生态位理论在土地利用研究中应用评述

□文/何颖斯

（广东工业大学管理学院 广东·广州）

［提要］ 生态位理论是生态学的重要理论之一，近年来广泛应用于土地可持续利用的衡量工作当中。但在具体的应用中，仍受限于评价因子局限性、评价结果静态性等方面的问题。因此，本文从生态位理论的缘起、相关概念、理论及在土地利用研究中的具体应用现状等方面入手，评述其优缺性，并提出相应的改进对策。

一、生态位理论的缘起及其相关概念

（一）生态位理论的缘起。生态位的相关研究最早起源于20 世纪10 年代。许多国外的学者在现代生态学的背景下对生态位理论开展相关的研究工作，取得可观的研究成果。其中，生态位的概念由Grinnell 在1917 年首次提出，并将其定义为仅由一个物种或亚种所占据的最终单位，即“空间生态位”。1927年，动物学家Charles Elton 提出，一个动物的生态位显示了它在该物种所处环境中的地位，及其与食物天敌的关系，即“功能生态位”。1957 年，Hutchinson 从数学的角度对生态位概念进行抽象化表述，提出“多维超体积生态位”。综合相关学者对生态位所描述的定义，可看出生态位理论是解释和描述每个实体如何适应生存环境的分析框架。

（二）土地利用生态位相关概念。为解决土地利用变化引起的复杂的生态和经济社会问题，生态位理论是土地利用研究的合适手段之一。为更全面地体现不同土地利用类型在土地利用系统中的功能、地位及容量，土地利用生态位一般包括自然、经济和社会三个方面。自然生态位是指在土地利用行为过程中所产生的生态价值及其未来的发展趋势。经济生态位是指土地利用在经济方面所体现的效益影响作用。它是土地利用变化的主要驱动因素之一，也是提高土地利用效率，从而实现土地可持续利用的有效途径之一。社会生态位是指不同土地利用方式和强度对研究区域人口的容纳量、城市化建设水平、政策制度及人文发展等多层次的影响。这三个方面相辅相成，可共同构建土地利用的综合生态位，多角度诠释土地利用生态位的含义。

（三）生态位的相关理论

1、生态位重叠理论。在固定的区域系统中，当两个或多个生物单元共享相同的环境或资源时，就会发生生态位重叠。在环境或资源有限的情况下，生态位重叠与后续竞争的强度成正比。当各个维度都出现生态位重叠，将伴随着激烈的竞争。当资源充足时，少数维度的生态位重叠不会导致竞争，而促进生物单元之间的共生发展。生态位重叠理论同样适用于土地利用研究。在一个区域的土地利用系统中，区域土地不可避免地在自然、经济和社会等方面相互影响，这种相互作用会进一步引发区域土地利用行为的资源竞争和共享，进而造成土地生态位的重叠。当资源匮乏时，同一土地利用系统中具有生态位重叠的两个或多个单元将展开激烈竞争；而当资源充足时，单元将不会发生竞争关系。

2、生态位的态势理论。生态位理论认为，生物单元是情景相互作用的结果。“态”和“势”是生态位态势理论中的两个关键概念。“态”是指土地利用类型单元过去的利用行为及其他经济社会等环境因素相互作用的结果，反映土地利用类型单元现有的利用状况；“势”代表土地利用类型单元未来的趋势以及支配环境资源的能力，有助于预测土地利用未来的状况。分析土地利用类型单元的发展，要结合过去的情况和未来的趋势，清楚地了解当前的状况。基于态势理论的土地利用生态位计算公式如下：

式中，Ni是土地利用类型生态元i 的土地利用生态位（i=1，2，3…n），Si是土地利用类型生态元i 的“态”，Pi是土地利用类型生态元i 的“势”；Sj是土地利用类型生态元j 的“态”，Pj是土地利用类型生态元j 的“势”，Ai和Aj代表纲量转换系数。Si+AiPi是土地利用类型生态元i 的绝对生态位。

