长江经济带山水林田湖草生命...健康诊断及耦合协调关系分析_李子辉.pdf

2 0 2 3年5月重庆师范大学学报(自然科学版)M a y2 0 2 3第4 0卷 第3期J o u r n a l o fC h o n g q i n gN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)V o l.4 0 N o.3三峡地区资源环境生态研究D O I:1 0.1 1 7 2 1/c q n u j 2 0 2 3 0 3 0 6长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断及耦合协调关系分析*李子辉1,2,3,官冬杰1,贺光秀1,张艳军4(1.重庆交通大学 智慧城市学院,重庆4 0 0 0 7 4;2.中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,昆明6 5 0 1 0 0;3.重庆市生态环境科学研究院,重庆4 0 1 1 4 7;4.重庆理工大学 管理学院,重庆4 0 0 0 5 0)摘要:【目的】对长江经济带山水林田湖草生命共同体的健康状况进行诊断,并对它的耦合协调关系进行分析,为它的健康管理及长江经济带的生态治理提供科学依据。【方法】基于构建的长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断指标体系,使用正态云模型进行有关健康诊断,并运用耦合协调模型对山、水、林、田、湖、草子系统间的耦合协调关系进行分析。【结果】1)2 0 0 02 0 1 8年长江经济带山水林田湖草生命共同体健康等级整体上呈上升趋势;在空间分布上,山水林田湖草生命共同体健康等级较低的省(直辖市)位于长江经济带的上游和下游区域,中游区域是整个长江经济带山水林田湖草生命共同体健康状况最好的区域。2)长江经济带山、水、林、田、湖、草子系统按健康等级由高到低进行排序,依次为:田子系统、水子系统、山子系统、草子系统、湖子系统、林子系统。3)在由长江经济带山、水、林、田、湖、草子系统构成的4 6种系统组合中,9 0%以上的系统组合的耦合度高于0.8,处于高水平耦合阶段;但约9 8%的系统组合协调度为0.33 0 03 0 0 1 0 01 0 0 5 05 0 2 0 2 5%1 5%2 5%6%1 5%2%6%2%降水量(X 3)mm+6 0 0 12 0 0 12 0 0 16 0 016 0 0人均水资源量(X 4)m3人-1+20 0 0 40 0 040 0 0 80 0 080 0 0单位面积水资源量(X 5)万m3k m-2+2 0 3 0 3 0 5 0 5 0 2 0 0城市污水处理率(X 6)+5 0%6 0%6 0%8 0%8 0%造林总面积(X 7)万h m2+2 5 5 5 5 5 7 07 0森林覆盖率(X 8)+5%1 0%1 0%2 0%2 0%3 5%3 5%4 5%4 5%6 5%林业单产(X 9)元h m-2+40 0 0 65 0 065 0 0 90 0 090 0 0森林蓄积量(X 1 0)亿m3+8 1 4 1 4 1 81 8粮食单产(X 1 1)k gh m-2+45 0 0 60 0 060 0 0 75 0 075 0 0人均耕地面积(X 1 2)h m2人-1+0.0 5 0.0 70.0 7 0.10.1 0.2 70.2 7 0.4 7 0.4 7粮食播种比例(X 1 3)+0 2 0%2 0%4 5%4 5%6 5%6 5%8 0%8 0%1 0 0%湖泊面积(X 1 4)万h m2+1 5 3 0 3 0 4 04 0人均水产品(X 1 5)k g人-1+5 1 8 1 8 3 53 5渔业总产值(X 1 6)亿元+2 0 0 10 0 0 10 0 0 14 0 014 0 0牧业总产值(X 1 7)万元+7 5 0 13 0 0 13 0 0 19 0 019 0 0建成区绿化覆盖率(X 1 8)+3 0%4 0%4 0%5 0%5 0%注:“-”“+”分别表示逆向指标和正向指标。、依次表示病态、不健康、亚健康、健康、非常健康,下同。1)构建长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断指标集合A=a1,a2,a1 8,其中a1到a1 8即为诊断指标(表1)。