（生态学专业论文）十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究.pdf

十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 摘要 丹江口水库作为南水北调中线工程的水源区，担负着向我国华北地区提供持续、 充沛、优质水源的重任。丹江口库区是全国有名的黄姜生产地，2 0 世纪9 0 年代以来 库区所辖各县市大力发展黄姜种植，在推动库区经济发展的同时，对库区生态环境 造成巨大压力，特别是对水库水质安全构成威胁。因此，研究分析库区黄姜种植环 境容量及其布局优化配置，协调库区经济、社会和生态三大效益，引导库区黄姜产 业可持续发展具有重要的实践意义。 本文选择十堰市作为研究区域，通过实地调研、专家打分等手段收集大量原始 资料，使用m a t l a b 数学软件进行数据分析，运用层次分析法、单因素模糊评 价、综合模糊评价、模糊优选模型等方法开展十堰黄姜生产对生态环境影响评价以 及十堰黄姜种植环境容量分析，提出十堰黄姜种植区划和优化布局方案。研究结果 表明： 1 采用模糊单因素评价法和模糊综合评价法分析评价十堰黄姜生产对生态环 境的影响。按照最大隶属度原则，在黄姜生产的作用影响下，十堰市生态环境( 包 括自然环境和社会环境) 状况属于“一般”这一等级，但比较接近于“好这一等 级。其中自然环境状况属于“差这一等级，社会环境状况属于“好 这一等级。 十堰自然环境状况是影响十堰生态环境状况的主要原因，在自然环境评价指标中占 权重前三位的指标依次为水环境质量、水土流失治理率、植被覆盖率和土壤环境质 量。因此，要提高十堰市生态环境质量首先要采取有效措施提高十堰市自然环境质 量，而提高自然环境质量首先要从减少黄姜生产对水环境的污染、加强对黄姜种植 区域水土流失治理、提高植被覆盖率和改善土壤环境质量等方面入手。 2 运用模糊优选模型计算1 9 9 9 年2 0 0 6 年十堰市黄姜种植环境容量。按照最 大隶属度原则，得出的结论是：十堰市黄姜种植环境容量经历了先减后增的过程， 2 0 0 3 年环境容量最小，适宜年环境容量最大。这一结论和现实情况相吻合，1 9 9 9 年 2 0 0 2 年十堰黄姜产业处于不断发展壮大阶段( 环境容量在不断降低) ，2 0 0 3 年黄 姜产业发展到达顶峰后( 环境容量出现最小值) ，2 0 0 4 年2 0 0 6 年黄姜产业逐步走 向低谷( 环境容量慢慢增大) 。适宜年环境容量最大，说明十堰黄姜产业的发展规 模最适宜，与环境和谐程度高，由此得出十堰黄姜人工种植面积为3 0 万亩、年产 t 华中农业大学硕士学位论文 皂素生产2 0 0 0 吨、年产值2 0 亿元的适宜规模。说明依靠科学技术，提高黄姜种植 水平和加工水平，不仅能提高种植环境容量，还能获得最大经济效益。 3 通过预测分析国内外皂素市场需求，得出十堰黄姜适宜种植面积为3 0 万亩， 与黄姜种植环境容量分析得出的结论相一致。通过比较分析十堰各县市的耕地资 源、黄姜种植基础、气候及土壤条件，选择郧西县、郧县、竹山县、房县四个县的 2 0 余个乡镇作为十堰黄姜的重点产区，明确十堰黄姜种植发展的方向和具体措施， 提出十堰黄姜产业的发展对策：科学制定产业规划，加强对黄姜供需市场调控，黄 姜种植业坚持以提高品质为导向，组织科技攻关开展加工工艺革新，严格控制加工 业规模，采取生态科技园方式生产，健全产业中介组织，强化产前、产中、产后各 项服务。 关键词：十堰市黄姜生产环境容量评价模型区域规划 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 a b s t r a c t a sp a r to ft h es i g n i f i c a n tw a t e rr e s o u r c ea r e ai nd i v e r tw a t e rf r o mt h es o u t ht ot h e n o r t hp r o j e c t , d a n j i a n g k o ur e s e r v o i rs h o u l d e r st h er e s p o n s i b i l i t yt op r o v i d es u s t a i n i n g ， p r o f u s i v ea n dh i g h q u a l i t yw a t e r l o c a t e d i nq i n b am o u n t a i na r e a , d a n ji a n g k o u r e s e r v o i ri st h ef a m o u sp r o d u c i n ga r e ao fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t s i n c et h e 19 9 0 s ，d i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n gh a v eb e e nh i g h l yd e v e l o p e di nt h i sa r