基于生態(tài)適宜性的濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源開發(fā)研究

王筱明

（山東師范大學(xué) 人口·資源與環(huán)境學(xué)院，濟(jì)南250014）

土地是人類賴以生存的重要資源，目前我國處于快速城市化時期，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，非農(nóng)建設(shè)將繼續(xù)占用大量土地，耕地資源將繼續(xù)減少，人地矛盾將進(jìn)一步加劇。為了緩解我國日益嚴(yán)峻的人地矛盾，自2001年以來，各地廣泛開展了土地整理工作，其中合理開發(fā)利用耕地后備資源成為土地整理的一項重要內(nèi)容，也是補充耕地的重要途徑之一?；牡厥亲钪匾母睾髠滟Y源，由于我國耕地資源緊缺，大多數(shù)地區(qū)進(jìn)行荒地開發(fā)以增加耕地數(shù)量為主要目的，從土地對耕種的自然適宜性角度測算其開發(fā)潛力［1－4］，或從經(jīng)濟(jì)適宜性角度分析其經(jīng)濟(jì)供給能力，根據(jù)土地開發(fā)的投入產(chǎn)出水平分析、確定荒地開發(fā)的可行性［5－6］，而對土地開發(fā)過程中的生態(tài)環(huán)境脆弱性和承載能力重視不夠。土地開發(fā)會打破原有的土地生態(tài)系統(tǒng)平衡，引起生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部組成要素的變化，以增加耕地為主要目標(biāo)的土地開發(fā)會破壞地表植被系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成景觀破碎，降低景觀穩(wěn)定性［7－8］，由于土地資源的不合理開發(fā)利用造成的土地退化及環(huán)境問題已引起人們的極大關(guān)注［9－10］。因此，土地開發(fā)應(yīng)以保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全為準(zhǔn)則［11－12］，分析土地開發(fā)對環(huán)境的影響［13－16］，防止土地退化。

本文以濟(jì)南市山地丘陵區(qū)為研究區(qū)域，以土地自然屬性及生態(tài)環(huán)境調(diào)查資料為依據(jù)，構(gòu)建土地利用生態(tài)適宜性綜合評價模型，評價研究區(qū)域土地適宜性，并估算宜耕荒地的開發(fā)潛力，以期產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，避免重蹈“邊開發(fā)邊破壞”的惡性循環(huán)之路，為濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源的合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與資料來源

1.1 研究區(qū)概況

濟(jì)南市地處魯中南低山丘陵與魯北沖積平原的交接帶，地勢南高北低。南部為低山丘陵帶，中部為山前平原帶，北部為臨黃平原帶，地勢自西向東逐漸下降。全市土地總面積7 998.59 k m2，現(xiàn)轄6區(qū)3縣1市，人均耕地0.06 h m2，受社會經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境條件等因素的影響，人地關(guān)系與土地資源開發(fā)利用的形勢并不樂觀。本文以濟(jì)南市DEM圖為基礎(chǔ)，參考坡度數(shù)據(jù)，以海拔100 m等高線為平原區(qū)和山地丘陵區(qū)的劃分界線，確定濟(jì)南市山地丘陵區(qū)范圍。濟(jì)南市山地丘陵區(qū)土地總面積為2 912 k m2，占全市土地總面積的35.71%，涉及歷下區(qū)、市中區(qū)、歷城區(qū)、長清區(qū)、章丘市和平陰縣。

根據(jù)2010年土地利用現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源包括荒草地、裸土地和內(nèi)陸灘涂三類用地，共71 718.03 h m2，占該區(qū)域土地總面積的24.63%，其中面積最大的是荒草地54 600.67 h m2，占76.13%，其次為裸土地17 045.87 h m2，占23.77%，內(nèi)陸灘涂面積較少，僅為71.49 hm2，占0.1%。

1.2 資料來源

本文研究數(shù)據(jù)來源于濟(jì)南市2010年1∶50 000土地利用現(xiàn)狀圖及濟(jì)南市10 m數(shù)字高程圖（DEM）、土壤圖、水土流失強度分級圖、濟(jì)南市統(tǒng)計年鑒及生態(tài)環(huán)境調(diào)查資料，從DEM圖中提取坡度，生成坡度圖。進(jìn)行土地適宜性評價時，在Mapinf o軟件支持下，獲取評價指標(biāo)的屬性數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建土地開發(fā)的生態(tài)適宜性評價模型

