全 文 ：
　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 32 卷 第 5 期　 　 2012 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
淀山湖富营养化过程的统计学特征 程　 曦,李小平,陈小华 (1355)……………………………………………
拟水狼蛛对食物中镉的吸收和排泄及生物学响应 张征田,张光铎,张虎成,等 (1363)…………………………
接种后共培养时间对丛枝菌根喜树幼苗喜树碱含量的影响 于　 洋,于　 涛,王　 洋,等 (1370)………………
沙尘暴发生日数与空气湿度和植物物候的关系———以民勤荒漠区为例
常兆丰,王耀琳,韩福贵,等 (1378)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
西藏牦牛 mtDNA D-loop区的遗传多样性及其遗传分化 张成福,徐利娟,姬秋梅,等 (1387)…………………
红松阔叶混交林林隙土壤水分分布格局的地统计学分析 李　 猛,段文标,陈立新,等 (1396)…………………
黄土丘陵区子午岭不同植物群落下土壤氮素及相关酶活性的特征 邢肖毅,黄懿梅,黄海波,等 (1403)………
毛竹高速生长期土壤碳氮动态及其微生物特性 王雪芹, 张奇春,姚槐应 (1412)………………………………
长期 N添加对典型草原几个物种叶片性状的影响 黄菊莹,余海龙,袁志友,等 (1419)………………………
接种 AMF对菌根植物和非菌根植物竞争的影响 张宇亭,王文华,申　 鸿,等 (1428)…………………………
福州大叶榕隐头果内的小蜂群落结构与多样性 吴文珊,陈友铃,蔡美满,等 (1436)……………………………
不同生境朝鲜淫羊藿生长与光合特征 张永刚,韩　 梅,韩忠明,等 (1442)………………………………………
基于日均温度的华山松径向生长敏感温度研究 封晓辉,程瑞梅,肖文发,等 (1450)……………………………
长江三峡库区蝶类群落的等级多样性指数 马　 琦,李爱民,邓合黎 (1458)……………………………………
甜瓜幼苗叶片光合变化特性 韩瑞锋,李建明,胡晓辉,等 (1471)…………………………………………………
双季稻田种植不同冬季作物对甲烷和氧化亚氮排放的影响 唐海明,肖小平,帅细强,等 (1481)………………
古尔班通古特沙漠西部地下水位和水质变化对植被的影响 曾晓玲,刘　 彤,张卫宾,等 (1490)………………
流溪河水库颗粒有机物及浮游动物碳、氮稳定同位素特征 宁加佳,刘　 辉,古滨河,等 (1502)………………
采用本土蔬菜种子替代水堇评价污泥有机肥腐熟度 刘颂颂,许田芬,吴启堂,等 (1510)………………………
人为营养物质输入对汉丰湖不同营养级生物的影响———稳定 C、N同位素分析
李　 斌,王志坚,金　 丽,等 (1519)
………………………………
……………………………………………………………………………
流沙湾海草床海域浮游植物的时空分布及其影响因素 张才学,陈慧妍,孙省利,等 (1527)……………………
福寿螺的过冷却研究 赵本良,章家恩,罗明珠,等 (1538)…………………………………………………………
水稻生育期对褐飞虱和白背飞虱卵巢发育及起飞行为的影响 陈　 宇,傅　 强,赖凤香,等 (1546)……………
绿盲蝽越冬卵的耐寒能力 卓德干,李照会,门兴元,等 (1553)……………………………………………………
陆桥岛屿环境下社鼠种群数量的估算方法 张　 旭,鲍毅新,刘　 军,等 (1562)…………………………………
北京市居民食物消费碳足迹 吴　 燕,王效科,逯　 非 (1570)……………………………………………………
社会经济系统磷物质流分析———以安徽省含山县为例 傅银银,袁增伟,武慧君,等 (1578)……………………
内陆河流域试验拍卖水权定价影响因素———以黑河流域甘州区为例 邓晓红,徐中民 (1587)…………………
专论与综述
台风对森林的影响 刘　 斌,潘　 澜,薛　 立 (1596)………………………………………………………………
海洋酸化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展 张成龙,黄　 晖,黄良民,等 (1606)………………………………
三种外来入侵斑潜蝇种间竞争研究进展 相君成,雷仲仁,王海鸿,等 (1616)……………………………………
沉积物生源要素对水体生态环境变化的指示意义 于　 宇,宋金明,李学刚,等 (1623)…………………………
异化 Fe(Ⅲ)还原微生物研究进展 黎慧娟,彭静静 (1633)………………………………………………………
问题讨论
锡林郭勒盟生态脆弱性 徐广才,康慕谊,Marc Metzger,等 (1643)………………………………………………
研究简报
哥斯达黎加外海夏季表层浮游动物种类组成及分布 刘必林,陈新军,贾　 涛,等 (1654)………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q∗1981∗m∗16∗308∗zh∗P∗ ¥ 70． 00∗1510∗35∗2012-03
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封面图说: 气候变暖下的北极冰盖———自从 1978 年人类对北极冰盖进行遥感监测以来,北极冰正以平均每年 8. 5%的速度持
续缩小,每年 1500 亿吨的速度在融化。 这使科学家相信,冰盖缩小的根本原因是全球变暖。 北极的冰盖消失,让更
大面积的深色海水暴露出来,使海水吸收更多太阳热辐射反过来又加剧冰盖融化。 由于北极冰的加速融化,北冰洋
的通航已经成为 21 世纪初全球最重要的自然地理事件和生态事件。 从这张航片可以看到北极冰缘正在消融、开裂
崩塌的现状。
彩图提供: 陈建伟教授　 北京林业大学　 E-mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 5 期
2012 年 3 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 5
Mar. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家(973)重点基础研究发展计划 (2007CB106807); 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室团队重点项目(2009-TD-
03)
收稿日期:2011-01-09; 　 　 修订日期:2011-07-19
∗通讯作者 Corresponding author. E-mail: kangmy@ bnu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201101090034
徐广才, 康慕谊, Marc Metzger, 李亚飞.锡林郭勒盟生态脆弱性.生态学报,2012,32(5):1643-1653.