e a , w h i c hh a ss t i m u l a t e dt h el o c a le c o n o m y , b u tp u tg r e a tp r e s s u r eo nl o c a le n v i r o n m e n ta t t h es a n l et i m e ，e s p e c i a l l yh a v et h r e a t e n e dt h ew a t e rq u a l i t ya n ds e c u r i t y t h e r e f o r e ，s t u d i e s o ne n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n ga n di t sm o s t o p t i m u md i s t r i b u t i o no fr e s o u r c e s ，a sw e l la sc o r r e s p o n d i n ge c o n o m i c a l ，s o c i a la n d e c o l o g i c a lb e n e f i ti nr e s e r v o i ra r e aw i l lb e a rp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ei nt h es u s t a i n a b i l i t yo f d i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n gp r o d u c t i o n t h i sa r t i c l ec h o o s et h ec i t yo fs h i y a na st h er e s e a r c h i n ga r e a m a t e r i a la n ds t a t i s t i c i sc o l l e c t e dt h r o u g hf i e l di n v e s t i g a t i o na n dd e l p h it e c h n i q u e ，a n di s a n a l y z e db y m a t l a b e v a l u a t i o no fe n v i r o n m e n t a li m p a c tb yd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t p l a n t i n go ns h i y a na r e aa n de n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t p l a n t i n gh a sb e e np r o p o s e do nt h eb a s i so fa i - i p ，s i n g l e f a c t o rf u z z ye v a l u a t i o n , c o m p r e h e n s i v ef u z z ye v a l u a t i o n , f u z z yo p t i m i z a t i o nm o d e la n ds oo n a c c o r d i n g t ot h a t ， t h eo p t i m i z e da r r a n g e m e n to fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n gi ns h i y a nh a sb e e n p r o p o s e d t h er e s e a r c hs h o w s t h a t ： 1 s i n g l ef a c t o rf u z z ye v a l u a t i o na n dc o m p r e h e n s i v ef u z z ye v a l u a t i o nh a sb e e n t a k e nt oe v a l u a t ea n da n a l y z et h ee n v i r o n m e n t a li m p a c to fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t p l a n t i n gi ns h i y a n a c c o r d i n gt om a x i m u mm e m b e r s h i pp r i n c i p l e ，u n d e rt h ei m p a c to f d i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n g ，t h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ( c o n s i s t i n go f n a t