由于荒地資源所具有的特殊自然屬性和經(jīng)濟(jì)特征，在進(jìn)行荒地資源開發(fā)時應(yīng)遵循“生態(tài)約束”和“土地適宜性”兩個必要的前提條件，本文以土地利用生態(tài)敏感性作為土地開發(fā)的生態(tài)約束條件，以土地的自然屬性對土地利用適宜性的影響為主要評定尺度，按耕地對土地的要求，選取評價指標(biāo)，采用A HP法確定評價因子權(quán)重，建立生態(tài)適宜性評價指標(biāo)體系（表1），采用加權(quán)指數(shù)和法和極限條件法相結(jié)合建立生態(tài)適宜性評價模型，對荒地資源開發(fā)進(jìn)行生態(tài)適宜性評價，將宜耕荒地適宜性劃分為最適宜、中等適宜、勉強適宜和不適宜4個等級。評價模型如下：

式中：P——土地適宜性總分值；wi——評價因子權(quán)重；xi——評價因子的分值；n——評價因子個數(shù)。

表1 宜耕荒地生態(tài)適宜性評價指標(biāo)體系

2.2 建立土地利用生態(tài)敏感性分析模型

土地利用生態(tài)敏感性是由多種因素相互作用或疊加形成的。根據(jù)主導(dǎo)因素原則、科學(xué)性原則、定性和定量相結(jié)合的原則、可操作性原則，選取自然和文化遺產(chǎn)功能價值、飲用水源保護(hù)區(qū)、地表植被覆蓋率、水土流失強度、坡度5個指標(biāo)構(gòu)建土地利用生態(tài)敏感性分析指標(biāo)體系，采用AHP法確定評價因子的權(quán)重（表2）。

根據(jù)謝爾福德限制性定律，當(dāng)一個因素在數(shù)量或質(zhì)量上不足，接近可利用限度時，處于極度敏感條件，就會成為限制因素，即使其它因素都處于不敏感條件，此區(qū)域也屬于生態(tài)極度敏感區(qū)。為避免多因子綜合加權(quán)疊加分析生態(tài)敏感性時失效，本文采用多因子改進(jìn)綜合評價法進(jìn)行土地利用生態(tài)敏感性綜合分析，公式如下：

分值，wi，ni——第i個生態(tài)敏感性指標(biāo)的權(quán)重和分值，其中第4，5指標(biāo)是按單因子評價的方法，分析土地利用的生態(tài)敏感性。

3 結(jié)果與分析

濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源開發(fā)的生態(tài)適宜性評價結(jié)果見表3。

由表3可知，濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源質(zhì)量較差，其中不適宜開發(fā)為耕地的面積為37 747.97 h m2，占荒地資源總面積的52.63%，最適宜開發(fā)為耕地的面積很少，僅占3.33%，中等適宜的面積占19.38%，勉強適宜的面積占24.66%。

從空間分布上看，最適宜和中等適宜開發(fā)為耕地的荒地主要分布在歷城區(qū)、長清區(qū)、章丘市和平陰縣，位于生態(tài)不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)。這些區(qū)域土層較厚、土壤有機質(zhì)含量較高、灌溉條件好、地面坡度小，經(jīng)過整理后可能具有較好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。此區(qū)域土地開發(fā)時應(yīng)加強農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，以保障新增耕地的持續(xù)生產(chǎn)能力。勉強適宜開發(fā)為耕地的荒地在市中區(qū)、歷城區(qū)、長清區(qū)、章丘市和平陰縣分布較多，位于生態(tài)輕度敏感區(qū)和中度敏感區(qū)。這些區(qū)域的土地在土層厚度、土壤有機質(zhì)含量、灌溉條件、地面坡度等方面存在不同程度的限制，開墾為耕地的難度大、投入成本高，土地開發(fā)過程中應(yīng)采取必要的水土保持措施，保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境。不適宜開發(fā)為耕地的荒地位于生態(tài)中度敏感區(qū)及重度、極度敏感區(qū)，這些區(qū)域的土地限制性因素較多，具有土層薄、坡度較大等特點，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下很難進(jìn)行開發(fā)利用，且這一區(qū)域?qū)贊?jì)南市的水源涵養(yǎng)地，也是城市環(huán)境改善的生態(tài)用地，生態(tài)條件脆弱，無論從生態(tài)保護(hù)還是土地開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，均不適宜開發(fā)為耕地，這部分荒地資源可開發(fā)為林地，以增加林地面積，提高森林覆蓋率，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、涵養(yǎng)水源、保持水土、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、保護(hù)生物多樣性，也有利于改善區(qū)域人文和自然景觀，促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展。

表2 土地利用生態(tài)敏感性指標(biāo)體系

表3 濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源開發(fā)的生態(tài)適宜性評價結(jié)果

