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關(guān)鍵詞 蘆葦濕地；土壤生態(tài)系統(tǒng)；功能；作用

中圖分類號 F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）22-0238-01

根據(jù)1971年在伊朗拉姆薩所共同決議通過的“國際重要水鳥棲地保育公約”定義“濕地”為：“無論天然或人為、永久或暫時(shí)、靜止或流水、淡水或咸水、或二者混合者，由沼澤、泥沼、泥煤地或水域所構(gòu)成的區(qū)域，包括水深在低潮時(shí)不超過六公尺之沿海區(qū)域”。

從廣義上說，濕地土壤為在上述定義濕地范圍內(nèi)的具有一定土壤化育程度的顆粒介質(zhì)，其地下水層常達(dá)到或接近地表，喜水或水生植被生態(tài)相比較特殊。濕地土壤是濕地生物的載體、基質(zhì)，將地下生物與地上生物聯(lián)系起來。

1 蘆葦濕地土壤的特征

蘆葦濕地作為濕地類型中的一種，主要是淹水形成的土壤和成土物質(zhì)。一般包括有機(jī)土壤和未過土形成過程的沉積物[1-2]。在大部分蘆葦濕地中，許多有機(jī)殘?bào)w積累大于分解，形成泥炭基質(zhì)。季節(jié)性淹水的蘆葦濕地，氧化還原過程交替變化，蘆葦濕地的氧化還原條件對蘆葦濕地生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要作用。持續(xù)淹水的蘆葦濕地，具有相對穩(wěn)定的厭氧環(huán)境條件，使細(xì)粒礦物質(zhì)和有機(jī)物沉淀，變成蘆葦濕地的營養(yǎng)物質(zhì)，土壤中豐富的物質(zhì)養(yǎng)分、能量為生物的生存和發(fā)展提供了便利條件，其在整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。

2 蘆葦濕地土壤的功能和作用

2.1 蘆葦濕地土壤具有維持生物多樣性的功能

在濕地中存在大量生物，其中的大部分生物的棲息、生長、繁殖等在濕地上進(jìn)行。濕地土壤為生物如土壤微生物、植物、動物等提供棲息地，而且對土壤動物和微生物的數(shù)量、類群產(chǎn)生決定性作用，同時(shí)對植物的空間分布有決定性影響[3-5]。對盤錦市蘆葦濕地進(jìn)行調(diào)查表明，蘆葦濕地內(nèi)生長的大量水生植物和各種魚類、蝦、蟹等動物和微生物為鳥類、魚類提供了豐富和良好的生存空間，在物種多樣性保存與保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。

2.2 蘆葦濕地土壤具有調(diào)節(jié)氣候的功能

蘆葦濕地土壤通過對溫室氣體如甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）等進(jìn)行調(diào)節(jié)以對氣候產(chǎn)生影響。其中濕地土壤能明顯影響氮、碳的變化，特別是對甲烷、二氧化碳、氧化亞氮等的釋放、固定過程中起重要作用[6]。濕地土壤長期處于水濕環(huán)境，微生物活動受到明顯抑制，有機(jī)物質(zhì)分解緩慢，降低了氧化亞氮、二氧化碳等的釋放速度，隨著大量植物生長、衰亡，大量無機(jī)、有機(jī)碳、氮在蘆葦濕地積累，起到了固定氮、碳的作用。研究表明，濕地土壤單位面積氮、碳儲量居各生態(tài)系統(tǒng)之首。

盤錦市蘆葦濕地屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，溫度適宜，光照充足，降水集中，氣候宜人。占全市國土面積28%的沼澤、泥碳土質(zhì)的蘆葦濕地資源，是一個(gè)龐大的溫室氣體儲存庫，對溫室氣體有較強(qiáng)的吸收能力和儲存能力，對區(qū)域的氣候產(chǎn)生了重要的影響。另外，蘆葦濕地每年生產(chǎn)蘆葦45萬t，從蘆葦莖葉向大氣散發(fā)的水蒸氣約為3 000萬m3，因此，該市濕地比其他經(jīng)緯度相同的地方的氣候濕潤，冬天不冷，夏天不熱，因此被人們稱為海洋氣候[7]。這樣的氣候現(xiàn)象，與蘆葦濕地土壤所起的調(diào)節(jié)作用密不可分。