u r a le n v i r o n m e n ta n ds o c i a le n v i r o n m e n t ) o fs h i y a nb e l o n g st ot h eg r a d eo f “a v e r a g e ， b u tt e n dt ob e g o o d s e p e r a t e l y , t h en a t u r a le n v i r o n m e n tb e l o n g st ot h e p o o l g r a d e w h i l et h es o c i a le n v i r o n m e n ti s “g o o d t h e r e f o r e ，t h en a t u r a le n v i r o n m e n ti st h ek e y p o i n tw h i c hi m p a c t st h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti ns h i y a na n dt h ef u n d a m e n t a ls t e pt o i i i 华中农业大学硕士学位论文 i m p r o v et h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti s t oi m p r o v et h en a t u r a le n v i r o n m e n t a sw a t e r e n v i r o n m e n tq u a l i t y , t h er a t eo fs o i le r o s i o na n dv e g e t a t i o nc o v e r a g ew e i g ht h em o s ti n n a t u r a le n v i r o n m e n te v a l u a t i o ni n d e x ，e n v i r o n m e n ti m p r o v e m e n ts h o u l db ei n i t i a t e d 研m r e d u c i n gw a t e rp o l l u t i o nb yd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n g ，e n h a n c i n gt h er a t e o fs o i le r o s i o nf a t h e r i n ga n d r a i s i n gt h ev e g e t a t i o nc o v e r a g e 2 e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n gd u r i n g19 9 9t o 2 0 0 6i se s t i m a t e d b ye s t a b l i s h i n gf u z z yo p t i m i z a t i o nm o d e l a c c o r d i n gt om a x i m u m m e m b e r s h i pp r i n c i p l e ，t h ec o n c l u s i o ni s t h a te n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fd i o s c o r e a z i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n ge x p e r i e n c e dt h ep r o c e s so fd e c r e a s i n ga n dt h e ni n c r e a s i n g ： t h ee n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yi n2 0 0 3i st h em i n i m u ma n da p p r o p r i a t ey e a rt h em a x i m u m ， w h i c hc o r r e s p o n d st or e a l i t y f r o m19 9 9t o2 0 0 2 ，t h ed i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t p r o d u c t i o nk e p tg r o w i n g ( t h ee v i r o n m e n a lc a p a c i t yk e p td e c r e a s i n g ) ，a n da f t e rt h e s u m m i to ft h ep r o d u c t i o ni n2 0 0 3 ( t h em i n i m u me n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ) ，t