4 結(jié)論與討論

本研究以保障區(qū)域生態(tài)安全為前提，建立土地利用生態(tài)適宜性評價模型，計算宜耕荒地資源的開發(fā)潛力。研究結(jié)果表明，濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源質(zhì)量較差，受生態(tài)環(huán)境和土地限制性因素的制約，52.63%的荒地資源不適合開發(fā)為耕地，24.66%的荒地資源勉強適宜開發(fā)為耕地，且開墾為耕地的難度較大，最適宜和中等適宜開發(fā)為耕地的荒地資源占22.71%，主要分布在生態(tài)不敏感區(qū)或輕度生態(tài)敏感區(qū)，可見，山地丘陵區(qū)土地開發(fā)應(yīng)充分考慮生態(tài)環(huán)境的影響，避免生態(tài)破壞。

本文計算的濟(jì)南市山地丘陵區(qū)荒地資源開發(fā)潛力是生態(tài)約束條件下的最大潛力，實踐中，土地開發(fā)潛力的實現(xiàn)還取決于經(jīng)濟(jì)因素，即開發(fā)資金投入及開發(fā)后的產(chǎn)出效益。由于土地開發(fā)需要較多的資金投入，因此能否籌集到足夠的資金以及資金投入能否得到滿意的回報，都將影響土地開發(fā)的實現(xiàn)。

［1］ 朱玉碧，凌成樹.土地整理潛力評價指標(biāo)體系初探：以重慶市為例［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（6）：410-413.

［2］ 劉長勝，盧偉，金曉斌，等.GIS支持下土地整理中未利用地適宜性評價：以廣西柳城縣為例［J］.長江流域資源與環(huán)境，2004，13（4）：333-337.

［3］ 毛艷玲.GIS支持下的閩侯縣未利用土地適宜性評價［J］.福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，34（3）：382-385.

［4］ 葉妙君，盧偉，周寅康.廣西鹿寨縣土地開發(fā)潛力評價研究［J］.土壤，2004，36（4）：430-433.

［5］ 張迪，張鳳榮，安萍莉，等.中國現(xiàn)階段后備耕地資源經(jīng)濟(jì)供給能力分析［J］.資源科學(xué)，2004，26（5）：46-52.

［6］ 嚴(yán)長清，袁林旺，李滿春.江蘇省耕地后備資源的空間分異及開發(fā)時序模型研究［J］.地理與地理信息科學(xué)，2005，21（2）：58-61.

［7］ 張鳳太，張軍以，蘇維詞.喀斯特峰叢洼地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的景觀效應(yīng)初探［J］.水土保持研究，2012，19（4）：191-195.

［8］ 鐘學(xué)斌，劉成武，陳銳凱.基于生態(tài)補償?shù)牡颓饙彽馗脑炫c景觀生態(tài)設(shè)計［J］.水土保持研究，2012，19（4）：147-152.

［9］ Tri mble S W，Cr osson P.Land use：U.S.soil erosion rates：myth and reality［J］.Science，2000，289（5477）：248-250.

［10］ Solo mon D，Leh mann J，Zech W.Land use effects on soil organic matter properties of chro mic luvisols in semi-arid norther n Tanzania：car bon，nitrogen，lignin and car bohydrates［J］.Agricluture，Ecosystems and Environment，2000，78（3）：203-213.

［11］ 黃霄羽，畢銀麗，張占錄.土地整理中景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)建［J］.資源與產(chǎn)業(yè)，2008，10（5）：125-129.

［12］ 林彰平，劉湘南.東北農(nóng)牧交錯帶土地利用生態(tài)安全模式案例研究［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2002，21（6）：15-19.

［13］ 姜廣輝，張鳳榮，徐艷，等.論北京市耕地后備資源的開發(fā)可行性［J］.土壤通報，2007，38（2）：369-373.

［14］ Yu Guang ming，F(xiàn)eng Jing，Che Yi，et al.The identification and assessment of ecological risks for land consolidation based on the anticipation of ecosystem stabilization：a case study in Hubei Province，China［J］.Land Use Policy，2010，27（2）：293-303.

［15］ 羅為群，蔣忠誠，覃小群.廣西平果龍何屯景觀生態(tài)型土地整理模式探討［J］.廣西師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，23（2）：98-102.

［16］ 肖軼，尹珂.綜合國土整治規(guī)劃環(huán)境友好型土地利用影響評價：以重慶市璧山縣大路鎮(zhèn)為例［J］.水土保持研究，2012，19（5）：243-252.