生態位理論在土地利用研究中應用評述

□文/何穎斯

（廣東工業大學管理學院 廣東·廣州）

［提要］ 生態位理論是生態學的重要理論之一，近年來廣泛應用于土地可持續利用的衡量工作當中。但在具體的應用中，仍受限于評價因子局限性、評價結果靜態性等方面的問題。因此，本文從生態位理論的緣起、相關概念、理論及在土地利用研究中的具體應用現狀等方面入手，評述其優缺性，并提出相應的改進對策。

一、生態位理論的緣起及其相關概念

（一）生態位理論的緣起。生態位的相關研究最早起源于20 世紀10 年代。許多國外的學者在現代生態學的背景下對生態位理論開展相關的研究工作，取得可觀的研究成果。其中，生態位的概念由Grinnell 在1917 年首次提出，并將其定義為僅由一個物種或亞種所占據的最終單位，即“空間生態位”。1927年，動物學家Charles Elton 提出，一個動物的生態位顯示了它在該物種所處環境中的地位，及其與食物天敵的關系，即“功能生態位”。1957 年，Hutchinson 從數學的角度對生態位概念進行抽象化表述，提出“多維超體積生態位”。綜合相關學者對生態位所描述的定義，可看出生態位理論是解釋和描述每個實體如何適應生存環境的分析框架。

（二）土地利用生態位相關概念。為解決土地利用變化引起的復雜的生態和經濟社會問題，生態位理論是土地利用研究的合適手段之一。為更全面地體現不同土地利用類型在土地利用系統中的功能、地位及容量，土地利用生態位一般包括自然、經濟和社會三個方面。自然生態位是指在土地利用行為過程中所產生的生態價值及其未來的發展趨勢。經濟生態位是指土地利用在經濟方面所體現的效益影響作用。它是土地利用變化的主要驅動因素之一，也是提高土地利用效率，從而實現土地可持續利用的有效途徑之一。社會生態位是指不同土地利用方式和強度對研究區域人口的容納量、城市化建設水平、政策制度及人文發展等多層次的影響。這三個方面相輔相成，可共同構建土地利用的綜合生態位，多角度詮釋土地利用生態位的含義。

（三）生態位的相關理論

1、生態位重疊理論。在固定的區域系統中，當兩個或多個生物單元共享相同的環境或資源時，就會發生生態位重疊。在環境或資源有限的情況下，生態位重疊與后續競爭的強度成正比。當各個維度都出現生態位重疊，將伴隨著激烈的競爭。當資源充足時，少數維度的生態位重疊不會導致競爭，而促進生物單元之間的共生發展。生態位重疊理論同樣適用于土地利用研究。在一個區域的土地利用系統中，區域土地不可避免地在自然、經濟和社會等方面相互影響，這種相互作用會進一步引發區域土地利用行為的資源競爭和共享，進而造成土地生態位的重疊。當資源匱乏時，同一土地利用系統中具有生態位重疊的兩個或多個單元將展開激烈競爭；而當資源充足時，單元將不會發生競爭關系。

2、生態位的態勢理論。生態位理論認為，生物單元是情景相互作用的結果。“態”和“勢”是生態位態勢理論中的兩個關鍵概念。“態”是指土地利用類型單元過去的利用行為及其他經濟社會等環境因素相互作用的結果，反映土地利用類型單元現有的利用狀況；“勢”代表土地利用類型單元未來的趨勢以及支配環境資源的能力，有助于預測土地利用未來的狀況。分析土地利用類型單元的發展，要結合過去的情況和未來的趨勢，清楚地了解當前的狀況。基于態勢理論的土地利用生態位計算公式如下：

式中，Ni是土地利用類型生態元i 的土地利用生態位（i=1，2，3…n），Si是土地利用類型生態元i 的“態”，Pi是土地利用類型生態元i 的“勢”；Sj是土地利用類型生態元j 的“態”，Pj是土地利用類型生態元j 的“勢”，Ai和Aj代表綱量轉換系數。Si+AiPi是土地利用類型生態元i 的絕對生態位。