h ed i o s c o r e a z i n g i b e r e n s i sw i g h tp r o d u c t i o nw e n to nad e c l i n e ( t h ee n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yk e p t i n c r e a s i n g ) d u r i n g2 0 0 4t o2 0 0 6 a p p r o p r i a t ey e a rh a st h em a x i m u me n v i r o n m e n t a l c a p a c i t y ，t h e r e f o r et h em o s ta p p r o p r i a t ep r o d u c t i o ns c a l es h o u l db eo f3 0 0 ，0 0 0m u p l a n t i n ga r e a , s a p o n i n a n n u a l p r o d u c t i o n o f 2 0 0 0t o na n da n n u a l p r o d u c t v m u e 2 ，0 0 0 ，0 0 0 ，0 0 0r m b i tc o n c l u d e s t h a ti fw e i m p r o v e t h e p l a n t i n g a n d m a n u f a c t u r i n gl e v e ld e p e n d i n go ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , w ec a nn o to n l yi m p r o v e t h e e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fp l a n t i n g ，b u ta l s og a i nc o n s i d e r a b l ee c o n o m i ci n t e r e s t s 3 t h r o u g ha n a l y z i n gt h es a p o n i nd e m a n di nt h ei n t e r n a lm a r k e ta n de x t e r n a lm a r k e t , t h ec o n c l u s i o ns u g g e s t st h ea p p r o p r i a t ep l a n t i n ga r e ai s3 0 0 ，0 0 0m u ，w h i c ha c c o r d s 谢t 1 1 t h er e s u l to fa n a l y s i so fe n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t t w e n t y c o u n t i e ss u c ha sy u n x i ，f a n g x i a n ，z h u s h a na n df a n g x i a nh a v eb e e nc h o s e na st h em a i n p r o d u c ta r e ao fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h ti ns h i y a n ，b ye v a l u a t i n gt h ec u l t i v a t e d l a n dr e s o u r c e s ，f o u n d a t i o np l a n t i n go fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h ta n dw e a t h e ra n d s o i lc o n d i t i o n si ne v e r yc o u n t yo fs h i y a n d e v e l o p i n gc o u n t e r m e a s u r e sh a v eb e e np u t f o r w a r da c c o r d i n gt ot h e d e v e l o p m e n td i r e c t i o no fd i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h t p l a n t i n ga n ds p e c i f i cm e a s u r e ，t h a ti st om a k es c i e n t i f i ci n d u s t r yp l a n n i n g ，t oe n h a n c et h e c o n t r o lo fs u p p l y i n ga n dd e m a n d i n gm