寧南上黃村鄉(xiāng)村土地景觀格局優(yōu)化與生態(tài)經(jīng)濟功能區(qū)研究

李壁成 ，劉德林 ，張 膺 ，方 炫 ，白小梅

（1.中國科學(xué)院、水利部水土保持研究所，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；3.河南理工大學(xué)應(yīng)急管理學(xué)院，河南焦作454000）

西北黃土高原的寧夏南部山區(qū)，即“西海固”地區(qū)，由于歷史和自然環(huán)境等原因，經(jīng)濟發(fā)展緩慢，被稱為“人貧地瘠苦甲天下”[1]。1972年國務(wù)院專門召開“固原地區(qū)工作會議”，調(diào)撥救濟物資和派出干部支援西海固地區(qū)。1982年西海固地區(qū)列入國家“三西”農(nóng)業(yè)專項計劃。與此同時，中國科學(xué)院等科研院所、高校的大批科技人員到寧南山區(qū)進(jìn)行科學(xué)考察和長期定位試驗研究，開展科技攻關(guān)，探索可持續(xù)發(fā)展道路，普及和示范推廣先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)[2-4]。寧南山區(qū)人民經(jīng)過20多年的艱苦奮斗，勝利完成扶貧攻堅歷史任務(wù)，基本解決群眾溫飽，向致富奔小康進(jìn)發(fā)[5]。在當(dāng)前全國經(jīng)濟社會快速發(fā)展重要時期，抓住西部大開發(fā)歷史機遇，依靠科技創(chuàng)新，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，提高農(nóng)民經(jīng)濟收入和文化素質(zhì)，引導(dǎo)群眾致富奔小康，加強新農(nóng)村建設(shè)，是該區(qū)面臨的新的歷史課題。本文以寧夏固原市原州區(qū)上黃村為例，論述寧南半干旱生態(tài)退化山區(qū)鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)模式及變化。

1 上黃村自然環(huán)境與社會經(jīng)濟概況

上黃村位于寧夏南部山區(qū)的固原市河川鄉(xiāng)，為黃土高原丘陵溝壑區(qū)，土地總面積8.01 km2，人口561人，人口密度為70人/km2。海拔高度1534.3—1822.0m，最大高差近300 m。年總輻射量5342.4 MJ/m2，多年平均降水量419.1 mm，干燥度指數(shù)1.55，年平均氣溫6.9℃，無霜期152天，屬溫帶半干旱氣候區(qū)。

1982年試點前，上黃村黃土梁峁起伏，溝壑縱橫，童山禿嶺，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)落后，群眾生活十分貧困。林地覆蓋率僅1.23%，土壤侵蝕模數(shù)高達(dá)5000 t/km2·a；耕作粗放，不施化肥，不用良種，廣種薄收，靠天吃飯，糧食畝產(chǎn)35 kg，人均收入47.5元，僅能維系最低生活水準(zhǔn)和簡單再生產(chǎn)。中科院水土保持研究所在這里設(shè)立科研基地后，從調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)和改善生態(tài)環(huán)境入手，示范和推廣先進(jìn)的旱作農(nóng)業(yè)和水土保持綜合治理技術(shù)，為脫貧致富和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20多年過去了，經(jīng)過艱苦創(chuàng)業(yè)，今日上黃村已實現(xiàn)“三化兩提高”的目標(biāo)，即坡地梯田化、宜林荒山綠化、平川地初步高效集約化、農(nóng)民的科學(xué)文化素質(zhì)不斷提高，一大批科技致富能手和農(nóng)民技術(shù)員通過試區(qū)系統(tǒng)科技培訓(xùn)，成長為科技興農(nóng)的主力軍。目前試區(qū)水土保持治理度已達(dá)83.5%，林草覆蓋率達(dá)70.3%，年土壤侵蝕模數(shù)小于1200 t/km2，基本達(dá)到土不下山、水不出溝、化害為利、控制水土流失、高效利用水土資源的要求，從根本上改善了生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，大大增強了抗災(zāi)能力。依據(jù)“多用光、巧用水、重有機、防污染、保生態(tài)、求發(fā)展”的指導(dǎo)原則，上黃村發(fā)展“農(nóng)、畜、果、沼”聯(lián)戶生態(tài)家園模式，建成生態(tài)環(huán)境良好的新農(nóng)村，走出了一條生態(tài)環(huán)境全面改善與社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的新路子，為黃土高原綜合治理和寧南山區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展樹立了榜樣，起到了典型示范作用[6]。