Xu G C, Kang M Y, Marc Metzger, Li Y F. Ecological vulnerability research for Xilingol League, Northern China. Acta Ecologica Sinica,2012,32(5):
1643-1653.
锡林郭勒盟生态脆弱性
徐广才1, 康慕谊2,∗, Marc Metzger3, 李亚飞4
(1. 北京农学院都市农业研究所,北京新农村建设研究基地,北京　 102206;
2. 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京师范大学资源学院,北京　 100875;
3. 英国爱丁堡大学地球科学学院,爱丁堡 EH8 9XP;
4. 中国科学院地理科学与资源研究所,资源与环境信息系统国家重点实验室,北京　 100101)
摘要:以锡林郭勒盟为研究区,分析植被覆盖变化,辨析出影响暴露敏感性的主要因素,结合社会经济统计资料,构筑起以暴露
敏感性和适应性能力为基础的生态脆弱性评价体系,分别借助空间主成分分析方法和主成分分析方法构建了暴露敏感性指数
和适应性能力指数,获得生态脆弱性及其空间格局。 结果显示:锡林郭勒盟暴露敏感性指数以西北部为中心,向四周辐射状递
增,各旗县市的适应性能力指数从东北向西南递减,二者呈负相关关系。 锡林郭勒盟生态脆弱性自东北向西南递增,东北部地
区由于草地资源状况较好,经济发展水平相对较高,暴露敏感性较低而适应性能力较高;西南部地区因环境相对恶劣,经济发展
落后,暴露敏感性较高而适应性能力较低。 通过叠加分析,将研究区划分为 8 个生态脆弱性区域。
关键词:环境变化;暴露敏感性;适应性能力;生态脆弱性;锡林郭勒
Ecological vulnerability research for Xilingol League, Northern China
XU Guangcai1, KANG Muyi2,∗, Marc Metzger3, LI Yafei4
1 Institute for Urban Agriculture Research, Beijing Agriculture University; Beijing Research Base for New Countryside, Beijing 102206, China
2 State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology; College of Resources Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing
100875, China
3 School of GeoSciences, University of Edinburgh, Edinburgh, EH8 9XP, United Kingdom
4 State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy
of Sciences, Beijing 100101, China
Abstract: Environmental change will affect the sustainability of human-environmental systems with natural and
anthropogenic driving forces, especially in the ecologically vulnerable dryland, where the loss of biological and economic
productivity hinders the prospects of poverty reduction. To adapt to a complicated changing environment, human society has
to respond with various adaptive management and human behavior adjustments. The environmental state variance is greatly
dependent on the system vulnerability, which was defined as the balance between exposure to physical threats to human
well-being and the capacity of people and communities to cope with those threats. Vulnerability research can help to identify
coping strategies for dryland regions. The present study provides a vulnerability assessment for the semiarid grasslands of the
Xilingol League, Northern China. The grassland cover change of Xilingol is computed using the AVHRR NDVI data for
2000, by comparing it to the NDVI background from 1981 to 2006. The driving forces of grassland cover change are
investigated by correlation analysis between grassland cover change and its potential climatic, topographic and anthropogenic
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drivers. An combined exposure-sensitivity index was calculated across the region using Spatial Principal Component
Analysis (SPCA) for climate and anthropogenic indicators that had a strong correlation with the observed grassland cover
change. This indicator was compared with an adaptive capacity index, constructed using principal component analysis
(PCA) for relevant variables from aspects of location, economic development level, natural resource availability and
administrative efficiency. As the relationships between exposure, sensitivity and adaptive capacity are not clearly
understood, A vulnerability map was constructed by classifying and overlaying the spatial distributions of exposure-
sensitivity and adaptive capacity. The results show that in Xilingol, the exposure-sensitivity index increases in a radial
pattern with the valley in the northwest and the adaptive capacity index decreases from northeast to the southwest; the two
indices are negatively correlated with each other, showing that harsher environmental conditions leading to higher exposure-
sensitivity which failed in supporting the socio-economic and ecological infrastructure require a greater adaptive capacity.
Combining exposure-sensitivity and adaptive capacity, the northeast part of Xilingol is identified to be least vulnerable due
to a more favorable resource status and greater economic development. By contrast, the counties in the southwest, with
harsh environmental conditions and a poor socio-economic infrastructure, have the greatest vulnerability and are in dire need
of targeted adaptation measures to avoid a further decline in human well-being. The vulnerability of Xilingol decreases from
southwest to northeast, which is opposite to the trend of annual mean precipitation, which indicates that the drier areas are
more vulnerable than others. Based on the combination of exposure-sensitivity and adaptive capacity, Xilingol can be
divided into eight sub-regions and the results of SPCA and PCA help in pinpointing the source of exposure-sensitivity and
the advantages of adaptive capacity, which gives clues to find out a specific way for each county to reduce vulnerability by
alleviating exposure-sensitivity and improving adaptive capacity. This paper demonstrated a straightforward approach to
regional vulnerability assessment that can be readily applied in other dryland regions.
