陕西秦巴山地生态格局.doc

陕西秦巴山地生态格局与农业资源持续利用模式研究 财管091班 凌根 0920024005 摘 要 ：山地是具有一定高度和坡度的特珠生态环境蚌夸体。蹙自然分异规律与人类经经济活动的严重干预和影响，产生了生态环境类型的垂直分异。通过土地调查局研究可以揭示土地生态环境类型结构与功能的异质性和有序性，从而为全面认识土地类型群体的生殖属性厦其演变规律提供理论依据，为农业贵；|利用模式的设计与优化为农业发展提供科学指导。本文以秦巴山地为例利用GIS方法进行农生生态环境类型综合定量,评价研宽，划定了农业生态类型区。据此井E丘生态学原理和可持续发展准则为指导，基于不同的角度提出了山地农业可持续利用的生态模式、经济模式和社奢模式。 关键词 ：山地生态格局 ；农生资源；持续 利用模式 ；陕西秦巴山地 引言：山地是地球上一种特殊的生态环境类型，在人类生存与发展中具有十分重要的作用。1992年联合国“环境与发展大会”将山地环境问题提到了重要议事 日程l11。我国是一个多山国家，山地 占23的国土面积和直接养育着近 15的人 口。山地本是重要的生态源和资源宝库 ，但其所固有的生态脆弱性和环境复杂性，扳易被引发人为性的生态环境问题 随着经济发展，山地人 口膨胀 ，引起生态退化和灾害加剧_2J，特别是山区的普遍贫困化，直接困扰着人地关系的协调持续发展。因此，山地农业资源开发利用势必肩负着促使资源环境的有效保护和山区脱贫致富的双重任务，具有 自已特有的模式。陕西秦巴山地，指陕西省境内大巴山主脊线以北，秦峙北坡 600m等高线为界以南的秦岭一大巴山地区，由秦岭南、北坡和大巴山北坡三个地理单元组成。包括 6个地(市)的38个县(市)域。土地面积8510km ，人 口10556 10人，分别 占陕西省的40和 303。自18世纪中叶以来，本区人 口的持续增长和农业土地过度垦殖，直接导致生态环境恶化和逐步贫困化。作为史鉴，在可持续发展的战略主题下，秦巴山地农业资源的 发展利用必须遵循山地发生发展的自然规律，以生态学原理和持续发展准则为指导，并依靠经济、政策、法律和科学规划的手段与调控措施，促进人地关系的协调发展和农业资源的持续利用。 1 山地生态环境的分异规律 山地生态环境的分异，既受生态环境 自然属性、基质、结构与功能等发生学因素的支配，也受人类生产活动、人 口压力等人为性因素的影响 因而，在空间尺度上，山地生态环境首先是特定的自然地理区的一部分，它决定了山地基带的属性特征。其次，在中观层面上，山地 自身的走向、海拔高度控制着不同垂直 自然带层的分异，即形成一级 自然生态类型区，以及在各带层内又因地形、坡向、土壤、植被和土地利用方式的差异，产生了二级土地生态类型微观组合的分异。秦岭山地东西横亘，由于现代地貌过程的历史差异，形成了南北坡不同的地貌形态特征和气候条件，其北坡处在暖温带半湿润区，基带为暖温带针阔叶林与森林草原一揭土与棕壤地带 ，而南坡处于北亚热带湿润区，基带为北亚热带落叶阔叶与常绿阔叶混交林黄揭土与黄棕壤地带，从而奠定了垂直 自然地带分异的基础，并产生了两个分异系列 ：一是在空间尺度上，随着海拔高度的变化，形成不同的垂直带层及其层内机理有别、属性各异和彼此联系的多种土地类型群聚体。反映了山地生态环境质量格局差异 ；二是在时间序列上，由于自然环境的持续变化和人类经济活动的强烈影响，因而产生了土地类型的进化性或退化性互逆演替序列。以秦岭北坡区为例，现在的灌木林淋溶褐土丘陵地(II)，通过进化性演替，依次形成了侧柏林疏林揭土陵地(1I)、阏叶林褐土丘陵地(1I)等。土地利用相应地由林牧业转向以林业为主，这一过程时间很长，一般需要 2030年，甚至更长 ；而通过退化性演替，则依次形成褐土岗台耕地()、耕垦褐土丘陵地(2)和草灌石渣子土丘陵地(II5)。土地利用相应转向农业、农牧业，甚至变得难以利用，此过程仅 1015年，甚至更短。该模式有两个重要引伸意义 ：一是山地生态格局只是土地生态类型历史演替进程中的“瞬时”表现。