基于GIS陇南市生态功能区划及环境友好型土地利用模式

*第25卷第1期干旱区资源与环境Vol．25No．12011年1月JournalofAridLandResourcesandEnvironment．2011文章编号:1003－7578(2011)01－039－05基于GIS陇南市生态功能区划及环境友好型土地利用模式刘英英，石培基，刘春雨，魏伟，魏晓萍，李斌(西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070)提要:针对陇南市的自然、经济和生态条件，运用现代生态学理论，采用叠置法，以主导因素的区划界线为模板，综合分析其它非主导因素的区划界线，以相重合的界限或平均位置作为新区划的界限，最终确定生态功能的区划界线，对其进行了生态功能区划。陇南市辖区划分为2个一级生态区、2个二级生态亚区和11个三级生态功能区，包括水源涵养与生物多样性生态功能区、农业与水土保持生态功能区、滑坡及泥石流重点控制区，并针对不同功能区土地资源的特点，探讨了各区的环境友好型土地利用模式，提出了土地资源区域治理措施和土地利用的方向。关键词:生态功能区划;环境友好型;GIS;土地利用模式;陇南市中图分类号:X171．1文献标识码:A生态功能区划是指根据区域生态环境要素、生态环境敏感性与生态服务功能空间分异规律，将区域划分成不同生态功能区，用以指导区域的生态建设与生态保护、自然资源有序开发和产业合理布局。而土地利用模式直接成为土地生态环境好坏的决定性因素［1，2］。到20世纪90年代中后期，国际社会提出环境友好，实行环境友好土地利用和环境友好流域管理，建设环境友好城市，发展环境友好农业、环境友好建筑业等［3］。环境友好型土地利用模式是建立的具有高效的经济过程和和谐的生态功能的网络型土地利用方式，有利于经济发展、有利于保护资源和改善生态环境。陇南市内地形复杂，人多地少、各业用地矛盾突出，自然生态环境很脆弱、能源短缺。在西部大开发战略下，要保持经济和社会事业快速发展，又要不破坏生态环境，那么实现其可持续发展就是值得探讨的问题。因此，文中针对陇南市的自然、经济和生态条件，对其功能进行了分区，并提出了各区环境友好型土地利用模式。1研究区概况陇南市位于甘肃省东南边陲，东连陕西，南接四川，北靠天水，西连甘南，为甘肃南下东出之要冲(图1)，其地理位置介于104°01'～106°34'E、32°35'～34°32'N，辖武都区、宕昌县、成县、康县、文县、西和县、礼县、徽县、两当县八县一区，岷江和康南2个林业总场［4］，全市土地总面积2．79万hm2。该区属于大陆性季风气候，气侯温和;全市多年平均气温15．2℃;多年平均≥10℃的活动积温3596．5℃;多年平均降雨量442．8mm;平均无霜期252d;多年平均日照时数1945．7h;多年平均风速1．3m/s;多年平均年蒸发量1206．9mm。该区属中切割低山、中山区，山势西高东低，素以山大沟深而著称。区域最低处海拔为550m，最高处海拔为4187m。土壤类型棕壤、褐土、褐土性土、黑垆土、黑钙土等。其中暗棕壤是主要的林业土壤，褐土的天然植被是干旱森林，低山丘陵区的褐土适宜于种植耐旱的干果类。截止2007年，陇南市总人口275．19万人。其中城镇人口129．81万人，占市属总人口的47．8%;农村*收稿日期:2009－10－29。基金项目:国家社会科学基金项目(08AMZ003)、西北师范大学科技创新项目(NWNU－KJCXGU－03－20)、西北师范大学学生学术科研资助金(2010)、西北师范大学地环学院学生学术科研资助金(2010)联合资助。作者简介:刘英英(1984～)，女，河北邯郸人，硕士研究生，主要研究方向为环境生态学。E－mail:[e-mail]干旱区资源与环境第25卷·40·人口145．38万人，占县属总人口的52．8%;人口密度为99人/km2。全市人均GDP为4063元，约甘肃人均国民生产总值的1/3。2研究区生态功能区划2．1生态功能区划原则根据国家发布的《生态功能区划暂行规程》［5］，生态功能区划原则主要有:1)可持续发展原则:生态功能区划的目的是促进资源的合理利用与开发，避免盲目的资源开发和生态环境破坏，增强区域社会经济发展的生态环境支撑能力，促进区域的可持续发展［1］。