2.3 蘆葦濕地土壤具有養(yǎng)分維持功能

濕地土壤長期水分過高，處于還原的狀態(tài)，抑制植物殘?bào)w的分解，致使大量營養(yǎng)在土壤中積累，同時(shí)，濕地土壤沉積、截留大量營養(yǎng)，并通過這些養(yǎng)分的遷移、轉(zhuǎn)化，為濕地植物生長提供肥料，為濕地動物生活提供能量[8-9]。因此，蘆葦濕地土壤具有維持養(yǎng)分的功能。

2.4 蘆葦濕地土壤具有凈化功能

蘆葦濕地土壤是一個(gè)龐大的自然過濾器，具有很強(qiáng)的降解污染的特殊功能。蘆葦濕地不僅可以凈化水質(zhì)，還可以滯留沉積物和營養(yǎng)物，在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生各種各樣的物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，從而消除對人類和生態(tài)環(huán)境的危害和影響。蘆葦濕地土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)較好，微生物、動物數(shù)量、種類較多，對污染物質(zhì)的凈化主要是通過土壤的吸收、截留、沉淀、交換、吸附、氧化還原、代謝等途徑完成[10]。同時(shí)，土壤動物對有害物質(zhì)進(jìn)行分解，達(dá)到土壤凈化；土壤微生物通過其生命代謝活動，吸附、絡(luò)合、沉淀和轉(zhuǎn)化重金屬，降低其毒害，參與氮、碳、磷等元素的遷移、轉(zhuǎn)化和循環(huán)及其他元素地球生物化學(xué)循環(huán)，減輕甚至消除有毒、有害物質(zhì)，有效凈化土壤。

盤錦市蘆葦濕地的土壤結(jié)構(gòu)和植被的分布特點(diǎn)，決定了其凈化水質(zhì)的顯著特性。顆粒狀的土壤類型，有利于沉淀、過濾、吸附、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化、反硝化、營養(yǎng)元素的生物轉(zhuǎn)化和微生物的分解過程[11-12]。蘆葦對凈化水質(zhì)又具有神奇的功能，通過蘆葦生長的吸收過程可變污水為肥料，是一個(gè)典型的資源循環(huán)利用過程，對于凈化水質(zhì)，建立人與自然的和諧環(huán)境，起到了非常重要的作用。因此，蘆葦濕地既是一個(gè)龐大的天然過濾器，又是一個(gè)最廉價(jià)的污水處理場。

2.5 蘆葦濕地土壤具有水文調(diào)節(jié)功能

由于蘆葦濕地能夠調(diào)節(jié)地表水，從而使其在水平衡調(diào)節(jié)方面顯示出重要作用。由于蘆葦濕地土壤具有特殊的剖面結(jié)構(gòu)，使其水文物理特性體現(xiàn)出極強(qiáng)的持水、蓄水能力，具有巨大的水文調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)功能。這是由于蘆葦濕地土壤與一般土壤結(jié)構(gòu)不同，它從上向下一般為草根層、泥炭層、潛育層、母質(zhì)層。草根層、泥炭層的礦物質(zhì)顆粒很少，孔隙較大，具有較強(qiáng)蓄水性和透水能力[13]。土壤中草根層和泥炭層的孔隙度達(dá)72%～93%，飽和持水量達(dá)830%～1 030%。當(dāng)洪水流經(jīng)蘆葦濕地或雨季來臨時(shí)，一定水量以表面的形式滯留或通過土壤下滲到地下水層而被貯存于濕地土壤中，可以直接減少下游的持水量，而當(dāng)氣候非常干旱時(shí)，濕地土壤中儲存的水分可以通過毛管作用釋放出來供植物生長。