2)建立长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断等级隶属关系。设定诊断等级数值上下限,由于单一诊断客体在两个诊断等级之间存在模性,由此有:E=(xu p p e r,i j+xl o w e r,i j)/2,(1)式中:i为各项诊断指标的编号,i=1,2,1 8;j为对应的诊断等级编号,j=1,2,5;E 为统计学理论中的厚颜估计期望;xu p p e r,i j和xl o w e r,i j分别为各评价指标对应评价等级区间的上下限。参数i的隶属度的上、下边界值是从两种等级之间过渡的中间值,应同属于相邻两种等级,由此有:e x p-(xu p p e r,i j-xl o w e r,i j)/(8S2i j)=0.5,Si j=xu p p e r,i j-xl o w e r,i j/2.3 5 5,(2)式中:Si j表示第i项指标在对应第j项诊断等级下的熵。根据表1中各影响指标诊断等级,通过式(1)、(2)确定各项指标的期望和熵。3)对于每个待评价对象,根据各指标的数据并利用正向云发生器,确定第i项指标对应第j项诊断等级的隶属度并构成隶属度矩阵,有关计算公式如下:36第3期 李子辉,等:长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断及耦合协调关系分析Yi j=nm=1(ymi j/n),式中:Yi j为将第i项指标计算n次(n10 0 0)后所处的第j项诊断等级的平均隶属度;ymi j为计算m次的第i项指标在不同诊断等级下的隶属度。4)根据最大隶属度原则判定该指标对应的健康诊断等级,由此得到的长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断指标正态云分布如图1所示。5)通过每个指标对应下的生态风险等级的隶属度和与之相应的指标权重相乘2 7求得长江经济带各省市的健康诊断等级。1.4 耦合协调关系模型构建各子系统间的耦合协调性是判断山水林田湖草生命共同体健康状况的重要指标之一,耦合协调性说明了子系统之间的发展状态。因此,本研究运用耦合协调模型来测度长江经济带山水林田湖草生命共同体各子系统间的发展状态,其中各子系统间的耦合度(C)的计算公式2 9-3 0如下:C=KKk=1Uk()1/KKk=1Uk,式中:Uk代表第k个子系统;K为子系统总个数,本研究中K=6。C的取值范围为01。C值越接近1,表示各子系统间的耦合度越大;C值越接近0,则表示各子系统间的耦合度越小。但C值并不能进一步判别各子系统组合间的良性互动状况,因此需要对各子系统的协调度(D)以及综合调和指数(T)进行测评,计算公式为:D=C T,T=Kk=1akUk,式中ak为待定权数,用以衡量子系统对山水林田湖草生命共同体的贡献程度。根据C值和D值大小,对各子系统间耦合和协调阶段及特征进行划分,如表2所示。2 结果与分析2.1 健康等级诊断分析基于正态云模最大隶属度原理,得到长江经济山水林田湖草生命共同体健康综合诊断结果(表3)。总体上看,2 0 0 02 0 1 8年长江经济带山水林田湖草共同体的健康等级整体呈上升的发展趋势。在此期间,江苏、浙江、安徽、重庆、四川和贵州的山水林田湖草生命共同体健康等级呈上升发展趋势,其中:江苏的山水林田湖草生命共同体健康等级最高,由2 0 0 0年和2 0 0 9年的亚健康上升为2 0 1 8年的健康,同时江苏也是长江经济带山水林田湖草生命共同体健康等级最高的省份;安徽和四川的山水林田湖草生命共同体健康等级由2 0 0 0年的不健康发展为2 0 1 8年的亚健康;浙江、重庆和贵州的山水林田湖草生命共同体健康等级虽然上升,但仍为不健康,仍需进一步提高。另外,将近4 5%的省(直辖市)山水林田湖草生命共同体健康状况提升不明显,健康等级维持原状,其中:上海山水林田湖草生命共同体的健康等级最低,为病态;云南山水林田湖草生命共同体的健康等级稍高,为不健康;江西、湖北和湖南山水林田湖草生命共同体的健康等级为亚健康。整体上长江经济带山水林田湖草生命共同体的健康状况有所改善,但改善程度不明显,到2 0 1 8年仍然有部分省(直辖市)的山水林田湖草生命共同体健康等级处于病态(上海)和不健康(浙江、重庆、云南和贵州)。