2)主导性原则:在决定生态功能分异的诸因素中，以主导因素为主来划分生态功能区。3)相似性原则:生态功能区划是根据区划指标的一致性与差异性进行分区的，由于自然因素的差别和人类活动影响，不同等级的区划单位各有一致性标准。4)区域共轭性原则:区域所划分对象要有空间上完整的自然区域。即任何一个生态功能区必须是完整的个体，不存在彼此分离的部分。5)生态效益优先原则:生态功能区划是以当前区域的自然、图1研究区位置示意图Fig．1Sketchofstudyregion社会经济条件和科学技术水平为基础，结合考虑长远发展目标与思路，突出以生态效益为中心，实现区域的可持续发展。生态功能区划应以可持续发展观作为长远的刚性指导原则，并结合各地区的具体情况进行因地制宜的分析及适宜的调整［6－9］。2．2生态功能区划方法运用现代生态学理论，分析研究区域生态环境特征与生态环境问题、生态环境敏感性和生态服务功能空间分异规律的基础上，采用叠置法，通过空间叠置，以主导因素的区划界线为模板，综合分析其它非主导因素的区划界线，以相重合的界限或平均位置作为新区划的界限，最终确定生态功能的区划界线。叠置法是将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性。将单因子分布图进行栅格处理以后，利用ArcGIS空间分析模块中的栅格计算器将带有属性值的栅格图进行加权叠加，得到叠加的综合指数，再将所有栅格的属性值重分类，得出最终的综合因子叠加图［8－11］(图2)。2．3生态功能区划依据图2要素空间叠置方法示意图Fig．2Spatialoverlapforeveryelement根据分区原则及方表1研究区生态功能区划方案法，结合陇南市实际条件，Tab．1Ecologicalregionalizationplanforstudyregion陇南市的生态功能区划采用3级分区［2，9，10］:一级区划分，以自然一级功能分区Ⅰ二级功能分区Ⅱ三级功能分区Ⅲ白龙江、白水江河谷农业生态功能区Ⅲ1徽成盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ2西礼盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ3地理和社会经济活动特点为依据，划界时注意自然地理和社会经济活动特点的一致性，同时尽可能考虑地貌单元和县级行政边界的完整性。命名由地名+特征+生态区构成。秦巴山地森林生态区Ⅰ1藏东－川西高原森林、草甸生态区Ⅰ2秦岭山地森林生态亚区Ⅱ1岷山－邛崃云冷山林、高山草甸生态亚区Ⅱ2岷宕山地农业与水土保持生态功能区Ⅲ4康县、武都南部水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ5南秦岭山地落叶阔叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ6小陇山林区水源涵养与生物多样性重要生态功能区Ⅲ7北秦岭西部水源涵养生态功能区Ⅲ8白水江山地水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ9白龙江上游针叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ10白龙江河谷山地滑坡及泥石流重点控制区Ⅲ11第1期刘英英等基于GIS陇南市生态功能区划及环境友好型土地利用模式·41·二级区划分，以生态系统类型和特点为依据，注意生态系统类型与过程的完整性。命名由地名+类型+生态亚区构成。三级区划分，以生态服务功能的重要性、生态环境敏感性等指标为依据，划界时注意生态服务功能和生态环境敏感性的一致性。命名由地名+生态服务功能特点(或生态环境敏感性特点)+生态功能区构成。因此，陇南市生态功能区划分为一级生态区Ⅰ、二级生态亚区Ⅱ和三级生态功能区Ⅲ(表1)。陇南市的一级生态区、二级生态亚区是重合的(图3)，陇南市一级生态区Ⅰ包括秦巴山地森林生态区Ⅰ1、藏东－川西高原森林、草甸生态区Ⅰ2;二级生态亚区Ⅱ包括秦岭山地森林生态亚区Ⅱ1、岷山－邛崃云冷山林、高山草甸生态亚区Ⅱ2。在此基础上三级生态功能区Ⅲ划分出11个分区(图4)，包括白龙江、白水江河谷农业图3研究区生态功能一二级分区Fig．