a r k e t ，t oi m p r o v et h eq u a l i t y , t ot a c k l ek e y i v 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 p r o b l e m si ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dp r o c e s si n n o v a t i o n ，t os t r i c t l yc o n t r o lt h es c a l e o fp r o c e s s i n gi n d u s t r y , t ot a k ea d v a n t a g e so fe c o l o g i c a ls c i e n c ep a r k ，t oi m p r o v et h e i n d u s t r i a li n t e r m e d i a r yo r g a n i z a t i o n sa n dt os t r e n g t h e nt h ep r ea n d p o s ti n d u s t r ys e r v i c e s k e y w o r d s ：s h i y a n ；d i o s c o r e az i n g i b e r e n s i sw i g h tp l a n t i n g ；e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ； e v a l u a t i o nm o d e l ；r e g i o n a lp l a n n i n g v 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 石 如需保密，解密时间年 月日 是否保密 哆 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：孛昂未久 时间：彦刁年月p 日 糊黼始孝声量合 彩秀名 ：矽砺，唆 签名日期：矿乡年1 月，口日 签名日期：矽7 年b 月力日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 1 前言 1 1 研究背景和目标 南水北调是2 0 世纪初我国水资源调整的一项伟大战略性基础工程。南水北调 中线水源地丹江1 2 1 水库( 3 2 0 3 6 n - 3 3 0 4 8 n ，1 1 0 0 5 9 e 1 l1 0 4 9 e ) 位于汉江与 其支流丹江的交汇处，横跨鄂、陕、豫三省区。库区地处秦巴山区，该地区独特的 地理环境和气候条件非常适宜黄姜生长和黄姜皂素( 又名薯蓣皂素) 的合成积累， 是世界闻名的黄姜产地。黄姜是一种医药资源型经济作物，从黄姜根茎中提取的皂 素是医药工业合成激素的重要原料，具有十分重要的药用价值和经济价值，而世界 上只有我国和墨西哥等少数几个国家拥有这一宝贵资源。湖北十堰地处秦巴山区腹 地，当地野生黄姜皂素含量明显高于国内其他地区，迄今保持着黄姜样本最高皂素 含量1 6 1 5 ( 2 0 世纪6 0 年代采集于武当山区) 的记录。从2 0 世纪9 0 年代起，随 着十堰黄姜“野转家”栽培技术研制成功，消除了黄姜原料短缺的技术瓶颈，十堰开 始大规模的黄姜生产，为产业化格局初步形成奠定坚实基础。2 0 0 3 年黄姜产业一度 发展成为十堰市特色支柱产业，人工黄姜种植面积达8 0 余万亩，占全国黄姜种植 面积的4 3 ，黄姜加工企业达6 0 余家，成为全国重要的人工栽培黄姜种植区和皂 素产品加工地，种植黄姜成为十堰农民增收的重要途径。然而，黄姜加工企业造成 的点源污染，姜农盲目开垦坡耕地扩大种植面积、采取粗放式的管理加剧了当地的 水土流失和农业面源污染，各种污染物顺着十堰各条水系最终汇集到丹江口水库， 对水库的一库清水构成了威胁，其发展态势受到从中央到地方各级政府的高度关 注，使得十堰黄姜产业面临着生死考验。国院务南水北调办公室主任张基尧曾明确 指出“要及时调整丹江口水源区黄姜种植面积，控制黄姜加工企业规模，解决黄姜 加工污染问题，防止对水源区污染。” 本项目研究是国家科技项目“南水北调中线丹江水库库区生态环境综合治理技 术与示范”的子课题“黄姜规模化生态种植技术体系与示范”的组成部分之一，研究目 的是分析评价十堰黄姜生产对当地生态环境造成的影响，计算十堰黄姜种植环境容 量，在此基础上，对十堰黄姜种植进行区划和布局，为十堰黄姜产业的发展提供理 论依据和现实指导。 华中农业大学硕士学位论文 1 2 环境容量理论 1 2 1 环境容量的概念、类型及特性 环境容量的概念最早是由比利时数学家、生物学家弗胡斯特于1 9 3 8 年根据马 尔萨斯的人口论提出的。该理论随后被应用到人口研究、环境保护、土地利用、移 民等领域，而应用于环境保护的环境容量概念却是由日本学者最早提出( 杨锐， 1 9 9 6 ) 。2 0 世纪6 0 年代末，日本学者西村肇借喻物理学中电容的概念，提出了环 境容量的概念。他认为环境对污染物也有一定的容量，这种容量取决于它的自净能 力。