因此,整个长江经济带山水林田湖草生命共同体的健康等级仍然有待进一步提高。从表3还可以看出长江经济带各省(直辖市)山水林田湖草生命共同体健康状况时空演变格局存在健康等级不变、健康等级上升和健康等级先上升后下降3种变化趋势,其中:上海、江西、湖北、湖南及云南的山水林田湖草生命共同体健康等级在2 0 0 02 0 1 8年间不变,且山水林田湖草生命共同体健康等级较低的省(直辖市)主要分布于长江经济带的上游和下游地区,而中游地区则是整个区域山水林田湖草生命共同体健康状况最好的区域。目前长江经济带各区域的经济发展水平为下游最高、中游次之、上游最低,由此可见长江经济带各区域山水林田湖草生命共同体健康发展状态很可能和对应区域的经济发展水平相关。2.2 健康状况纵向诊断分析长江经济带各省(直辖市)山水林田湖草生命共同体各子系统健康诊断结果如图2所示。总体上看,长江经济带山水林田湖草各子系统的健康状况存在较大的空间差异。46重庆师范大学学报(自然科学版)h t t p s:/c q n u j.c q n u.e d u.c n 第4 0卷a 起伏度正态云b 坡地覆盖率正态云c 降水量正态云d 人均水资源正态云e 单位面积水资源量正态云f 城市污水处理率正态云g 造林总面积正态云h 森林覆盖率正态云i 林业单产正态云j 森林蓄积量正态云k 粮食单产正态云l 人均耕地面积正态云m 粮食播种比例正态云n 湖泊面积正态云o 人均水产品正态云p 渔业总产值正态云q 牧业总产值正态云r 建成区绿化覆盖正态云图1 长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断指标正态云分布F i g.1 N o r m a l c l o u dd i s t r i b u t i o no fh e a l t hd i a g n o s t i c i n d i c a t o r so ft h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e56第3期 李子辉,等:长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断及耦合协调关系分析表2 长江经济带山水林田湖草生命共同体各子系统的耦合协调阶段和特征T a b.2 C o u p l i n gc o o r d i n a t i o ns t a g e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y s u b s y s t e m s i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e指标名称数值范围阶段特征耦合度(C)0,0.3低水平耦合某个(些)子系统水平较低,其他子系统水平较高(0.3,0.5拮抗阶段各子系统存在矛盾(0.5,0.8磨合阶段各子系统开始良性耦合(0.8,0.1高水平耦合各子系统相互促进、共同发展协调度(D)0,0.3)失调某个(些)子系统快速发展,其他子系统发展与改善较为滞后0.3,0.5)轻度失调各子系统快速发展0.5,0.8)初级协调各子系统基本协调,整体协调达到较高的程度0.8,0.1良好协调各子系统约束发展,相互促进、协调表3 2 0 0 02 0 1 8年长江经济带山水林田湖草生命共同体健康状况诊断结果T a b.3 T h eh e a l t hd i a g n o s i s r e s u l t so f t h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e f r o m2 0 0 0t o2 0 1 8年份等级上海江苏浙江安徽江西湖北湖南重庆四川云南贵州2 0 0 00.3 6 59 0.1 1 99 0.2 7 35 0.1 7 67 0.1 2 86 0.1 1 07 0.1 2 60 0.3 7 04 0.2 9 30 0.2 1 05 0.3 0 480.3 4 38 0.2 4 04 0.1 8 05 0.3 6 83 0.2 6 87 0.3 1 68 0.2 6 04 0.2 5 14 0.1 7 70 0.2 5 42 0.1 8 260.1 7 