許爾琪,張紅旗
(1.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所北京100101;2.中國(guó)科學(xué)院研究生院北京100049)
中國(guó)是世界生態(tài)脆弱地區(qū)分布面積最大,生態(tài)脆弱性表現(xiàn)最明顯的國(guó)家之一。近幾十年來,隨著人口的增長(zhǎng)和粗放式經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,生態(tài)脆弱區(qū)固有的人地矛盾進(jìn)一步加劇,以土地退化為主要表征的生態(tài)與環(huán)境惡化趨勢(shì)一直未能得到有效的控制,嚴(yán)重影響了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。為此,如何合理評(píng)估土地可持續(xù)利用程度,進(jìn)行有效的確管理,已成為國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。如不少學(xué)者分別針對(duì)生態(tài)脆弱的干旱綠洲地區(qū)[1-2]、農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)[3-4]、喀斯特地區(qū)[5-6]、黃土高原地區(qū)[7-8],以及濱海鹽堿地區(qū)[9]開展了一系列土地可持續(xù)利用及評(píng)價(jià)研究。然而,這些研究更多的是評(píng)估單一生態(tài)脆弱類型區(qū)中某一個(gè)或幾個(gè)縣/市(以下統(tǒng)稱縣)的土地可持續(xù)利用性,缺乏針對(duì)中國(guó)不同類型生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用的綜合評(píng)價(jià)和比較分析。
該文擬以縣域?yàn)檠芯繂卧?,在全?guó)范圍內(nèi)確定主要生態(tài)脆弱區(qū)的分布和類型,建立一套適用于全國(guó)不同生態(tài)脆弱類型的土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)體系,評(píng)價(jià)、比較中國(guó)不同生態(tài)脆弱區(qū)的土地可持續(xù)利用程度,以期為實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供參考。
參考我國(guó)學(xué)者對(duì)“脆弱生態(tài)環(huán)境”、“生態(tài)脆弱帶”等的研究成果[10-11],選擇黃土高原區(qū)、北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)、西北干旱風(fēng)沙區(qū)、西南巖溶區(qū)和三江源區(qū)等五大生態(tài)脆弱區(qū)作為研究范圍。研究區(qū)共包括329個(gè)縣,土地面積超過國(guó)土的30%,人口僅占全國(guó)人口的8.5%,大多屬地廣人稀地區(qū) (圖1)。
借鑒聯(lián)合國(guó)FAO土地可持續(xù)管理評(píng)價(jià)框架[12],以及傅伯杰等論及的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)綜合評(píng)價(jià)方法[13],采用層次分析法,選擇18個(gè)指標(biāo),設(shè)置環(huán)境支持性、資源保護(hù)性、經(jīng)濟(jì)可行性和社會(huì)接受性等4個(gè)目標(biāo)層,并應(yīng)用專家打分法確定各指標(biāo)權(quán)重 (表1)。
環(huán)境支持性體現(xiàn)生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用的本底水平和敏感性程度,反映作為生態(tài)脆弱表征的土地退化的動(dòng)態(tài)變化,設(shè)置指標(biāo)為x1森林覆蓋率、土地退化強(qiáng)度 (包括x2沙漠化/石漠化指數(shù))(2005年沙漠/石漠化面積相對(duì)20世紀(jì)80年代末變化百分比)、x3鹽堿化指數(shù) (2005年鹽堿化面積相對(duì)20世紀(jì)80年代末的變化百分比)、x4土地侵蝕強(qiáng)度[14]、x5林地指數(shù) (2005年林地面積相對(duì)80年代末的變化百分比)和x6濕地指數(shù) (2005年濕地面積相對(duì)20世紀(jì)80年代末的變化百分比)等5個(gè)指標(biāo)和x7自然成災(zāi)率(自然成災(zāi)面積/耕地面積)。
表1 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
資源保護(hù)性強(qiáng)調(diào)生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境資源的脆弱性和外界的擾動(dòng)性,突出生態(tài)脆弱區(qū)耕地增加、草地減少以及超載過牧等土地利用特征對(duì)土地可持續(xù)利用性的壓力,設(shè)置指標(biāo)為x8超載過牧強(qiáng)度 (牛羊總飼養(yǎng)的羊單位/草地面積)和x9耕地增加率 (2005年耕地面積相對(duì)20世紀(jì)80年代末的變化百分比)。