2 上黃村土地利用與生態(tài)格局動態(tài)變化及驅(qū)動力

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文以上黃村1982年1∶10000地形圖，1987和1990年1∶10000彩紅外航片，1995、2002年1∶10000正射影像圖和2008年Spot 5遙感影像，運用GIS軟件建立上黃村土地利用矢量數(shù)據(jù)庫與圖譜（圖1，封三）研究土地利用動態(tài)變化。此外，所用數(shù)據(jù)還包括該地區(qū)2002年的1∶10000數(shù)字高程圖及相關(guān)的社會經(jīng)濟調(diào)查數(shù)據(jù)。通過土地利用圖譜和實地調(diào)查，我們獲得了上黃試區(qū)土地利用的基本數(shù)據(jù)（表1）。

圖1 上黃試區(qū)土地利用變化圖譜Fig.1 Classified land use/cover maps for each period

2.2 土地利用與生態(tài)環(huán)境動態(tài)變化

研究區(qū)土地利用優(yōu)化模型從1982年建立算起至今已25年了，通過5期遙感制圖和實地調(diào)查，對動態(tài)運行趨勢進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果（圖1，表1）有以下特點：

（1）林草地面積大幅度增長，生態(tài)環(huán)境步入良性循環(huán)。1982年上黃試區(qū)僅有林地5.31 hm2，林地覆蓋率僅1.23%，一片荒山禿嶺，滿目荒涼?！傲濉币院蟠罅ΨN草，1987年人工草地面積曾達(dá)到135 hm2，林草覆蓋率一下上升到24.5%，引起了各級領(lǐng)導(dǎo)的重視，展現(xiàn)了綠化黃土高原的光明前景?！捌呶濉焙笃谟捎跉夂蚋珊担又鐣?jīng)濟等復(fù)雜原因，人工草地衰敗后未能恢復(fù)，但53.3 hm2人工灌木林已旺盛生長起來，成為穩(wěn)定的放牧基地?！鞍宋濉庇中略鞕帡l灌木林66.7 hm2，使林地覆蓋率達(dá)到18.4%，加上人工草地和改良場面積，林草覆蓋率達(dá)43%。“九五”林草覆蓋率達(dá)58.18%，為發(fā)展高效農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境。到2008年，林地和果園面積達(dá)到566.9 hm2，林地覆蓋率達(dá)到70.3%，荒山已全部綠化，水土流失面積已全部治理，基本建立起高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。

表1 上黃村1982—2008年土地利用類型面積變化Tab.1 The area change of land use types from 1982 to 2008

（2）坡耕地面積減少，基本農(nóng)田面積擴大，農(nóng)業(yè)集約化程度逐步提高。1982年耕地中基本農(nóng)田很少，坡耕地面積占70.14%，1987年由于退耕60 hm2陡坡地造林種草，加之坡改梯等治理措施，坡地僅占農(nóng)耕地的21.8%。1995年基本農(nóng)田達(dá)到144.8 hm2，人均0.3 hm2。2000年基本農(nóng)田達(dá)到211.7 hm2，從根本上改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本條件，為提高糧食單產(chǎn)和抗御干旱等自然災(zāi)害、保證農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（3）果園面積逐年擴大，經(jīng)濟效益成倍增長，有著發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)的潛力。過去寧南山區(qū)不僅果園少，而且由于品種差，經(jīng)營管理不善，缺乏科學(xué)技術(shù)，果樹長期不掛果或生長畸形果，商品價值低，被視為果樹的發(fā)展禁區(qū)?！捌呶濉逼陂g試區(qū)科技人員經(jīng)過試驗研究，引選出了一批適應(yīng)寧南較高海拔和溫涼干旱山區(qū)的良種，示范果園達(dá)到了早實豐產(chǎn)抗逆性強的目標(biāo)，每hm2收入達(dá)15000—45000元，是同等農(nóng)地的6—20倍。不僅試區(qū)面積擴大，經(jīng)濟收益成倍增長，而且在固原地區(qū)大面積推廣，因而受到當(dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)和群眾的歡迎，逐步形成當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)之一。

2.3 生態(tài)環(huán)境與土地利用格局動態(tài)變化的驅(qū)動力

研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境與土地利用變化在不同階段受著不同的驅(qū)動力作用，在近30年分4個階段：

（1）廣種薄收、粗放經(jīng)營（1982年前）：由于農(nóng)業(yè)基本生產(chǎn)條件差，氣候干旱，生產(chǎn)力低下，在維系溫飽求生存的壓力驅(qū)動下，濫墾濫牧，廣種薄收，造成愈窮愈墾、愈墾愈窮的惡性循環(huán)。

（2）調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境（1982—1990年）：1982年建立科研試驗示范基點后，在科學(xué)試驗的驅(qū)動下，從調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)入手，草灌先行，大力種草種樹，生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到改善。同時推廣旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)，基本解決溫飽問題。