03 0.2 6 76 0.1 8 76 0.3 1 71 0.2 9 09 0.4 4 95 0.2 9 90 0.1 4 38 0.2 7 11 0.1 6 02 0.2 3 100.1 5 71 0.1 5 55 0.0 5 35 0.1 8 28 0.1 4 24 0.0 7 35 0.1 7 80 0.0 9 76 0.1 7 04 0.2 4 35 0.1 0 620.1 2 03 0.1 7 18 0.1 9 03 0.0 2 53 0.1 3 55 0.0 3 32 0.0 6 91 0.0 5 23 0.0 6 47 0.0 5 98 0.0 2 35结果2 0 0 90.3 1 76 0.1 3 28 0.2 4 48 0.0 9 71 0.1 1 46 0.0 8 39 0.2 0 60 0.3 0 97 0.1 3 31 0.1 7 13 0.2 8 020.2 9 15 0.1 6 15 0.2 2 16 0.2 6 24 0.2 3 51 0.2 1 82 0.2 2 11 0.2 7 31 0.2 6 55 0.2 8 84 0.2 3 660.1 9 90 0.2 9 55 0.2 1 87 0.3 9 14 0.3 3 55 0.4 7 50 0.3 9 44 0.2 3 31 0.3 1 28 0.2 5 57 0.2 9 050.2 2 15 0.2 3 97 0.0 8 97 0.2 1 28 0.2 5 48 0.1 5 60 0.2 1 20 0.0 8 20 0.2 4 22 0.2 0 41 0.0 8 010.0 9 77 0.1 8 96 0.1 7 58 0.0 3 26 0.0 8 07 0.0 4 38 0.0 5 30 0.0 5 48 0.0 5 05 0.0 9 48 0.0 3 04结果2 0 1 80.2 5 77 0.1 5 03 0.1 9 63 0.0 9 18 0.0 9 18 0.0 3 47 0.0 7 66 0.1 5 19 0.1 8 83 0.0 8 29 0.2 1 020.2 0 88 0.0 9 46 0.2 8 69 0.1 3 02 0.1 3 02 0.2 6 74 0.2 0 30 0.4 5 73 0.2 2 15 0.3 9 14 0.3 4 650.1 2 60 0.1 2 57 0.1 5 46 0.4 0 04 0.4 0 04 0.3 6 31 0.3 7 98 0.2 7 76 0.3 1 26 0.2 3 86 0.3 2 360.0 6 84 0.3 6 76 0.1 3 21 0.3 3 26 0.3 3 26 0.2 6 31 0.2 9 22 0.0 7 99 0.1 3 62 0.1 3 54 0.0 7 070.1 4 08 0.2 7 49 0.1 9 81 0.0 8 06 0.0 8 06 0.0 9 65 0.0 8 97 0.0 6 63 0.1 7 15 0.1 9 65 0.0 8 29结果长江经济带山子系统的健康状况稳定,存在非常健康、亚健康、不健康等3种等级(图2 a)。2 0 0 02 0 1 8年,上海和江苏的山子系统为非常健康等级,浙江、安徽、江西和湖南的山子系统为亚健康等级,湖北、重庆、四川、云南和贵州的山子系统均为不健康等级;从空间分布上看,山子系统处于非常健康和亚健康等级的省(直辖市)主要分布在长江经济带的中下游区域,山子系统处于不健康等级的省(直辖市)则主要集中分布于长江经济带的中上游区域。2 0 0 02 0 1 8年长江经济带水子系统的健康状况空间变化明显(图2 b)。浙江、湖北、重庆、四川等省(直辖市)水子系统的健康等级未发生变化 浙江的水子系统处于非常健康等级,湖北、重庆和四川的水子系统为亚66重庆师范大学学报(自然科学版)h t t p s:/c q n u j.c q n u.e d u.c n 第4 0卷健康等级。相比之下,长江经济带的其他7省(直辖市)的水子系统健康等级则变化较大:上海的水子系统健康等级在2 0 0 02 0 0 9年为健康,到2 0 1 8年上升为非常健康;江西、贵州的水子系统在2 0 0 0年分别为非常健康、健康等级,在2 0 0 92 0 1 8年则分别下降为健康、亚健康等级;安徽的水子系统健康等级则从2 0 0 0年的不健康上升为2 0 1 8年的健康;2 0 0 02 0 1 8年间,江苏、湖南和云南的水子系统健康等级呈健康亚健康健康的先下降后上升的“V”型演变趋势。