Key Words: environmental change; exposure-sensitivity; adaptive capacity; ecological vulnerability; Xilingol
人地系统暴露于外界环境,环境变化导致系统的敏感要素发生波动或震荡,引起系统过程调整和功能变
化,人类对这些变化做出能动的响应。 脆弱性即人地系统响应环境变化所表现出的一种属性,是环境变化和
人类适应的交互作用面[1]。 生态脆弱性由暴露性、敏感性与适应性能力决定,暴露性是系统接触外在环境变
化的特征、强度和速率;敏感性是系统感受和响应气候变化直接或间接、有利或有害影响的灵敏程度;适应性
是自然或人类社会对已经或预期要发生的环境变化事件及其可能影响采取措施而趋利避害的能力和行
为[2],暴露性与敏感性密不可分,故有研究构造暴露敏感性指数[3]把二者通盘考虑。 生态脆弱性评价可为生
态系统管理提供广泛支持[2-4]。
已有生态脆弱性研究多集中在国家或者大洲等较大尺度[5-8],中小尺度的生态脆弱性定量研究虽有开
展[9-13],但从要素构成的角度研究区域生态脆弱性还不多见。 本文以我国北方干旱区典型的生态脆弱区域———
锡林郭勒盟为研究区,结合要素评价法,构建了基于暴露敏感性指数和适应性能力指数的生态脆弱性评价体系,
提出典型边际生态系统脆弱性研究的框架,为全球变化背景下的区域生态系统管理提供理论和方法支持。
1　 研究区概况
锡林郭勒盟位于内蒙古自治区中部,地理坐标 111°59′—120°00′ E,42°32′—46°41′ N(图 1),面积 0. 2×
106 km2,海拔 900—1300 m,属中温带半干旱、干旱大陆性气候,年均气温 1—2 ℃,年降水量 200—350 mm,从
东南向西北递减,年内降水 70%集中在 6—8月,年降水相对变率超 20% ,干燥度在 2—4之间。 草原为研究
区地带性植被,依水平地带性自东向西分成草甸草原、典型草原和荒漠草原 3 个亚型。 锡林郭勒盟是东部湿
润区向西北干旱区的过渡地带[14],也是响应全球变化的敏感区域。 在过去半个世纪中,由于剧烈的人类活
动,不合理的土地利用以及全球气候变化等多种因素导致植被退化、土地风蚀沙化、水土流失加剧、鼠虫灾害
频发、生态系统功能失调,严重威胁到当地各族民众的生存与发展,危及到华北等地的生态安全[15]。
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图 1　 锡林郭勒盟地理位置及地形示意图
Fig. 1　 Sketch map of the location and topography of Xilingol League
2　 数据与方法
2. 1　 研究思路
2. 1. 1　 暴露敏感性与植被覆盖变化关系推定
草地是锡林郭勒盟人地系统可持续发展的关键要素[16],响应环境变化和人类活动影响极为敏感。 研究
区暴露敏感性与环境变化的叠加效应导致草原植被覆盖变化,故植被覆盖变化影响因素,如气候、地形、人类
活动等构成了暴露敏感性的主要因素,因此植被变化的主要影响因素可以用来构造暴露敏感性指数。
2. 1. 2　 技术流程
利用归一化植被指数(NDVI)分析植被覆盖变化与环境因子的相关性,筛选暴露敏感性的主要决定因素,
构造暴露敏感性指标。 多方面选择社会经济指标,建立适应性能力评价体系。 结合暴露敏感性和适应性能力
评价,研究生态脆弱性格局,提出减弱生态脆弱性的切入点。 技术路线见图 2。
2. 2　 数据来源与预处理
2. 2. 1　 植被数据
运用 1981—2006 年间锡林郭勒盟的 GIMMS (Global Inventory Modeling and Mapping Studies) NDVI 数据
研究植被覆盖变化,数据时间分辨率为 15 d,空间分辨率为 8 km,NDVI 已去除云、大气和太阳高度角等的干
扰。 将年内各期 NDVI数据采用最大合成法获得年度 NDVI值[17]。
2. 2. 2　 环境因子
(1)气候指标
利用锡林郭勒盟及周边共 23 个气象站点(图 1)2000 年的逐旬观测数据获得生长季(4—9月)、非生长季
(10—翌年 3 月)、生长年(10—翌年 9 月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)、冬季(12—翌年 2 月)、生长季前
两个月(2—3月)等时段的气温、降水、蒸发量、风速,连同干燥度[18]数据。 利用 GS+软件分析半方差函数,确
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图 2　 研究流程图
Fig. 2　 Flowchart of the vulnerability research for Xilingol League
定各指标空间变异规律,通过比较,选择误差相对较低的普通克吕格插值方法,利用 ArcGIS 软件进行插值,实
现离散数据空间连续化。
(2)地形因子
地形是决定水热条件和人类活动空间分布的重要因素。 选择海拔高度、地形起伏度、坡度、坡向变换指数
(Transformation of Aspect,TRASP) [19]、相对坡位 (Relative Slope Position,RSP)和坡形[20]作为主要的地形因
子,分析地形对植被覆盖变化的影响。
(3)人类活动因子
人类活动是影响草地退化的主要人文因素[21],利用居民点位置数据、道路和河流数据,构造了到最近居
民点距离、居民点综合影响力指数、到最近河流的距离、到最近道路的距离以及放牧压力指数用以反映人类活
动的影响。 其中居民点综合影响力指数是到最近居民点距离和居民点规模二者的加权,放牧压力用依据气温
和降水所获得的潜在 NDVI[22]与实际 NDVI的差值表示。
2. 2. 3　 社会经济数据
社会经济数据主要反映适应性能力,来源于《锡林郭勒盟统计年鉴(2001)》①。
2. 3　 研究方法
2. 3. 1　 暴露敏感性指数构建
(1)影响因子筛选
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① 锡林郭勒盟统计局. 锡林郭勒盟统计年鉴(2000) . 2001.