（3）“三化兩提高”（1991—2002年）：為了從根本上改變水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化和掠奪式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，在科學(xué)試驗示范效應(yīng)的驅(qū)動下，推行了“三化兩提高”模式。大力應(yīng)用集水型農(nóng)業(yè)技術(shù)，使水土資源得到高效利用，生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)步入良性循環(huán)。

（4）退耕還林還草整體推進(jìn)（2002年以后）：在國家退耕還林還草政策驅(qū)動下，在總結(jié)和提高試驗示范經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，基本建成了本地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)樣板，并在固原地區(qū)大面積推廣應(yīng)用。

3 土地利用與生態(tài)景觀格局結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整及結(jié)果評價

研究區(qū)從20世紀(jì)80年代以來，就十分重視土地資源的優(yōu)化利用，依據(jù)生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的原理和系統(tǒng)工程的方法，對農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計和逐步調(diào)整，并通過綜合應(yīng)用以旱作農(nóng)業(yè)增產(chǎn)體系為重點的配套技術(shù)，不僅在較短時期內(nèi)使嚴(yán)重失調(diào)的生態(tài)環(huán)境得到根本改善，向良性循環(huán)轉(zhuǎn)化，而且大幅度提高了土地生產(chǎn)力和經(jīng)濟收入，為固原縣以及黃土高原西部半干旱易旱區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)和持續(xù)發(fā)展，提供了理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗（表2）。

表2 上黃試區(qū)1982—2008年土地利用面積與結(jié)構(gòu)變化Tab.2 The area and structure changes of land use from 1982 to 2008 in Shanghuang

4 土地利用與生態(tài)景觀功能區(qū)規(guī)劃與建設(shè)

4.1 土地利用與生態(tài)景觀功能區(qū)規(guī)劃

為了從根本上解決上黃試區(qū)生態(tài)失調(diào)和低產(chǎn)貧困問題，為寧南以至黃土高原土地合理利用提供理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗，“六五”期間試區(qū)科技人員就設(shè)計了土地利用優(yōu)化模型，并提出了“大力造林種草，改善生態(tài)環(huán)境，有效保持水土，滿足‘三料’需要，提高旱作單產(chǎn)，實現(xiàn)糧食自給，建立高效穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的理論、途經(jīng)與配套綜合技術(shù)”的總目標(biāo)?！捌呶濉薄笆晃濉?5年的實踐證明這一模型的理論和方法，不僅對上黃試區(qū)恢復(fù)生態(tài)平衡和脫貧致富發(fā)揮了重要指導(dǎo)作用，而且為黃土高原的土地合理利用起到了示范作用。21世紀(jì)以來，特別是2004年實施國家退耕造林種草政策以后，上黃堅持“生態(tài)優(yōu)先，整體推進(jìn)，調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展城郊型高效生態(tài)農(nóng)業(yè)”的思路，初步實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境步入良性循環(huán)、農(nóng)村經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的道路。

在生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗中，依據(jù)生態(tài)經(jīng)濟學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)原理，上黃村規(guī)劃為東山生態(tài)保護(hù)區(qū)、西山旱作農(nóng)業(yè)區(qū)和平川高效農(nóng)業(yè)區(qū)三大功能區(qū)，按照功能區(qū)的不同特征，設(shè)計主體功能和發(fā)展模式，提出主要指標(biāo)，進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，逐步建設(shè)成為土地利用結(jié)構(gòu)合理、保山養(yǎng)水功能增強、土地生產(chǎn)力提高、人居環(huán)境優(yōu)美的社會主義新農(nóng)村。同時根據(jù)固原地區(qū)實際，上黃以“多用光、巧用水、重有機、防污染、保生態(tài)、求發(fā)展”的指導(dǎo)思想，對農(nóng)戶進(jìn)行了“農(nóng)—牧—果—沼聯(lián)戶生態(tài)家園”的試驗，取得了良好成果，受到農(nóng)戶的歡迎[7]。

4.2 土地生態(tài)經(jīng)濟功能區(qū)建設(shè)

上黃村距固原區(qū)僅25 km，為固原市的近郊區(qū)，根據(jù)寧夏“六盤山生態(tài)經(jīng)濟圈規(guī)劃”，本區(qū)生態(tài)經(jīng)濟功能定位為“城郊型生態(tài)農(nóng)業(yè)”，共劃分三個功能區(qū)，即東山生態(tài)環(huán)境保護(hù)功能區(qū)、西山旱作農(nóng)業(yè)功能區(qū)和平川高效生態(tài)農(nóng)業(yè)功能區(qū)（圖 2、表 3、表 4）。

