全 文 ：第 34卷 第 5期 生 态 科 学 34(5): 172177
2015 年 9 月 Ecological Science Sep. 2015

收稿日期: 2014-11-14; 修订日期: 2015-01-28
基金项目: 宁夏回族自治区环境保护科学技术研究课题(2014014); 泾河流域(彭阳县段)生态健康评估(410209)
作者简介: 曹园园(1989—), 男, 陕西安塞人, 硕士研究生, 主要从事恢复生态研究, E-mail: caoyuan_09718@163.com
*通信作者: 璩向宁(1963—), 男, 硕士, 教授, 主要从事水资源研究、环境变化与监测研究, E-mail: xn_qu@163.com

曹园园, 璩向宁, 卫萍萍. 彭阳县 2000—2010 年人类活动影响下生态环境胁迫分析[J]. 生态科学, 2015, 34(5): 172177.
CAO Yuanyuan, QU Xiangning, WEI Pingping. The influence of human activities on eco-environmental stress analysis in Pengyang
during 2000-2010[J]. Ecological Science, 2015, 34(5): 172177.

彭阳县2000—2010年人类活动影响下生态环境胁迫分析
曹园园 1,2, 璩向宁 1,2,*, 卫萍萍 1,2
1. 宁夏大学 西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地, 银川 750021
2. 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室, 银川 750021

【摘要】 随着人类活动的不断增强 , 地球上各类生态系统都难以保持其原始的自然状态 ,从而受到不同程度的人为胁
迫。选取彭阳县为研究对象, 构建该区人类活动生态环境胁迫指标体系, 应用主成分分析法分析彭阳县 11 年间人类活
动对生态环境的胁迫状况。结果表明: 彭阳县社会经济活动对生态环境胁迫有绝对值较大的载荷系数, 对人类活动胁
迫指数贡献率为 48.7%, 为第一主控因子; 彭阳县 2000—2010 十一年间生态环境胁迫程度呈现出先增大后减小的趋势;
2006 年人类活动胁迫指数最大, 其数值为 2.02, 2000 年最小为–3.98。

关键词：人类活动; 生态环境; 胁迫; 彭阳
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2015.05.027 中图分类号：X24 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)05-172-06
The influence of human activities on eco-environmental stress analysis in
Pengyang during 2000-2010
CAO Yuanyuan1,2, QU Xiangning1,2 *, WEI Pingping1,2
1. Northwest Land Degradation and Ecological Restoration, Ministry of State Key Laboratory Breeding Base, Ningxia University,
Yinchuan 750021, China
2. Northwest Restoration of Degraded Ecosystems and the Ministry of Education Key Laboratory of Reconstruction, Ningxia
University, Yinchuan 750021, China
Abstract: With the continuous enhancement of human activities, ecosystems on earth are difficult to maintain the natural
state, and subject to varying degrees of stress. In this study, an evaluation system of the Pengyang eco-environmental stress
was built up. Principal component analysis was used to analysis eco-environmental stress in Pengyang from 2000 to 2010.
The results showed that Pengyang County social and economic activities has a great influence on eco-environmental stress,
and the contribution of human activities stress index was 48.7%, as the first factor. The human activities on
eco-environmental stress index are first increased and then decreased. The maximum stress index year was in 2006 (2.02);
the minimum year was 2000(–3.98).
Key words: human activity; ecological environment; stress; Pengyang
1 前言
人类在创造物质财富、加速文明进程的同时以
前所未有的规模和强度作用于生态环境,使地球上
的各类生态系统都难以保持其自然状态而受到不同
程度的胁迫。对于“胁迫”一词, 最早用于逆境生
5 期 曹园园, 等. 彭阳县 2000-2010 年人类活动影响下生态环境胁迫分析 173

