生态安全问题作为决定人类生存与发展的根本 性问题，已经成为生态学、地理学、环境科学、安全科 学等相关学科的研究热点[1, 2, 3]。目前，对于生态安全的 研究，国外主要集中在基因工程生物的生态风险与生 态安全、化学物质的施用对农业生态系统健康及生态 安全的影响等2 个方面的微观研究；国内则主要集中 在生态环境治理与恢复、生态安全评估指标体系和评 价方法的研究方面。近年来，以生态安全评价研究最 为活跃，评价生态安全的手段也趋于多元化，包括生 态足迹法，“压力-状态-响应”（PSR）模型、属性识别 模型、层次分析法、景观分析等评价方法[4, 5, 6, 7]。PSR 模型 从社会经济与环境有机统一的观点出发，表明了人与 自然这个生态系统中各种因素间的因果关系，能更精 确地反映生态系统安全的自然、经济和社会因素之间的 关系，为生态安全指标构造提供了一种逻辑基础[8, 9, 10, 11]。
艾比湖流域作为我国西北内陆干旱区生态系统 退化最为严重的区域之一，其生态系统安全状况的好 坏，对该流域社会经济的发展起到了至关重要的作用。鉴于此，本文采用PSR 概念模型，从广义生态安 全概念出发，构建了3 个层次、13 个指标的艾比湖流 域生态安全评价指标体系，运用层次分析法（AHP）对 各指标进行赋权，并采用综合评价模型对艾比湖流域 10 年来的生态安全状态进行定量评价。通过分析艾 比湖流域生态安全的变化趋势和指标权值，找出影响 流域生态系统安全的主导因素，为流域生态环境的综 合治理、合理规划以及生态系统的稳定和社会经济的 发展提供科学依据。
1 研究区概况
艾比湖流域位于新疆维吾尔自治区的西北部，准 噶尔盆地西南方向，界于北纬43°38′~45°52′、东经 79°53′~85°02′之间。流域包括博尔塔拉蒙古自治州 （赛里木湖集水区除外）、乌苏市、奎屯市、克拉玛依市 的独山子区和托里县南部。流域总面积50 621 km2， 其中山地24 317 km2，平原25 762 km2，流域西、南、北 三面环山，中间为谷地平原，东部为尾闾艾比湖，宏观 上与准噶尔盆地连为一体，是准噶尔盆地西南缘的最 低汇水中心，也是新疆最大的咸水湖。艾比湖现有湖 泊面积约542 km2，具有调节气候、防风减沙、维持生 物多样性等重要生态功能。
20 世纪50 年代至20 世纪90 年代末，在人为因 素和自然因素的双重作用下，艾比湖水面面积急剧缩 小，水资源量减少，水质恶化，湖区荒漠生态系统受到 了严重破坏，艾比湖流域的生态环境发生急剧恶化。 2000 年以来，在国家政策方针的指引下，当地政府部 门对流域生态环境进行了合理的保护与治理，使得流 域生态环境状况得到了逐步改善[12]。
2 数据来源和研究方法
2.1 数据收集及标准化处理
通过实地考察，并对2000—2010 年艾比湖流域 人口、气象、社会经济、土地利用状况、水文等统计数 据进行了收集。在生态安全评价中，未经处理的评价 指标值无法直接进行评价，因此，首先要对参评指标 进行标准化处理。本文采用最小-最大规范化对原始 数据进行线性变换[13]：
效益型指标（数值越大越好的指标）标准化方法：
成本型指标（数值越小越好的指标）标准化方法：
式中：Xij为指标的原始值；Xmax为该项指标参考值的 最大值；Xmin为该项指标参考值的最小值；X'为指标 的标准化值。
2.2 PSR 模型
PSR 模型是联合国经济合作开发署建立的压力- 状态-响应（Pressure-State-Responses）框架模型。压力 指标反映人类活动给环境造成的负担；状态指标反映 环境质量、自然资源与生态系统的状态；响应指标反 映人类面临环境问题所采取的对策与措施。PSR 模型 从人类与环境系统的相互作用与影响出发，对环境指 标进行组织分类，具有较强的系统性。
2.3 综合评价模型
基于PSR 概念模型在压力、状态、响应3 个子系 统相互协调下，构建目标层、准则层和指标层。通过 AHP 分析法获得各指标和各子系统的权重，采用单 项评价模型（公式3）和综合评价模型（公式4）对艾比 湖流域生态安全进行定量评价：
式中：Y为综合安全指数；Yi为第i个子系统的安全 指数；Rij为第i个子系统，第j个评价指标的标准化 值；Wij为第i个子系统，第j个评价指标的权重；Wi为各子系统的权重，n为准则层，m为指标层。
参照国内外相关研究和成果，同时进一步咨询有 关方面的专家，制定了生态安全的分级标准如表 1所示。
Enlarge this image.表 1 生态安全分级标准
3 结果与分析
3.1 构建评价指标体系
基于PSR 模型和AHP 分析方法，本文设定目标层为“生态安全指数”，综合表征研究区生态安全的 总体态势。准则层为“社会经济压力”、“自然环境 状态”、“人文响应”。准则层下设各指标层，分别为： “社会经济压力”指标表征人类经济社会活动对人文 与环境的压力、负荷，主要包括经济发展压力、粮食压 力、人口压力、土地承载人口的压力、环境压力等。“自 然环境状态”指标指自然环境当前的状态或趋势，表 征环境质量、自然资源与生态系统的状况，主要包括： 地形、地貌、土壤、气候、降雨、日照、气温等状况。“人 文响应”指标表征人类面临环境问题所采取的对策 与措施，是环境政策措施中的可量化部分，它在社 会处理环境问题过程中不断发展，包括人口措施、 耕地保护、产业结构调整、科学研究投入和沙地、盐 碱地治理等措施。该评价指标体系构建的关键在于 指标层具体指标的选取上，最终确定的具体指标如表 2所示。
