三峡库区土地资源可持续利用研究与土壤肥力相结合的理论基础

杨伟　李晓华

摘要：本文基于土地可持續利用的内涵及可持续发展理论、系统论、景观生态学等理论的阐释，借助生态位的概念，分析了三峡库区土地可持续利用生态位的特点及生态位宽度、生态位态势理论、生态位扩充和压缩理论。在相关理论分析的基础上提出了三峡库区土地资源可持续利用研究与土壤肥力相结合理论基础及三个结合点。

关键词：土地资源可持续利用土壤肥力整治模式分区整治潜力九龙坡区

一、土地资源可持续利用概念及相关理论

1、土地资源可持续利用概念

土地是一种不可再生的自然资源，是人类社会生存及发展的物质基础。国内外学者对土地资源可持续利用的内涵进行过多层面的探讨。普遍认为：土地资源可持续利用即既能满足当前人们对粮食的需求及社会经济协调发展、又不损害后代生存和发展的利益，并能不断提高人类生活水平和环境承载力的持久、高效的土地资源利用方式[1]。

2、土地资源可持续利用研究理论基础

（1） 可持续发展理论

可持续发展理论的形成和发展经历了较长的历史阶段，源于社会经济的快速发展过程中，人类活动对环境日益严重的破坏和污染。九十年代伊始，可持续发展观念被列入世界发展议程。1972年斯德哥尔摩人类环境大会、1992年巴西环境与发展大会、1994年世界人口与发展会议都相继提出可持续发展思想，中国《21世纪议程》也指出可持续发展要求代际公平，既满足当代人类需求，又要顾及后代的发展[2-3]。

（2） 系统理论

钱学森提出系统是由相互作用的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。土地利用即为系统，由一定的土地类型与土地利用方式组成，包括土地自然、经济、生态等子系统，与外部环境系统存在着物质、能量和信息的流通。土地利用系统复杂多样，研究系统内部各子系统之间的协调发展需要系统理论的指导和支撑。

（3）景观生态学理论

景观生态学是以景观为对象，探讨不同尺度异质性生态空间的结构、功能及动态变化，探寻景观优化利用与管护的学科，属宏观尺度生态空间研究范畴，空间异质性和生态整体性即为其理论内核。土地作为一个系统，具有空间异质性和生态整体性特征，将土地作为一个生态整体进行开发利用是土地资源可持续利用的有效途径，两者甚为类似，因此，景观生态学相关理论能有效地指导土地资源可持续利用研究[4]。

二、三峡库区土地可持续利用生态位内涵及理论

1、生态位内涵

关于生态位的概念，当前未形成统一定义。研究表明，通常情况下，为避免大自然中物种间的残酷竞争，大自然以空间将相近亲缘关系和相似生活习性的物种隔离开来，而不在相同区域共生，这种现象被生态学家称为生态位。当前，生态位是现代生态学的重要基础理论和农学、地理学等引进并合成新概念的“母概念”[5]。

2、三峡库区土地可持续利用生态位

土地利用即人类对土地资源的各种改造活动，其可持续利用方式要求土地开发利用活动中力求社会、经济、生态三效益的统一和协调。由于人类对各类土地利用边际效益的追求，使土地利用方式不断发生变化，其差异即为不同层次的生态位。土地利用生态位可以反应各类土地利用对新生境占用的能力，是一定的土地利用方式在某区域内占据的资源空间位置及在土地系统的信息、物质、能量转换过程中角色和经济社会发展中的地位。包括自然、经济、社会生态位三方面。

现阶段，不同学者对土地利用变化的研究，着重关注土地利用经济生态位和土地利用类型之间的作用强度，而对土地可持续利用生态位方面关注不多，更少涉及三峡库区。本文中三峡库区土地可持续利用生态位定义是指三峡库区在特定时段与城市、环境之间相互作用过程中形成的相对地位、功能和价值。三峡库区是一个生境脆弱生的态复合系统，土地资源持续利用应力求综合效益最大化，所以，按照功能可将三峡库区土地可持续利用生态位分为经济维、社会维及环境维等三类生态位[6]。