山地生态类型格局的研究，应立足于特定时空范围内土地生态类型的分异特征及其格局 ；二是山地资源与环境极易破坏，但恢复重建却不容易。人类开发利用农业资源，必须以人地协调发展为准则，遵循 自然生态规律l3J。掌握山地土地类型演替与农业产业变动的特殊规律，可为深入研究生态环境与资源利用相关机理、时空规律以及结构格局，提供重要理论依据。 2 山地农业生态类型划分与评价 21 单元划分 农业生态类型单元，实质上是一定地理空间内所有异质性生态环境要素有机组合而形成的具有相对一致性的土地生态类型的综台体。卫星遥感资料对于识别地表结构具有特殊的功能，能客观地反映下垫面的综合结构及其空间分异。陕西秦巴山地农业生态类型评价以陆地卫星TM4、7、3(R、G、B)合成的1：20万假彩色卫片作为基本信息源，并以其它大比例尺的遥感图像和地面观测资料作为辅助信息源。划分采用 自上而下的方法。首先利用已建立的典型试验区遥感解译标志直接判读影像图，按照影像特征的差异，勾绘出一级 自然生态类型区的边界 ；其次采用大比例尺航空像片判读与野外类型填图相结合的方法进一步分析各类型区内中小地貌、植被、土壤和土地利用方式等地方性因素分异的差异性，并依据主导性、生产性和综合性原则，进行土地个体类型的划分，编制土地生态类型图。整个研究区共划分出二级土地生态类型 113个，以此作为农业生态类型评价单元。 22 评价指标体系 从生态环境因子的功能及其彼此不能替代的原理出发 ，经过环境辨识、系统分析，重点选取对农业生态环境质量起快定作用的4种环境因素及其 15个环境资源潜力因子构成生态类型评价体系。包括气候(1月份平均气温、1O积温、年平均降水量和年干燥度)、水文(松散岩类富水性、地表水年径流量)、土壤(宜农类、宜农林类、宜农牧类、宜林牧类、宜林类、宜牧类、不宜利用类)和植被(植被覆盖度、植被资源潜力)等。 23 评价模式 评价模式是评价对象的结构、功能、变化等综合信息特征的体现。它包括单项环境要素评价模式和环境综台评价模式_4】。同一种因子在不同单元的作用等级不同，因而具有不同的分值水平，且因分布面积的差异，特定因子的生态效应也有很大不同。所以，进行单项要素评价时要综合考虑其所 占面积的比例。评价模式如(1) Wk=Cts i：1 J=i 式中，w为环境要素评分(0100)；k为环境要素序号(14)；i为环境要素各因子序号(设有P个因子)；为因子等级序号(分g个等级)；a为因子生态效应权重(01)；S为因子 不同等级面积比例 ；F为因子等级评分。 将各环境要素的资源潜力分值，按各自在环境中效应权重进行加权组合，求出各单元生态潜力分。以分值大小表示生态环境质量的优劣。24 评价程序与结果 (1)以土地生态类型单元作为评价对象，对照既定的评价指标体系与评价标准，分别评判各要素并赋予分值，运用FoxPro25软件系统建立属性数据库 ；(2)进行农业生态类型图分层数字化，生成图形数据库，并在PCARCINFO系统 中，实现两种数据库对接 ；(3)根据评价模式进行运算，并对总分值进行频率统计分析，据其集聚与离散的规律确定均质区间，划分农业生态类型区。全区共划分出5个类型区，按其主导功能分别命名为农作型最优级(I)、育林型较优级()、防护型中等级()、杂合型一般级()和脆弱型较差级(V)。 3 农业资源持续利用模式 农业是人类依据生态学规律将环境资源转化为各种经济产品(甚至商品)的过程，是人类控制下的自然再生产和经济再生产过程的统一。农业资源的有效利用，其 目的是为了产出台理的“目标物。可见，环境资源、经济产品和人类调控成为农业生产的三大要素。农业环境资源是 自然界存在的可供农业生产与经济活动利用的物质和能量 。包括地貌、气候、土地和水资源等，它与区域生态环境有着紧密的联系，遵循山地生态环境的发生、发展和分异规律 ；农业经济产品是人类对 自然界的物质和能量进行劳动加工的产物，包括农作物、森林、草场和动植物资源等，它与特定区域农业生产活动有着直接的联系，遵循生态经济学原理，并以取得生态、经济与社会三个效益的最佳效应为 目标。