喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡

王雅敬,謝炳庚,李曉青,趙衛(wèi)權(quán),王金艷,羅海波

1 湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410080 2 銅仁市國(guó)土資源局,銅仁 554300 3 貴州科學(xué)院山地資源研究所,貴陽(yáng) 550004

喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡

王雅敬1,2,謝炳庚1,*,李曉青1,趙衛(wèi)權(quán)3,王金艷2,羅海波2

1 湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410080 2 銅仁市國(guó)土資源局,銅仁 554300 3 貴州科學(xué)院山地資源研究所,貴陽(yáng) 550004

以喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需關(guān)系作為切入點(diǎn),采用GIS軟件和耕地生態(tài)足跡模型,在修正耕地產(chǎn)量因子的基礎(chǔ)上構(gòu)建喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù),對(duì)以喀斯特地貌為主的畢節(jié)市2014年耕地生態(tài)足跡供需平衡現(xiàn)狀進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：(1)畢節(jié)市耕地生態(tài)足跡供需在空間分布上呈現(xiàn)北部盈余而南部超載的態(tài)勢(shì)；(2)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與耕地生態(tài)足跡供需平衡指數(shù)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系；(3)耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)與潛在石漠化、輕度石漠化及中度石漠化面積占比之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,與強(qiáng)度石漠化面積占比存在正相關(guān)關(guān)系；(4)全市8縣(區(qū))中, 4個(gè)縣(區(qū))耕地生態(tài)盈余,2個(gè)縣耕地生態(tài)平衡,2個(gè)縣耕地生態(tài)赤字,全市約75.28%的人口生活在耕地生態(tài)盈余區(qū)和平衡區(qū),24.72%的人口生活在耕地生態(tài)赤字區(qū)。可為畢節(jié)市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)安全預(yù)警、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及土地利用總體規(guī)劃編制提供決策依據(jù)。

喀斯特；耕地；生態(tài)承載力；供需平衡；畢節(jié)市

在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展,區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下,探討可持續(xù)發(fā)展之路已成為當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。人類社會(huì)要可持續(xù)發(fā)展,就必須維持自然資產(chǎn)的存量使其可持續(xù)利用[1]。如果人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力處于生態(tài)系統(tǒng)可承載的范圍之內(nèi),人類社會(huì)的發(fā)展就是可持續(xù)的[2]。Rees和Wackernagel等[3- 4]學(xué)者于1992年提出了“生態(tài)足跡”的概念和評(píng)價(jià)指標(biāo),該指標(biāo)通過(guò)測(cè)算人類生存對(duì)自然生態(tài)服務(wù)的需求與自然生態(tài)系統(tǒng)所能提供服務(wù)之間的差距,就可以在全球、國(guó)家以及區(qū)域尺度上了解人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的利用狀況。國(guó)內(nèi)外學(xué)者們運(yùn)用生態(tài)足跡模型對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行了大量的實(shí)證研究[5- 12],眾多研究結(jié)果表明生態(tài)足跡模型是一種有效的定量研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的方法[13- 15]?？λ固氐貐^(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,一些學(xué)者對(duì)該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價(jià)值變化及其影響因素進(jìn)行了深入研究[16- 19],而針對(duì)喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)服務(wù)的區(qū)域性研究較少,且這些研究成果中只是說(shuō)明了耕地生態(tài)服務(wù)功能的估算方法[20]、生態(tài)虧盈關(guān)系[21]、生態(tài)承載力及生態(tài)足跡的構(gòu)成[22- 24],沒(méi)有體現(xiàn)出喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)供需平衡狀況與不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的相互關(guān)系。因此,本研究應(yīng)用GIS技術(shù)和耕地生態(tài)足跡模型,對(duì)貴州省以喀斯特地貌為主的畢節(jié)市耕地生態(tài)供需平衡進(jìn)行研究,從耕地供需關(guān)系角度分析喀斯特地區(qū)耕地保護(hù)、生態(tài)安全以及受不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的影響狀況,對(duì)于維持喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)服務(wù)的可持續(xù)性,促進(jìn)喀斯特地區(qū)耕地資源合理開(kāi)發(fā)利用,以及人與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有很好的指導(dǎo)意義。同時(shí)該研究可為畢節(jié)市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)安全預(yù)警、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及土地利用總體規(guī)劃編制提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