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依据参考文献[23]的方法确定 1981—2006 年间 NDVI基准值,获得 2000 年的植被覆盖变化,与环境因子
进行空间相关分析,选取其中相关性较强的因子,纳入暴露敏感性指数评价指标体系。
(2)指数构建
暴露敏感性指数影响因素之间难免存在共线性,采用空间主成分分析方法(SPCA)进行降维,该方法基
于栅格数据,原理与一般主成分分析相同,通过 ArcGIS 的 GRID 模块实现。 将空间主成分与对应解释量的加
权和定义为暴露敏感性指数,即
ES =∑
m
i = 1
aiSP i (1)
式中,ES表示生态敏感性指数,i为主成分序号,SP i 表示第 i个主成分,ai 表示其对应载荷。
(3)指数分级
依据暴露敏感性指数分布图,将数值分布直方图中的显著断裂点作为暴露敏感性指数分级标准,将锡林
郭勒盟划分为高暴露敏感性区,中暴露敏感性区和低暴露敏感性区。
2. 3. 2　 适应性能力指数构建
(1)指标体系建立
从区位条件、经济水平、资源状况和社会运行效率方面选取指标,构建适应性能力评价指标体系(表 1)。
表 1　 适应性能力评价指标体系
Table 1　 Index system for adaptive capacity evaluation
因子
Facors
指标
Indicators
数据来源与计算方式
Data source and calculation method
区位条件 距离最近火车站的平均距离 内蒙古交通地图量算;研究区内各点到最近火车站的直线距离,统计各旗县市范围内的平均值
土壤类型 (土壤抗蚀指数) 依据 1∶4 000 000 土壤图,通过对各土壤类型的面积比重及其抗侵蚀能力指数进行加权计算获得
降水量 各站点降水插值提取,提取各旗县市范围内的平均值
经济水平 人均 GDP 锡林郭勒盟统计局, 2001
GDP 总量
农牧民人均纯收入
非农产业比重
GDP 增长速度
资源状况 草地面积 / km2
草地质量(NDVI) 当年 NDVI平均值提取,统计各旗县市范围内的 NDVI平均值
草地面积比重 利用 1∶100 000 土地利用数据,统计各区县草地面积比重
年末牲畜总头数 锡林郭勒盟统计局, 2001
万人医护人员数目
人口数量
基础设施建设完成情况
未利用土地比重 2000 年 1∶100 000 土地利用数据
猪牛羊肉产量 锡林郭勒盟统计局, 2001
社会运行效率 人口密度
人口自然增长率
非农人口比重
中小学在校学生人数
户均人口
牲畜死亡率
路网密度 通过 1∶4 000 000 公路数据计算获得,结合内蒙古自治区交通图,获得研究区主干道路长度
万元产值能耗 锡林郭勒盟统计局, 2001
城乡可支配收入比
行政管理水平 依据旗县市级别进行赋值,考虑到行政建制及社会经济发展水平,将锡林浩特市和二连浩特市赋值为 2,其余旗县赋值为 1
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区位条件反映研究区在区域经济中的地位和自然环境优劣势,经济水平和资源状况反映可以用以减缓环境变
化影响的物质条件,社会运行效率反映社会适应环境变化的反应能力。
(2)指数构建
采用主成分分析方法(PCA)确定各个旗县的各主成分得分,并与对应解释量加权求和获得适应性能力
指数:
ACk =∑
n
i = 1
PC ik × Vik (2)
式中,ACk 表示 k区域适应性能力指数,PC ik 表示该区域在第 i 个主成分上的得分,Vik 表示第 i 主成分的解
释量。
(3)指数分级
图 3　 2000 年植被覆盖变化空间分布图
Fig. 3　 Vegetation cover change of Xilingol in 2000
依据适应性能力指数大小,将 12 个旗县市划为高适
应性能力区、中适应性能力区和低适应性能力区 3 类,每
类 4 个。
2. 3. 3　 生态脆弱性制图
暴露敏感性与适应性能力指数之间的数量关系并不
明确,研究从空间制图的角度,对暴露敏感性和适应性能
力进行叠加分析,获得研究区生态脆弱性图。
3　 结果与分析
3. 1　 暴露敏感性分析
3. 1. 1　 暴露敏感性指数
图 3 反映 2000 年植被 NDVI 相对 1981—2006 年基准
NDVI变化的比例,正负分别表示植被改善与衰退。 与草
地退化相关性较高的指标有 19 项(表 2),含 15 个气候因
子和 4 个人类活动因子,表明气候和人类活动因素是影响
该地区植被覆盖变化的决定因素,且气候影响要强于人类
活动。 SPCA分析结果显示,前 4 个主成分(SP1 到 SP4)可以解释原环境因子所含全部信息量的 91. 3% (表
2)。 第 1—4个主成分分别与蒸发和风速、降水、气温、人类活动因素相关。
表 2　 空间主成分分析的特征值和相关系数矩阵
Table 2　 Eigenvalues, contribution ratios and the factor loading matrix of SPCA
主成分
Princpal components
第一主成分
SP1
第二主成分
SP2
第三主成分
SP3
第四主成分
SP4
特征值 0. 204 0. 097 0. 034 0. 022
贡献率 / % 52. 1 24. 8 8. 7 5. 7
累计贡献率 / % 52. 1 76. 9 85. 6 91. 3
春季均温 0. 726 0. 131 0. 601 -0. 005
冬春季均温 0. 791 0. 319 0. 373 -0. 212
非生长季均温 0. 814 0. 386 0. 096 -0. 273
二三月均温 0. 758 0. 476 0. 393 0. 013
冬春季降水 0. 307 0. 799 -0. 368 0. 307
二三月蒸发量 0. 971 0. 158 0. 035 -0. 047
非生长季蒸发量 0. 969 0. 103 -0. 116 -0. 008
春季蒸发量 0. 900 -0. 380 -0. 142 -0. 034
冬季蒸发量 0. 623 0. 654 0. 267 -0. 042
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　 　 续表
主成分
Princpal components
第一主成分
SP1
第二主成分
SP2
第三主成分
SP3
第四主成分
SP4
冬春季蒸发量 0. 941 -0. 284 -0. 114 -0. 010
到最近道路距离 -0. 094 -0. 460 0. 413 0. 680
夏季降雨量 -0. 215 0. 859 -0. 135 0. 199
到最近河流的距离 0. 555 -0. 625 0. 270 0. 326
春节降水量 0. 300 0. 824 -0. 320 0. 307
冬季风速 0. 938 -0. 202 -0. 191 0. 117
到最近居民点的距离 -0. 004 -0. 309 0. 075 0. 592
春季风速 0. 852 -0. 288 -0. 333 0. 096
放牧强度 0. 500 -0. 311 -0. 456 -0. 192
生长季风速 0. 862 -0. 313 -0. 300 0. 032