环境资源是农业的基础，经济产品是农业的物化结果，它们主要通过农业劳动力主体的生产作用而构成为完整的农业系统过程。虽然，有的学者曾提出了农业系统的生物一 自然、社会一政治、经济技术三重环境 和农业的生态、生产、经济和社会四个子系统L6的不同理论，但是，对农业的生态基础保护、经济技术约束和社会力量影响等的认识却是一致的，即从农业持续性的角度，注重强调农业的生态、经济和社会三重性。在广大的山地贫困地区，强调 三重性”更具有现实意义，农业系统的构成需要立足于生态保护 、经济发展和社会问题(主要包括人 口、劳动力及政策调控等社会要素)。相应的农业资源持续利用应着眼于生态、经济和社会三个方面来构建具有一般意义的概念模式。 31 生态模式 90年代以来，生态发展、生态文明已成为协调人地关系的重要论题。在农业领域，甚至将生态农业视为农业持续发展的最佳模式。农业土地利用强调生态性，是基于对区域土地类型本身的生态适宜性及其时空异质性的认识并对有悖于自然生态特征的现状土地利用方式与结构适时地进行优化调整，提出促进农业资源优化配置和开发利用的模式与方向。长期以来，秦巴山地不合理的人为垦殖已造成了森林破坏、水土流失和土地质量下降的严重后果，今后生态防护与建设的任务十分艰巨。为此寻求以山地生态资源的开发、利用与保护为重点的农业资源利用模式，对于促进山区人地协调发展具有重要的意义。山地农业资源利用的生态模式，就是要遵循垂直地带性分异规律，以景观生态学原理和可持续发展准则为指导，以现状土地结构格局为基础，以稳定提高土地系统的生物生产能力和保持 良好的生态效益为 目标，明确提出山地土地利用的具体途径与措施。在操作方式上，考虑到山区显著的地域差异性，应着眼于山地各 自然带层(地区)，并以区域各种土地生态类型为操作单元 ；在时序上考虑到山地土地生态类型历史演替的规律与特点，选择 1520年作为时问跨度 ；在空间上，可包括宏观、中观与微观三个层次的模式。 l 微观模式，宏观配置模式，着重突出山区生态环境的持续性与经济发展的地域性 【立足于不同带层土地生态适宜性和充分利用光温、水、时空差异性及生物多样互补性，科学设计 山地立体专业化利用与保护的地域格局】；中观配置模式，主要着眼于产业结构的调整，根据一定区域内生态类型特征，寻求各带层内与之相适宜的农业资源利用的主导方向 ；微观配置模式，侧重于具体的利用方式，探讨怎样的组合才是合理而有效的问题。例如在农林牧各业内，可困时因地制宜地设计多熟制作物种植、市场化林特生产和生态型林草防护与开发利用等模式。然而，虽然三种模式的尺度与对象有所不同，但在实施与决策过程中却有着内在的必然联系，即它们均受特定的社会经济环境的影响与制约。 32 经济模式 经济模式是以特定区域或地段的农业生产布局与生产经营设计为突破口，采取生物技术措施和规范人类的经济行为，促使农业资源利用取得最佳经济效益，并实现各土地类型适宜性在时间上的延续。从这一意义上讲 ，经济模式与微观层面上的生态模式是统一的只是前者更强调特定生态类型区的属性和实践可操作性，即如何进行生产布局与经营安排的问题。据此，在陕西秦巴山地农业生态类型评价的基础上，设计出五类(区)经济模式。 321 作物资源高效利用模式主要包括汉江及其支流的宽阔河谷阶地(I区)，占研究区土地总面积的464。这里属亚热带湿润气候，地势低平，土壤肥沃，灌溉条件优越，耕垦历史悠久。宜多种作物生长且能稳产高产，是重要的粮、油农业生产基地。农业生态环境限制强度弱。通过人工技术适度调控，有较大的土地生产潜力。在利用措施上，应以改良品种和优化耕作制度为重点，并重视农 田土地整理与改良 ；根据景观生态学的网络结构原理，适度发展 田间林网，以增加物种的多样性 实；行科学管理，以建立粮、油、经果高效农业生态系统为 目标。 322 森林资源开发利用模式 主要在中低山及亚高山林用地集中区(II区)，占研究区土地总面积的3474。这里属温带湿润气候，农业种植临界适宜或已不适宜。主要为森林土地类型。