国内学者对环境容量比较一致的定义是“一定时间、空间范围内的环境系统在 一定环境目标下对# l - j n 的某种( 类) 污染物的最大允许承受量或负荷量。”它是一 个变量，包括两个组成部分，即基本环境容量( 或称差值容量) 和变动环境容量( 或 称同化容量) 。前者可通过拟订的环境标准减去环境本底值求得，后者指该环境单 元的自净能力( 周密等，1 9 8 7 ) 。这是狭义环境容量的概念，经过扩展以后，社会 经济领域广义的环境容量概念：指某区域环境对该区域发展规模及各类活动要素的 最大容纳阐值。这些活动要素既包括大气、水、土壤、生物等自然环境要素，也包 括人口、旅游、交通、城市等社会环境的各种要素。因此根据学者们的研究对象， 环境容量可分为水环境容量( 包括河流、湖泊、海洋环境容量) 、大气环境容量、 旅游环境容量、土壤环境容量、移民环境容量、区域环境容量等多种类型。 环境容量具有以下特性：有限性和主观性。有限性体现在一定的自然条件和 社会经济条件下，当区域保持一定的稳定结构与功能时，环境所能容纳的物质量是 有限的。主观性体现在人类可以使用不同的计算方法和判断标准去衡量它。动态 性和可控性。环境容量的动态性和可控性是指其大小是随着时间、空间和生产力水 平的变化而变化。人类可以通过改良环境系统结构、提高技术水平、改善污染物净 化能力等手段来提高环境容量，使其向有利于人类的方向发展。周期性和区域性。 整个大环境的容量是与环境中大气、水体、土地、生物、人类社会等各因素容量分 不开的，各因素会随着不同周期和在不同的区域发生着变化，因此，与之紧密相关 的环境容量同样存在周期性、区域性。 1 2 2 环境容量研究进展及发展趋势 环境容量最初来源于类比电工学的电容量，后来才表述为是环境对污染物的自 2 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 净同化能力。我国于2 0 世纪7 0 年代引入环境容量概念，至今已在水环境容量、大 气环境容量、旅游环境容量、土壤环境容量、移民环境容量、区域环境容量等方面 开展了一定的研究工作。 1 2 2 1 水环境容量 国内开展水环境容量研究可大致分为3 个阶段：2 0 世纪8 0 年代初主要采用的 是相对简单的数学模型，采用解析解算法，以小河或者大河局部河段中的耗氧有机 物为研究内容进行计算。9 0 年代初，水环境容量研究内容从一般耗氧有机物和重金 属扩展到氮、磷负荷和油污染，研究范围扩大到湖泊、河口海湾及河网河流，甚至 长江、淮河等大水系层面，并提出了容量总量控制、目标总量控制、行业总量控制 的概念，同时在国内开展水环境综合整治规划、水污染综合防治规划、污染物总量 控制规划、水环境功能区划和排污许可证试点工作。进入2 1 世纪，在水环境容量 研究中进一步完善了水污染总量核定、分配和监控技术，对容量计算模型和参数选 取进行改进，以李蜀庆( 2 0 0 3 ) 开展的三峡库区水环境容量研究为例，他们开发研 制一维非恒定水流水质数学模型，仿真模拟水库建成后的水流水质运动规律，利用 一维水流水质数学模型计算得到不同方案下三峡水库一维总体水环境容量，然后对 各功能区和更小的环境敏感区进行总量控制分配，确定各功能区内污染物的允许排 放量进行分级管理。 1 2 2 2 大气环境容量 任阵海院士早在2 0 世纪9 0 年代就在该领域开展研究和探索，首次揭示我国跨 境的大气输送宏观规律，创立大气环境资源背景场，在我国环境监测建立以前反演 我国总悬浮颗粒物时空分布特征，利用卫星研究气候影响的陆面生态变化，为我国 开展大气环境容量理论研究打下了良好的基础。肖杨( 2 0 0 8 ) 尝试采用a d m s u r b a n 和线性规划模型，构建了浓度排放量反推模式，结合虚拟点源法测算北京市通州区 的s 0 2 环境容量。李韧( 2 0 0 5 ) 应用高斯与多维多箱复合模型，参照不同功能区大 气环境质量标准，应用试差法确定了唐山市区的s 0 2 、t s p 和p m l 0 环境容量，建立 了大气环境容量分配优化线性规划模型及其边界约束条件，通过和a p 值模型的计 算结果比较，得出的结论是，线性规划最优化方法是解决区域大气环境容量资源分 配的科学可行的方法。 1 2 2 3 旅游环境容量 1 9 6 3 年l a p a g e 首次提出了“旅游环境容量”。1 9 7 1 年l i m 和s t a n k e y 等人将旅 3 华中农业大学硕士学位论文 游环境容量定义为“某一地区在一定时间内维持一定的旅游使用水平，又不破坏环 境和影响游客体验的利用强度”。国内学者赵红红1 9 8 3 年在苏州旅游环境容量问 题初探一文中首次提出旅游容量问题。保继刚( 1 9 8 7 ) 以颐和园为对象进行了实 证运用。崔凤军( 1 9 9 5 ) 对旅游环境承载力的定义为“某一时期、某种状态或条件 下、某地区的环境所能承受的人类活动作用的阀值。”他以泰山为实证分析，对山 岳型风景旅游区生态负荷进行深入研究。随后国内学者开展了武当山( 王友安， 2 0 0 1 ) 、武汉东湖风景区( 刘会平等，2 0 0 1 ) 、南京中山陵( 鲁瑾，2 0 0 5 ) 、西递 古村落( 卢松，2 0 0 5 ) 、南麂列岛( 黄辉，2 0 0 7 ) 等各类风景区环境容量研究，指 导景区合理规划和旅游目的地的科学管理。 