黄土高原土地资源空间分布研究

黄土高原土地资源空间分布研究

洛杉矶高原是中国最脆弱的生态环境之一。严重恶化的生态环境已成为当地社会可持续发展的主要障碍。沙漠化、水土流失和水资源匮乏等问题日益严重，导致土壤肥力下降，土壤资源严重破坏。诚然,黄土高原的生态环境问题是自然因素和人类活动共同影响的结果,但日益强化的人类活动使得生态环境恶化不断加剧已是不争的事实。人类活动对环境的影响表现在很多方面,但对于黄土高原来说,其方式主要是不合理的土地利用,特别是陡坡地开垦。坡地一经开垦,原有的自然平衡遭到破坏,坡面能量及物质循环发生变化,使地表水和土壤迁移转化向灾害的方向发展,导致严重的水土流失,其结果使得土地资源贫瘠化,人民生活贫困化。因此,严重的水土流失是黄土高原生态环境恶化的根本症结。随着国家整体经济水平的不断提高,加上西北地区丰富的资源优势,国家实施了西部大开发战略。为了保证西部经济发展,国家十分重视西部地区的生态建设,而黄土高原是西部生态环境恢复和建设的重点地区。由于人类不合理的土地利用方式是引起严重水土流失的根本原因,坡耕地水土流失的治理就是黄土高原生态环境恢复和农业可持续发展的关键。大面积的坡耕地退耕还林还草是创建黄土高原“山川秀美”的前提,是实现黄河流域生态环境良性循环的重要保证。但是,如何贯彻中央的“退耕还林(草),封山绿化,以粮代赈,个体承包”政策措施,怎样合理科学及有效地进行退耕是首先需要研究解决的科学问题。位于阴山以南,秦岭以北,太行山以西以及日月山-贺兰山以东的黄土高原,涉及我国中西部地区的7个省(区),有221个县市。自然条件和经济状况差异很大,在有限的资金前提下退耕还林还草不能实行一刀切,首先需要明确退耕还林还草的耕地分布和重点退耕区所在,以及实施退耕紧迫性的区域差异。为此,在计划和实施退耕还林还草战略以前,必须对黄土高原土地资源特征,尤其是土地坡度构成和垦殖率状况进行科学分析,找出土地坡度构成和垦殖率状况的区域分异特点。本文利用国家“七五”科技攻关课题的基础数据资料,运用RS和GIS手段对黄土高原的土地坡度构成和垦殖率状况进行了分析研究,其结果可为黄土高原退耕还林还草工程的实施提供科学依据。1县级单元属性表的添加及量化所用数据来自国家“七五”科技攻关课题“黄土高原综合治理”的基础数据资料:《中国黄土高原地区耕地坡度分级数据集》。选择MapInfo4.0作为地理信息系统平台,因为它能将图形和文字信息完善结合,能将所需要的信息资料通过地理图形形象直观地表达出来,且便于利用。根据黄土高原的范围及行政界限,首先对图形进行数字化处理。线要素图层包括黄土高原边界、省界、县界、黄河干线;面要素图层为黄土高原县政图,包括陕西省、山西省、甘肃省、宁夏回族自治区和内蒙古自治区的221个县级行政区。其次,对系统属性数据给予赋值;再次,通过MapInfo对数据库的计算和添加、更新功能,得出各县级单元不同坡度级所需要的数据。最后,进行空间成图和区域分析,获取所需要的土地坡度构成和垦殖率地域差异等专题图。考虑到行政上的方便,文中分析都以县域为单元对属性表添加所需字段,对每一字段进行属性数据赋值和分析,不同字段的属性数据代表不同的意义。不同坡度级土地比例是指县内不同坡度级的土地面积与全县土地面积的比值,例如,宝鸡县≥25°土地比例指宝鸡县内≥25°土地面积与全县土地面积的比值。不同坡度级耕地比例是指县内不同坡度级耕地面积与全县耕地总面积的比值,例如固原县≥25°耕地比例指固原县内≥25°耕地面积与全县耕地总面积的比值。不同坡度级的垦殖率指不同坡度级的耕地面积与不同坡度级的土地面积的比值,例如,志丹县≥15°土地垦殖率指志丹县≥15°耕地面积与≥15°土地面积的比值。从过去水土保持工作的总结看,以县域为单元进行水土保持规划及治理有许多优越性,可以真正把水土保持工作变为政府行为,利于健全投资机制,发展商品经济,并能因地制宜、轻重缓急地进行退耕治理。因此,文中对数据所作的空间成图和要素分析均建立在县域单元基础上。2环保生态材料地面坡度大小是决定土壤侵蚀强弱的重要因素,不合理的土地利用是黄土高原地区水土流失加剧的根本原因。而陡坡开垦是人类土地利用方式不合理的表现。治理水土流失就是通过调整土地利用结构,达到恢复生态的目的。退耕还林还草是土地利用结构调整的重要措施。但要科学地实施退耕还林还草,使其发挥最大的生态和经济效益,必须对黄土高原土地和耕地的坡度构成及其区域分异规律作出科学的调查和分析,以便为退耕还林还草的决策提供科学依据。