中国生态脆弱区土地可持续利用评价研究*

2012-06-04许尔琪张红旗

中国农业资源与区划 2012年3期

许尔琪，张红旗

(1.中国科学院地理科学与资源研究所北京100101;2.中国科学院研究生院北京100049)

中国是世界生态脆弱地区分布面积最大，生态脆弱性表现最明显的国家之一。近几十年来，随着人口的增长和粗放式经济的快速发展，生态脆弱区固有的人地矛盾进一步加剧，以土地退化为主要表征的生态与环境恶化趋势一直未能得到有效的控制，严重影响了区域的可持续发展。为此，如何合理评估土地可持续利用程度，进行有效的确管理，已成为国内众多学者关注的焦点。如不少学者分别针对生态脆弱的干旱绿洲地区［1-2］、农牧交错区［3-4］、喀斯特地区［5-6］、黄土高原地区［7-8］，以及滨海盐碱地区［9］开展了一系列土地可持续利用及评价研究。然而，这些研究更多的是评估单一生态脆弱类型区中某一个或几个县/市(以下统称县)的土地可持续利用性，缺乏针对中国不同类型生态脆弱区土地可持续利用的综合评价和比较分析。

该文拟以县域为研究单元，在全国范围内确定主要生态脆弱区的分布和类型，建立一套适用于全国不同生态脆弱类型的土地可持续利用评价体系，评价、比较中国不同生态脆弱区的土地可持续利用程度，以期为实现区域社会、经济和环境的可持续发展提供参考。

1 研究数据与研究方法

1.1 生态脆弱区的范围选择

参考我国学者对“脆弱生态环境”、“生态脆弱带”等的研究成果［10-11］，选择黄土高原区、北方农牧交错区、西北干旱风沙区、西南岩溶区和三江源区等五大生态脆弱区作为研究范围。研究区共包括329个县，土地面积超过国土的30%，人口仅占全国人口的8.5%，大多属地广人稀地区 (图1)。

1.2 土地可持续利用评价体系

借鉴联合国FAO土地可持续管理评价框架［12］，以及傅伯杰等论及的生态-经济-社会综合评价方法［13］，采用层次分析法，选择18个指标，设置环境支持性、资源保护性、经济可行性和社会接受性等4个目标层，并应用专家打分法确定各指标权重 (表1)。

环境支持性体现生态脆弱区土地可持续利用的本底水平和敏感性程度，反映作为生态脆弱表征的土地退化的动态变化，设置指标为x1森林覆盖率、土地退化强度 (包括x2沙漠化/石漠化指数)(2005年沙漠/石漠化面积相对20世纪80年代末变化百分比)、x3盐碱化指数 (2005年盐碱化面积相对20世纪80年代末的变化百分比)、x4土地侵蚀强度［14］、x5林地指数 (2005年林地面积相对80年代末的变化百分比)和x6湿地指数 (2005年湿地面积相对20世纪80年代末的变化百分比)等5个指标和x7自然成灾率(自然成灾面积/耕地面积)。

表1 生态脆弱区土地可持续利用评价指标权重

资源保护性强调生态脆弱区环境资源的脆弱性和外界的扰动性，突出生态脆弱区耕地增加、草地减少以及超载过牧等土地利用特征对土地可持续利用性的压力，设置指标为x8超载过牧强度 (牛羊总饲养的羊单位/草地面积)和x9耕地增加率 (2005年耕地面积相对20世纪80年代末的变化百分比)。

经济可行性主要表征经济因素对于土地利用的驱动作用，反映生态脆弱地区存在的“越垦越穷，越穷越垦”的土地利用困局，尤其强调研究区农业生产的地位以及耕地所产生的综合效益和合理性，设置指标为x10农业产值占GDP比重、x11人均GDP以及农业现代化程度(包括有x12有效灌溉面积比例、x13单位面积化肥施用量、x14单位面积粮食产量、x15单位面积的农业产值和x16单位面积农机总动力等5个指标)。

社会接受性则体现人口对土地利用的需求以及土地利用对于人口的容纳能力，突出人地关系的协调对土地可持续利用的全面影响，设置指标为x17农民人均纯收入和x18人口自然增长率。

图1 生态脆弱区分布范围

1.3 数据采集、处理和评价方法

依据20世纪80年年末和2005年的全国土地利用图，应用ArcGIS9.2软件获得基于县统计的20世纪80年代末和2005年的研究区各县面积、沙漠化面积、石漠化面积、盐碱化面积、林地面积和湿地面积;依据中国1:100万土壤侵蚀图提取研究区各县的土壤侵蚀等级及面积。上述空间数据皆来自于中国科学院资源与环境数据库。社会经济属性数据来自中国科学院资源与环境数据库的分县农村统计数据，以及1991年、2006年《中国县社会经济统计年鉴》。

