 0.90 | 0.08 |
指标(C) | 耕地退化面积(C2) | 0.88 | 0.10 |
农用塑料薄膜使用量(C3) | 0.56 | 0.37 | |
(QC=0.27) | 农业人口比例(C4) | 0.74 | 0.21 |
外出打工人口比例(C5) | 0.87 | 0.11 | |
贫困人口比例(C6) | 0.85 | 0.13 | |
景观应对 | 有效灌溉面积(D1) | 0.90 | 0.06 |
能力指标 | 造林面积(D2) | 0.62 | 0.23 |
(D) | 技术人员比重(D3) | 0.44 | 0.35 |
(QD=0.33) | 农业商品化水平(D4) | 0.66 | 0.21 |
城镇化率(D5) | 0.85 | 0.09 | |
乡村从业人员数(D6) | 0.90 | 0.06 |
表5
2009—2014年高渠乡基于信息熵的景观复合生态系统熵值与总熵变"
指标类型 | 2009年 | 2010年 | 2011年 | 2012年 | 2013年 | 2014年 |
---|---|---|---|---|---|---|
景观服务能力 | 0.39 | 0.81 | 1.10 | 1.16 | 1.18 | 1.18 |
景观服务需求 | 1.10 | 1.08 | 1.01 | 0.97 | 0.99 | 0.79 |
景观脆弱性 | 0.39 | 1.42 | 0.92 | 0.81 | 0.91 | 0.89 |
景观应对能力 | 0.68 | 0.71 | 0.79 | 0.84 | 0.80 | 0.62 |
熵流 | 0.71 | 0.28 | -0.08 | -0.19 | -0.18 | -0.39 |
熵产生 | -0.30 | 0.71 | 0.13 | -0.03 | 0.11 | 0.27 |
总熵变 | 0.39 | 0.36 | 0.05 | 0.81 | -0.08 | -0.12 |
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