长江上游流域山丘区土地利用类型与格局研究

长江上游流域山丘区土地利用类型与格局研究

土地负荷，又称土地人口负荷或土壤资源负荷，是指在一定生产条件下，土地资源的生产力和在一定生活水平下能够承受的人口限制。这是过去20年来资源、人口和生态研究的高度问题。中国耕地有限且以山丘坡耕地为主,人地关系尤为紧张。研究我国山丘区土地承载力可对该区域土地资源生产状况和可承载人口的能力进行科学预测与评价,具有十分重要的意义。长江流域是我国低山丘陵的主要分布区,其干流在宜昌以上统称上游,属山丘地貌,上游流域面积为1.005×106km2,占长江流域面积的55.83%,占国土面积的10.46%,具有较为丰富的自然资源和较大的发展潜力。然而,由于人口急剧增长,对土地资源的掠夺式经营,土地垦殖率的不断提高,生态环境建设发生的土地利用类型与格局的变化,加之不合理的土地利用方式和自然灾害的叠加作用,人类活动已接近甚至超过生态阈值,导致长江上游流域山丘区的土层日益贫瘠,自然灾害频发,生态环境恶化加剧,土地承载力下降等问题,对流域经济发展和区域生态安全构成严重威胁。四川省宜宾市是长江上游山丘区的典型代表,本文以之为例,对长江上游山丘区的土地承载力进行研究与评价,以期为该区生态环境的进一步治理与改善、土地资源的合理利用与开发和资源、人口、环境和区域经济的协调发展提供基础数据和科学依据,同时,为我国类似广大低山丘陵区土地资源的利用与开发提供借鉴与参考。1土地资源环境评价1.1研究区概况研究区宜宾市位于四川省南部,金沙江、岷江、长江三江汇合处,被誉为“万里长江第一城”。境内地貌以中低山地和丘陵为主体,岭谷相间,平坝狭小零碎,自然概貌为“七山一水二分田”。境内海拔在500~2000m的中低山地占46.6%,丘陵占45.3%,平坝仅占8.1%,全市土地面积13283km2,总人口510万人,属中亚热带湿润季风气候类1.2研究区土地资源利用现状宜宾土地资源相对贫乏,现有土地总面积132.94hm21。由于城市的扩张、矿产资源的开发利用、工业的发展和生态环境工程的建设,1995~2003年,宜宾市耕地和未利用地面积逐年减少,尤其水田面积减少趋势明显,城镇村及工矿用地面积增加,林地面积增加趋势明显,而园地、牧草地、交通用地及水域面积变化相对稳定。1.3研究与评价方法(1)土地资源生产潜力预测方法:选择趋势外推法,利用指数平滑、自然增长、回归方程、Logistic曲线等方法,按历史发展趋势顺延外推,通过多模型拟合选优,建立回归模型方程,对宜宾市的土地资源生产潜力进行预测和评估。(2)土地资源承载能力的预测:运用趋势外推法对宜宾市土地资源生产潜力进行预测,在此基础上,考虑温饱、小康及相对富裕3种生活类型所需的营养标准及人口数量的变化,对宜宾市土地可承载人口进行估算,计算承载差额。(3)土地资源人口容量评价:应用环境容量等级系数计算和等级划分方法,对宜宾市土地资源人口容量进行总体评价1,得出土地资源在不同时期可承载的不同生活类型人口数量的状态。(4)数据处理:建模所应用的数据处理程序均采用SPSS统计分析软件中的相关程序。2结果与分析2.1人口数量预测模型根据宜宾市1949~2003年主要年份总人口与非农业人口数1,建立模型方程,对宜宾市2010、2015和2020年的人口数量进行预测,并计算出相应的农业人口数量。预测模型方程为:总人口:y=-83063+10996.10lnt,(r=0.9869);非农业人口:y=e45.6761-82532/t,(r=0.9955);上式中:y为人口数;t为年份;r为相关系数;下同。宜宾市人口数量预测结果见表1。由表1可知,尽管由于城市化进程加快,宜宾市的农业人口从2010~2020年所占比重略有下降,但仍在80%以上,亦即表明宜宾作为长江上游的一个典型山丘型农业地区,经济的发展与农业人口的增加都对该区域的土地承载力具有较高的要求。2.2根据宾川生产潜力分析2.2.1玉米、高炉、花茶苷,水曲奇,生长1.根据宜宾市1949~2003年主要年份农作物产量1,建立模型方程。主要粮食作物与经济作物的产量预测模型方程为:稻谷:y=3.1×107-6.0×1010/t,(r=0.9418);小麦:y=-3.52×106+1867.479t,(r=0.9513);玉米:y=-7.0×107+9248877lnt,(r=0.9581);红苕:y=e77.3162-129743/t,(r=0.9513)大豆:y=e15.8982-11544/t,(r=0.8834);高粱:y=-739304+382.548t,(r=0.9296);油料:y=1.5×10-16×(e0.0236t),(r=0.9407);油菜籽:y=-702626+361.254t,(r=0.9028);花生:y=e-23.61+0.0169t,(r=0.9214);甘蔗:y=3.0×10-6×(e0.0122t),(r=0.8858);水果:y=e-154.51+0.0829t,(r=0.9143)。