2.1土地的分布特点黄土高原地区面积为4274.4万hm2,其中地面坡度为0~3°的土地占全区总土地面积的25.36%。全区有8个县0~3°土地比例在80%以上,有41个县0~3°土地比例在50%以上,这41个县0~3°的土地面积占黄土高原该坡度级总土地面积的30.6%。全区0~3°土地集中的县域,主要分布于汾渭平原。黄土高原坡度≥15°的土地面积为2053.2万hm2,占总土地面积的近1/2,主要分布于南至汾渭平原,北到长城,东到吕梁山,西至子午岭范围内的黄甫川、窟野河、无定河、泾河等黄河支流流域。全区15°以上土地面积比例大于70%的县有39个,这39个县15°以上土地面积占黄土高原该坡度级总土地面积的32.9%;大于50%的县有101个,其面积为1415.8万hm2,占黄土高原该坡度级总土地面积的68.95%。在县域上的分布相对集中,如图1所示。黄土高原25°以上土地面积比例大于50%的有24个县,这24个县25°以上土地面积为279.1万hm2,占全区该坡度级总土地面积的30.43%;大于30%的县有53个,其面积占黄土高原该坡度级总土地面积的59.9%,而且其分布更为集中,如图2所示。整个黄土高原坡度在3~7°和7~15°范围的土地比例相对较小,在每个县内所占比例也较小,最大不到40%,大于20%的县只有14个。这说明在黄土高原土地坡度构成中,平坦地和陡坡地比例较大,尤其是陡坡地比例大。2.2阴山山地的分布黄土高原地区耕地总面积为1396.7万hm2,其坡度构成比例如表1所示。其中,小于15°的耕地面积占全区耕地总面积的61.06%。黄土高原地势虽然崎岖,但平坦耕地比例相对较大,加上梯条田,比例更大。黄土高原0~3°的耕地集中分布于汾渭平原和吕梁山、太行山之间。全区0~3°的耕地比例大于70%的县有35个,这35个县0~3°的耕地总面积占全区耕地总面积的10.89%,占全区该坡度级耕地面积的31.55%;大于50%的县有68个,其该坡度级耕地总面积占全区18.5%,占全区该坡度级耕地总面积的53.6%。可见,黄土高原平坦耕地集中分布于主要县域,这有利于集约化农业生产的发展。黄土高原地区15°以上的坡耕地占耕地总面积的20.51%。如图3所示,全区≥15°坡耕地比例大于30%的县主要分布于河口到龙门之间的黄甫川、窟野河、无定河、延河、洮河等黄河支流流域,有50个县,其面积为162万hm2。黄土高原25°以上的坡耕地比例较小,仅占全区总耕地面积的5.41%,但其分布更为集中于黄河的几条支流流域。2.3土地垦殖率分布情况垦殖率指县内耕地面积与土地面积之比。县域每一坡度级垦殖率的计算,可反映县内每一坡度级开垦程度,据此可说明退耕的紧迫性差异。如表1所示,黄土高原垦殖率随坡度增加而减小,这符合客观规律。黄土高原各县平均垦殖率为0.38,最大垦殖率为0.82,最小为0.09。全区坡度0~3°土地垦殖率>0.7的县有37个,>0.5的县有115个。由图4所示,全区15°以上土地垦殖率>0.5的县有7个,在0.3以上的县有22个。这些县主要分布在黄河中游几条支流流域和六盘山区。六盘山及以西的县区15°以上的土地比例虽然在0.5以下,但垦殖率较大,高的可以在0.5以上。全区25°以上坡地垦殖率>0.5的县有11个,>0.3的县有28个,垦殖率最大的是保德县,为0.98。从黄土高原县域垦殖率等级分布图上看,陡坡地比例大的县,陡坡垦殖率并不是最大,反而在一些陡坡地比例小的县,垦殖率较大。因为垦殖率大小与地区人口、经济等因素有关。汾渭平原虽然平坦地多,但人口密度大,农业经济发达,使有些地区陡坡地垦殖率也较大。在陕北、晋北等地区陡坡地比例大,因为人口密度小,经济较为落后,以粗放型农业生产为特点,所以,陡坡地垦殖率有些地区反而较小。在黄河中游几条支流小流域和六盘山及以西的县区,垦殖率虽然普遍在0.3以下,但因为其陡坡地多,所以陡坡耕地面积较大,带来的环境危害非常大。例如,延安市,≥15°土地比例很大,为0.89,土地垦殖率只有0.28;≥15°的耕地面积是全区最大的,为8.7万hm2。从县域陡坡耕地面积比例等级分布看,陡坡耕地高度集中于黄河中游几条支流流域和六盘山区黄河支流流域,陡坡地垦殖率一般在0.1以上。3土地与模型区面积比较(1)黄土高原土地资源地域差异明显,退耕还林还草必须有步骤、分轻重缓急地进行。首先应在陡坡地多,陡坡开垦强度大、面积广,并且水土流失强烈的地区实施退耕。(2)坡度大于15°的土地面积为2053.2万hm2,占全区土地面积