二、生態位理論在我國土地利用研究中具體應用情況

（一）土地利用研究簡述。目前，土地利用方向的研究領域逐步從全球尺度轉向區域尺度。20 世紀90 年代以來，學者們采用定量評價方法，選取相關指標對土地利用變化進行研究。一開始，人們通過線性規劃、模擬退火函數算法、遺傳算法及遙感技術等數學方法來尋求土地利用配置的進一步優化。這些方法主要是為了優化土地利用的數量結構，而未能優化土地利用類型的空間分布。隨著空間相關模型的發展，越來越多的空間分析模型，如人工神經網絡、元胞自動機模型被用于研究土地利用的空間變化。而在定量評價指標方面，逐漸從單一的、傳統的定性描述轉向多指標評價的定量研究。

（二）生態位理論研究簡述。生態位理論是現代生物學的核心概念之一。生態位理論不僅代表了生活空間的特征，還包括了生物的特征，如能源、活動時間、行為和物種之間的關系。如今，生態位理論已經從傳統的個體、種群、群落和生態系統擴展到其他生物組織層面，例如基因、細胞、器官、社會-經濟-自然復合生態系統等。基于CNKI 數據庫，將“生態位”“生態位理論”作為關鍵詞在期刊類別進行檢索，整合數據后可發現生態位理論研究的主題主要集中于理論視域，并涉及企業策略發展、信息技術服務、旅游競爭力及城市土地生態位等多方向。而在次要主題分布方面，集中于生態位寬度、生態位重疊、生態位適宜度、生態位擴充等研究模型，并同時涉及企業生態位、旅游地、協同發展、戰略生態管理、生物群落等研究層次。多學科相互交叉和滲透，顯現出自然科學、經濟和社會研究綜合化不斷深入的趨勢。

（三）基于生態位理論的土地利用研究情況。近年來，隨著土地利用強度的不斷加大，城鎮建設用地面積的不斷拓展，甚至是人類不合理的土地開發及利用行為不斷增多，導致土地資源配置問題日益凸顯，日益影響經濟社會的可持續發展。在此背景下，土地資源利用問題日漸受到各行各業的重視。基于生態位理論的不斷完善與發展，學者們相繼將其與土地學科進行融合，為土地利用評價相關研究提供新的視角。土地利用是人與土地資源相互作用下，通過不同的土地利用方式和強度形成的動態系統。就目前的研究成果來看，生態位理論在我國土地利用中的差異化應用主要體現在研究尺度和研究內容兩個方面，由于這兩個方面涉及到具體數量指標的界定，因此會針對不同的研究尺度和研究內容適當調整生態位理論的測度模型，以體現具體問題具體分析的觀念。

在研究尺度上，學者們的研究可分為國家、區域和地方尺度。一般而言，研究尺度的大小會隨著研究目的的變化發生改變。立足于國家尺度的研究確定的指標一般可獲取性較強，并且更多地從可比性角度出發考慮；區域尺度會考慮不同級別的地域范圍，結合區域的土地資源狀況、自然環境等實際情況來確定指標及計算方式；而地方尺度則立足于更微觀的角度，使得評價結果更具針對性。在研究內容上，主要集中于區域或單個用地類型的土地適宜性評價、土地集約利用評價、土地可持續利用評價等方面。其中，單個用地類型的研究具體集中于以定向或定量的方式表述用地類型在整體土地利用中的結構關系、轉化以及隨著經濟發展和城市化進程的推進，土地利用所帶來的社會效益。而在土地利用過程研究中，學者們大多基于生態位理論中的態勢理論、重疊理論、擴充壓縮理論、適宜度理論等理論模型對土地利用生態位進行測算。研究有利于調整和優化土地利用布局，進而達到改善土地利用效果，提高土地自然、社會、經濟效益的目的。據此，生態位理論在土地利用中的評價并非一成不變，理論的應用也應因地制宜，根據區域的差異性，搜集相應的數據，使用對應的方法，以獲得精確度更高的評估結果。