畢節(jié)市位于貴州省西北部,地處川、滇、黔三省結(jié)合部,東靠貴陽(yáng)市、遵義市、南連安順市、六盤水市,西鄰云南省昭通市、曲靖市,北接四川省瀘州市,地跨105°36′—106°43′E 、26°21′—27°46′N之間,國(guó)土面積26853km2,其中耕地面積占46.36%。畢節(jié)市位于云貴高原向東部低山丘陵過(guò)渡的斜坡地帶,境內(nèi)地層復(fù)雜多樣,既有溶蝕的石山、石丘、漏斗、暗河、溶洞和溶溝,又有侵蝕的山地和谷地,中山山地和丘陵占幅員面積90%。主要土壤類型有黃棕壤、黃壤、石灰土、紫色土、水稻土、沼澤土和潮土等,其中,石灰土和黃壤是全市分布面積最廣的土壤類型。全市地處北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,夏無(wú)酷暑,冬無(wú)嚴(yán)寒,季風(fēng)氣候比較明顯,降雨量較為充沛,多年平均溫度在10—15℃,年均降水量在849—1399mm之間。根據(jù)2005年國(guó)家林業(yè)局《西南巖溶地區(qū)石漠化監(jiān)測(cè)調(diào)查》統(tǒng)計(jì),畢節(jié)市巖溶裸露面積21297.17 km2,占全市國(guó)土面積79.31%。全市石漠化面積1137.96 km2,潛在石漠化面積989.48 km2,分別占總土地面積的33.39%、29.03%[25]。全市幅員面積2.69萬(wàn)km2,現(xiàn)轄8縣區(qū),2014年全市總?cè)丝跒?80.79萬(wàn)人,其中農(nóng)業(yè)人口815.21 萬(wàn)人,占總?cè)丝诒戎?2.55%,人均純收入6223元。

2 研究方法、數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

2.1 模型構(gòu)建

2.1.1 需求模型

耕地是生態(tài)足跡模型中的六大生產(chǎn)性用地之一,按照生態(tài)足跡定義及計(jì)算方法,耕地生態(tài)足跡指的是生產(chǎn)糧食、蔬菜、油料等作物和吸納這些作物被消費(fèi)產(chǎn)生的廢棄物所需要的耕地面積。通過(guò)測(cè)度一定區(qū)域內(nèi)人類對(duì)耕地生態(tài)服務(wù)的需求,與耕地所能夠提供生態(tài)服務(wù)之間的差距,比較分析人類對(duì)耕地資源的利用強(qiáng)度及耕地本身的承載力。計(jì)算公式如下：

EF=N×ef

(1)

(2)

式中,EF為研究區(qū)耕地總的生態(tài)足跡；N為研究區(qū)人口總數(shù)；ef為研究區(qū)人均耕地生態(tài)足跡；i為消費(fèi)項(xiàng)目；r為研究區(qū)耕地均衡因子；Ai為研究區(qū)人均第i種消費(fèi)項(xiàng)目,經(jīng)過(guò)折算的生產(chǎn)性耕地面積。由于畢節(jié)市耕地主要種植的作物有玉米、稻谷、小麥、薯類、油菜籽、烤煙和蔬菜,因此在耕地生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算分析中涉及的生物產(chǎn)品主要有這7種作物。研究表明耕地均衡因子在長(zhǎng)期時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的變化很微妙,目前國(guó)內(nèi)外比較認(rèn)可的是Wackernagel等于2004年修正后的耕地均衡因子2.17[26],所以本研究在計(jì)算中引用了該因子。

2.1.2 供給模型

耕地生態(tài)承載力指的是研究區(qū)域內(nèi)擁有生物生產(chǎn)性能力的耕地面積,其能夠反映耕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類需求的供給程度。計(jì)算公式為：

EC=N×ec

(3)

ec=a×r×y

(4)