1 2 2 4 土壤环境容量 我国土壤环境容量研究起步于2 0 世纪7 0 年代中期，主要运用在总量控制、制 定土壤环境标准、农田灌溉水质标准、污泥使用标准等区划环境规划方面。夏增禄 等( 1 9 8 5 ) 提出，土壤环境容量是在一定区域与一定时限内，遵循环境质量标准， 既保证农产品生物学质量，也不使环境遭到污染时，土壤所能容纳污染物的最大负 荷量。陈怀满等( 19 9 2 ) 认为土壤环境容量研究是一项系统工程，长期以来对重金 属的研究较多，对有机有毒化学品的涉及较少，研究基础主要建立在“黑箱”理论上， 土壤环境容量研究目前尚在发展中。中科院地理研究所( 1 9 9 4 ) 组织十七家单位经 过八年试验，分析了中国主要类型土壤中多种因素对c d 、c u 、p b 、a s 四种元素土 壤临界含量和环境容量区域分异的影响，得出c d 和c u 的土壤临界含量、环境容量 和土壤p h 间呈负相关，并随土壤类型由北到南的分布而减小：而a s 的临界含量 和环境容量随土壤p h 增大和土壤类型由南到北的分布而增大的结论。 1 2 2 5 移民环境容量 2 0 世纪9 0 年代在我国大型水利水电工程移民安置中提出了移民环境容量理论。 许多学者进行了这方面的研究工作，比较有代表性的有：刘肖珩等( 1 9 9 5 ) 提出了 预测区域环境容量的灰色线性规划模型，并用于岷江紫坪铺水库工程移民的实际， 对库区环境容量进行全面分析。周建波等( 2 0 0 1 ) 采取定量预测和定性预测相结合， 使用时间序列递增( 减) 率法、一元线性回归法、二次指数平滑法预测模型对五强 溪水库移民安置容量进行综合分析和评价。胡宝柱等( 2 0 0 7 ) 结合我国实际情况采 用以粮食为标志的土地入口承载力计算法与联合国粮农组织提出的农业生态区法 进行比较，计算出丹江口库区三县( 市) 的移民环境容量。贾永飞等( 2 0 0 8 ) 提出 4 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 资源、经济、社会、自然环境多因子分析模型和分析方法，完善移民安置环境容量 分析和评价标准。 1 2 2 6 区域环境容量 区域环境容量是区域系统内部结构特征的一种体现，指在某一时期、某种环境 状态下，某一区域环境对人类社会经济活动支持能力的阈值，亦称为区域环境承载 力( 杨志恒等，2 0 0 3 ) 。曾维华( 1 9 9 8 ) 认为区域环境容量受两种变量的影响：一种 是发展变量，另一种是限制变量，发展变量指人类活动对环境作用的强度；限制变 量是环境条件的一种表示，指环境状况对人类活动限制作用的表现。用区域环境容 量来衡量人类社会经济与环境是否协调，用区域所容纳的人类活动影响作为区域的 环境容量值，它对制定区域社会发展目标具有重要参考价值，并可进行区域环境极 限预警。 1 2 2 7 环境容量研究发展趋势 从目前研究情况看，环境容量的研究正处在“分解一综合”中的分解阶段，是从 研究某一环境单元的单环境要素、单一污染物的环境容量向多要素、多污染物的综 合环境容量过渡( 马超群，2 0 0 3 ) 。尽管环境容量的概念已从最初的自然环境容量 ( 水、大气、土壤等) 渗透到社会环境容量，如在旅游容量、移民容量、城市容量 中的计算，为景区生态旅游规划、移民安置、城市适度规模及可持续发展提供重要 依据。今后，随着人类社会经济活动与环境之间的矛盾日益突出，势必有更多社会 学、经济学领域的学者投入环境容量研究，多学科交叉的研究优势必将促进环境容 量理论体系和指标体系更加完善；加上计算机、3 s 等先进技术运用到环境容量研究， 使得其量化方法和计算方法的研究将不断深入；以环境容量为依据，合理调整工农 业结构和生产力布局，科学制定社会经济发展目标，协调人类发展与环境关系也是 环境容量研究的重要趋势。 1 2 3 区域环境容量计算方法 1 2 3 1生态足迹分析法 加拿大生态经济学家w i l l i a m 和w a c k e m a g e l 在2 0 世纪9 0 年代提出了用生物物理 量研究自然资本消耗空间测度的新方法生态足迹分析法。该方法的基本理论是 人类对自然界提供的各种产品和服务的消费量最终可以通过折算转换成提供生产该 消费所需的原始物质与能量的生物生产性土地面积即生态足迹( 杨开忠等，2 0 0 0 ) 。 5 华中农业大学硕士学位论文 生态承载力即生态容量，是指在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提下， 可持续的最大提供给人类的生态生产性土地面积的总和( 刘年丰，2 0 0 5 ) 。当某区 域的生态足迹小于生态承载力则出现生态盈余，说明该区生态系统安全，社会经济 发展处于可持续范围内；反之则出现生态赤字。然而生态足迹分析法存在对生态系 统功能描述不全和静态分析不足的缺陷，其计算结果受数据的完备性、真实性、可 靠性的制约很大。 1 2 3 2系统动力学方法 系统动力学方法是一种定性与定量相结合，系统、分析、综合与推理集成的方 法，并配有专门的d y n a m o 软件，给模型的仿真、政策模拟带来很大方便，加之系 统动力学模型所考虑的是整个系统的最佳目标，强调大系统中各个子系统的协调和 大系统的综合。