2.6 蘆葦濕地土壤能夠指示環(huán)境和氣候變遷

蘆葦濕地土壤形成具有明顯的氣候、生物特征，能夠有效記錄不同類型濕地土壤的成土過程和環(huán)境變化特征。因此，利用土壤中不同土層的結(jié)核含量、鐵銹斑及鐵礦物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、礦化物類型及伴生礦物組合、植物硅酸體種類組合和泥炭纖維同位素組成等能反映土壤侵蝕程度、古氣候變遷、土壤的成土過程和年齡、濕地水體富營養(yǎng)化等。

3 參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：土地利用總體規(guī)劃；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；LNOPT軟件；景觀優(yōu)化；懷來縣

中圖分類號：F301；F205；N31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3587-07

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.013

Abstract： The LNOPT platform and GIS software were used to analyze five ecological functions and build the ecological landscape optimization model in the study area. The equivalent factor method of value of ecosystem services was used to calculate and analyze the value of ecosystem services before the overall plan for land-use，land-use planning and after land-use. The results showed that， the total value of ecosystem service was 9.533 3×108 yuan in Huailai. After land-use planning， the total value of ecosystem services became 9.438 3×108 yuan， a decreasing of 1.00%. After optimizing land use landscape ecology， the total value of ecosystem services was 9.928 2×108 yuan， increasing 4.14%. After the land use planning，the individual service values of land all had been reduced except the food production. After optimization of the landscape， the individual values of ecosystem service all had been increased. Landscape ecological optimization model of the study area could achieve certain ecological effects. It could be used as a reference for the next round of land use planning and regional development.

Key words：land use general planning； value of ecosystem services； LNOPT software； landscape optimization， Huailai county

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得生活必需品并且保證生活質(zhì)量這兩部分的所有惠益。人類直接或間接地運(yùn)用其過程、結(jié)構(gòu)和功能來獲取生存發(fā)展所需要的支持和服務(wù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值維持著人類的生存和發(fā)展，是人類所必需的自然資本?？萍嫉牟粩喟l(fā)展影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，但是不可以替代自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入和研究，保護(hù)和維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究是國內(nèi)外研究可持續(xù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。近些年來，國外學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值做了諸多的理論和實(shí)例研究[2-5]，國內(nèi)研究者也分別從不同區(qū)域尺度進(jìn)行了積極探討[6-11]。研究表明，開展土地利用背景下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的定量分析和區(qū)域比較，對促進(jìn)區(qū)域生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土地利用總體規(guī)劃是在一定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)國家社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和當(dāng)?shù)刈匀?、?jīng)濟(jì)、社會條件，對土地的開發(fā)、利用、治理、保護(hù)在空間上、時(shí)間上所作的總體安排和布局，是國家實(shí)行土地用途管制的基礎(chǔ)[12]。土地利用總體規(guī)劃是以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)的，在這種目標(biāo)下，土地的利用類型會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化。諸多學(xué)者將優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與土地利用總體規(guī)劃相結(jié)合，對土地利用總體規(guī)劃進(jìn)行定量分析，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的關(guān)系，從而使土地利用總體規(guī)劃更具科學(xué)性和直觀性[13-17]。這對維持生態(tài)平衡、建立科學(xué)合理的土地規(guī)劃利用方法具有重要指導(dǎo)意義。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

根據(jù)《懷來縣土地利用總體規(guī)劃（2010―2020）》、《懷來縣土地利用現(xiàn)狀（2010）》圖件和文本等獲取研究區(qū)土地利用類型數(shù)據(jù)。并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，即耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和其他土地。依據(jù)《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《河北省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)》得到研究區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)資料。