理学的研究, 指的是生物所处不利环境的总称[1]。
Odum 等[2]认为胁迫是生物体或生态系统正常状态
的偏移或改变。生态环境胁迫, 通常是指人类活动
对自然资源和生态环境造成的压力, 导致生态系统
发生变化、产生反应或功能失调等现象[3]。对生态
系统造成负面效应的胁迫因素主要包括自然因子和
人为因子两大方面, 其中人为因子是当前生态环境
胁迫最为明确、影响最为深刻的因子[4]。人类在开
发和利用自然资源的过程中, 忽视了自然生态系统
自身的生态效应, 导致环境污染、土地退化、水资
源短缺等一系列生态退化问题。
目前国内有关人类活动的生态环境胁迫研究仅
从区域角度出发, 对生态环境胁迫的研究停留在某
项活动胁迫影响上, 对于某一区域内生态环境胁迫
综合评价指标体系的构建以及用该评价体系评价人
类活动所造成的生态环境胁迫影响研究少有。例如
欧阳志云等[5–6]研究了人类活动对大熊猫栖息生境的
胁迫及生态恢复。孙磊等人研究表明青岛市生态系统
的主要压力是人为的胁迫压力[7]。赵峥[8]等以甘肃省
生态胁迫因子分析甘肃省生态环境现状, 生态胁迫
特征, 得出甘肃省生态环境恢复措施。本文把人类活
动的影响按照社会经济活动、开发建设活动强度、农
业活动强度、污染物排放强度等组织起来, 构建评价
指标体系, 并通过这一指标体系分析 2000 年至 2010
年彭阳县人为活动胁迫因子, 从宏观层面上分析区
域人为活动的生态胁迫综合作用。通过探索生态系统
胁迫规律分析了生态系统退化的主要机制, 以期恢
复建立一个人为活动压力小的生态环境恢复系统。
2 研究区概况
彭阳县位于宁夏回族自治区东南部, 是黄土高原
的一部分, 地处东经 106°32′—106°58′、北纬 35°41′—
36°17′之间, 属典型的温带半干旱大陆性季风气候。
全县地貌以梁峁状丘陵为主,地形支离破碎, 山高坡
陡,沟壑纵横, 是宁夏水土流失最严重的县之一, 也
是全国重点水土保持区。2000 年彭阳县被宁夏回族
自治区确定为退耕还林(草)试点县后, 彭阳县先后开
展了大批的退耕还林(草)示范工程; 全国城市化、工
业化快速推进, 使彭阳县在城市基础设施建设、工业
发展方面取得较大进展。截至 2010 年底, 彭阳县生
产总值达到 18.4 亿元, 人口密度达 102.84 人·km–2。
3 材料与方法
3.1 数据来源
本研究以 2000 年为起始年份, 研究所需基础数
据大多来源于《宁夏统计年鉴》、《固原市统计年鉴》、
《固原市经济要情手册》[9]。其中建设用地、交通用
地来源于《宁夏土地利用分类手册》[10]。基于上述
基础数据建立一个可调用数据库。
3.2 指标体系构建
本研究选取人为活动影响下, 对彭阳县生态环
境特征产生扰动的指标。指标选取过程中遵循所选
指标能如实反应彭阳县人类活动状况及结果, 并能
够对其结果进行定量化研究; 将人类活动胁迫指标
划分为以下四大类: 社会经济活动强度、开发建设
活动强度、农业活动强度、污染物排放强度(表 1)
四大类。社会经济活动指标选用各地区经济社会状
况调查时所用指标; 开发建设活动指标选取 2000 年
以来彭阳县城市化和工业化加快后建设用地、交通
用地、水利开发强度做为评价指标; 农业活动强度
指标采用彭阳县实施退耕还林后的退耕还林率、荒
山造林率等指标; 工业化和城市化过程中对资源的
消耗所产生的污染物排放强度选用废水、废水
COD、SO2 排放量作为指标。
其中(表 1): 城镇化水平即城镇人口与总人口的
比值; 水利开发强度指区域水资源利用量与区域水
资源总量的比值; 建设用地强度指建设用地面积与
土地资源总面积的比值; 交通网络密度指交通用地
面积与区域总面积之比; 退耕还林率为实际退耕的
林地面积与计划退耕还林的面积之比; 荒山造林率
为实际荒山造林面积与计划荒山造林面积之比; (表
2)为彭阳县 2000—2010 生态环境胁迫指标数据。
3.3 主成分分析
主成分分析是一种把多个变量划分为少数几个
综合指标的多元统计方法, 从数学角度来看, 这是
一种对高维变量空间降维的技术[10]。 具体的计算步
骤为利用 SPSS17.0 软件: (1)消除数量级和量纲带来
的误差的影响, 对原始数据进行标准化处理; (2)计
算标准化后的样本的相关系数矩阵; (3)计算特征值、
贡献率和累计贡献率, 累计贡献率达到 85%以上的
确定为主成分; (4)计算主成分载荷, 主成分分析避免
指标间的信息重迭, 能够将多个指标转化为几个相互
174 生 态 科 学 34 卷

