西北地区五省社会-经济-自然复合生态系统生态位评价

西北地区五省社会-经济-自然复合生态系统生态位评价王宏卫1，2（1.新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐830046；2.绿洲生态教育部重点实验室，乌鲁木齐830046）摘要：本研究以西北地区五省就社会-经济-自然复合生态系统为研究对象，通过构建社会-经济-自然复合生态系统生态位评价的指标体，结合全排列多边形综合指数法对1996-2010年西北地区五省的复合生态系统生态位进行了评价，并通过系统聚类法对评价结果排序。结果表明：陕西生态位评价结果最高，甘肃和新疆生态位评价结果属于二级水平，青海和宁夏生态位评价结果最低。区域复合生态系统生态位已成为区域之间人口流动的最重要的生态学动力因素。研究旨在综合考查区域的社会、经济、环境的发展现状并比较各省区之间的差异，为区域的可持续发展、生态环境保护提供科学依据。关键词：复合生态系统；生态位；指标体系；多边形综合指标法Nicheassessmentinsocial-economic-naturalcomplexecosystemoffiveprovinceinnorthwestofChinaWANGHongwei1，2(1.CollegeofResourcesandEnvironmentScience,XinjiangUniversity,Urumqi830046,China;2.KeyLaboratoryofOasisEcology,MinistryofEducation,Urumqi830046,China;3.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,CAS,Urumqi830011,China)Abstract:UsingtheapproachesofevaluatingsustainabledevelopmentandlivingspaceoffiveprovinceinnorthwestofChinaforreferences,asetofindicatorsystemswereestablishedtoassesstheecologicalnicheofcomplexecosystem.ThenichesofcomplexecosystemoffiveprovinceinnorthwestofChinafrom1996-2010werecalculatedbypolygonsynthesisindicatorsapproach，andnichegradeswereclassifiedwithaclusteringdiagram.TheresultsshowedthatShanxihadahigherniche,NingxiaandXinjianghadamediumniche,andothershadalowerniche.ThisstudycouldbebeneficialforrefiningasustainabledevelopmentandecologicalconstructioninnorthwestofChina.Keywords:complexecosystem;ecologicalniche;indicatorsystem;polygonsynthesisindicatorsapproach生态位是生态学的重要概念之一，用于揭示物种在生态系统或生物群落中的地位和角色[1,2]。20世纪80年代以来，它开始被引入社会科学研究领域，成为研究人类社会系统的有效手段。社会-经济-自然复合生态系统理论认为人类社会实质上是一个以自然环境为依托、人类行为为主导、资源流动为命脉、社会体制为经络的社会、经济、自然复合生态系统，它由社会子系统、经济子系统以及自然子系统通过人耦合构成一个复合系统3。在这个复合系统中，一个区域可以被视为一个“物种”，也具有相应的生态位。近年来，我国学者结合生态位基金项目：作者简介：E-mail:理论开展了大量有益的工作，多以区域、城市等为研究对象[4-9]，针对区域资源环境、城市功能、产业集群等特征，讨论了生态位的选择和变迁。复合生态系统生态位研究正在越来受到重视。西北地区五省地处我国西北边陲，气候干旱，生态环境脆弱。随着国家经济建设重点的西移，该区域成为我国21世纪重要的资源接替区。但高强度的资源开发加之原本脆弱的生态环境使得系统内部负荷逐年加大。本研究以西北地区五省就社会-经济-自然复合生态系统为研究对象，通过1996-2010年系统的生态位评价，旨在综合考查区域的社会、经济、环境的发展现状并比较各省区之间的差异，为区域的可持续发展、生态环境保护提供科学依据。1研究区概况西北地区五省亚欧大陆腹地，在行政范围上包括陕西，甘肃、青海、宁夏和新疆五个省区，土地总面积为309.473×104km2，约占全国陆地总面积的32.2%。地区地形地貌复杂多样，山地、高原、盆地、平川、河谷、沙漠、戈壁，类型齐全，以高原与内陆盆地为主；气候干旱，降水稀少，属典型的大陆性温带季风气候，森林覆盖率较低。西北五省区在国民经济建设中占据重要地位，是一个少数民族聚居区，经济相对东部省区较为落后，西北五省的发展对于繁荣民族区域经济，保持社会稳定和巩固边疆均具有重要意义。2研究方法2.1生态位指标体系的构建人类复合生态系统的生态位评价指标体系是一个满足某些原则的指标集合，指标的构建考虑科学性、全面性、可比性、权威性和可操作性等原则，同时参考了相关学者的工作[10-14]。在整个生态位评价中，指标体系包括3层（图1）共4级指标（表1）。