采用加权求和法进行土地可持续利用评价的技术流程为:获得原始数据后，并对其进行标准化处理，以县为单位，标准化数值乘以相应的指标权重后再相加，即可得综合评价的数值。应用的评价模型为:

式中，Wj为各指标权重值，为第i县第j指标的标准化数值;M为评价指标的个数。

1.4 土地可持续利用评价分级标准

将研究区所有县的评价数值排序，数值愈高，表明其土地可持续利用性愈强，反之愈弱。应用相对界定法，根据评价频率分布确定临界值，将评价结果划分为弱度、较弱、中度、较强和强度共5个土地可持续利用性等级 (表2)。并且，对部分重要指标进行可持续性分级。对具实际意义的指标主要考虑研究区与全国平均水平的差异，对只有统计意义的指标主要根据其频率分布确定阈值，将这些评价值划分为弱度、较弱、中度和强度等4个等级 (表3)

表2 土地可持续利用评价目标层分级标准

表3 部分重要指标分级标准

2 结果及分析

按照上述体系和标准计算，统计各分区不同土地可持续利用等级的县占各区总县数的比例，结果如图2。

图2 生态脆弱区土地可持续利用评价 (a)环境支持性 (b)资源保护性 (c)经济可行性 (d)社会接受性 (e)综合评价

2.1 环境支持性评价

自然灾害频发、森林覆盖率低和土地退化严重均造成研究区较低的环境支持性。黄土高原区、西北干旱风沙区和农牧交错区的环境支持性较弱，较弱和弱度的土地可持续等级县分别有51个、32个和16个，各自占该区总县数的55.4%、49.2%和53.3%;三江源区和西南岩溶区中度、较强和强度可持续等级县比重分别达81.2%和78.4%，环境支持性相对较高。

结合单项指标，2005年研究区自然成灾率达到15.5%，远高于全国10.8%的平均水平，黄土高原区和西南岩溶区分别高达20.2%和16.7%。森林覆盖率方面，生态脆弱区仅为8.1%，不及全国平均水平18.2%的一半，且分布不均，集中分布在西南岩溶区。土地退化方面，土地沙化/石漠化面积增加较快区域主要分布在农牧交错区和西南岩溶区:农牧交错区土由于该区垦殖和游牧方式交替，沙化面积15年间涨幅超过35%;西南岩溶区则普遍存在土地石漠化增加现象。

需特别指出:黄土高原区是全国最为集中的水蚀剧烈区，水蚀极强度和剧烈的区域面积分别占全国的57%和72%，主要集中在陕、晋交界的榆林、吕梁和临汾地区，以及陕北与甘肃东部接壤的延安和庆阳地区。西北干旱风沙区是全国风蚀最为严重的地区，风蚀极强度和剧烈区域的面积分别占全国的61%和95%，严重侵蚀区域主要分布在该区西南部的新疆和田地区，以及该区东北部的内蒙古、甘肃接壤的阿拉善盟和张掖市。农牧交错区风蚀、水蚀分布也比较广泛，严重侵蚀区域主要分布在毛乌素沙地 (图3)。

图3 土壤侵蚀分级评价分布

2.2 资源保护性评价

超载过牧、过度农垦等粗放式的土地利用方式使生态脆弱区的土地资源承受巨大的压力。西北干旱风沙区和西南岩溶区资源保护性相对较低，弱度和较弱度可持续等级的县分别有31个和49个，各自占该县总数的47.7%和39.2%;其他3区资源保护性相对较好，强度、较强度等级县的比例接近或超过50%。

西北干旱风沙区和黄土高原区15年间耕地面积增加比例超过20%的县分别有35个和30个。其中，西北干旱风沙区耕地急剧增长区主要分布在新疆喀什、和田和阿克苏地区，以及甘肃西北部的张掖市和酒泉市;黄土高原区其耕地增长比例更高达38%，耕地剧烈增长主要集中在该区北部地区，包括陕西北部、宁夏南部和甘肃东北部地区 (图4)。

15年来生态脆弱区畜牧业发展较快，超载过牧成为研究区普遍存在的问题。以1个羊单位/hm2草地作为理论载畜量，生态脆弱区超载过牧的县数比例达85%左右。其中，超载过牧现象在西南岩溶区和农牧交错区更为突出。西南岩溶区弱度和较弱可持续等级的比例达88.8%，分布广泛;农牧交错区弱度和较弱县比重也达到40.0%，主要分布在该区东北部的内蒙古前山丘陵区和毛乌素沙地北部地区。