表 1 生态系统评估胁迫指标体系
Tab. 1 Ecosystem assessment stress index system
一级指标 二级指标 三级指标
人口密度
城镇化水平
GDP 密度
第一产业增加值密度
第二产业增加值密度
社会经济活动强度
第三产业增加值密度
建设用地强度
交通网络密度 开发建设活动强度
水利开发强度
单位面积化肥使用量
农业活动强度 退耕还林率
荒山造林率
单位国土面积污水排放量
单位国土面积 COD 排放量
人类活动强度
污染物排放强度
单位国土面积 SO2排放量

表 2 彭阳县 2000—2010 生态环境胁迫指标
Tab. 2 Pengyang 2000-2010 eco-environmental stress index
指标 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
人口密度/(人·km–2) 96.91 97.59 97.61 98.16 100.06 100.15 100.67 98.30 96.68 102.44 103.84
城镇人口密度/(人·km–2) 6.93 7.12 7.38 7.60 7.78 8.15 8.54 9.24 9.95 9.87 10.52
GDP 密度/(万元·km–2) 10.60 11.68 13.60 14.98 16.80 18.56 20.75 23.09 26.07 30.56 33.52
第一产业增加值密度/(万元·km–2) 4.56 5.47 6.84 7.31 8.45 8.83 9.45 11.87 11.75 13.29 14.26
第二产业增加值密度/(万元·km–2) 2.39 3.38 3.80 4.38 4.97 3.91 4.53 5.14 7.88 9.28 8.35
第三产业增加值密度/(万元·km–2) 3.65 4.09 4.43 4.92 5.19 8.07 9.02 8.96 10.80 10.85 10.75
建设用地强度/% 4.19 4.60 4.64 4.64 4.73 4.75 4.76 4.38 4.77 4.39 4.37
交通网络密度/(km·km–2) 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.22 0.25
水利开发强度/% 0.52 0.54 0.63 0.88 0.90 0.90 0.90 1.07 1.07 1.07 1.11
单位面积化肥使用量/(t·km–2) 3.40 4.11 6.93 15.34 13.78 14.48 14.77 16.08 16.41 17.07 17.43
单位国土面积污水排放量/(t·km–2) 1.09 1 1.01 0.97 4.57 1 1 1 1 1 1
单位国土面积 COD 排放量/(t·km–2) 1.38 1 1.01 1.09 0.95 1.11 1 1.05 1.06 1 1
单位国土面积 SO2排放量/(t·km–2) 299.36 320.48 337.79 329.7 329.66 541.64 501.4 434.3 288.8 324.95 349.38
退耕还林率/% 0.165 0.176 0.183 0.173 0.223 0.717 0.691 0.476 0.51 0.343 0.088
荒山造林率/% 0.398 0.497 0.662 0.316 0.49 0.599 0.663 0.656 0.562 0.383 0.483

独立且又包含原指标体系大部分信息(85%以上)的
综合指标; (5)根据主成分分析的分析结果核算2000
—2010年彭阳生态环境胁迫动态变化。
4 结果分析
4.1 彭阳县人类活动胁迫因子分析
利用SPSS软件对原始数据进行标准化处理, 计
算特征值、方差贡献率以及各指标的相关系数矩阵
并在之后找出特征值大于1、累计贡献率和大于85%
的指标, 结果如下表所示(表3)。
表 3 总方差分析表
Tab. 3 The total variance analysis table
主成分 特征值 贡献/% 累计贡献率/%
第一主成分 7.308 48.721 48.721
第二主成分 3.118 20.787 69.508
第三主成分 2.022 13.483 82.991
第四主成分 1.092 7.277 90.268
5 期 曹园园, 等. 彭阳县 2000-2010 年人类活动影响下生态环境胁迫分析 175