2 0 0 02 0 1 8年长江经济带林子系统健康等级有病态、不健康、健康、非常健康等4种,如图2 c所示。2 0 0 02 0 0 9年,长江经济带上游区域林子系统的健康状况较好,中下游区域林子系统的健康状况较差。四川和云南的林子系统处于健康等级,而中下游大部分省(直辖市)的林子系统均处于病态或不健康等级。2 0 1 8年,云南的林子系统健康等级上升为非常健康,但四川的林子系统健康等级则大幅下降到病态,这反映出长江经济带各省(直辖市)对林子系统的保护力度差异较大。虽然上海、江苏、四川等省(直辖市)的林子系统健康等级在2 0 0 02 0 1 8年间出现下降,但长江经济带林子系统的健康等级在此期间总体上仍呈上升趋势。2 0 0 02 0 1 8年长江经济带田子系统健康等级有不健康、健康、亚健康和非常健康等4种(图2 d)。浙江、江西、湖北、湖南、四川、贵州等6省的田子系统健康等级在2 0 0 02 0 1 8年为亚健康。而在同一时期,上海、江苏和安徽的田子系统健康等级均有所提高:上海的田子系统由2 0 0 0年的亚健康等级提升为2 0 1 8年的非常健康等级;江苏、安徽的田子系统的健康等级在2 0 0 0年分别为亚健康、不健康,在2 0 1 8年则分别提升为健康、亚健康。此外,重庆、云南的田子系统健康等级下降,均由2 0 0 0年的健康转变为2 0 1 8年的亚健康。整体上看,长江经济带田子系统的健康状况一般,健康等级需要进一步提升。图2 e显示,长江经济带湖子系统健康等级变化较大。2 0 0 02 0 1 8年,上海及长江经济带上游省(直辖市)如重庆、四川、云南、贵州等地的湖子系统均为病态或不健康等级;长江经济带除上海以外的中下游区域湖子系统在2 0 0 02 0 0 9年间均处于亚健康等级,在2 0 1 8年,江苏和湖北的湖子系统健康等级分别提升到非常健康和健康。整体来看,长江经济带湖子系统健康等级处于较低水平,且长江经济带中下游绝大部分区域的湖子系统健康等级相对于上游区域而言明显更高。2 0 0 02 0 1 8年长江经济带草子系统健康等级涵盖了从病态到非常健康所有的5种等级,且空间变化明显(图2 f)。2 0 0 0年重庆、贵州、上海的草子系统健康等级较低,均为病态;到2 0 1 8年,三者的草子系统健康状况具有明显的提升趋势,均提升为不健康以上的等级。四川的草子系统健康等级提升最为明显,由不健康提升为非常健康。整体上看,长江经济带草子系统健康等级在2 0 0 02 0 1 8年呈上升趋势。综合上述,尽管长江经济带山水林田湖草生命共同体的各子系统健康等级状况存在较大差异,但各子系统的健康等级总体呈上升趋势。对长江经济带山水林田湖草生命共同体中各子系统按整体健康状况由高到低排序,依次为:田子系统、水子系统、山子系统、草子系统、湖子系统、林子系统。2.3 系统耦合协调探讨不同子系统间存在着必然的联系,这种关系的强弱会影响整个系统的运行机制。耦合度和协调度作为描述各系统之间的联系的指数,能很好地表征不同子系统作用的联系强度与协调性。本研究对长江经济带山水林田湖草生命共同体各子系统之间的耦合协调性进行了探讨,结果如表4所示:6个子系统中任意2者组合有1 5种、任意3者组合有1 9种、任意4者组合有8种、任意5者组合有3种,加上全部6个子系统构成的组合,一共有4 6种系统组合。从耦合度来看,除少数系统组合的耦合度小于0.8以外,其余大部分系统组合的耦合度均超过0.8,均处于高水平耦合阶段(表2)。2 0 0 02 0 1 8年,大部分系统组合的耦合度呈波动增长趋势,说明各子系统之间相互促进、相互影响的程度关系进一步加深,反映出长江经济带的生态环境保护取得巨大成就。尤其是对于林、湖、水3个子系统的治理和保护效果明显,与3者相关的系统组合耦合度均较高。与山子系统有关的不少系统组合的耦合度在0.70.8之间,处于磨合阶段,各子系统之间开始良性耦合,说明山子系统与各子系统的耦合作用加深。与山子系统相关的系统组合的耦合度一般较低,这与长江经济带区域地形地貌以及人文活动相关:长江经济带中西部区域地势陡峭,滑坡、泥石流等地质灾害时有发生,加上在过去的城市化进程中部分山地植遭受破坏而造成水土流失加剧,因此山子系统的稳定性有所降低。