經(jīng)濟(jì)可行性主要表征經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于土地利用的驅(qū)動(dòng)作用,反映生態(tài)脆弱地區(qū)存在的“越墾越窮,越窮越墾”的土地利用困局,尤其強(qiáng)調(diào)研究區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地位以及耕地所產(chǎn)生的綜合效益和合理性,設(shè)置指標(biāo)為x10農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、x11人均GDP以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度(包括有x12有效灌溉面積比例、x13單位面積化肥施用量、x14單位面積糧食產(chǎn)量、x15單位面積的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和x16單位面積農(nóng)機(jī)總動(dòng)力等5個(gè)指標(biāo))。
社會(huì)接受性則體現(xiàn)人口對(duì)土地利用的需求以及土地利用對(duì)于人口的容納能力,突出人地關(guān)系的協(xié)調(diào)對(duì)土地可持續(xù)利用的全面影響,設(shè)置指標(biāo)為x17農(nóng)民人均純收入和x18人口自然增長(zhǎng)率。
圖1 生態(tài)脆弱區(qū)分布范圍
依據(jù)20世紀(jì)80年年末和2005年的全國(guó)土地利用圖,應(yīng)用ArcGIS9.2軟件獲得基于縣統(tǒng)計(jì)的20世紀(jì)80年代末和2005年的研究區(qū)各縣面積、沙漠化面積、石漠化面積、鹽堿化面積、林地面積和濕地面積;依據(jù)中國(guó)1:100萬土壤侵蝕圖提取研究區(qū)各縣的土壤侵蝕等級(jí)及面積。上述空間數(shù)據(jù)皆來自于中國(guó)科學(xué)院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性數(shù)據(jù)來自中國(guó)科學(xué)院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的分縣農(nóng)村統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以及1991年、2006年《中國(guó)縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》。
采用加權(quán)求和法進(jìn)行土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的技術(shù)流程為:獲得原始數(shù)據(jù)后,并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,以縣為單位,標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值乘以相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重后再相加,即可得綜合評(píng)價(jià)的數(shù)值。應(yīng)用的評(píng)價(jià)模型為:
式中,Wj為各指標(biāo)權(quán)重值,為第i縣第j指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值;M為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。
將研究區(qū)所有縣的評(píng)價(jià)數(shù)值排序,數(shù)值愈高,表明其土地可持續(xù)利用性愈強(qiáng),反之愈弱。應(yīng)用相對(duì)界定法,根據(jù)評(píng)價(jià)頻率分布確定臨界值,將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為弱度、較弱、中度、較強(qiáng)和強(qiáng)度共5個(gè)土地可持續(xù)利用性等級(jí) (表2)。并且,對(duì)部分重要指標(biāo)進(jìn)行可持續(xù)性分級(jí)。對(duì)具實(shí)際意義的指標(biāo)主要考慮研究區(qū)與全國(guó)平均水平的差異,對(duì)只有統(tǒng)計(jì)意義的指標(biāo)主要根據(jù)其頻率分布確定閾值,將這些評(píng)價(jià)值劃分為弱度、較弱、中度和強(qiáng)度等4個(gè)等級(jí) (表3)
表2 土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)目標(biāo)層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
表3 部分重要指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
按照上述體系和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,統(tǒng)計(jì)各分區(qū)不同土地可持續(xù)利用等級(jí)的縣占各區(qū)總縣數(shù)的比例,結(jié)果如圖2。
圖2 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià) (a)環(huán)境支持性 (b)資源保護(hù)性 (c)經(jīng)濟(jì)可行性 (d)社會(huì)接受性 (e)綜合評(píng)價(jià)
自然災(zāi)害頻發(fā)、森林覆蓋率低和土地退化嚴(yán)重均造成研究區(qū)較低的環(huán)境支持性。黃土高原區(qū)、西北干旱風(fēng)沙區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的環(huán)境支持性較弱,較弱和弱度的土地可持續(xù)等級(jí)縣分別有51個(gè)、32個(gè)和16個(gè),各自占該區(qū)總縣數(shù)的55.4%、49.2%和53.3%;三江源區(qū)和西南巖溶區(qū)中度、較強(qiáng)和強(qiáng)度可持續(xù)等級(jí)縣比重分別達(dá)81.2%和78.4%,環(huán)境支持性相對(duì)較高。