由表3可知, 主成分一、二、三、四的特征值都
大于1且累计贡献率已大于85%, 表明这四个主成分
包含了原有15个指标90%的信息, 因此可以提取四
个主成分对彭阳县生态坏境胁迫状况进行分析。
各个指标在四个主成分上的荷载不同, 为了清
晰地看出各成分变量在主成分上的载荷量, 通过对
主成分荷载矩阵作正交旋转, 得出旋转后的主成分
荷载结果如下(图1)。
由图1可知: 第一主成分在城镇人口密度、GDP
密度、第一产业增加值密度、第二产业增加值密度、
第三产业增加值密度、GDP密度、城镇人口密度、水
利开发强度、人口密度等指标上有绝对值较大的荷载
系数, 即第一主成分基本涵盖了经济系统中的主要
因子, 因此经济发展水平很大程度上影响着彭阳县
生态环境胁迫状况; 第二主成分在单位面面积污水
排放量和单位面积SO2、建设用地强度指标上有较大
的载荷, 说明开发建设活动强度也是生态环境胁迫
的重要因素。第三主成分在建设用地强度和退耕还林
率指标上有绝对值较大的载荷, 说明退耕还林以来,
对彭阳县生态环境胁迫产生较大影响; 第四主成分
在交通网络密度上有较大的生态承载力, 说明交通
网络对彭阳县生态环境胁迫有较大影响。提取的四大
主成分中包含了自然经济状况、开发建设状况及农业
活动状况, 较为完整的反应彭阳生态环境胁迫状况。
4.2 彭阳县人类活动胁迫动态分析
利用四个主成分的方差贡献率0.487、0.208、
0.135、0.073为权重, 结合年内各主成分得分值得出
彭阳县人类活动胁迫的综合得分 , 即F=0.487F1+
0.208F2+0.135F3+0.073F4; 计算彭阳县2000—2010年
人类活动胁迫指标主成分及综合得分值(表4)。样本
综合得分越高, 说明人类活动对生态环境影响越大,
反之越小。

图 1 旋转后的因子荷载矩阵
Fig. 1 Load factor matrix after rotation
表 4 样本综合得分及排名
Tab. 4 Sample composite score and ranking
年份 F1 F2 F3 F4 综合得分 排名
2000 –1.36 –1.07 –1.61 0.05 –3.98 11
2001 –1.22 –0.05 0.08 –0.97 –2.16 10
2002 –1.02 0.55 0.14 –1.12 –1.45 9
2003 –0.29 –1.26 –0.11 1.12 –0.55 7
2004 –0.39 –0.63 2.64 0.07 1.69 4
2005 –-0.10 1.49 –0.32 0.77 1.85 2
2006 0.10 1.69 0.02 0.21 2.02 1
2007 0.43 0.79 –0.10 0.68 1.80 3
2008 0.88 –0.51 –0.26 1.35 1.46 5
2009 1.42 –0.74 0.02 –0.30 0.41 6
2010 1.55 –0.27 –0.49 –1.88 –1.08 8
176 生 态 科 学 34 卷

根据主成分综合分析, 15 个人类活动胁迫指标
中共提取出四个主成分, 即第一主成分受社会经济
活动因子对人类活动胁迫指数贡献率为 48.7%, 这
是彭阳县生态坏境胁迫的主控因子, 第一主成分从
2000年到 2010年持续增加(表 4), 从 2000年的1.36
增加到 2010 年的 1.55, 增加了 2 倍多; 这期间 GDP
密度从 2000 至 2010 年间, 增加了 2 倍, 第一产业增
加值密度和城镇人口密度在这十一年期间分别增加
了 3.13 倍和 1.52 倍; 可以说明随着彭阳县社会经济
发展, 工业化进程加快, 国家基本建设项目增加等
一系列的开发活动会给当地的生态环境造成一定的
影响, 即人类活动胁迫会随着社会经济的不断发展
越来越大。第二主成分在单位面面积污水排放量和
单位面积 SO2 指标上有较大的载荷, 即第二主成分
受污染物排放强度因子影响较大, 对人类活动胁迫
指数贡献率为 20.8%, 从表 4 可知第二主成分在
2000—2006 年期间呈跳动式增加趋势, 2006 年达到
峰值; 此后, 2006—2010年又开始逐年降低; 分析其
主要原因为随着城镇人口的不断增加和工业的不断
发展, 2000—2006 污染物对环境造成的危害也越来
越严重, 但随着 2006 年后国家节能减排措施的实施,
排放量的减少促成其载荷系数也逐年降低。第三主
成分在建设用地强度和退耕还林率指标上有绝对值
较大的载荷, 对人类活动胁迫指数贡献率为 13.5%,
表 4 中第三主成分呈现出较大的波动性, 分析原因
为由于每年退耕还林强度及开发建设强度不同造成
第三主成出现波动。第四主成分在交通网络密度指
标上有较大载荷, 对人类活动胁迫指数贡献率为
7.3%, 也呈现出先增大后减小的趋势, 在 2006 年达
到了峰值。原因在于国家对基础道路设施的不断完
善, 交通网络密度的逐年增加, 完善到一定程度时,
趋势逐年减少。
4.3 人类活动胁迫强度动态变化分析
2000 年—2010 年间, 彭阳县人类活动影响下的
生态环境胁迫强度呈现出先增大后减小的趋势(图
2)。2006 年人类活动胁迫指数最大, 其数值为 2.02,
比人类活动胁迫指数最小的 2000 年增加了 6, 随着
社会经济的发展和城镇人口不断增加, 2004、2005、
2006、2007 年的人类活动对生态环境造成的胁迫指
数是 2000 年的近三倍, 说明 2000 年人类的社会经
济活动和开发建设活动强度较小, 2000 年生态环境
胁迫强度是这 11 年间最小, 到 2004、2005、2006、
2007 年人类社会经济活动和开发建设活动已对生态
环境造成很大的威胁。彭阳县 2000—2010 年人类活
动胁迫强度先持续增加后缓慢下降, 主要是由于前
期社会经济活动强度和开发建设活动强度持续增大,
后期人类活动胁迫呈缓慢下降由于节能减排工程、
退耕还林工程的实施及交通道路等基础设施完善后
人类活动强度减弱所致。
5 讨论
研究中在指标体系构建时, 选择了人为活动强
度的四个维度 15 个具体指标, 尽量考虑全面, 力求
做到量化。官东杰[13]等利用影响重庆都市圈的主要
指标对重庆都市圈生态系统健康状况进行分析, 说
明利用主要指标构建生态系统评估胁迫体系具有一
定的合理性; 但是在数据的可得性和研究方法方面
还存在一些不完善的地方, 指标选取难免存在遗漏
和片面, 如何准确分析彭阳生态环境胁迫体系, 进
一步验证指标体系的析结果的准确性, 需要进一步
的研究。