多幼林、次生林，面积分布较广，受人类活动的影响相对较小。森林资源及其林中动物资源利用的潜能大 但在林业经营管理上，要强调采育结合和优化林相结合 ；加强水源涵养林、用材林基地建设 ；实现优势资源利用与加工工业的匹配开发。 323 森林与草地资源恢复利用模式 主要是历史时期低山丘陵区的森林披破坏后土地发生退化性演替而形成的疏林、灌木林和灌丛草地(m区)。其面积最大，占研究区土地总面积的3581。这里生态环境脆弱，且临近贫困人 口集中区，土地披垦殖的可能性很大。若不及时对植被采取养育与恢复措施，退化性演替还将继续发展，直至土地难以利用。但靠 自然恢重复是不行的，针对贫困的现状还应结合人工培育的方式，可考虑山林承包，限定用途鼓励发展经济型林木。例如，秦岭北麓近西安市场，具有发展苹果、猴猕桃及杂果林的优势 ；秦岭南坡及大巴山北坡的700 900m地带，适宜亚热带林果的规模经营，走生态重建与资源利用协调共进的发展道路。 324 综合资源调和利用模式 主要是低山丘陵沟坡及台塬相对平缓地(IV区)，占研究区总面积的2371。长期以来，农林牧用地混杂。主要是农业旱作种植与发展薪炭林、经济果林及畜牧草场之间的矛盾是人类活动的强烈影响区。近年来，水土流失、滑坡及泥石流等 自然灾害频繁发生，生态环境 日趋恶化。针对土地多宜性的特点，应以生产结构与布局的优化调整为突破 口，辅以生物技术与工程措施，逐步向退耕还林还草的方向发展，但这须以减轻山区农业人 口压力为前提。在 1O15年内，将仍以综合利用为特征，但应制定鼓励向林牧业用途转移的政策。 325 畜牧、土特资源季节利用模式 主要是河漫濉地和高山裸岩砾土地(V区)，面积较小，占研究区土地总面积的 11，河漫滩地土质差，多稀疏草灌生长，受季节性洪涝淹没威胁，利用不充分。今后应重视建设河堤护岸林带 ，适时种植濉地季节牧草 ；高山砾土地，问有 裸岩，受高寒 、大风和岩性的影响 ，生态环境过程几乎处在纯 自然状态下，环境功能脆弱 J。但这里有多种特有中药材生长，主峰太白山素有“中药库”之称。在培育 开发和保护名特优植物品种 、中药材与珍贵动物资源方面具有一定的优势。 33 杜会模式 陕西秦巴山区 l997年末人 口l055610人，其中农业劳动力351510 人。如果单从种植业的角度考虑 ，按每个劳动力耕种 04hm (6亩)计算，该区 44110 hm 耕地需要劳动力 110310人，尚有 241210 的剩余劳动力。由此导致两种后果 ：一是农业劳动力得不到充分就业，生产率低，从而加剧了山区贫困化 ；二过剩人 口消费需要更多的农产品，因而导致过度垦殖，最终造成农业资源的衰竭。因此，本地区能否创造一个合理的人 口与人文环境，是农业资源利用乃至区域社会经济持续发展的关键。农业资源利用的社会模式，主要是以人口为突破 口，依据人地关系系统中相关子系统问正向关联效应原理，着眼于寻求以人口总量控制和劳动力资源的有效利用为核心，并连动生态保护与生产经营两大体系的农业资源持续利用综合调控模式。通过对剩余劳动力的合理输出和在业劳动力技能培训的途径，来减轻人口对环境的压力，并促进农业生产效率与效益的提高，逐步增强山区 自身的“造血”功能促进人口、资源与环境系统的良性循环与可持续发展。 4 结论 山地生态环境是孕育农业资源的基础，而土壤、植被、水文、气候等环境要素本身也是农业自然资源的组成部分，它们在区域空间上的匹配与组台方式，反映了生态环境的分异格局及其异质性特征。因此，运用遥感和GIS手段，对土地生态类型进行要素定量评价，并划定生态类型区，据此揭示农业资源环境结构、功能及其分布规律具有可靠性与台理性。 农业资源包括农业环境资源、经济产品资源和社会劳动力资源。环境资源是生成产品资源的源泉和基础，它与区域宏观生态环境有着紧密的联系，遵循山地生态环境地带性分异规律。按照主体层次与对象的不同，有宏观 、中观和微观三种系统生态模式 ；经济产品资源是环境资源的生成产物与物化形式，它与区域特定的农业生产活动有着直接联系，遵循生态经济学原理。根据各生态