生態(tài)質(zhì)量是指一定時間或空間范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的總體或部分生態(tài)因子的組合對人類生存及社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的適宜程度[1],生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀是由自然環(huán)境背景、人類開發(fā)活動和環(huán)境管理共同作用下形成的結(jié)果。區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價是一個綜合過程,也是一門綜合技術(shù),包括生態(tài)數(shù)據(jù)采集、生態(tài)質(zhì)量評估、生態(tài)質(zhì)量評價基本結(jié)論以及解決生態(tài)問題的相關(guān)建議與對策[1]。美國環(huán)境監(jiān)測與評價項目(EMAP,EnvironmentalMonitoringandAssessmentProject)將生態(tài)質(zhì)量評價定義為:評價是對EMAP獲取數(shù)據(jù)的解釋與評估,旨在回答關(guān)于生態(tài)資源健康狀況的相關(guān)政策問題。生態(tài)質(zhì)量評價是根據(jù)選定的指標(biāo)體系和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),運用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄔu價某區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣及其影響,通過評價準(zhǔn)確反映某一時段內(nèi)的生態(tài)質(zhì)量狀況[2]。而氣象評價就是從氣象角度所作的生態(tài)質(zhì)量評價。生態(tài)質(zhì)量的評價及其方法研究,國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者已經(jīng)做了一些工作,但尚未形成統(tǒng)一的概念和原理。這些工作包括評價指標(biāo)的確定、對生態(tài)質(zhì)量優(yōu)劣的評定、改善生態(tài)的對策與建議等,研究對象包括單個生態(tài)系統(tǒng)如森林生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)等,也有綜合性的生態(tài)系統(tǒng)如某個保護(hù)區(qū),又或者對某個特定區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量的綜合評價,一般以行政區(qū)劃或景觀布局為單位。尺度不同,研究方法也有所不同,常見的方法有綜合評價法[3]、指數(shù)評價法[4]、模糊評價法[5]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法[6]、物元分析評價法[7]等,主要差別體現(xiàn)在評價指標(biāo)的選擇和量化上。吳秀芹等[8]以2000年的TM影像為數(shù)據(jù)源,在RS和GIS技術(shù)的支持下提取了土地利用程度及植被類型因子,對參評指標(biāo)因子進(jìn)行量化處理,結(jié)合地下水位對塔里木河下游典型區(qū)進(jìn)行了景觀生態(tài)質(zhì)量綜合評價。劉魯君等[9]對縣域尺度的生態(tài)質(zhì)量評價方法進(jìn)行了研究,石金蓮等[10]選取自然性、代表性、多樣性、稀有性、生態(tài)脆弱性、面積適宜性、人類威脅等指標(biāo)對遼寧老禿頂子自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行了評價。這些研究所選的指標(biāo)和對指標(biāo)的權(quán)重都不一樣,但研究思路具有相同點即經(jīng)過指標(biāo)選取-確定-權(quán)重-加權(quán),最終得到綜合評價值。本文根據(jù)福建具體的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),遵循指標(biāo)選擇的代表性、全面性、綜合性、簡明性、方便性、適應(yīng)性原則,選擇濕潤指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水體密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、災(zāi)害指數(shù)5個因子對福建省生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行氣象方面的評價,旨在探討生態(tài)質(zhì)量氣象評價方法,尋求生態(tài)質(zhì)量評價的量化指標(biāo),同時提供各地生態(tài)質(zhì)量的量值,以期為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供參考。

1資料與方法

1•1自然概況

福建省位于東南沿海(115°50′-120°43′E,23°32′-28°19′N),東西寬約540km,南北長約550km,土地面積1•214×104km2,其中山地丘陵占80%以上。福建屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,年平均氣溫15•2~21•8℃,各地年平均降雨量基本在1000mm以上,年日照時數(shù)1754~2482h,氣候資源得天獨厚。福建省背山臨海,其陸域基本由海拔1000m以上的山地與浙江、廣東隔開,因而地貌上和水系上成為相對獨立的地理單元。相對獨立的地貌、水系及相應(yīng)的氣候、土壤和植被使得生態(tài)環(huán)境也表現(xiàn)出很強的相對獨立性。福建海域處于東海和南海的交界處,全區(qū)多為臺灣海峽所占據(jù),由于陸域丘陵山地與臺灣山地的制約使海域本身的氣候、地貌和生物生態(tài)環(huán)境特征都具有一定的獨立性。由于缺乏金門縣的相關(guān)數(shù)據(jù),在進(jìn)行生態(tài)評價時未將金門縣考慮進(jìn)去。