3、三峡库区土地可持续利用生态位特点

1）动态性

三峡库区土地资源可持续利用是在特定区域和时段的一个相对概念，土地资源利用是一个动态的过程。因此，土地资源可持续利用生态位处于不断变化过程中。动态性是三峡库区土地资源可持续利用生态位的基本特征。

2） 时空性

土地资源可持续利用程度衡量需要时空坐标多维组合，它是各要素在空间中的相对位置、集聚程度及区域间的相互平衡关系。不同的区域由于社会经济发展水平的不平衡，其内部各要素之间存在较大的差异，各要素在作用、内容、方向和强度方面均不一样，从而构成不同区域互为相异的土地资源利用的空间结构。这些空间结构并非一成不变，而随时间不断变化，因而土地利用生态位具有时空性。

3） 层次性

根据不同研究目的，可将生物单元划分为个体、种群、物种、群落、生态系统。生物个体即为最基本的生物单元，最大的生物单元是生物圈。从生物个体到生物圈，每个层次都是一个独立的生态系统，每个个体又各自有特定的生态位。土地利用本身是一种极其复杂、多变量、多因素、多层次的等级体系，包括宏观微观层次、不同效益层次等，三峡库区土地可持续利用生态位也有明显的层次性。

4、三峡库区土地可持续利用生态位理论

1）三峡库区土地可持续利用生态位宽度

所谓生态位宽度是指生态位大小或广度，是一个生物所利用的各种资源的总和、适应环境能力和利用资源的实际幅度[7]。三峡库区土地可持续利用生态位也可以用宽度来度量。其生态位是多维的，如经济维、社会维、环境维生态位。其宽度指其中某一维土地利用生态位在整个土地利用中所占的位置、发挥的作用。三峡库区土地可持续利用生态位即土地达到可持续利用所需要的所有资源的总和，包括土地质量、经济发展、生态环境、社会文明程度等的总和。

2）三峡库区土地可持续利用生态位态势理论

生态位概念的基本属性是生态位的态与势。态是生态元的状态，包括能量、资源占有量、经济科技发展水平等，是过去发展变化及与环境相互作用积累的结果；势指生态元对环境的现实影响力或支配力。

三峡库区土地可持续利用生态位也有态与势。其中态是三峡库区在过去土地利用过程中积累的状态及受区域经济社会发展影响相互作用的结果；势是土地利用生态元受区域经济社会发展影响的发展趋势或能力。两者结合表示土地可持续利用生态位宽度，计算公式：

Ri=Mi+EiFi∑nj=1（Mj+EjFj）（1-1）

其中：i，j=1，2，…，n；Ri为某因子i的生态位；Mi为某因子i的态，Fi为某因子i的势；Mj为某因子j的态；Fj为某因子j的势；Ei和Ej为量纲转换系数，其值为1；Mj+EjFj为绝对生态位[8]。

3）三峡库区土地可持续利用生态位扩充和压缩理论

生态元有不断延伸其生态位的潜力，当种间竞争减弱时，可逐步利用之前无法利用的生境，这种态势不断增加和延伸就是生态位扩充。如果某生物群落有外来竞争物种的侵入，本地物种就会被迫压缩对生境的利用，叫生态位压缩。三峡库区土地资源可持续利用生态位扩充是指由某土地资源利用生态元持续增长的潜力所引起的态势增加。由于土地利用生态位重叠导致土地利用生态元之间竞争作用增强，在某一生态元生态位扩充的同时，其它生态元生态位必然会受到压缩。

土地可持续利用生态位的扩充压缩程度，可由土地利用生态元生态位的势与初始态的比值进行量度。数学模型为：

Q=FM×1000‰（1-2）

式中：Q为研究区域土地可持续利用生态位扩充压缩度，即土地利用生态元的“态”在特定时段内的扩充或压缩率（以千分率表示），F为生态位在特定时段内的势，M为态。

Q表明在土地可持续利用生态位扩充或压缩的方向和速度，若某要素在相邻两年呈降低趋势，则增长率P为负值，Q也为负值。当Q>0时，表示土地可持续利用生态位扩充，Q越大，扩充速度就越大；当Q<0时，表示生态位压缩，Q越小，压缩速度越大；当Q=0时，表示生态位保持稳定状态[8]。