图 4　 暴露敏感性指数等值线图
Fig. 4　 Spatial distribution of exposure-sensitivity index
根据空间主成分分析结果,构建敏感性指数:
ES = 0. 521SP1 + 0. 248SP2 + 0. 087SP3 + 0. 057SP4
(3)
3. 1. 2　 暴露敏感性空间分布与分区
图 4 为暴露敏感性指数等值线图。 暴露敏感性指
数以西北部为中心,向四周辐射递增。 按照暴露敏感性
指数分布直方图的显著转折点进行分区,ES<1 为轻暴
露敏感性区,11. 45
为高暴露敏感性区。
3. 2　 适应性能力分析
3. 2. 1　 适应性能力指数
利用 PCA分析提取特征值>1 的 4 个主成分,累计
解释量达 90. 1% ,较好地解释了绝大部分的原始信息
(表 3)。
表 3　 主成分分析结果及各主成分与原始变量相关系数矩阵
Table 3　 Eigenvalues, contribution and correlation matrix of PCA
因子
Factors
指标
Indicators
第一主成分
PC1
第二主成分
PC2
第三主成分
PC3
第四主成分
PC4
PCA分析结果 特征值 8. 411 7. 96 5. 415 2. 498
解释量 / % 31. 2 29. 5 20. 1 9. 3
累积解释量 / % 31. 2 60. 7 80. 8 90. 1
区位条件 到最近火车站的平均距离 -0. 627∗ 0. 604∗ -0. 100 0. 284
土壤抗蚀指数 -0. 419 0. 323 0. 468 0. 522
降水量 -0. 457 -0. 44 0. 704∗∗ -0. 094
经济水平 人均 GDP 0. 559 0. 806∗∗ -0. 044 0. 004
GDP 总量 0. 546 0. 577∗ 0. 586∗ -0. 101
农牧民人均纯收入 -0. 024 0. 891∗∗∗ -0. 218 0. 333
非农产业比重 0. 946∗∗∗ -0. 043 0. 064 -0. 032
GDP 增长速度 0. 693∗ 0. 547 0. 250 -0. 145
资源状况 草地面积 -0. 400 0. 793∗∗ -0. 268 0. 054
草地质量(NDVI) -0. 575 0. 020 0. 702∗ 0. 242
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　 　 续表
因子
Factors
指标
Indicators
第一主成分
PC1
第二主成分
PC2
第三主成分
PC3
第四主成分
PC4
草地面积比重 -0. 603∗ 0. 491 0. 029 -0. 594∗
年末牲畜总头数 -0. 509 0. 799∗∗ -0. 086 0. 142
万人医护人员数目 0. 429 0. 560 0. 654∗ -0. 163
人口数量 0. 056 -0. 161 0. 904∗∗∗ 0. 219
基础设施建设完成情况 0. 564 0. 602∗ 0. 496 -0. 179
土地面积沙化率 -0. 394 0. 050 -0. 027 -0. 713
猪、牛、羊肉产量 -0. 474 0. 806∗∗ 0. 099 0. 127
社会运行效率 人口密度 0. 338 -0. 606∗ 0. 439 0. 526
人口自然增长率 0. 468 0. 805∗∗ -0. 154 0. 029
非农人口比重 0. 711∗∗ 0. 305 -0. 597∗ 0. 120
中小学在校学生人数 0. 352 0. 036 0. 906∗∗∗ 0. 102
户均人口数 -0. 066 0. 643∗ 0. 654∗ -0. 149
牲畜死亡率 0. 890∗∗∗ 0. 012 -0. 376 0. 135
路网密度 0. 862∗∗∗ -0. 299 -0. 180 0. 234
万元产值能耗 0. 453 -0. 104 0. 227 -0. 719∗∗
城乡可支配收入比 0. 199 -0. 832∗∗∗ 0. 332 -0. 099
行政管理水平 0. 95∗∗∗ 0. 204 0. 011 0. 062
　 　 (∗∗∗P<0. 001;∗∗ P<0. 001;∗P<0. 1)
PCA结果显示,第 1 主成分主要反映技术水平和社会效率等因子;第 2 主成分与收入水平指标关系密切。
第 3 主成分与人口指标密切相关。 第 4 主成分与环境指标相关。 据表 3,构造适应性能力指数:
AC=0. 3115×PC1+0. 2948×PC2+0. 2001×PC3+0. 0925×PC4 (4)
3. 2. 2　 适应性能力分类
表 4 显示各旗县市的分量得分和适应性能力指数。 依据适应性能力指数,将研究区各行政单元分为三
类:AC≥0. 25 为高适应性能力区,0表 4　 各旗县市的适应性能力指数
Table 4　 Adaptive capacity index of each of the 12 counties in Xilingol
旗县市
Counties
适应性能力
AC
第一主成分得分
PC1
第二主成分得分
PC2
第三主成分得分
PC3
第四主成分得分
PC4
东乌珠穆沁旗 0. 593 1. 8797 0. 1005 -0. 1874 0. 1662
西乌珠穆沁旗 0. 2756 1. 2994 -0. 0732 -0. 7166 0. 3902
阿巴嘎旗 0. 1885 0. 9887 -0. 557 0. 3565 -0. 2892
苏尼特左旗 0. 1304 0. 7502 -0. 6284 0. 6138 -0. 4442
锡林浩特市 0. 9206 -0. 0714 3. 0199 0. 3401 -0. 1688
二连浩特市 0. 2373 -0. 8987 -0. 3389 2. 3143 1. 6545
苏尼特右旗 0. 0119 -0. 1322 -0. 0102 0. 6311 -0. 7623
正蓝旗 -0. 4527 -0. 7918 -0. 1052 -0. 2651 -1. 3167
正白旗 -0. 617 -1. 2192 -0. 2145 -0. 4322 -0. 9428
镶黄旗 -0. 3858 -0. 2828 -0. 9616 0. 0277 -0. 2139
多伦县 -0. 5829 -0. 9287 -0. 2504 -1. 0076 -0. 1913
太仆寺旗 -0. 3191 -0. 5932 0. 019 -1. 6747 2. 1183
3. 3　 生态脆弱性空间分析
将暴露敏感性指数分级与适应性能力分类进行叠加,生成暴露敏感性与适应性能力的空间组合,获得生
态脆弱性分区图,将研究区划分为 8 个生态脆弱性类型区(图 5)。
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图 5　 锡林郭勒盟生态脆弱性分区
Fig. 5　 Vulnerability Zoning of Xilingol League
4　 讨论
4. 1　 评价指标体系建设
植被覆盖变化驱动力辨识是研究脆弱性的基础。
驱动力分析受数据可获取性制约,尤其是人类活动因子