图1社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系结构图Fig.1Structureofindicatorsystemfornicheassessmentinsocial-economic-naturalcomplexecosystem表1社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系目标层亚目标层指标层复合生态系统综合生态位社会子系统经济子系统自然子系统社会生态位经济生态位资源环境生态位各项指标Tab.1Indicatorsystemofnicheassessmentinsocial-economic-naturalcomplexecosystem在社会生态位方面，从人民生活水平、社会服务状况、教育发展状况、医疗卫生水平等角度切入，筛选出人口密度、平均预期寿命、基本养老保险人数、社会服务设施数、教育经费投入、每万人拥有的教师数、卫生机构数以及床位数等8项指标反映西北地区五省社会生态位。在资源环境生态位方面，从资源利用和生态环境考虑，以耕地面积、林草地面积、能源生产总量、荒漠化面积、森林覆盖率、人均水资源量、二氧化硫排放量、工业固体废物产生量等8项指标反映西北地区五省的资源环境生态位。2.2评价方法本研究的时段选择1996、2001、2006、2010年，原始数据主要来自全国和各省区统计年鉴及调查资料。在针对部分逆指标（即数值越大生态位越低的指标）正向化处理的基础上，对各年份指标数据进行归一化处理，利用全排列多边形综合指数法计算西北五省区社会、经济、自然生态位及综合生态位。全排列多边形综合指数法无需确定权重，只需确定指标的上下界就可以按公式计算，并且在计算综合指标值时具有明确的几何意义（多边形面积及比值）。具体计算方法如下：利第一级指标系统第二级指标系统（子系统）第三级指标系统（影响因素）第四级指标系统（具体指标）综合生态位社会生态位人民生活水平人口密度平均预期寿命社会服务状况基本养老保险人数社会服务设施数科教发展状况教育经费投入每万人拥有的教师数医疗卫生水平卫生机构数卫生机构床位数经济生态位经济总体规模国民生产总值进出口总额财政收入二、三产业发展工业总产值建筑业总产值运输线路长度社会消费品零售总额资源环境生态位资源利用耕地面积林草地面积能源生产总量生态环境荒漠化面积森林覆盖率人均水资源量二氧化硫排放量工业固体废物产生量在经济生态位方面，综合考虑经济总体规模和二、三产业发展等因素对经济发展的影响，筛选出国民生产总值、进出口总额、财政收入、工业总产值、建筑业总产值、运输线路长度、社会消费品零售总额等7项指标反映西北地区五省社会生态位。用N个指标作出一个中心正N边形，N边形的N个顶点分别为这N个指标当Ri=1时的值，中心点为这N个指标当Ri=0时的值，中心点到顶点的线段为各指标标化值所在的区间（见图2）。计算公式为：)1(2NNRRRijjiji（3）式中，jijjiiRR为各指标所有可能两两组合乘积的总和；R为综合指标。图2多边形综合指标法示意图Fig.2Sketchofpolygonsynthesisindicatorsapproach以上计算过程在C++环境下编程完成数据处理，针对综合生态位评价结果，通过SPSS17.0采用系统聚类法对各省区生态位进行分级，并绘制系统聚类图。3结果与分析对西北五省区复合生态系统生态位进行计算的结果如表2所示。表2西北五省区1996-2010年生态位评价结果Tab.2ResultofnicheassessmentoffiveprovinceinnorthwestofChinafrom1996-2010省份年份社会生态位经济生态位自然生态位综合生态位陕西19960.07900.00970.05450.041520010.12330.05470.08380.127720060.14480.10180.07560.144420100.21270.22970.09080.2500甘肃19960.02060.00210.03380.006820010.04060.01180.04070.024420060.05530.06340.03470.056220100.08830.09440.06090.1042青海19960.00000.00000.03560.000020010.00140.00040.03030.000420060.00200.00300.03190.001520100.08830.01500.03130.0297宁夏19960.00630.00000.02560.001020010.02000.00050.02530.003420060.02470.00640.01350.001320100.03930.03320.01680.0145新疆19960.01460.00480.02710.004420010.02780.03810.04330.038520060.06350.08170.03030.055220100.09070.12940.02400.05813.1社会生态位分析与比较00.050.10.150.20.251996200120062010陕西甘肃青海宁夏新疆平均值图3西北五省区1996-2010年社会生态位评价结果Tab.3ResultofsocialnicheassessmentoffiveprovinceinnorthwestofChinafrom1996-2010由图3所示，1996至2010年间陕西社会生态位远高于五省平均水平，甘肃和新疆社会生态位基本接近五省平均水平，而青海和宁夏明显低于平均水平，说明这两个省区人们所享有的社会福利或社会保障水平相对于其他三省处于较低水平。较低的社会生态位与地处偏远地区、社会发展整体滞后有关。从平均值的变化曲线可以看出，15年间五省区的社会生态位呈不同程度的增加趋势，尤以陕西的增长速度最快，而青海在近5年间的增长也较为显著。3.2经济生态位分析与比较00.050.10.150.20.251996200120062010陕西甘肃青海宁夏新疆平均值图4西北五省区1996-2010年经济生态位评价结果Tab.4ResultofeconomicnicheassessmentoffiveprovinceinnorthwestofChinafrom1996-2010由图4可见，陕西和新疆的经济生态位高于平均水平，甘肃接近于平均水平，而青海、宁夏均低于平均水平。陕西具有丰富的多元化产业结构