宜宾市主要农作物预测结果见表2。2.2.2猪蛋蛋作u根据宜宾全市主要畜产品、蔬菜的统计数据1,建立回归模型,对2010、2015和2020年的畜产品与蔬菜产量进行预测。预测模型方程为:肉类:y=3.1×10-81×1.1038t,(r=1.000);牛奶:y=-1.0×105+52t,(r=1.000);禽蛋:y=7.0×10-98×(e0.1166t),(r=1.000);蜂蜜:y=-169288+85t,(r=1.000);蔬菜:y=3.9×10-61×(e0.0764t),(r=1.000)。宜宾市主要畜产品、蔬菜产量预测结果见表3。2.2.3预测产量集的预测根据宜宾市土地生产潜力的预测分析结果,将宜宾市主要消费食物的预测产量汇总于表4。其中粮食主要包括谷物、大豆和薯类,油料作物主要包括花生、油菜籽、芝麻和向日葵籽等,水果主要包括梨和柑桔,肉类包括猪肉、牛肉、羊肉、兔肉和家禽肉。2.3宾川的土壤资源可以承受人为预测2.3.1学习食物所含的营养成分依据《主要食物成分表》中每百克食品所含营养成分,制定出宜宾市主要消费食物所含的营养成分标准,见表5。根据营养成分标准,结合宜宾市主要消费食物产量的预测值,计算出各类食物中所包含的营养成分,结果见表6。将各项营养成分分类汇总,得到宜宾市主要消费食物所含的总营养成分(表7)。2.3.2比小口容量和比小,比小人口容量土地资源人口容量与人们的消费水平密切相关,消费水平越高,人口容量就越小,消费水平越低,人口容量就越大。参照我国的推荐营养标准、小康标准以及世界各国的营养标准,并结合四川省与宜宾市的实际,拟定出宜宾市3种生活类型的人均消费营养标准(表8)。2.3.3土地承载人口数量根据宜宾市主要消费食物所含营养成分,结合3种生活类型的人均消费营养标准,通过计算(取最小值)可得到每一生活类型下的土地资源生产潜力所能承载的人口数量,计算结果见表9。表9表明,不同生活类型不同时期的可承载人口均大于预测人口,说明宜宾市土地资源承载人口还有较大的潜力和空间。随着生活水平的提高,承载余额越来越小,这客观上反映了消费水平与人口容量之间的相互关系。同时,在每一生活类型下,承载余额日益增大,这表明目前土地资源生产潜力由于受到科学技术和生产性投入的限制而没有得到充分发挥,随着生产条件的改善和科技成果的进一步转化,承载余额也增大,可承载人口也越大。2.4土地承载力评价结果在宜宾市可承载人口估算的基础上,通过土地资源人口容量等级系数的计算和等级划分对宜宾市土地承载力进行总体评价,可得出或富余或满足或欠缺的3种评价结论。环境容量等级系数计算公式:Qd=Qi−KiQiQd=Qi-ΚiQi上式中:Qd为环境容量等级系数;Qi为第i种环境容量值;Ki为第i种环境现状值。环境容量等级评定标准和宜宾市土地承载力等级评定结果分别见表10,表11。由表11可知,宜宾市土地承载力总体评价结果与可承载人口估算的结果是一致的,3种生活类型下的容量等级基本都在“3”以上,即达到“满足”水平,表明宜宾市土地资源人口容量还有较大的潜力和空间,在今后一段时间内不会成为宜宾区域经济发展的制约因素。而且随着时间的推移,宜宾综合实力的提升和人民生活水平及生活质量的逐步提高,土地利用结构的逐步优化,宜宾市土地资源承载力将达到“满足”甚至“富余”水平。3土地资源环境分析,提高土地承载力,保障区域生态安全以四川省宜宾市为例开展的长江上游山丘区土地承载力的研究结果表明,土地资源的生产潜力在2010、2015和2020年时都能满足温饱型、小康型及相对富裕型这3种生活类型条件下的人口数量需求。3种生活类型下的容量等级基本都在“3”以上,即达到“满足”水平,并呈现出向“富余”水平提高的趋势,亦即表明尚具有较大潜力和空间的土地承载力是构成宜宾区域经济发展的有利因素,以水土流失治理为重点的生态环境建设导致的土地利用结构的变化和其它人类活动对宜宾土地承载力产生的影响在宜宾发展可承受的阈值之内。要进一步提高宜宾土地承载力必须考虑到土地资源的相对贫乏和独特的土地资源禀赋,扬长避短,发展生态特色农业。宜宾农业资源非常丰富,仅农作物品种达800余种,其中粮食作物250多种,经济作物80余种,蔬菜200余种,绿肥5种。以市场为导向,充分利用特色资源优势,发展生态特色农业,建立优质粮、茶叶、果蔬、畜牧、林竹五大特色农产品基地,确保粮食生产安全,是充分发