二、生态位理论在我国土地利用研究中具体应用情况

（一）土地利用研究简述。目前，土地利用方向的研究领域逐步从全球尺度转向区域尺度。20 世纪90 年代以来，学者们采用定量评价方法，选取相关指标对土地利用变化进行研究。一开始，人们通过线性规划、模拟退火函数算法、遗传算法及遥感技术等数学方法来寻求土地利用配置的进一步优化。这些方法主要是为了优化土地利用的数量结构，而未能优化土地利用类型的空间分布。随着空间相关模型的发展，越来越多的空间分析模型，如人工神经网络、元胞自动机模型被用于研究土地利用的空间变化。而在定量评价指标方面，逐渐从单一的、传统的定性描述转向多指标评价的定量研究。

（二）生态位理论研究简述。生态位理论是现代生物学的核心概念之一。生态位理论不仅代表了生活空间的特征，还包括了生物的特征，如能源、活动时间、行为和物种之间的关系。如今，生态位理论已经从传统的个体、种群、群落和生态系统扩展到其他生物组织层面，例如基因、细胞、器官、社会-经济-自然复合生态系统等。基于CNKI 数据库，将“生态位”“生态位理论”作为关键词在期刊类别进行检索，整合数据后可发现生态位理论研究的主题主要集中于理论视域，并涉及企业策略发展、信息技术服务、旅游竞争力及城市土地生态位等多方向。而在次要主题分布方面，集中于生态位宽度、生态位重叠、生态位适宜度、生态位扩充等研究模型，并同时涉及企业生态位、旅游地、协同发展、战略生态管理、生物群落等研究层次。多学科相互交叉和渗透，显现出自然科学、经济和社会研究综合化不断深入的趋势。

（三）基于生态位理论的土地利用研究情况。近年来，随着土地利用强度的不断加大，城镇建设用地面积的不断拓展，甚至是人类不合理的土地开发及利用行为不断增多，导致土地资源配置问题日益凸显，日益影响经济社会的可持续发展。在此背景下，土地资源利用问题日渐受到各行各业的重视。基于生态位理论的不断完善与发展，学者们相继将其与土地学科进行融合，为土地利用评价相关研究提供新的视角。土地利用是人与土地资源相互作用下，通过不同的土地利用方式和强度形成的动态系统。就目前的研究成果来看，生态位理论在我国土地利用中的差异化应用主要体现在研究尺度和研究内容两个方面，由于这两个方面涉及到具体数量指标的界定，因此会针对不同的研究尺度和研究内容适当调整生态位理论的测度模型，以体现具体问题具体分析的观念。

在研究尺度上，学者们的研究可分为国家、区域和地方尺度。一般而言，研究尺度的大小会随着研究目的的变化发生改变。立足于国家尺度的研究确定的指标一般可获取性较强，并且更多地从可比性角度出发考虑；区域尺度会考虑不同级别的地域范围，结合区域的土地资源状况、自然环境等实际情况来确定指标及计算方式；而地方尺度则立足于更微观的角度，使得评价结果更具针对性。在研究内容上，主要集中于区域或单个用地类型的土地适宜性评价、土地集约利用评价、土地可持续利用评价等方面。其中，单个用地类型的研究具体集中于以定向或定量的方式表述用地类型在整体土地利用中的结构关系、转化以及随着经济发展和城市化进程的推进，土地利用所带来的社会效益。而在土地利用过程研究中，学者们大多基于生态位理论中的态势理论、重叠理论、扩充压缩理论、适宜度理论等理论模型对土地利用生态位进行测算。研究有利于调整和优化土地利用布局，进而达到改善土地利用效果，提高土地自然、社会、经济效益的目的。据此，生态位理论在土地利用中的评价并非一成不变，理论的应用也应因地制宜，根据区域的差异性，搜集相应的数据，使用对应的方法，以获得精确度更高的评估结果。