結(jié)合單項(xiàng)指標(biāo),2005年研究區(qū)自然成災(zāi)率達(dá)到15.5%,遠(yuǎn)高于全國(guó)10.8%的平均水平,黃土高原區(qū)和西南巖溶區(qū)分別高達(dá)20.2%和16.7%。森林覆蓋率方面,生態(tài)脆弱區(qū)僅為8.1%,不及全國(guó)平均水平18.2%的一半,且分布不均,集中分布在西南巖溶區(qū)。土地退化方面,土地沙化/石漠化面積增加較快區(qū)域主要分布在農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)和西南巖溶區(qū):農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)土由于該區(qū)墾殖和游牧方式交替,沙化面積15年間漲幅超過35%;西南巖溶區(qū)則普遍存在土地石漠化增加現(xiàn)象。
需特別指出:黃土高原區(qū)是全國(guó)最為集中的水蝕劇烈區(qū),水蝕極強(qiáng)度和劇烈的區(qū)域面積分別占全國(guó)的57%和72%,主要集中在陜、晉交界的榆林、呂梁和臨汾地區(qū),以及陜北與甘肅東部接壤的延安和慶陽(yáng)地區(qū)。西北干旱風(fēng)沙區(qū)是全國(guó)風(fēng)蝕最為嚴(yán)重的地區(qū),風(fēng)蝕極強(qiáng)度和劇烈區(qū)域的面積分別占全國(guó)的61%和95%,嚴(yán)重侵蝕區(qū)域主要分布在該區(qū)西南部的新疆和田地區(qū),以及該區(qū)東北部的內(nèi)蒙古、甘肅接壤的阿拉善盟和張掖市。農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕、水蝕分布也比較廣泛,嚴(yán)重侵蝕區(qū)域主要分布在毛烏素沙地 (圖3)。
圖3 土壤侵蝕分級(jí)評(píng)價(jià)分布
超載過牧、過度農(nóng)墾等粗放式的土地利用方式使生態(tài)脆弱區(qū)的土地資源承受巨大的壓力。西北干旱風(fēng)沙區(qū)和西南巖溶區(qū)資源保護(hù)性相對(duì)較低,弱度和較弱度可持續(xù)等級(jí)的縣分別有31個(gè)和49個(gè),各自占該縣總數(shù)的47.7%和39.2%;其他3區(qū)資源保護(hù)性相對(duì)較好,強(qiáng)度、較強(qiáng)度等級(jí)縣的比例接近或超過50%。
西北干旱風(fēng)沙區(qū)和黃土高原區(qū)15年間耕地面積增加比例超過20%的縣分別有35個(gè)和30個(gè)。其中,西北干旱風(fēng)沙區(qū)耕地急劇增長(zhǎng)區(qū)主要分布在新疆喀什、和田和阿克蘇地區(qū),以及甘肅西北部的張掖市和酒泉市;黃土高原區(qū)其耕地增長(zhǎng)比例更高達(dá)38%,耕地劇烈增長(zhǎng)主要集中在該區(qū)北部地區(qū),包括陜西北部、寧夏南部和甘肅東北部地區(qū) (圖4)。
15年來生態(tài)脆弱區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展較快,超載過牧成為研究區(qū)普遍存在的問題。以1個(gè)羊單位/hm2草地作為理論載畜量,生態(tài)脆弱區(qū)超載過牧的縣數(shù)比例達(dá)85%左右。其中,超載過牧現(xiàn)象在西南巖溶區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)更為突出。西南巖溶區(qū)弱度和較弱可持續(xù)等級(jí)的比例達(dá)88.8%,分布廣泛;農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)弱度和較弱縣比重也達(dá)到40.0%,主要分布在該區(qū)東北部的內(nèi)蒙古前山丘陵區(qū)和毛烏素沙地北部地區(qū)。
圖4 耕地增長(zhǎng)分級(jí)評(píng)價(jià)分布
生態(tài)脆弱區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低,大多遠(yuǎn)滯后于全國(guó)。三江源區(qū)和黃土高原區(qū)分別有弱度和較弱等級(jí)的縣15個(gè)和46個(gè),各自占該縣總數(shù)的93.7%和50.0%,經(jīng)濟(jì)可行性相對(duì)較低;西北干旱風(fēng)沙區(qū)、西南巖溶區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)弱度和較弱等級(jí)縣比例均低于30%,經(jīng)濟(jì)可行性相對(duì)較高。
第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重方面,2005年全國(guó)平均水平為12.4%,而研究區(qū)高達(dá)18.3%,其中三江源區(qū)對(duì)農(nóng)牧業(yè)的依賴嚴(yán)重,比重達(dá)57.9%。從人均GDP的角度,2005年研究區(qū)僅為3 050元,低于全國(guó)平均值的縣占83.8%。三江源區(qū)、黃土高原區(qū)和西南巖溶區(qū)弱度、較弱可持續(xù)性的縣比重均超過60%;只有農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)和西北干旱風(fēng)沙區(qū)相對(duì)較好,人均GDP分別達(dá)到1.015萬元和0.689萬元。其中,三江源區(qū)人均GDP僅為1 030元,發(fā)展水平較低的縣主要分布在該區(qū)的中部和東部;黃土高原區(qū)則主要集中在該區(qū)的西部地區(qū),包括甘肅東部、寧夏南部的廣闊地區(qū)以及陜西和山西接壤的榆林市、呂梁市和臨汾市;西北干旱風(fēng)沙區(qū)則主要分布在新疆的喀什市和與和田市 (圖5)。