不过近些年来,在政府大力提倡生态文明建设和实施生态补偿的政策下,山子系统得到持续地保护和治理,系统稳定性上升,与其他子系统间的相互作用关系增强。76第3期 李子辉,等:长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断及耦合协调关系分析a 山子系统健康等级b 水子系统健康等级c 林子系统健康等级d 田子系统健康等级e 湖子系统健康等级f 草子系统健康等级图2 长江经济带山水林田湖草生命共同体各子系统健康诊断F i g.2 H e a l t hd i a g n o s i so ns u b s y s t e m so f t h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e从协调度来看,2 0 0 0、2 0 0 9和2 0 1 8年长江经济带山-水-林-田-湖-草系统组合的协调度分别为0.3 8 21、0.3 7 10和0.3 7 77,处于轻度失调阶段;除田-山、山-草系统组合外,其余大部分系统组合的协调度在0.30.5之间,处于轻度失调阶段。这说明长江经济带山、水、林、田、湖、草各子系统间的发展速度存在着较大差异,尤其是田、山、草这3个子系统的发展速度较为缓慢,以至于田-山、山-草系统组合处于失调阶段。不过总体上看,2 0 0 02 0 1 8年长江经济带山水林田湖草生命共同体中各子系统间的系统组合的协调度基本上呈上升趋势,各子系统的发展速度差异在逐渐缩小,说明在此期间对长江经济带山水林田湖草生命共同体的保护和建设上取得了明显成效。综合上述,虽然长江经济带山水林田湖草生命共同体的耦合性和协调性所处阶段水平仍有较大差异,但两者均有向更高水平阶段发展的趋势。这主要得益于长江经济带生态文明建设体制下对区域山、水、林、田、湖、草子系统的保护。但长江经济带山水林田湖草生命共同体的协调机制仍然存在较大问题,不同子系统的发展水平存在较大差异,仍需进一步加强对长江经济带山、水、林、田、湖、草各子系统的专项治理。86重庆师范大学学报(自然科学版)h t t p s:/c q n u j.c q n u.e d u.c n 第4 0卷表4 长江经济带山水林田湖草生命共同体系统耦合度和协调度T a b.4 C o u p l i n ga n dc o o r d i n a t i o ni n d e xo f t h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e系统组合耦合度(C)协调度(D)2 0 0 0年2 0 0 9年2 0 1 8年2 0 0 0年2 0 0 9年2 0 1 8年林-湖0.9 9 450.9 8 270.9 9 940.5 2 110.5 3 290.5 3 01林-水0.9 6 420.9 5 440.9 7 240.4 7 960.5 0 180.4 7 91林-田0.8 5 930.8 4 370.8 9 110.4 1 420.4 3 370.4 2 24林-山0.7 7 480.7 6 530.8 1 890.3 7 840.3 9 940.3 8 92林-草0.8 9 080.7 0 930.7 8 520.4 2 990.3 7 750.3 7 57湖-水0.9 8 640.9 9 280.9 7 990.4 5 490.4 5 690.4 7 08湖-田0.9 0 310.9 2 070.9 0 500.3 9 290.3 9 490.4 1 50湖-山0.8 2 530.8 5 390.8 3 520.3 5 900.3 6 370.3 8 24湖-草0.9 3 030.8 0 170.8 0 220.4 0 780.3 4 380.3 6 92水-田0.9 5 850.9 5 890.9 6 910.3 6 160.3 7 180.3 7 51水-山0.8 9 740.9 0 410.9 1 930.3 3 040.3 4 240.3 4 56水-草0.9 7 650.8 5 740.8 9 240.3 7 530.3 2 370.3 3 36田-山0.9 8 400.9 8 660.9 8 670.2 8 530.2 9 590.3 0 47田-草0.9 9 720.9 6 