图 2 彭阳县不同年份人类活动胁迫强度变化
Fig. 2 Human activities stress intensity in different years in Pengyang
5 期 曹园园, 等. 彭阳县 2000-2010 年人类活动影响下生态环境胁迫分析 177

从分析结果来看, 按照研究确定人为活动生态
环境胁迫指标体系, 对彭阳县人为活动生态环境胁
迫采用主成分分析法进行量化分析表明, 目前彭阳
县的胁迫因子受社会经济活动、开发建设活动因子
影响较大, 这与目前彭阳县的经济发展呈现出较强
的一致性, 结果基本较为准确的反映了现实情况,
证明了所确定的人为生态环境胁迫指标和标准是可
行的, 具有一定应用价值。
综上所述, 以上的分析结果不排除在指标选取
中个别指标在说明问题的局限性, 但是分析结果与
彭阳县人类活动的现实状况及活动强度阶段基本
一致, 所以结果还是具有一定的可信度和决策参考
价值。对于环境污染与生态灾害抗御能力不高的西
部地区[14]和经济活动对生态环境产生较为严重作用
的区域[15],分析人为活动对生态环境压力有一定的
作用。
6 结论
(1) 笔者将人类活动影响按照社会经济活动、开
发建设活动强度、农业活动强度、污染物排放强度
组织起来, 构建人为影响下的生态环境胁迫评价指
标体系。
(2) 根据构建的评价指标体系应用主成分综合
分析, 共提取出四个主成分, 第一主成分在城镇人
口密度、GDP 密度、第一产业增加值密度、第二产
业增加值密度、第三产业增加值密度、水利开发强
度等指标上有绝对值较大的荷载系数, 对人类活动
胁迫指数贡献率为 48.7%, 这是彭阳县生态坏境胁
迫的主控因子。第二主成分在单位面积污水排放量
和单位面积 SO2 指标上有较大的载荷, 对人类活动
胁迫指数贡献率为 20.8%。第三主成分在建设用地
强度和退耕还林率指标上有绝对值较大的载荷, 对
人类活动胁迫指数贡献率为 13.5%。第四主成分在
交通网络密度指标上有较大载荷, 对人类活动胁迫
指数贡献率为 7.3%。
(3) 2000 年—2010 年间, 彭阳县社会经济活动
和开发建设活动呈先增大后减小的趋势 2006 年人类
活动胁迫指数最大, 其数值为 2.02; 2000 年人类的
社会经济活动和开发建设活动强度最小, 为–3.93。
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