1.2 研究方法

從土地利用總體規(guī)劃引起的土地類型變化入手，運(yùn)用LNOPT軟件進(jìn)行研究區(qū)現(xiàn)狀的景觀生態(tài)優(yōu)化，對水源涵養(yǎng)功能、物質(zhì)生產(chǎn)功能、土壤保護(hù)功能、生物多樣和娛樂文化功能5項(xiàng)功能選取不同的指標(biāo)并結(jié)合專家打分法建立景觀生態(tài)優(yōu)化模型，將地區(qū)的景觀建設(shè)引入土地利用總體規(guī)劃中，并與現(xiàn)有的土地利用總體規(guī)劃的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行對比分析。

LNOPT是2002年由Gruehn與Kenneweg提出，用于模擬中歐地區(qū)景觀特色的生物評價(jià)模型。該模型是通過“函子”按照排列順序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行動態(tài)反饋、數(shù)據(jù)層和多區(qū)域方法的運(yùn)算。通過LNOPT的生物評估模型、社會經(jīng)濟(jì)評估模型和非生物評估模型這3個(gè)模型的平臺分別對水源涵養(yǎng)功能、物質(zhì)生產(chǎn)功能、土壤保護(hù)功能、生物多樣和娛樂文化功能進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、矩陣加權(quán)和數(shù)據(jù)計(jì)算。通過三步封裝，提供一系列的計(jì)算，利用ArcGIS 9.3成圖。

采用Costanza等[18]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算方法對氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性、氣體調(diào)節(jié)、土壤保護(hù)、物質(zhì)生產(chǎn)、廢物處理、水源涵養(yǎng)、娛樂文化和原材料9種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行估算，得出研究區(qū)優(yōu)化前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量。

2 景觀生態(tài)模型的構(gòu)建

2.1 水源涵養(yǎng)功能模型

水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的意義在于研究區(qū)中的水資源調(diào)節(jié)程度。根據(jù)該區(qū)域中的河流、水庫的地理位置，以及整個(gè)河流水資源的利用和徑流的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行綜合考慮。一般地區(qū)涵養(yǎng)水源功能是由于地表覆蓋、土壤滲透和地形這3方面構(gòu)成，它們主要受地表覆蓋率，土壤滲透力，地形等因素影響。根據(jù)該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源服務(wù)功能的影響因素和生態(tài)環(huán)境的特征，考慮數(shù)據(jù)可獲得性，選擇地形坡度、土壤滲透、植被覆蓋度和含水量作為重要評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)懷里地區(qū)的地形地貌特征，降水分布情況、土壤以及植被覆蓋，進(jìn)行不同等級劃分，各指標(biāo)的分級、賦值和權(quán)重通過專家打分法確定。

2.2 物質(zhì)生產(chǎn)功能模型

從懷來縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能出發(fā)，選擇能夠直接生產(chǎn)產(chǎn)品的功能進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)提供的農(nóng)產(chǎn)品的能力作為重要的分級依據(jù)。評價(jià)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)涵養(yǎng)功能，結(jié)合該區(qū)域的地形地貌特征和產(chǎn)品生長條件，考慮該區(qū)域的數(shù)據(jù)可行性，選取土壤類型、剖面構(gòu)型、有機(jī)質(zhì)含量和坡度作為重要的評價(jià)指標(biāo)，再根據(jù)該區(qū)域的地形地貌和生長條件進(jìn)行等級劃分，各指標(biāo)的分級、賦值和權(quán)重通過專家打分法確定。

2.3 土壤保護(hù)功能模型

土壤保護(hù)功能的評價(jià)是在土壤侵蝕性的基礎(chǔ)上，依據(jù)土壤侵蝕情況和土壤侵蝕對河流或者水資源的影響來進(jìn)行評價(jià)。懷來縣地形比較復(fù)雜，以山地為主，其中大多數(shù)都是坡度大于25°的坡地，該區(qū)域容易發(fā)生土壤侵蝕，是懷來縣山區(qū)最為主要的土地生態(tài)環(huán)境問題。