1•2資料及其來源

采用福建省2006年7-9月全省67個臺站的地面氣象觀測資料計算各地濕潤指數(shù)和災(zāi)害指數(shù),數(shù)據(jù)包括月平均氣溫(℃)、月降水量(mm)、月平均10m風(fēng)速(m/s)、月平均相對濕度(%)、月平均氣壓(mb)、飽和水汽壓(mb)、災(zāi)害面積(hm2),由福建省氣象臺提供。水體密度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、土地退化指數(shù)各評價因子的面積、類別數(shù)據(jù)來源于福建省各地土地利用數(shù)據(jù),由福建省農(nóng)業(yè)資源綜合數(shù)據(jù)庫提供。

1•3評價模型的建立

采用模糊綜合評價法,通過建立隸屬函數(shù),經(jīng)模糊變換,給每個評價因子賦予一個非負(fù)實數(shù),得到評價結(jié)果,再與評語集相對照,最終確定評價區(qū)域的優(yōu)劣等級[11]。

1•3•1評價因子集遵循代表性、全面性、綜合性、簡明性、方便性、適應(yīng)性原則,選擇5個因子為評價因子,則評價因子集V={濕潤指數(shù),植被覆蓋指數(shù),水體密度指數(shù),土地退化指數(shù),災(zāi)害指數(shù)},然后采用文獻(xiàn)[12]中的數(shù)據(jù)處理方法對各評價因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。各評價因子定義如下:(1)濕潤指數(shù)為降水量與潛在蒸散量的比值,是判斷某一地區(qū)氣候干、濕程度的指標(biāo)。濕潤指數(shù)K=R/ET,該指數(shù)能夠客觀地反映一地的水熱平衡狀況。按季度進(jìn)行評價時,季度濕潤指數(shù)K=Rs/(∑ETi),Rs為季度降水量,∑ETi為該季度三個月潛在蒸散量之和。根據(jù)文獻(xiàn)[13],月平均潛在蒸散量ETi=22di(1•6+U1/2i)Woi(1-hi)P1/2i(273•2+ti)1/4其中,i是月份編號,Pi為月平均氣壓(mb),ti為月平均氣溫(℃),di是月天數(shù),Ui是10m高度觀測的月平均風(fēng)速(m/s),Woi是溫度為ti時的飽和水汽壓(mb),hi是月平均相對濕度(%)。計算區(qū)域生態(tài)質(zhì)量等級時,當(dāng)K>1時,取K=1。(2)植被覆蓋指數(shù)指被評價區(qū)域內(nèi)林地、草地及農(nóng)田三種土地類型面積占被評價區(qū)域面積的比重,用于反映被評價區(qū)域植被覆蓋的程度。(3)水體密度指數(shù)指被評價區(qū)域內(nèi)水域面積占被評價區(qū)域面積的比重,水域包括河流、湖泊、水庫等。(4)土地退化指數(shù)指被評價區(qū)域內(nèi)風(fēng)蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕和工程侵蝕的面積占被評價區(qū)域面積的比重,是反映生態(tài)系統(tǒng)功能退化程度的一個重要指數(shù)。(5)災(zāi)害指數(shù)指單位面積上擔(dān)負(fù)的災(zāi)害強度、頻率等災(zāi)害總量,即評價區(qū)域內(nèi)農(nóng)田、森林等生態(tài)系統(tǒng)遭受氣象災(zāi)害的面積占被評價區(qū)域面積的比重。

1•3•2評價因子權(quán)重由于不同的綜合評價因子對農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用的影響是不一樣的,因此需要對參評因子進(jìn)行權(quán)重系數(shù)測定。各層次因子權(quán)重參照《生態(tài)質(zhì)量氣象評價規(guī)范(試行)》[13]、采用專家打分法取得,結(jié)果見表1。

1•3•3屬性同一化根據(jù)不同屬性因子對總體生態(tài)質(zhì)量的影響方向不同,對全部因子屬性進(jìn)行正相化處理[14]。5項因子中有2項為負(fù)相因子(土地退化指數(shù)和災(zāi)害指數(shù)),其正相化指標(biāo)=1-負(fù)相指標(biāo)。

1•3•4生態(tài)綜合評價指數(shù)根據(jù)權(quán)重集Q={0•25,0•3,0•2,0•15,0•1}和評價因子隸屬函數(shù)值集合R={K,V,W,L,D},可計算得到生態(tài)綜合評價指數(shù)其中,O為算子;i為各區(qū)域編號,本文i=1,2,3,…,67,Ai表示福建省各縣(市)生態(tài)質(zhì)量的綜合評價值。