270.9 7 320.3 2 410.2 7 970.2 9 41山-草0.9 6 840.9 9 370.9 9 750.2 9 620.2 5 760.2 7 10林-湖-水0.9 7 600.9 6 800.9 7 940.4 8 440.4 9 620.4 9 26林-湖-田0.8 9 970.8 9 260.9 1 620.4 3 930.4 5 020.4 5 29林-湖-山0.8 3 610.8 3 530.8 6 060.4 1 370.4 2 620.4 2 89林-湖-草0.9 2 300.7 9 310.8 3 460.4 5 030.4 1 050.4 1 89林-水-田0.9 0 220.8 8 950.9 2 500.4 1 570.4 3 250.4 2 34林-水-山0.8 4 330.8 3 540.8 7 520.3 9 140.4 0 940.4 0 09林-水-草0.9 2 290.7 9 480.8 5 110.4 2 610.3 9 430.3 9 16林-田-山0.8 0 900.7 9 590.8 5 050.3 5 500.3 7 150.3 6 86林-田-草0.9 1 770.8 5 150.8 4 590.3 9 590.3 7 860.3 6 36林-山-草0.8 2 260.7 2 270.7 9 550.3 6 390.3 3 870.3 4 09湖-水-田0.9 3 420.9 4 550.9 3 530.4 0 130.4 0 630.4 1 85湖-水-山0.8 7 850.8 9 680.8 8 680.3 7 790.3 8 460.3 9 62湖-水-草0.9 5 290.8 5 790.8 6 300.4 1 140.3 7 050.3 8 70湖-田-山0.8 5 970.8 8 460.8 6 660.3 4 270.3 4 900.3 6 43湖-田-草0.9 1 770.8 5 150.8 4 590.3 7 310.3 3 610.3 5 59湖-山-草0.8 7 020.8 2 280.8 1 370.3 3 290.3 1 900.3 2 01水-田-山0.9 2 550.9 2 980.9 4 240.3 2 420.3 3 520.3 4 05水-田-草0.9 6 850.8 9 970.9 2 520.3 5 300.3 2 290.3 3 26田-山-草0.9 7 820.9 7 410.9 8 050.3 0 140.2 7 730.2 8 96林-湖-水-田0.9 2 040.9 1 480.9 3 270.4 3 410.4 4 520.4 4 59林-湖-水-山0.8 7 240.8 7 170.8 9 130.4 1 490.4 2 720.4 2 80林-湖-水-草0.9 3 730.8 3 900.8 7 140.4 4 220.4 1 530.4 2 06林-水-田-山0.8 5 190.8 4 230.8 8 430.3 6 990.3 8 540.3 8 21林-水-田-草0.9 0 410.8 1 350.8 6 740.3 9 420.3 7 470.3 7 54湖-水-田-山0.8 8 740.9 0 430.8 9 570.3 6 030.3 6 770.3 7 87湖-水-田-草0.9 3 570.8 7 670.8 7 900.3 8 400.3 5 750.3 7 21水-田-山-草0.9 4 360.9 0 810.9 2 910.3 2 720.3 0 950.3 1 88林-湖-水-田-山0.8 6 630.8 6 560.8 8 690.3 9 200.4 0 350.4 0 65林-湖-水-田-草0.9 1 280.8 4 080.8 7 200.4 1 250.3 9 460.4 0 08湖-水-田-山-草0.9 0 430.8 7 210.8 7 250.3 5 540.3 3 860.3 5 17山-水-林-田-湖-草0.8 7 610.8 2 570.8 5 600.3 8 210.3 7 100.3 7 7796第3期 李子辉,等:长江经济带山水林田湖草生命共同体健康诊断及耦合协调关系分析图3 长江经济带山水林田湖草生命共同体子系统的影响权重F i g.3 T h e i n f l u e n c ew e i g h t o f t h ee c o s y s t e mo ft h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e2.4 健康驱动因子分析 根据信息熵基本原理,诊断指标权重的大小是指标影响程度的体现:指标权重越大,说明它的贡献程度也越大。