式中,EC為研究區(qū)域內(nèi)總的生態(tài)承載力；ec為研究區(qū)域內(nèi)人均耕地生態(tài)承載力；a為研究區(qū)域內(nèi)人均生物生產(chǎn)性土地面積；y為研究區(qū)耕地產(chǎn)量因子。多數(shù)學(xué)者計(jì)算引用的耕地產(chǎn)量因子是Wackernagel等在計(jì)算中國(guó)生態(tài)足跡時(shí)所采用的產(chǎn)量因子1.66[27]。由于畢節(jié)市屬于喀斯特地區(qū),生態(tài)環(huán)境脆弱,水土流失嚴(yán)重,土壤貧瘠,因此有必要對(duì)耕地產(chǎn)量因子進(jìn)行修正。農(nóng)作物的產(chǎn)量因子是指該作物平均產(chǎn)量與全球平均產(chǎn)量的比值[28],本研究以畢節(jié)市2014年相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)喀斯特地區(qū)耕地產(chǎn)量因子進(jìn)行了修正(表1)。此外,按照原生態(tài)足跡模型在計(jì)算生態(tài)承載力時(shí),需要扣除12%的總生產(chǎn)性土地面積作為生物多樣性保護(hù)區(qū)域[29]。

表1 畢節(jié)市2014年耕地產(chǎn)量因子計(jì)算結(jié)果

2.1.3 供需平衡模型

本研究在分析畢節(jié)市耕地生態(tài)供需的基礎(chǔ)上,選用耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)(EI)來(lái)分析研究區(qū)耕地生態(tài)供需平衡關(guān)系。EI指的是研究區(qū)人均耕地生態(tài)足跡與人均耕地生態(tài)承載力兩者之間的比值,其結(jié)果反映了研究區(qū)耕地生態(tài)資源需求與供給之間的關(guān)系：

(5)

當(dāng)EI等于1時(shí),表明區(qū)域耕地生態(tài)服務(wù)平衡；EI大于1時(shí),表明區(qū)域耕地生態(tài)赤字；EI小于1時(shí),表明區(qū)域耕地生態(tài)服務(wù)盈余。在理論上EI等于1時(shí),說(shuō)明區(qū)域內(nèi)耕地生態(tài)服務(wù)平衡,但現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)這種情況的概率較小,因此,本研究結(jié)合喀斯特地區(qū)的實(shí)際情況,將比值上下浮動(dòng)0.15作為生態(tài)服務(wù)平衡區(qū),即EI介于0.85—1.15為喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)服務(wù)平衡區(qū),EI小于或等于0.85為生態(tài)盈余區(qū),EI大于或等于1.15為生態(tài)赤字區(qū)。最后,根據(jù)研究區(qū)耕地生態(tài)平衡區(qū)域、盈余區(qū)域、赤字區(qū)域的EI范圍,并結(jié)合其與平均值的關(guān)系將研究區(qū)耕地生態(tài)供給狀況再細(xì)分為5個(gè)級(jí)別,具體劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2基于EI的畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力供需平衡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分

Table2Theevaluationcriteriabasedonindexofecologicalcarryingcapacityofcultivatedlandforecologicalcarryingcapacityofcultivatedlandsupplyanddemandbalance

類型Type承載狀況BearingcapacitystatusEI生態(tài)赤字區(qū)Theareaofecologicaldeficit嚴(yán)重超載1.45≤EI超載1.15≤EI<1.45生態(tài)平衡區(qū)Theareaofecologicalbalance平衡0.85

EI ：耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)The balance index of between supply and demand of the cultivated land ecological carrying capacity

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

畢節(jié)市玉米、稻谷、小麥、薯類、油菜籽、烤煙、蔬菜、人口、GDP及其他地理現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來(lái)源于《貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒2015》、《畢節(jié)市統(tǒng)計(jì)年鑒2015》、《2014年畢節(jié)市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》；各區(qū)縣耕地生態(tài)足跡計(jì)算中農(nóng)作物的消費(fèi)量選用的是全市人均消費(fèi)量數(shù)據(jù)；全球玉米、稻谷、小麥等相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于《國(guó)際統(tǒng)計(jì)年鑒2015》；遙感影像及解譯輔助數(shù)據(jù)資料包括：研究區(qū)2014年Landsat TM 影像數(shù)據(jù),來(lái)源于中科院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心“對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)共享計(jì)劃網(wǎng)”,畢節(jié)市1∶5萬(wàn)地形圖(1977年),1∶5萬(wàn)土地利用現(xiàn)狀圖(2014年),1∶20萬(wàn)水文地質(zhì)圖(1978年)及行政區(qū)劃圖件均來(lái)源于畢節(jié)市國(guó)土資源局,畢節(jié)市1∶5萬(wàn)土壤圖(1991年)來(lái)源于畢節(jié)市農(nóng)業(yè)局。