Enlarge this image.表 2 艾比湖流域生态安全评价指标体系
3.2 评价指标权重的确定
通过运用AHP 分析方法，经过相关计算得到各 判断矩阵CR均小于0.1，符合AHP 评价要求，最终 得到评价指标层次总排序的结果（表 3）。分析显示： 在13 项评价指标中，森林覆盖率、草地面积和水土流 失治理面积这3 项评价指标所占权重均在0.1 以上， 对研究区生态安全影响最大；其次为年降水量、人均 国内生产总值、林业系统营林固定资产投资、年均气 温和第三产业占GDP比重，而人口密度、人口自然增 长率、人均耕地面积、人均粮食总产量和日照时数所占权重相对较小。
Enlarge this image.表 3 层次总排序权重表
3.3 生态安全评价与分析
根据各评价指标的权重，经计算得出准则层的 生态安全评价值，在此基础上再得出目标层的生态 安全指数，综合表征了艾比湖流域生态安全的总体 变化态势。最终生态安全评价结果如表 4 所示。 2000 年的生态安全指数最低，为0.230 9，说明在这 个时期，艾比湖流域的生态环境较差；2010 年的生 态安全指数最高，为0.755 6，说明此时艾比湖流域 生态环境状况较好，而2005 年的生态安全指数居 中，为0.457 0，说明该流域生态环境状况一般。上述 分析表明，自2000—2010 年以来，艾比湖流域的生 态环境总体变化呈现为良性发展趋势，生态安全状 况有所好转。通过进一步分析社会经济压力值、自然 环境状态值和人文响应值，发现自然环境状态值在生 态安全指数中占据了很大的比重，从而反映出该流域 生态安全的好转得益于自然生态环境的改善。在这 10 年间，由于艾比湖流域经济的快速发展，地方政 府通过提高森林覆盖率、增加林业系统营林固定资 产投资费用等各项措施对生态环境进行改善，其效 果较为显著[12]。同时，由于该时期降水量的增加以及 入湖水量和水利工程的建设，使得艾比湖面积有所 增大[12]。
Enlarge this image.表 4 艾比湖流域生态安全评价结果
3.4 生态安全保护措施
依据艾比湖生态环境保护与生态安全评价结 果，对艾比湖流域生态安全保护提出以下对策与建 议[14]：
3.4.1 合理规划调水工程，保证艾比湖湖体水面面积
艾比湖生态环境恶化的核心是缺水、干旱。根据 现有的入湖水量，基本做到了水量供需平衡。但要彻 底解决艾比湖沙漠化及生态环境问题，其根本出路就 是跨流域调水。
3.4.2 制止乱采乱伐，有效控制牲畜数量
荒漠植被是艾比湖流域的主要生态景观，占平 原区面积的70%，其退化直接影响区域生态质量以 及绿洲的稳定。过去盲目扩大耕地面积和乱采乱伐 是艾比湖流域生态环境恶化不可忽视的影响因素。 建议要对过去已确定的开荒项目进行重新审核，凡 对森林、草场、湿地等有破坏作用的开垦活动应坚决 制止，尤其是要制止对现有林木的破坏，特别是在荒 漠中生长的灌木和草类，要严禁乱采乱挖，加大执法 力度。
3.4.3 建设阿拉山口-艾比湖周边防风、固沙林草体系工程
治理风沙天气，首先要改变下垫面状况。改变下 垫面状况的最基本的方法是植树造林，尤其是农田防 护林，其次是退耕还林还草，建立科学的防风、固沙林 草体系工程。实施阿拉山口防风绿色屏障，在风沙前 沿，选择抗风、耐旱植物，乔、灌、草结合，营造绿色防 风固沙体系。
4 结论
艾比湖流域湿地属典型的生态环境脆弱地区，生 态安全的测度尤为重要。本文基于PSR 模型，从压力 度、状态度和响应度3个方面对艾比湖流域生态环境 状况进行了系统的研究，并对该流域生态系统安全进 行评价，研究结果表明：
（1）从评价因子权重的构成上来看，研究区自然 环境状态因子对其生态安全影响较大，评价指标所占 的权重较高。其中，森林覆盖率和草地面积所占权重 均在0.1以上。此外，在人文响应因子中，水土流失治 理面积对生态安全的影响也较大，所占权重为0.128。 在13 项评价指标中，人口密度、人口自然增长率、人 均耕地面积、人均粮食总产量和日照时数所占权重相 对较小。
（2）研究区在2000、2005年和2010年的生态安全 指数分别为0.230 9、0.457 0和0.755 6，表明自2000— 2010 年以来，艾比湖流域的生态环境总体变化呈现 为良性发展趋势，生态安全状况有所好转。
（3）分析表明，自然环境状态值在生态安全指数 中占据了较大的比重，这说明当地政府通过提高森林 覆盖率、增加草地面积以及治理水土流失等措施，不 断改善该流域的自然生态环境。
由于区域生态系统的复杂性，决定了对区域生态 安全的评价是一项艰巨而复杂的任务[15]。本文仅对艾 比湖流域近10 年的生态系统安全状况进行评价，旨 在反映该流域生态环境的变化趋势，期望对该流域今 后社会经济的稳定发展以及生态环境的逐步改善起 到引导作用。
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