因此非常适合用在区域环境容量研究中，利用系统动力学模型可以 较好地把握系统的各种反馈关系，将系统与环境、系统内部各子系统之间相互作用 的复杂关系通过一系列微分过程和函数关系加以表述，从而实现对系统结构、功能 乃至发展趋势进行模拟和预测( 毛汉英等，2 0 0 1 ) 。部分学者认为系统动力法对长 期发展情况进行模拟时由于参变量不好掌握，有时极易导致不合理的结论。 1 2 3 3模糊评价法 模糊评价法是将环境容量或环境承载力视为一个模糊综合评价过程，通过合成 运算，可得出评价对象从整体上对于各评语等级的隶属度，再通过取大或取小运算 就可确定评价对象的最终评语。高彦春( 1 9 9 7 ) 等学者率先应用模糊评价法进行了 区域水资源承载力的研究，后来模糊评价法广泛运用于评价分析资源承载力、企业 绩效管理、交通道路、区域环境容量等领域。本文选择模糊评价方法对十堰生态环 境进行分析，运用模糊优选模型对十堰黄姜种植环境容量进行计算。 1 2 4 种植环境容量 l 241 种植环境容量的概念 依据区域环境容量理论，本文中十堰市种植环境容量又可理解为该区域的种植 环境承载力，是指在一定的社会经济技术条件下，在该区域环境功能不朝恶性方向 转变的条件下，整个区域的环境系统对黄姜生产这一人类活动的最大容纳能力。 1 2 4 2 种植环境容量的影响因素 区域耕地量。黄姜种植离不开耕地，区域适宜耕地面积的增加能提高黄姜种 6 十堰市黄姜种植环境容量分析及布局优化配置研究 植环境容量。 区域内的水资源量。由于自然地理条件不同，水资源在数量上有其独特的时 空分布规律，在一定程度上，水资源量决定了区域水环境容纳因种植和加工黄姜而 产生的污染物量的变化范围，从而影响种黄姜植环境容量的大小。 种植水平。黄姜的品种、产量、抗病虫性等反映了不同时期的黄姜种植水平， 不同种植水平决定单位种植面积产生的污染程度大小，所以在研究某区域黄姜种植 环境容量时必须估测现状和未来的种植水平。 科学技术水平。科学技术是第一生产力，随着黄姜“三高”( 高产、高含量、高 抗性) 品种选育技术、皂素清洁生产技术和污染物防治技术的发展，能够进一步减少 种植和加工环节的污染物产生量，实现部分加工废物的资源化利用，为改善和提高 黄姜种植环境容量提供巨大的潜力。 为促进黄姜产业发展制定的政策、法规、规划会影响农民的种植活动，对该 区域的环境造成更大的压力；同时为了保护当地环境而将一些污染防治措施纳入政 策法规等，则可减少黄姜种植活动对环境的压力。 1 3 研究区域概况 1 3 1 十堰市自然条件 1 3 1 1 地理位置与面积 十堰市位于湖北省西北部，地处秦巴山区腹地，汉江中上游，跨东经 1 0 9 0 2 9 至1 1 l o l 6 ，北纬3 1 0 3 0 至3 3 0 1 6 。北靠秦岭余脉，与陕西商络、河南 南阳接壤；南有大巴山系和荆山山脉，与重庆万州毗邻；西经汉江与陕西安康 相连，东至本省以襄樊为界。国土总面积2 3 6 万平方公里，占全省总面积的 1 2 7 5 ，海拔5 0 0 米以上的山地面积约占全市整个国土面积的7 3 6 ，山区特征 十分突出。 1 3 1 2 地质地貌 十堰辖区分属秦岭余脉和武当、大巴山系，地质以变质岩和石灰岩构造为 主，坡度一般都在2 5 度以上，不少山坡呈直线状，岭脊尖锐，地势起伏明显， 高差悬殊，整个地势南北高，中间低，自西南向东北倾斜。全市可分为四种主 地貌类型和两种副地貌类型。四种主地貌类型中：丘陵面积6 2 5 0 平方公里， 华中农业大学硕士学位论文 低山面积7 3 9 5 平方公里，中山面积6 8 0 2 平方公里，高山面积3 2 3 3 平方公里。 两种副地貌类型中，河谷平地和山间盆地是全市农业生产特别是粮油生产的重 要区域。 1 3 1 3 气候条件 该区气候湿润，光照充足，冬少严寒，夏少酷暑，温度年际变化不明显， 气温年较差小，属典型的北亚热带大陆性季风气候。全市年平均气温1 5 3 ， 无霜期2 2 4 - 2 5 5 天，多年平均降水量8 7 0 毫米，年均日照时数为1 8 3 4 5 小 时。六至八月是全年雨水、热能最丰富的季节，平均气温大都高于2 5 c ，平 均降水量一般都在1 0 0 毫米以上。 1 3 1 4 水资源 由于特殊的地理位置，十堰市的降水量在全省属于低值区，自产水资源有 限，而客水资源比较丰富。十堰多年平均地表水资源量为8 8 8 3 亿立方米，径 流深3 7 5 8 毫米。人均年占有水资源量2 6 0 0 立方米，略高于全国平均水平。 每年汛期4 l0 月，径流量占全年的7 0 - 8 0 ，连续最大四个月降雨量占 全年的5 0 - 7 0 。这一时期，由于降雨相对集中，容易造成山洪暴发，酿 成灾害。十堰境内2 4 8 0 多条大小河流均属汉江水系，除房县的马栏河在丹江 口水库坝下游汇入汉江外，其余全部从边远山地呈向心状注入丹江口水库( 纪 念等，2 0 0 3 ) 。丹江口水库水面面积达7 4 5 平方公里，是南水北调中线工程的 取水口，十堰市有2 0 5 万平方公里的面积位于丹江口水库上游，占整个水库 流域面积的2 1 5 。因此，十堰市是南水北调中线水源地重要保护区。 1 3 1 5 土地