圖1 2014年畢節(jié)市不同強(qiáng)度石漠化等級(jí)分布圖Fig.1 Distribution map of rocky desertification of Bijie in 2014

2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3.1 喀斯特地區(qū)石漠化強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

考慮的角度不同,石漠化強(qiáng)度等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)也不同,本研究參考熊康寧等人的研究成果,根據(jù)喀斯特地區(qū)基巖裸露率及植被覆蓋度進(jìn)行分級(jí),按照坡度、土壤厚度、基巖裸露率、植被和土被覆蓋度等多項(xiàng)指標(biāo),劃分為無(wú)石漠化、潛在石漠化、輕度石漠化、中度石漠化、強(qiáng)度石漠化和極強(qiáng)度石漠化6個(gè)等級(jí)[30]。

2.3.2 石漠化信息獲取

石漠化信息的獲取,應(yīng)用了ENVI5.0自帶的決策樹分析模塊。首先,對(duì)遙感影像進(jìn)行校正、配準(zhǔn)、鑲嵌及信息增強(qiáng)；其次,以預(yù)處理后的數(shù)據(jù)源作為基礎(chǔ)進(jìn)行波段運(yùn)算,計(jì)算歸一化裸土指數(shù)BI和植被指數(shù)NDVI,生成植被覆蓋度及裸露率[31]；然后,借助土地利用現(xiàn)狀圖及水土地質(zhì)圖獲取石漠化及非石漠化區(qū)域；最后,應(yīng)用ENVI5.0自帶的決策樹分析模塊及等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證和修改圖斑信息,得到研究區(qū)不同強(qiáng)度石漠化等級(jí)分布圖(圖1)。

3 結(jié)果與分析

3.1 畢節(jié)市耕地生態(tài)足跡評(píng)價(jià)

畢節(jié)市2014年總的耕地生態(tài)足跡1726869.17 hm2,人均0.2 hm2。依據(jù)各縣(區(qū))耕地生態(tài)足跡與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)足跡的比值,各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)足跡與全市人均耕地生態(tài)足跡的比值,根據(jù)其與平均值的關(guān)系,本研究將該比值分為3類。研究結(jié)果表明,這兩組比值均以中值區(qū)占主導(dǎo),各縣(區(qū))耕地生態(tài)足跡與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)足跡比值的高值區(qū)為西部的威寧縣和南部的織金縣(圖2),各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)足跡與全市人均耕地生態(tài)足跡比值的高值區(qū)為南部的納雍縣和織金縣(圖3)。總體來(lái)看,畢節(jié)市各縣(區(qū))耕地生態(tài)足跡與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)足跡的比值及各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)足跡與全市人均耕地生態(tài)足跡的比值分布區(qū)域具有較好的一致性,這是因?yàn)樯鷳B(tài)足跡的大小與區(qū)域人口總數(shù)具有直接關(guān)系,人口總數(shù)多的縣(區(qū))耕地生態(tài)足跡大。

圖2 各縣(區(qū))耕地生態(tài)足跡與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)足跡的比值Fig.2 The ration of ecological footprint of of county-level and the average of ecological footprint of cultivated land of Bijie city

圖3 各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)足跡與全市人均耕地生態(tài)足跡的比值Fig.3 The ration of the per capita ecological footprint of cultivated land of county-level and the per capita of ecological footprint of cultivated land of Bijie city

3.2 畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力評(píng)價(jià)

畢節(jié)市2014年縣(區(qū))平均耕地生態(tài)承載力247917.69 hm2,人均0.23 hm2。依據(jù)各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)承載力的比值,各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)承載力與全市人均耕地生態(tài)承載力的比值,同樣將該比值分為3類。畢節(jié)市各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)承載力的比值以低值區(qū)和中值區(qū)占主導(dǎo),低值區(qū)域的分布比較分散,而中值區(qū)域的分布相對(duì)集中(圖4)；各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)承載力與全市人均耕地生態(tài)承載力的比值以中值區(qū)和高值區(qū)占主導(dǎo),分布比較集中(圖5)。各縣(區(qū))耕地面積的差異性是造成人均耕地生態(tài)承載力和總耕地生態(tài)承載力空間不相匹配的主要原因。