3Ecologicalregionsandsub－ecologicalregionsofstudyregion生态功能区Ⅲ1、徽成盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ2、西礼盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ3、岷宕山地农业与水土保持生态功能区Ⅲ4、康县、武都南部水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ5、南秦岭山地落叶阔叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ6、小陇山林区水源涵养与生物多样性重要生态功能区Ⅲ7、北秦岭西部水源涵养生态功能区Ⅲ8、白水江山地水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ9、白龙江上游针叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ10、白龙江河谷山地滑坡及泥石流重点控制区Ⅲ11。3各功能区环境友好型土地利用模式探讨3．1环境友好型土地利用的概念综合众多学者的相关概念的描述，采用杜加强等学者的环境友好型土地利用诠释概念，是指在土地利用过程中，充分考虑土地利用、土地覆被变化的环境效应，在维持并不断提高土地承载能力和生态环境容量的前提下，遵循开发利用和整治保护相结合的原则，适度、充分、集约高效利用土地，在持续满足人类生存发展需要的同时，实现土地生产力的不断提高和生态环境的日益改善［12］。研究区11个三级生态功能区可综合分为水源涵养与生物多样性保护生态功能区、农业与水土保持生态功能区、滑坡及泥石流重点控制区三大类，文中将从这三类来分析环境友好型土地利用模式。3．2农业与水土保持生态功能区3．2．1基本特征及主要生态问题图4研究区三级生态功能分区Fig．4Ecologicalfunctionzonesofstudyregion本区位于陇南市的中部(表2)，分布在岷宕山地、西礼盆地、徽成盆地、白龙江和白水江河谷区，总面积1．22万hm2，占全县土地总面积的43．33%;年均≥10℃积温达2357℃，年无霜期200d;西和、礼县山间盆地与部分土石山区，分布有深层黄土，质地较细，结构松散，孔隙度小，粘粒与腐殖质含量低，石灰质含量较高，遇水易散失，容易造成强烈的水土流失;在熟制一季有余，两季不足的半山区，正值雨季，裸地休闲，极易遭受土壤侵蚀，该区属中重度侵蚀区，造成森林覆盖率和植被覆盖率低，是影响该区生态环境的主干旱区资源与环境第25卷·42·要方面。3．2．2环境友好型土地利用模式本区水土流失严重，若要建立新的生态环境平衡，唯一的办法就是搞好水土保持，因此，本地区应充分发挥区域资源优势，以植树造林为主要途径发展林果等产业，改善生态环境，加强本区水土保持林网的建设，集雨灌溉，防水固土，保持土壤肥力。发展次生林、提高森林质量，增加生长量和出材率，对林中迹地进行人工更新和人工促进天然更新，尽快扩大森林资源，对现有经济林进行垦复改造和引进优良品种，扩大种植面积，提高质量，增加产量，严禁毁林开荒和乱砍滥伐造成新的水土流失。并大力推行科学技术，实行科学种田，提高当地单位面积产量及经济效益。其模式的结构(图5)。该区建设大河坝－官鹅沟国家森林公园，发展生态旅游，形成新的经济增长点。3．3水源涵养与生物多样性保护生态功能区3．3．1基本特征及主要生态问题本区位于陇南市的边缘(表2)，分布在小陇山林区、南秦岭山地落叶阔叶林区、康县、武都南部、白水江山地、白龙江上游针叶林区、北秦岭西部区，总面积1．39万hm2，占全县土地总面积的49．84%;年均≥10℃积温达3697℃，年无霜期210d;水资源丰富，光照充足，天然植被较好，森林覆盖面积广阔，但自然生态环境却很脆弱，主要表现在:人类图5水土保持型生态农业模式结构Fig．5Eco－agriculturestructurebasedonsoilandwaterconservation活动干扰强度大;生态系统结构单一，生态功能衰退;森林资源过度开发、天然草原过度放牧，致使林线后移迅速，草场严重退化;自然栖息地的破坏使生物多样性受到严重威胁，许多野生动植物种濒临