存在空间量化的困难[24],部分指标仍显粗糙,利用实地
观测和调研数据提高研究的准确性是未来研究的一个
重要方向[25]。 适应性能力指标的选取横跨经济、社会、
生态诸多方面,部分指标难以量化,如政策因素、管理因
素等,本研究采用了赋值等方法进行处理,这在未来研
究中还需改善。
4. 2　 暴露敏感性与适应性能力之间的关系
各旗县市暴露敏感性与适应性能力指数指数整体
呈现负相关趋势(n = 12,R2 = 0. 2954,图 6),这归因于
自然生态与环境、人类活动、资源状况等的差异,较为恶
劣环境下的暴露敏感性较强,所具有的资源与环境条件
无法为其适应性能力的发展提供足够的支撑。
4. 3　 生态脆弱性评价方法
生态脆弱性是多尺度环境和社会过程的动态结
果[26],作为一种新的生态评价框架,评价体系尚待完
善[27]。 本研究静态地分析了区域尺度的生态脆弱性,
将指标评价法和要素评价法综合用于评价过程,所采用
图 6　 暴露敏感性指数和适应性能力指数的关系
　 Fig. 6　 The correlation between exposure-sensitivity and
adaptive capacity
的主成分分析法,为量化暴露敏感性和适应性能力提供
了一个较为客观的方法[11, 13, 28],进一步的研究需要立
足于区域的开放性,深入讨论跨尺度生态脆弱性研究,
研究未来环境变化情境下的生态脆弱性[29]。
4. 4　 降低生态脆弱性切入点
降低生态脆弱性依赖于降低暴露敏感性、增强适应
性能力及二者的综合作用。 以 SPCA 和 PCA 各主分量
的得分为减缓生态脆弱性的切入点(表 5),↑↑↑表示
亟需关注,对应 SP 分值最大 4 个旗县市和 PC最小的 4
个旗县市划为一类;↑表示需要关注,对应 SP 与 PC 分
值中等的 4 个旗县市;•表示保持稳定,对应 SP 分值最
小 4 个旗县市和 PC 最大的 4 个旗县市。 如二连浩特
市亟需从生产的角度减弱干旱的限制以降低暴露敏感
性,发展农村经济,降低城乡居民收入差距等措施提高
适应性能力,从而降低生态脆弱性。
5　 结论
蒸发、降水、气温和人类活动是控制锡林郭勒盟暴露敏感性格局的关键因素。 锡林郭勒盟暴露敏感性指
数以西北部为中心,向四周呈辐射状递增的趋势,最低值出现在东乌珠穆沁旗最北部,并和南部的阿巴嘎旗略
呈马鞍形分布,暴露敏感性指数的最高值出现在苏尼特右旗的东南部。 技术水平、社会效率和经济发展水平
是影响锡林郭勒盟人地系统适应性能力的主要因素。 研究区北部西乌珠穆沁旗、东乌珠穆沁旗、锡林浩特市
1561　 5 期 　 　 　 徐广才　 等:锡林郭勒盟生态脆弱性 　
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的适应性能力指数最高,西部阿巴嘎旗、二连浩特、苏尼特左旗和苏尼特右旗适应性能力指数中等,南部的太
仆寺旗、多伦县、镶黄旗、正镶白旗和正蓝旗适应性能力指数最低。
表 5　 减缓生态脆弱性的切入点
Table 5　 Entry points for vulnerability reduction according to the indicator values at the SPCA and PCA components
因子
Factors
生态意义
Ecological meaning
东乌珠
穆沁旗
西乌珠
穆沁旗
阿巴
嘎旗
苏尼特
左旗
锡林浩
特市
二连浩
特市
苏尼特
右旗 正蓝旗
正镶
白旗 镶黄旗 多伦县
太仆
寺旗
暴露敏感性指数 0. 78 1 0. 76 1. 15 0. 76 1. 57 1. 74 1. 11 1. 22 1. 52 1. 33 1. 51
SP1 蒸发与风速 • • • ↑↑↑ • ↑↑↑ ↑↑↑ ↑ ↑ ↑↑↑ ↑ ↑
SP2 春夏季降水 ↑ ↑ • • • • ↑ ↑↑↑ ↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑
SP3 春季均温 ↑ ↑↑↑ ↑ ↑ • ↑↑↑ ↑ • • • ↑↑↑ ↑↑↑
SP4 人类活动影响 ↑ • ↑ ↑↑↑ • • • ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑ ↑
适应性能力指数 0. 59 0. 28 0. 19 0. 13 0. 92 0. 24 0. 01 -0. 45 -0. 62 -0. 39 -0. 58 -0. 32
PC1
经济水平和
社会运行效率 • • • • ↑ ↑ ↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑ ↑↑↑ ↑↑↑
PC2
农村经济和
收入差距 • ↑ ↑↑↑ ↑↑↑ • ↑↑↑ • ↑ ↑ ↑↑↑ ↑ •
PC3 人力资本 ↑ ↑↑↑ • • ↑ • • ↑ ↑↑↑ ↑ ↑↑↑ ↑↑↑
PC4 环境压力 • • ↑ ↑↑↑ ↑ • ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑ ↑ •
　 　 ↑↑↑亟需关注,↑需要关注,•保持稳定
锡林郭勒盟适应性与敏感性指数整体呈现负相关趋势。 暴露敏感性指数较高的区域,适应性能力较低,
暴露敏感型指数较低的区域,适应性能力较高,这是因为相对较为恶劣的区位,资源,自然环境条件和过度的
人类活动决定了社会经济发展水平低下,无法为适应性能力的发展和策略的选择提供足够的支撑。
锡林郭勒盟生态脆弱性研究构造暴露敏感性指数和适应性能力指数,建立边际地区生态脆弱性性评价框
架,可以为生态系统管理提供有效的依据,为其他类似研究提供有益的借鉴。
致谢: 土地利用数据由国家自然科学基金委中国西部环境与生态科学数据中心提供,气候数据由国家气象局
气候中心提供,地形数据由北京师范大学 973 项目组提供,荷兰瓦赫宁根大学 Sophie Rickebusch 博士润色英
文摘要,特此致谢。
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3561　 5 期 　 　 　 徐广才　 等:锡林郭勒盟生态脆弱性 　
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 5 March,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Statistical characteristics of eutrophication process in Dianshan Lake CHENG Xi,LI Xiaoping, CHEN Xiaohua (1355)………………
Cadmium assimilation and elimination and biological response in Pirata subpiraticus(Araneae:Lycosidae) fed on Cadmium diets
ZHANG Zhengtian, ZHANG Guangduo, ZHANG Hucheng, et al (1363)
……
…………………………………………………………