土壤侵蝕敏感性是方便分辨出土壤侵蝕的區(qū)域，分析它對人類活動的影響。美國通用土壤侵蝕方程（USLE）包括坡面土壤流失影響程度的主要因素，該公式在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。通用土壤侵蝕方程（USLE）的表達(dá)式為：

A=R?K?LS?C?P（1）

式（1）中，A為土壤侵蝕量，R為降水侵蝕力，K為土壤質(zhì)地因子，LS為坡度坡向因子，C為地表覆蓋因子，P為農(nóng)業(yè)耕作措施因子。其中，農(nóng)業(yè)耕作措施是人為因素。

從土壤侵蝕方程中，可以看出影響一個(gè)區(qū)域土壤侵蝕的主要有地理?xiàng)l件、水資源、植被、土壤和人類活動五大因素，這些因素同時(shí)可以被用來表示某個(gè)區(qū)域?qū)ν寥狼治g的敏感性。根據(jù)懷來相關(guān)文獻(xiàn)和獲得數(shù)據(jù)情況，本研究選取了土地利用類型、坡度、土壤質(zhì)地、水資源分布和距林場、林地距離作為評價(jià)因子，并對各指標(biāo)因子進(jìn)行不同等級劃分，各指標(biāo)的分級、賦值和權(quán)重通過專家打分法確定。

2.4 生物多樣模型

懷來縣擁有豐富的植物類型和復(fù)雜的生物群落，而植物是鳥類分布和多度的第一影響因子。鳥類常常作為植物群落的指示物種，進(jìn)而反映棲息地及周邊生態(tài)環(huán)境。本研究選取大白鷺作為懷來縣的生態(tài)多功能優(yōu)化的焦點(diǎn)物種，通過觀察懷來縣鳥類的生物習(xí)性、棲息地類型、生態(tài)特征等進(jìn)行分析。大白鷺是大中型涉禽，棲息于平原和山地附近的河流、水田、湖泊及沼澤地帶，以甲殼類、軟體動物、水生昆蟲以及小魚、蛙、蝌蚪和蜥蜴等動物性食物為食，攝食區(qū)域主要是河流、沼澤等淺水區(qū)域。從大白鷺攝食地區(qū)的距離來看，大多數(shù)是在距離巢穴大約5～10 km范圍內(nèi)，少數(shù)在15～25 km的范圍內(nèi)，極少數(shù)在巢穴周圍約2 km范圍內(nèi)攝食。本研究針對大白鷺棲息地和筑巢特征，確定影響大白鷺選擇棲息地的因子，各指標(biāo)的分級、賦值和權(quán)重通過專家打分法確定。

2.5 娛樂文化功能模型

懷來縣具有良好的生態(tài)環(huán)境，擁有官廳水庫、休閑度假太師莊、葡萄莊園、自然風(fēng)景區(qū)等戶外游憩空間，游憩資源具有類型多、數(shù)量大、分布廣的特征。本研究根據(jù)研究區(qū)的各地區(qū)景點(diǎn)以及地形地類的分布情況，考慮研究區(qū)的數(shù)據(jù)可行性，選取坡度、土地類型、距農(nóng)村道路和公路的距離、距水體的距離和距景區(qū)（特殊用地）的距離這5個(gè)因子作為評價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)的分級、賦值和權(quán)重通過專家打分法確定。