圖4 各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力與全市縣(區(qū))平均耕地生態(tài)承載力的比值Fig.4 The ration of ecological carrying capacity of cultivated land of county-level and the average of ecological carrying capacity of cultivated land of Bijie city

圖5 各縣(區(qū))人均耕地生態(tài)承載力與全市人均耕地生態(tài)承載力的比值Fig.5 The ration of ecological carrying capacity of cultivated land per capita of county-level and the per capita of ecological carrying capacity of cultivated land of Bijie city

3.3 畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力供需平衡評(píng)價(jià)及影響因素分析

本文在分析畢節(jié)市耕地生態(tài)供需平衡的基礎(chǔ)上,結(jié)合耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)(EI)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載狀況進(jìn)行分析,如表3所示。畢節(jié)市耕地生態(tài)盈余的縣(區(qū))最多,共有4個(gè),占全市總縣(區(qū))數(shù)的50%；生態(tài)平衡區(qū)和赤字區(qū)各包括2個(gè)縣(區(qū))。從所容納的人口數(shù)量來(lái)看,耕地生態(tài)盈余區(qū)容納的人口最多,4個(gè)縣(區(qū))共容納人口480.13萬(wàn)人,約占全市總?cè)丝诘?5.09%；耕地生態(tài)赤字區(qū)次之,兩個(gè)縣共容納人口215.41萬(wàn)人,約占全市總?cè)丝诘?4.72%；耕地生態(tài)平衡區(qū)人口最少,容納人口176.02萬(wàn)人,約占全市人口的20.2%。從土地面積來(lái)看,耕地生態(tài)盈余區(qū)的面積最大,約597662.5 hm2,約占全市耕地總面積的60.03%；耕地生態(tài)赤字區(qū)次之,約199979.6 hm2,約占全市耕地總面積的20.09%；耕地生態(tài)平衡區(qū)最少,約197981.3 hm2,約占全市耕地總面積的19.89%?？傮w而言,畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力供需在空間分布上存在較為明顯的差異性,表現(xiàn)為北部盈余而南部超載的態(tài)勢(shì)(圖4)。耕地生態(tài)盈余區(qū)和平衡區(qū)人口約占全市總?cè)丝诘?5.28%,而耕地面積占全市總耕地面積的79.91%；生態(tài)赤字區(qū)有著20.09%的全市耕地面積,卻承載著全市24.72%的人口。

表3 畢節(jié)市基于EI的耕地生態(tài)承載力供需平衡評(píng)價(jià)

圖6 畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力供需平衡空間分布格局 Fig.6 Spatial patterns of cultivated land ecological carrying capacity supply and demand balance of Bijie City

圖7 各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的關(guān)系Fig.7 The relationship between the ecological carrying capacity balance index of cultivated land and gross domestic product at county-level

為了分析研究區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡現(xiàn)狀與不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系,本文選取2014年各縣(區(qū))國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值及不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度面積所占比例與EI進(jìn)行相關(guān)性分析。因?yàn)檠芯繀^(qū)各縣(區(qū))極強(qiáng)度石漠化面積很小,所以在計(jì)算中對(duì)極強(qiáng)度和強(qiáng)度石漠化面積進(jìn)行了合并。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各縣(區(qū))EI與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、潛在石漠化、輕度石漠化及中度石漠化面積所占比例之間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,與強(qiáng)度石漠化面積所占比例存在正相關(guān)關(guān)系(圖7、圖8),即國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值較高的縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力供需平衡狀況良好,而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值低的縣(區(qū))呈現(xiàn)出超載或嚴(yán)重超載的趨勢(shì),這是因?yàn)閲?guó)內(nèi)生產(chǎn)總值高的區(qū)縣三大產(chǎn)業(yè)中第三產(chǎn)業(yè)所占比重較高,在一定程度上緩解了人地矛盾,人類活動(dòng)對(duì)耕地及生態(tài)環(huán)境的破壞減少,而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值低的區(qū)縣一、二產(chǎn)業(yè)所占比重很高,如納雍縣一、二產(chǎn)業(yè)占71%,產(chǎn)業(yè)發(fā)展以農(nóng)業(yè)和工業(yè)為主,對(duì)耕地及礦產(chǎn)資源的依賴性很強(qiáng),人地矛盾突出,耕地生態(tài)承載力呈現(xiàn)超載的趨勢(shì)；在一定程度上潛在石漠化、輕度石漠化和中度石漠化面積所占石漠化總面積比例高的縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力狀況良好,在喀斯特地區(qū)潛在、輕度、中度石漠化區(qū)域依然可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),而強(qiáng)度石漠化區(qū)域,水土流失嚴(yán)重,土壤退化和肥力耗竭,已經(jīng)完全失去了耕作的條件,人地矛盾突出,農(nóng)民墾荒嚴(yán)重,所以強(qiáng)度石漠化面積占比高的縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力呈現(xiàn)超載的趨勢(shì)。