三、生态位理论在土地利用研究中应用评述

就目前来看，生态位理论与土地利用研究间的联系紧密度不断加强，并且取得了可观的成果，但仍存在需要完善的地方。其优点与存在的缺陷主要体现在以下方面：

（一）优点

1、适用性广。与人工神经网络、元胞自动机等空间相关模型相比，生态位理论概念相对简单，模型所呈现的结果相对直观清晰，更易于理解，同时在不同学科上的应用适用性更广。基于生态位理论的土地利用研究可以快速、直观地获取研究区域土地利用类型的特征。基于上述土地生态位的相关研究，可以对土地利用变化与自然、经济和社会三个系统的相互作用进行综合分析。将区域土地利用系统视为一个生态系统，得以计算出不同的土地利用类型的集合所占用土地利用生态位的超体积。土地利用生态位可作为系统评估土地利用变化的概念和技术步骤，并可通过增加社会经济和自然领域的数据来丰富这一步骤。因此，提供了土地利用的主要变化过程及其空间维度的概要，是决策者了解土地利用变化、其深层次的原因及其可能做出的影响。

2、可量化的认知。由于土地利用状况难以准确量化，人们对其的把握往往局限在定性方面，而生态位理论强调的是占据空间范围内土地资源的集合，可从空间维度对土地利用进行度量，进而分析区域的土地利用发展状况，使人们对土地可持续利用发展有一个可量化的认知。在此基础上，通过对量化结果的分析，对现行的发展方式做出客观评价。

3、政策指导性。生态位理论的实际应用中，所反映的是研究区域在特定发展过程中对土地资源的需求和生态系统供给能力的平衡性，在反映不同土地利用方式对土地资源及生态资源影响的同时，揭示区域土地利用的能力，以及评价单元在资源、环境、社会和经济方面利用行为的优劣势。合理调控土地利用单元间的生态位协调互补，可以有效地促进区域的健康发展。对政府制定宏观政策具有一定的指导意义。

（二）存在的缺陷

1、评价因子体系存在局限性。在基于生态位理论的土地利用评价中，具体的评价因子体系往往只能涵盖部分影响土地利用的因素，评价因子的维度不足会使得土地利用的评估与实际存有一定的偏差。评价因子体系的不完整性将影响评估结果的可信度。

2、评价结果的静态性。在生态位理论与土地利用方向的融合研究中，多数基于各研究区域的统计年鉴中的社会、经济及环境类数据，进而通过测度模型进行量化评价。在增加土地利用现状及变化的可视化之余，也显露出生态位理论模型的静态性，难以体现年内各时期的土地利用的具体演化过程。

四、改进对策

（一）细化指标并进行子系统评价。由前文可知，生态位理论在土地利用研究的应用过程中，在参数与评价因子的确定上，备受争议。因此，未来使用中，为了更好地反映指标间所表征内容的属性差异，需进一步细化土地利用评价，并在此基础上，建立土地可持续利用评价的若干个子系统，作为底层单元量化评价内容，以获得多维度信息，提高评价结果的可信度与研究的科学性。此外，纯粹基于现有结果的土地利用生态位研究会导致土地利用评价工作陷入简单的再循环当中，因此评价因子的权重设计应具备前瞻性及引导性。

（二）跨学科融合，实现动态评价。土地利用问题是一个涉及社会、经济和自然环境等多学科问题，单纯依靠土地利用研究领域学者们的努力，难以实现动态评价，多学科融合是较为科学的突破点。因此，实现基于生态位理论的土地利用分析的动态性评价，除了在不断改进模型输入数据类型的基础上，还应构建跨学科融合的研究框架，并在区域社会、经济和自然环境综合分析的基础上，合理判断未来土地利用的结构发展趋势，以得出具有说服力的动态结果。与此同时，也应适当平衡不同学科之间研究内容的偏侧。

（三）结合区域特色，微调参数。生态位理论的普适性既有评价结果具备可比性的优点，也有参数设定微观性考量不足的缺点。而土地的异质性使得区域土地可持续利用的评价不得不考虑参数设定的微观性。因此，未来使用中，有必要根据特定的研究区域和目的，在平衡区域特色和横向比较的基础上，确定合适的参数微调规则和具体的技术流程，以使评价结果更符合实际。