人口的增長(zhǎng)、生活的貧困導(dǎo)致對(duì)資源的粗放利用和過度消耗,進(jìn)一步加劇生態(tài)與環(huán)境的惡化。三江源區(qū)和西南巖溶區(qū)的社會(huì)可接受性較低,其弱度和較弱等級(jí)的縣達(dá)到13個(gè)和71個(gè),比重分別達(dá)到81.2%和56.8%;黃土高原區(qū)弱度、較弱等級(jí)縣的比重達(dá)40.2%,社會(huì)可接受性居中;而農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)和西北干旱風(fēng)沙區(qū)強(qiáng)度、較強(qiáng)度等級(jí)縣各占分區(qū)總縣數(shù)的76.7%和55.5%,社會(huì)可接受性相對(duì)較高。
農(nóng)民人均純收入方面,生態(tài)脆弱區(qū)平均僅為2 276元,低于全國(guó)平均值的縣數(shù)占81%左右。據(jù)我們統(tǒng)計(jì),生態(tài)脆弱區(qū)國(guó)家貧困縣數(shù)量占到全國(guó)貧困縣總數(shù)的52%,只有農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)和西北干旱風(fēng)沙區(qū)人均純收入相對(duì)較高,分別達(dá)到3 880元和3 160元。
2005年生態(tài)脆弱區(qū)人口自然增長(zhǎng)率為5.51‰,略低于全國(guó)5.89‰的平均水平,但是三江源區(qū)人口自然增長(zhǎng)率卻高達(dá)38.20‰,其可持續(xù)性弱度和較弱等級(jí)的縣有12個(gè),占分區(qū)的75.0%,人口增長(zhǎng)的壓力最大;西北干旱風(fēng)沙區(qū)和西南巖溶區(qū)也達(dá)到8.55‰和7.10‰,也高于全國(guó)平均水平;此外,西北干旱風(fēng)沙區(qū)人口集中分布在綠洲等狹小區(qū)域,人口增長(zhǎng)較快的縣主要分布在昆侖山北坡綠洲地區(qū)和該區(qū)北部地區(qū) (圖6)。
圖5 人均GDP分級(jí)評(píng)價(jià)分布
圖6 人口自然增長(zhǎng)分級(jí)評(píng)價(jià)
圖7 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)
綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明,生態(tài)脆弱區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級(jí)的縣在空間分布上較為分散,黃土高原區(qū)和三江源區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級(jí)的縣分別有51和14個(gè),所占分區(qū)總縣數(shù)比例各為55.4%和87.5%,整體可持續(xù)性較低。西北風(fēng)沙區(qū)和西南巖溶區(qū)弱度、較弱可持續(xù)性等級(jí)縣比重分別為40.0%和33.6%,較強(qiáng)和強(qiáng)度縣數(shù)比重為43.1%和38.4%,土地可持續(xù)性水平居中偏上。農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)弱度、較弱等級(jí)縣比重達(dá)30.0%,較強(qiáng)、強(qiáng)度縣比重達(dá)43.3%,土地可持續(xù)性相對(duì)較高。
弱度可持續(xù)性等級(jí)縣主要分布如下:西北干旱風(fēng)沙區(qū)為和田和喀什的昆侖山北坡綠洲地區(qū);黃土高原區(qū)則在陜北與山西交界的丘陵溝壑地區(qū),寧夏南部和甘肅交界的山區(qū);農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古前山黃土丘陵區(qū);三江源地區(qū)主要分布在青海省中部三大江源頭所在地區(qū);西南巖溶區(qū)則分布較為分散,主要有高原盆地結(jié)合部的貴州西南與云南交界地區(qū),貴州東南與廣西交界的北回歸線兩側(cè)的巖溶山原區(qū) (圖7)。
生態(tài)脆弱區(qū)總體上生態(tài)與環(huán)境惡化的趨勢(shì)沒有得到明顯的遏制,土地資源利用的可持續(xù)性較低,土地的承載能力、自然資源的供養(yǎng)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平均低于全國(guó)的平均水平。綜合表明,黃土高原區(qū)和三江源區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級(jí)的縣數(shù)比例各為55.4%和87.5%,整體可持續(xù)性相對(duì)較低;其余3區(qū)強(qiáng)度和較強(qiáng)可持續(xù)性等級(jí)的縣比重均超過或接近40%,可持續(xù)性相對(duì)較高。從空間上,土地弱度可持續(xù)性的主要聚集區(qū),包括新疆昆侖山北坡綠洲區(qū)、黃土高原丘陵溝壑區(qū)、寧夏南部山區(qū)、青海三江源區(qū)和貴州南部巖溶山區(qū),在今后的土地資源開發(fā)利用中需要人們重點(diǎn)關(guān)注。
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中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃2012年3期