三、生態位理論在土地利用研究中應用評述

就目前來看，生態位理論與土地利用研究間的聯系緊密度不斷加強，并且取得了可觀的成果，但仍存在需要完善的地方。其優點與存在的缺陷主要體現在以下方面：

（一）優點

1、適用性廣。與人工神經網絡、元胞自動機等空間相關模型相比，生態位理論概念相對簡單，模型所呈現的結果相對直觀清晰，更易于理解，同時在不同學科上的應用適用性更廣。基于生態位理論的土地利用研究可以快速、直觀地獲取研究區域土地利用類型的特征。基于上述土地生態位的相關研究，可以對土地利用變化與自然、經濟和社會三個系統的相互作用進行綜合分析。將區域土地利用系統視為一個生態系統，得以計算出不同的土地利用類型的集合所占用土地利用生態位的超體積。土地利用生態位可作為系統評估土地利用變化的概念和技術步驟，并可通過增加社會經濟和自然領域的數據來豐富這一步驟。因此，提供了土地利用的主要變化過程及其空間維度的概要，是決策者了解土地利用變化、其深層次的原因及其可能做出的影響。

2、可量化的認知。由于土地利用狀況難以準確量化，人們對其的把握往往局限在定性方面，而生態位理論強調的是占據空間范圍內土地資源的集合，可從空間維度對土地利用進行度量，進而分析區域的土地利用發展狀況，使人們對土地可持續利用發展有一個可量化的認知。在此基礎上，通過對量化結果的分析，對現行的發展方式做出客觀評價。

3、政策指導性。生態位理論的實際應用中，所反映的是研究區域在特定發展過程中對土地資源的需求和生態系統供給能力的平衡性，在反映不同土地利用方式對土地資源及生態資源影響的同時，揭示區域土地利用的能力，以及評價單元在資源、環境、社會和經濟方面利用行為的優劣勢。合理調控土地利用單元間的生態位協調互補，可以有效地促進區域的健康發展。對政府制定宏觀政策具有一定的指導意義。

（二）存在的缺陷

1、評價因子體系存在局限性。在基于生態位理論的土地利用評價中，具體的評價因子體系往往只能涵蓋部分影響土地利用的因素，評價因子的維度不足會使得土地利用的評估與實際存有一定的偏差。評價因子體系的不完整性將影響評估結果的可信度。

2、評價結果的靜態性。在生態位理論與土地利用方向的融合研究中，多數基于各研究區域的統計年鑒中的社會、經濟及環境類數據，進而通過測度模型進行量化評價。在增加土地利用現狀及變化的可視化之余，也顯露出生態位理論模型的靜態性，難以體現年內各時期的土地利用的具體演化過程。

四、改進對策

（一）細化指標并進行子系統評價。由前文可知，生態位理論在土地利用研究的應用過程中，在參數與評價因子的確定上，備受爭議。因此，未來使用中，為了更好地反映指標間所表征內容的屬性差異，需進一步細化土地利用評價，并在此基礎上，建立土地可持續利用評價的若干個子系統，作為底層單元量化評價內容，以獲得多維度信息，提高評價結果的可信度與研究的科學性。此外，純粹基于現有結果的土地利用生態位研究會導致土地利用評價工作陷入簡單的再循環當中，因此評價因子的權重設計應具備前瞻性及引導性。

（二）跨學科融合，實現動態評價。土地利用問題是一個涉及社會、經濟和自然環境等多學科問題，單純依靠土地利用研究領域學者們的努力，難以實現動態評價，多學科融合是較為科學的突破點。因此，實現基于生態位理論的土地利用分析的動態性評價，除了在不斷改進模型輸入數據類型的基礎上，還應構建跨學科融合的研究框架，并在區域社會、經濟和自然環境綜合分析的基礎上，合理判斷未來土地利用的結構發展趨勢，以得出具有說服力的動態結果。與此同時，也應適當平衡不同學科之間研究內容的偏側。

（三）結合區域特色，微調參數。生態位理論的普適性既有評價結果具備可比性的優點，也有參數設定微觀性考量不足的缺點。而土地的異質性使得區域土地可持續利用的評價不得不考慮參數設定的微觀性。因此，未來使用中，有必要根據特定的研究區域和目的，在平衡區域特色和橫向比較的基礎上，確定合適的參數微調規則和具體的技術流程，以使評價結果更符合實際。