长江经济带山水林田湖草生命共同体的子系统影响权重与指标影响权重如图3和图4所示。根据图3可知,对长江经济带山水林田湖草生命共同体整体健康状况的驱动作用最大的子系统是林子系统,湖子系统的驱动作用次之,水、草、田等3个子系统的驱动作用依次再次之,山子系统的驱动作用最小。2 0 0 02 0 1 8年,长江经济带山水林田湖草生命共同体林子系统的累计权重最大,达0.9 3。林地是长江经济带最主要的地表类型,林地内植物生长、覆盖情况密切影响着森林生态环境以及林地服务人类的能力。结合图4可知,2 0 0 02 0 1 8年长江经济带山水林田湖草生命共同体的林业单产(X 9)及森林蓄积量(X 1 0)在所有指标中的累计权重最高,均超过了0.2 5。因此,林业单产及森林覆盖率是影响林子系统健康状况的最主要因子,这两项指标值越高,表明林子系统的生态系统服务能力越大,林子系统也越健康。近些年来,长江经济带各省(直辖市)注重森林保护,极大提高了森林在山水林田湖草生命共同体中的作用。长江经济带山水林田湖草生命共同体的湖、水子系统中,湖泊面积(X 1 4)、人均水产品(X 1 5)和渔业总产值(X 1 6)在2 0 0 02 0 1 8年间的累计权重均大于0.0 7(图4),因此它们对湖、水子系统的健康等级有着重要影响。湖泊的功能主要体现在洪水调蓄、水质净化、水产品供给等方面,湖泊面积大小直接关系到上述功能的实现与大小。长江经济带中下游地区拥有中国最丰富的湖面和水资源,是湖、水子系统功能体现最为明显的区域,因而这些区域山水林田湖草生命共同体的湖、水子系统健康等级也相应较高。注:各指标代码对应的中文含义见表1。图4 长江经济带山水林田湖草生命共同体健康体系影响指标的影响权重F i g.4 T h e i n f l u e n c ew e i g h t so f t h eh e a l t hs y s t e mi m p a c t i n d i c a t o r so ft h em o u n t a i n s-r i v e r s-f o r e s t s-f i e l d s-l a k e s-g r a s s e s l i f ec o mm u n i t y i nt h eY a n g t z eR i v e rE c o n o m i cZ o n e在长江经济带山水林田湖草生命共同体中,田、山、草等3个子系统的权重明显低于林、湖、水等3个子系统的权重。对于山子系统来说,因为本研究主要考虑山子系统的固有属性,因而山子系统的权重及相关指标的权重变化较小;田地作为长江经济带主要用地类型之一,由于受人类活动影响较大,因此健康等级上处于较低水平;草子系统中植被类型较为单一,群落结构简单,且系统整体稳定性较差,因此该子系统对长江经济带山水林田湖草生命共同体的影响也较低。总体上看,尽管长江经济带山水林田湖草生命共同体的不同子系统和指标的影响权重存在着较大的差异,07重庆师范大学学报(自然科学版)h t t p s:/c q n u j.c q n u.e d u.c n 第4 0卷但是不同子系统和指标相互作用、相互影响是整个生命共同体健康状况改善的关键。协调利用不同指标因素来提升不同子系统健康等级,就能改善和提升整个长江经济带山水林田湖草生命共同体的健康状况。3 讨论3.1 基于山水林田湖草生命共同体研究的综合对比分析山水林草田湖生命共同体理念是推进生态文明建设和长江经济带生态系统的综合整治、修复与健康管理,坚守长江经济带发展生态底线,实现经济绿色发展转型的方向和保障3 1-3 2。在过去,学者们根据特定目标与研究背景,对山水林田湖草生命共同体展开了大量的研究。本研究将不同山水林田湖草生命共同体的研究与本研究进行对比后发现(表5),相关研究的共性主要表现在均从山水林田湖草生命共同体指标体系构建角度出发对山水林田湖草生命共同体展开健康评价或诊断。同时,这些研究的评价方法具有较