Effect of co-cultivation time on camptothecin content in Camptotheca acuminata seedlings after inoculation with arbuscular
mycorrhizal fungi YU Yang, YU Tao, WANG Yang, et al (1370)………………………………………………………………
Relationship between frequency of sandstorms and air humidity as well as plant phenology: a case study from the Minqin desert
area CHANG Zhaofeng, WANG Yaolin, HAN Fugui, et al (1378)………………………………………………………………
Genetic diversity and evolution relationship on mtDNA D-loop in Tibetan yaks
ZHANG Chengfu, XU Lijuan, JI Qiumei, et al (1387)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Geostatistical analysis on spatiotemporal distribution pattern of soil water content of forest gap in Pinus koraiensis dominated
broadleaved mixed forest LI Meng,DUAN Wenbiao,CHEN Lixin,et al (1396)……………………………………………………
Soil nitrogen and enzymes involved in nitrogen metabolism under different vegetation in Ziwuling mountain in the Loess Plateau,
China XING Xiaoyi, HUANG Yimei,HUANG Haibo, et al (1403)………………………………………………………………
Soil carbon, nitrogen and microbiological characteristics during bamboo high-speed growth
WANG Xueqin, ZHANG Qichun, YAO Huaiying (1412)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of long-term increased soil N on leaf traits of several species in typical Inner Mongolian grassland
HUANG Juying, YU Hailong, YUAN Zhiyou,et al (1419)
……………………………
…………………………………………………………………………
Influence of arbuscular mycorrhizal associations on the interspecific competition between mycorrhizal and non-mycorrhizal plants
ZHANG Yuting, WANG Wenhua, SHEN Hong, et al (1428)
……
………………………………………………………………………
Structure and biodiversity of fig wasp community inside syconia of Ficus virens Ait. var. sublanceolata (Miq. ) Corner in Fuzhou
WU Wenshan,CHEN Youling, CAI Meiman, et al (1436)
…
…………………………………………………………………………
Growth and photosynthetic characteristics of Epimedium koreanum Nakai in different habitats
ZHANG Yonggang, HAN Mei, HAN Zhongming, et al (1442)
…………………………………………
……………………………………………………………………
The critical temperature to Huashan Pine (Pinus armandi) radial growth based on the daily mean temperature
FENG Xiaohui, CHENG Ruimei, XIAO Wenfa, et al (1450)
………………………
………………………………………………………………………
The analysis of grade diversity indices of butterfly community in the Three Gorges Reservoir Area of Yangtze River
MA Qi, LI Aimin, DENG Heli (1458)
…………………
………………………………………………………………………………………………
Research on dynamic characteristics of photosynthesis in muskmelon seedling leaves
HAN Ruifeng, LI Jianming, HU Xiaohui, et al (1471)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of different winter covering crops cultivation on methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emission fluxes from double-
cropping paddy field TANG Haiming, XIAO Xiaoping, SHUAI Xiqiang, et al (1481)……………………………………………
Variations in groundwater levels and quality and their effects on vegetation in the western Grurbantonggut Desert
ZENG Xiaoling,LIU Tong,ZHANG Weibin,et al (1490)
……………………
……………………………………………………………………………
Carbon and nitrogen stable isotope characteristics of particulate organic matter and zooplankton in Liuxihe Reservoir
NING Jiajia, LIU Hui, GU Binhe, et al (1502)