圖8 各縣(區(qū))不同等級(jí)石漠化占比與耕地生態(tài)承載力平衡指數(shù)之間關(guān)系Fig.8 The relationship between the proportion of rocky desertification and ecological carrying capacity balance index of cultivated land at county-level

4 結(jié)論與討論

喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,人地矛盾突出,水土流失和石漠化嚴(yán)重,關(guān)于該地區(qū)生態(tài)服務(wù)功能提升以及民生改善成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題,而對(duì)喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)供需平衡狀況與不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的相互關(guān)系研究較少。因此,本研究以喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需關(guān)系為切入點(diǎn),同時(shí)借助耕地生態(tài)足跡模型,對(duì)畢節(jié)市2014年耕地生態(tài)承載力供需平衡進(jìn)行研究,結(jié)論如下：(1)畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力供需在空間分布上存在較為明顯的不平衡性,總體上呈現(xiàn)出北部盈余而南部超載的態(tài)勢(shì)；(2)各縣(區(qū))國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,施開(kāi)放等[1]、劉東等[9]研究結(jié)果顯示非喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間存在正相關(guān)關(guān)系,而這也是喀斯特地區(qū)有別于其他區(qū)域的特點(diǎn)；(3)各縣(區(qū))耕地生態(tài)承載力供需平衡指數(shù)與潛在石漠化、輕度石漠化及中度石漠化面積占比之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,與強(qiáng)度石漠化面積占比存在正相關(guān)關(guān)系；(4)全市8縣(區(qū))中, 4個(gè)縣(區(qū))耕地生態(tài)盈余,2個(gè)縣耕地生態(tài)平衡,2個(gè)縣耕地生態(tài)赤字,全市約75.28%的人口生活在耕地生態(tài)盈余區(qū)和平衡區(qū),24.72%的人口生活在耕地生態(tài)赤字區(qū)。近年來(lái)隨著工業(yè)強(qiáng)省戰(zhàn)略的實(shí)施和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,耕地被占用時(shí)有發(fā)生,勢(shì)必會(huì)加劇該地區(qū)耕地生態(tài)赤字的程度。畢節(jié)市是貴州省石漠化最嚴(yán)重的地區(qū),其耕地生態(tài)承載力供需平衡狀況的改善對(duì)于全省生態(tài)環(huán)境的改善起到?jīng)Q定性的作用。因此,畢節(jié)市在制定土地利用總體規(guī)劃的過(guò)程中,要協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)建設(shè)與耕地保護(hù)之間的關(guān)系,金沙、威寧、赫章、七星關(guān)區(qū)、大方、黔西6區(qū)縣耕地生態(tài)承載力處于平衡以上狀態(tài),在土規(guī)調(diào)整過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)守原有的耕地面積指標(biāo)不變,即可實(shí)現(xiàn)人地和諧；納雍縣、織金縣耕地生態(tài)承載力處于超載區(qū),因此在土規(guī)調(diào)整過(guò)程中要預(yù)留出5%的其他用地作為后備耕地進(jìn)行整治開(kāi)發(fā),嚴(yán)格限制現(xiàn)有耕地轉(zhuǎn)為其他用地。

喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口數(shù)量及不同等級(jí)石漠化強(qiáng)度面積變化有很大關(guān)系,已有的研究結(jié)果表明我國(guó)西南喀斯特地區(qū)石漠化擴(kuò)張趨勢(shì)初步遏制,但局部地區(qū)仍在惡化,防治形勢(shì)很嚴(yán)峻[32],另外國(guó)家已全面放開(kāi)二胎計(jì)劃生育政策,這勢(shì)必會(huì)加劇喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)供需矛盾,將會(huì)成為后續(xù)研究所關(guān)注的問(wèn)題。