（1）東山生態(tài)保護(hù)區(qū)。面積418.05 hm2，占總面積51.84%；坡面為3條支溝切割，地形破碎，大于150 t/km2·a的陡坡占60%以上，面蝕和溝蝕都很強烈，治理前年均土壤侵蝕模數(shù)5000 t/km2，是水土流失重點防治區(qū)；主體功能為恢復(fù)植被，保持水土?，F(xiàn)已全面退耕造林種草，植被覆蓋率89.75%，年均土壤侵蝕模數(shù)小于1000 t/km2。

表3 上黃村不同土地生態(tài)景觀類型區(qū)坡度分級Tab.3 The different slope classification of different land use types in Shanghuang

表4 上黃村生態(tài)經(jīng)濟功能區(qū)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)Tab.4 Characteristics of eco-economic function zoning in Shanghuang

（2）西山旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。面積266.07 hm2，占總面積的33%；坡面較為平緩，70%土地小于150 t/km2·a，為中度土壤侵蝕，處于302國道和鄉(xiāng)級公路一側(cè)，交通比較方便；主體功能為建設(shè)旱作基本農(nóng)田，保障糧食生產(chǎn)?，F(xiàn)已興修水平梯田166.6 hm2，多年來已示范推廣了一套行之有效的旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，為旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

（3）平川高效生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。面積122.26 hm2，占總面積的15.16%，這是研究區(qū)的白菜心。土地平整，土層深厚，土壤肥力較高，是鄉(xiāng)村聚落區(qū)。主體模式為城郊型高效生態(tài)農(nóng)業(yè)。依據(jù)“多用光、巧用水、重有機、防污染、保生態(tài)、求發(fā)展”的指導(dǎo)原則，發(fā)展“農(nóng)、畜、果、沼”聯(lián)戶生態(tài)家園模式，建成生態(tài)環(huán)境良好的新農(nóng)村。

4.3 固原河川上黃生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)20多年來的成效與評價

固原河川上黃生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)工作，通過長期定位試驗，堅持以農(nóng)戶為單元，以調(diào)整優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，治山養(yǎng)水，防治水土流失，科學(xué)修復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)，以庭園經(jīng)濟和平川高效集約經(jīng)營為突破口，以脫貧致富、農(nóng)民增收為目標(biāo)，強化提高農(nóng)民素質(zhì)，建設(shè)適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件的特色產(chǎn)業(yè)，積極推進(jìn)生態(tài)建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國家投入和地方農(nóng)民自籌結(jié)合，政府各部門共同參與，協(xié)調(diào)分工，科技支撐。該項目的實施，把一個小尺度的農(nóng)業(yè)綜合科研基地成果放大到中尺度范圍示范推廣獲得成功，為寧夏半干旱貧困山區(qū)生態(tài)建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)和學(xué)習(xí)樣板。

固原河川上黃生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)在面臨寧夏南部山區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化和低產(chǎn)貧困的挑戰(zhàn)下，建立新的理念與發(fā)展模式，實現(xiàn)治山養(yǎng)水，保土蓄水，高效節(jié)水，精細(xì)利用水土資源，不斷提高土地生產(chǎn)力與勞動生產(chǎn)率，生產(chǎn)無污染的綠色農(nóng)畜產(chǎn)品，因地制宜推廣各種保護(hù)自然資源與生態(tài)環(huán)境的技術(shù)，實現(xiàn)資源合理永續(xù)利用，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗中，依據(jù)生態(tài)經(jīng)濟學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)原理，上黃村規(guī)劃為東山生態(tài)保護(hù)區(qū)、西山旱作農(nóng)業(yè)區(qū)和平川高效農(nóng)業(yè)區(qū)三大功能區(qū)，按照功能區(qū)的不同特征，設(shè)計其主體功能和發(fā)展模式，提出主要指標(biāo)，進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，逐步建設(shè)成為土地利用結(jié)構(gòu)合理、保山養(yǎng)水功能增強、土地生產(chǎn)力提高、人居環(huán)境優(yōu)美的社會主義新農(nóng)村。根據(jù)固原地區(qū)氣候干旱和光照充足的實際，以“多用光、巧用水、重有機、防污染、保生態(tài)、求發(fā)展”的指導(dǎo)思想，對農(nóng)戶進(jìn)行了“農(nóng)—牧—果—沼聯(lián)戶生態(tài)家園”的試驗，取得了良好成果，受到農(nóng)戶的歡迎。同時使農(nóng)村擁有干凈的空氣、潔凈的水和風(fēng)景如畫的家園，保持農(nóng)村的多重整體功能。并逐步實現(xiàn)新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，即以提高農(nóng)民科學(xué)文化素質(zhì)為本，以水土資源精細(xì)利用為基礎(chǔ)，以發(fā)展特色農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)為主體，以水利化、機械化和社會化服務(wù)體系等物化勞動，替代大部分人力勞動，促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，保持農(nóng)村活力和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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