…………………
……………………………………………………………………………………
Selection of vegetable seeds native in China instead of the cress seed for evaluating the maturity of biosolids
LIU Songsong, XU Tianfen, WU Qitang, et al (1510)
…………………………
……………………………………………………………………………
Effects of anthropogenic nutrient input on organisms from different trophic levels in Hanfeng Lake: evidence from stable carbon
and nitrogen isotope analysis LI Bin, WANG Zhijian, JIN Li, et al (1519)………………………………………………………
Temporal and spatial distribution of phytoplankton in Liusha Bay ZHANG Caixue, CHEN Huiyan, SUN Xingli, et al (1527)………
Study on the supercooling of golden apple snail (Pomacea canaliculata)
ZHAO Benliang, ZHANG Jia′en, LUO Mingzhu,et al (1538)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
The effects of rice growth stages on the ovarian development and take-off of Nilaparvata lugens and Sogatella furcifera
CHEN Yu, FU Qiang,LAI Fengxiang,et al (1546)
………………
…………………………………………………………………………………
Cold tolerance of the overwintering egg of Apolygus lucorum Meyer-Dür (Hemiptera:Miridae)
ZHUO Degan, LI Zhaohui, MEN Xingyuan, et al (1553)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
A suggestion on the estimation method of population sizes of Niviventer confucianus in Land-bridge island
ZHANG Xu, BAO Yixin, LIU Jun, et al (1562)
……………………………
……………………………………………………………………………………
The carbon footprint of food consumption in Beijing WU Yan,WANG Xiaoke,LU Fei (1570)…………………………………………
Anthropogenic phosphorus flow analysis of Hanshan County in Anhui Province
FU Yinyin, YUAN Zengwei, WU Huijun, et al (1578)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
A laboratory study of auctions for water rights transactions in inland river basin: a case study of irrigation areas of Heihe river
basin DENG Xiaohong, XU Zhongmin (1587)……………………………………………………………………………………
Review and Monograph
A review of the effect of typhoon on forests LIU Bin, PAN Lan, XUE Li (1596)………………………………………………………
Research progress on the effects of ocean acidification on coral reef ecosystems
ZHANG Chenglong, HUANG Hui, HUANG Liangmin,et al (1606)
………………………………………………………
………………………………………………………………
Interspecific competition among three invasive Liriomyza species
XIANG Juncheng, LEI Zhongren, WANG Haihong, et al (1616)
………………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Indicative significance of biogenic elements to eco-environmental changes in waters
YU Yu, SONG Jinming, LI Xuegang, et al (1623)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Recent advances in studies on dissimilatory Fe(Ⅲ)-reducing microorganisms LI Huijuan, PENG Jingjing (1633)…………………
Discussion
Ecological vulnerability research for Xilingol League, Northern China XU Guangcai, KANG Muyi, Marc Metzger, et al (1643)……
Scientific Note
Spatial distribution and species composition of zooplanktons in the eastern tropical Pacific Ocean off Costa Rica
LIU Bilin, CHEN Xinjun, JIA Tao, et al (1654)
……………………
…………………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷　 第 5 期　 (2012 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 32　 No． 5　 2012
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