5 扶貧工作建議

科學(xué)實(shí)施土地綜合分區(qū)整治。綜合考慮畢節(jié)市貧困現(xiàn)狀和規(guī)劃要求,注重土地整治規(guī)劃與各類規(guī)劃相銜接,將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與土地整治、新農(nóng)村建設(shè)捆綁布局。加大農(nóng)村閑置和低效利用耕地整治,開(kāi)展田、水、路、人、村綜合整治,改善村民的人居環(huán)境和生產(chǎn)條件。

積極推進(jìn)農(nóng)村集體土地流轉(zhuǎn)。通過(guò)媒體宣傳和實(shí)地調(diào)研引導(dǎo)農(nóng)戶積極開(kāi)展集體土地流轉(zhuǎn),鼓勵(lì)當(dāng)?shù)胤N田能手、引進(jìn)龍頭企業(yè)開(kāi)展農(nóng)業(yè)規(guī)?；N養(yǎng),倡導(dǎo)村民就近就業(yè)務(wù)工,促進(jìn)貧困農(nóng)戶脫貧致富。

做好貧困人口每人1畝優(yōu)質(zhì)農(nóng)田整治工作。依托貴州省國(guó)土資源廳《土地整治服務(wù)精準(zhǔn)脫貧2016年為10萬(wàn)就地脫貧人口每人整治1畝優(yōu)質(zhì)農(nóng)田實(shí)施方案》,積極爭(zhēng)取中央、省、市級(jí)土地整治項(xiàng)目資金,做好耕地整治和質(zhì)量提升工作。

分批次實(shí)施生態(tài)搬遷。研究表明喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的區(qū)域往往屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的地區(qū),畢節(jié)市耕地生態(tài)承載力總體上表現(xiàn)為北部盈余而南部超載的趨勢(shì),尤其南部的織金縣超載極其嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境極度惡化。因此,有計(jì)劃分批次實(shí)施移民搬遷,改善村民的居住環(huán)境和出行條件。

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EcosystemcarryingcapacitybalanceoftheKarstregioninChina,basedonthesupplyanddemandofcultivatedland

WANG Yajing1,2, XIE Binggeng1,*, LI Xiaoqing1, ZHAO Weiquan3,WANG Jinyan2, LUO Haibo2

1DepartmentofResourcesandEnvironmentalScience,HunanNormalUniversity,Changsha410080,China2TongrenMunicipalBureauofLandandResources,Tongren554300,China3InstituteofMountainResource,GuizhouAcademyofSciences,Guiyang550004,China

The present study investigated the ecological carrying capacity of the Karst region in China, with regard to the relationship between the supply and demand of cultivated land. The study was performed by applying GIS software and the cultivated land ecological footprint method, and the ecological carrying capacity balance index of cultivated land was calculated using the corrected cultivated land production factor of Bijie City in 2014. The results indicated that (1) there is a surplus and deficit in the balance of cultivated land in northern and southern Bijie, respectively; (2) there is a negative correlation between gross domestic product and the cultivated land balance index; (3) there is a negative correlation between the cultivated land balance index and slightly and moderately rocky desertification but a positive correlation between the cultivated land balance index and intense rocky desertification; (4) and, of the eight counties in Bijie City, four possess an ecological surplus, two possess an ecological balance, and two possess an ecological deficit of cultivated land, with 75.28% of the city′s population living in areas of ecological balance and surplus and 24.72% living in areas of ecological deficit. The results of the present study provide a basis for decision-making with regard to the adjustment of agricultural structure, early detection of ecological security issues, regional economic development, and land-use planning in Bijie City.

Karst; cultivated land; ecological carrying capacity; supply-demand balance; Bijie City

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0502406)；教育部人文社科重點(diǎn)研究基地重大項(xiàng)目(14JJD720016)；2014年度“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目“基于LUCC的貴州赤水河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與評(píng)估”

2016- 09- 03; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 07- 11

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xbgyb@sina.com

10.5846/stxb201609031797

王雅敬,謝炳庚,李曉青,趙衛(wèi)權(quán),王金艷,羅海波.喀斯特地區(qū)耕地生態(tài)承載力供需平衡.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(21):7030- 7038.

Wang Y J, Xie B G, Li X Q, Zhao W Q,Wang J Y, Luo H B.Ecosystem carrying capacity balance of the Karst region in China, based on the supply and demand of cultivated land.Acta Ecologica Sinica,2017,37(21):7030- 7038.