三、三峽库区土地可持续利用研究与土壤肥力的结合点

土地和土壤概念不同，但二者在农业上却被紧密地联系在一起。从历史和现状来看，中国是世界上的农业大国，更是具有4000年历史的农业古国，是现代农业科学知识的宝库，但旱涝灾害和环境污染有越演越烈的趋势，导致土壤肥力日益退化，特别是三峡库区。我们应总结经验教训，运用高科技成果，走投资少、收益大、影响面广的道路，全面推行生态农业建设。在三峡库区生态农业工程的建设中，土地可持续利用与土壤肥力的结合之处主要有：

（1）把土壤定义从单纯养分储存库的地位，提高到具有土壤胶体热力学特性的类生物体地位及研究土壤胶体控制养分和土壤植物共生体的生产性能上来，深入研究该共生体和类生物体的生理性能，随时鉴定其发展方向、肥力水平质和量的变化，作出提高自肥能力应采取的措施。

（2）研究明确支配作物产量的因子，不应该单纯是光合作用，而应该是决定作物产量和品质的光肥平衡。该法所根据的原理是太阳作用于土壤和植物共生体的渠道是太阳的光和辐射热两个能源。

（3）太阳辐射热日周期变化的规律可以用于鉴定土壤、地形、地质综合体的生态肥力，充分明确山水田林路组合对土壤生态肥力的影响，从而制订出最佳方式的农、林、牧、副、渔区域规划，为改良区域气候，提高区域生产力作出贡献。

第三方面即土地利用研究的内容，只是土地的划分主要以土壤的性质作为标准。土地利用方式与土壤肥力紧密相关，土壤肥力的高低是由土地利用方法和环境的矛盾造成的，主要有两种：一是地理因素，二是栽培技术。

以地理因素而言，从田间工作可知土壤和其下伏的岩层在历史时期内的风化过程和剖面发育历程不同，就可以导致土地利用方式和环境之间的矛盾，这些研究属于生态肥力的研究范畴。一般而言，水平岩层有利于养分的保存，倾斜岩层容易引起水分和养分的流失。因此，倾斜岩层往往是引起土壤生态肥力变坏的重要条件。在这些变化的基础上，地表由冲刷沉积因素产生的不同地文期，更加重了土壤和环境之间的矛盾，土壤和土地利用方式及环境之间的复杂矛盾，严重影响到作物生长的好坏。

为解决土壤肥力问题，必须解决土地利用方式和环境之间的矛盾。根据候光炯院士的土壤肥力生物热力学理论，可采用自然免耕法。主要要求：①杜绝免耕和少耕混杂进行，因为它破坏了微生物活动所需的水热气肥随时保持着稳匀足适状况。②人工造成土壤永久充满毛管水和粒状结构的最佳物理状态，使土壤杜绝水分养分和细胶粒流失的垄沟耕作制，实质上是迫使雨水或灌溉水流入沟内并下渗深层，使作物能顺利生长。③运用光肥平衡研究法鉴定各种土壤在不同季节的宜种性和宜肥性，以使土壤肥料加速提高。

参考文献：

[1]杨赛明，徐跃通，张邦花.区域土地资源可持续利用的生态安全评价[J].中国人口·资源与环境，2010，S1：325-328.

[2]牛文元.可持续发展理论的基本认知[J].地理科学进展，2008，3：1-6.

[3]齐晔，蔡琴.可持续发展理论三项进展[J].中国人口·资源与环境，2010，4：110-116.

[4]邱扬，张金屯，郑凤英.景观生态学的核心：生态学系统的时空异质性[J].生态学杂志，2000，2：42-49.

[5]陈英，张仁陟，陈蓓等.土地利用生态位理论构建与应用[J].干旱区地理，2010，5：791-801.

[6]李冬梅.基于生态位理论的三峡库区土地可持续利用研究[D].西南大学，2011.

[7]李德志，石强，臧润国等.物种或种群生态位宽度与生态位重叠的计测模型[J].林业科学，2006，7：95-103.

[8]牛海鹏，张安录. 耕地数量生态位扩充压缩及其生态环境效应分析—以河南省焦作市为例[J].生态经济，2008，9：37-44.