图4 耕地增长分级评价分布

2.3 经济可行性评价

生态脆弱区的经济发展水平较低，大多远滞后于全国。三江源区和黄土高原区分别有弱度和较弱等级的县15个和46个，各自占该县总数的93.7%和50.0%，经济可行性相对较低;西北干旱风沙区、西南岩溶区和农牧交错区弱度和较弱等级县比例均低于30%，经济可行性相对较高。

第一产业占GDP比重方面，2005年全国平均水平为12.4%，而研究区高达18.3%，其中三江源区对农牧业的依赖严重，比重达57.9%。从人均GDP的角度，2005年研究区仅为3 050元，低于全国平均值的县占83.8%。三江源区、黄土高原区和西南岩溶区弱度、较弱可持续性的县比重均超过60%;只有农牧交错区和西北干旱风沙区相对较好，人均GDP分别达到1.015万元和0.689万元。其中，三江源区人均GDP仅为1 030元，发展水平较低的县主要分布在该区的中部和东部;黄土高原区则主要集中在该区的西部地区，包括甘肃东部、宁夏南部的广阔地区以及陕西和山西接壤的榆林市、吕梁市和临汾市;西北干旱风沙区则主要分布在新疆的喀什市和与和田市 (图5)。

2.4 社会接受性评价

人口的增长、生活的贫困导致对资源的粗放利用和过度消耗，进一步加剧生态与环境的恶化。三江源区和西南岩溶区的社会可接受性较低，其弱度和较弱等级的县达到13个和71个，比重分别达到81.2%和56.8%;黄土高原区弱度、较弱等级县的比重达40.2%，社会可接受性居中;而农牧交错区和西北干旱风沙区强度、较强度等级县各占分区总县数的76.7%和55.5%，社会可接受性相对较高。

农民人均纯收入方面，生态脆弱区平均仅为2 276元，低于全国平均值的县数占81%左右。据我们统计，生态脆弱区国家贫困县数量占到全国贫困县总数的52%，只有农牧交错区和西北干旱风沙区人均纯收入相对较高，分别达到3 880元和3 160元。

2005年生态脆弱区人口自然增长率为5.51‰，略低于全国5.89‰的平均水平，但是三江源区人口自然增长率却高达38.20‰，其可持续性弱度和较弱等级的县有12个，占分区的75.0%，人口增长的压力最大;西北干旱风沙区和西南岩溶区也达到8.55‰和7.10‰，也高于全国平均水平;此外，西北干旱风沙区人口集中分布在绿洲等狭小区域，人口增长较快的县主要分布在昆仑山北坡绿洲地区和该区北部地区 (图6)。

图5 人均GDP分级评价分布

图6 人口自然增长分级评价

图7 生态脆弱区土地可持续利用综合评价

2.5 综合评价

综合评价结果表明，生态脆弱区的弱度、较弱可持续性等级的县在空间分布上较为分散，黄土高原区和三江源区的弱度、较弱可持续性等级的县分别有51和14个，所占分区总县数比例各为55.4%和87.5%，整体可持续性较低。西北风沙区和西南岩溶区弱度、较弱可持续性等级县比重分别为40.0%和33.6%，较强和强度县数比重为43.1%和38.4%，土地可持续性水平居中偏上。农牧交错区弱度、较弱等级县比重达30.0%，较强、强度县比重达43.3%，土地可持续性相对较高。

弱度可持续性等级县主要分布如下:西北干旱风沙区为和田和喀什的昆仑山北坡绿洲地区;黄土高原区则在陕北与山西交界的丘陵沟壑地区，宁夏南部和甘肃交界的山区;农牧交错区主要分布在内蒙古前山黄土丘陵区;三江源地区主要分布在青海省中部三大江源头所在地区;西南岩溶区则分布较为分散，主要有高原盆地结合部的贵州西南与云南交界地区，贵州东南与广西交界的北回归线两侧的岩溶山原区 (图7)。

3 结论

生态脆弱区总体上生态与环境恶化的趋势没有得到明显的遏制，土地资源利用的可持续性较低，土地的承载能力、自然资源的供养力和社会经济发展水平均低于全国的平均水平。综合表明，黄土高原区和三江源区的弱度、较弱可持续性等级的县数比例各为55.4%和87.5%，整体可持续性相对较低;其余3区强度和较强可持续性等级的县比重均超过或接近40%，可持续性相对较高。从空间上，土地弱度可持续性的主要聚集区，包括新疆昆仑山北坡绿洲区、黄土高原丘陵沟壑区、宁夏南部山区、青海三江源区和贵州南部岩溶山区，在今后的土地资源开发利用中需要人们重点关注。

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