綜上所述，運(yùn)用LNOPT軟件平臺的非生物評估程序?qū)λ春B(yǎng)、物質(zhì)生產(chǎn)、土壤保護(hù)功能進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用生物評價(jià)程序?qū)ι锒鄻舆M(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用社會經(jīng)濟(jì)評價(jià)程序?qū)蕵肺幕δ苓M(jìn)行優(yōu)化。首先是運(yùn)用GIS軟件對懷來縣遙感影像圖解譯，并進(jìn)行矢量化和編輯處理每個(gè)圖形的屬性，再運(yùn)用插值計(jì)算，將其表面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成柵格圖層；第二步，根據(jù)LNOPT軟件的應(yīng)用程序，確實(shí)功能因子，通過專家打分法確定每個(gè)因子的分值；第三步，對水源涵養(yǎng)的因子進(jìn)行相關(guān)性檢查，并且運(yùn)用專家打分法確定權(quán)重，確定每個(gè)因子的權(quán)重分值；第四步，運(yùn)用LNOPT軟件平臺，結(jié)合柵格數(shù)據(jù)，通過權(quán)重加權(quán)的方法進(jìn)行計(jì)算；第五步，經(jīng)過LNOPT平臺數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型以研究區(qū)現(xiàn)狀為樣本進(jìn)行校正，確定該區(qū)域功能的景觀優(yōu)化圖，結(jié)果見圖1～圖5。

2.6 綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能景觀優(yōu)化模型

綜合以上水源涵養(yǎng)功能、物質(zhì)生產(chǎn)功能、土壤保護(hù)功能、生物多樣和娛樂文化功能的景觀生態(tài)優(yōu)化模型，建立綜合的景觀生態(tài)優(yōu)化模型。這5項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的景觀生態(tài)優(yōu)化模型是具有同等重要性的，將其賦予相同的權(quán)重。將這5項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的景觀生態(tài)優(yōu)化模型運(yùn)用LNOPT軟件中的矩陣加權(quán)方法進(jìn)行疊加，根據(jù)最終分值確定懷來縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值景觀優(yōu)化模型（圖6）。它們形成了連續(xù)而完整的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能格局，為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的健康和安全提供保障。

高水平區(qū)域是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在城市發(fā)展中最重要的保障范圍，是不可打破的生態(tài)紅線，是需要嚴(yán)格控制和特殊保護(hù)的地帶，應(yīng)該納入城市的禁止區(qū)域和限制建設(shè)區(qū)；中水平區(qū)域是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能比較限制的區(qū)域，該區(qū)域可以發(fā)展農(nóng)業(yè)、建設(shè)用地，適合開展一些旅游景點(diǎn)供給人們進(jìn)行旅游和觀賞；低水平區(qū)域是應(yīng)該加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的區(qū)域，如在城市周圍增加綠化，減少建設(shè)用地。這種景觀生態(tài)優(yōu)化模型維護(hù)了城市的基本生態(tài)環(huán)境，是懷來縣可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，為城市建設(shè)提供一定的界線。

3 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化分析

3.1 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)計(jì)算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)服務(wù)相對貢獻(xiàn)大小的潛在能力[19]，將全國農(nóng)田1 hm2糧食自然產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值定義為1，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表示該生態(tài)服務(wù)相對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)服務(wù)的貢獻(xiàn)大小，本研究依據(jù)謝高地等[6]制定的不同省份農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子表，對懷來縣所在地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量系數(shù)進(jìn)行修正（河北省的修正系數(shù)為1.02）。

沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等于當(dāng)年平均糧食單產(chǎn)價(jià)值的1/7[20，21]，中國2005年單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為449.1元/hm2，結(jié)合2006年《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得出2005年環(huán)京津地區(qū)平均糧食產(chǎn)量為4 683.35 kg/hm2。全國地均糧食產(chǎn)量為5 896.50 kg/hm2，據(jù)此為標(biāo)準(zhǔn)對全國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量價(jià)值進(jìn)行系數(shù)修正，確定該地區(qū)單個(gè)生態(tài)當(dāng)量的價(jià)值為356.70元/hm2，據(jù)此可得到該研究區(qū)單位面積土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（表1）。

本研究中生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子按以下方法進(jìn)行歸類：耕地――農(nóng)田，林地――森林，草地――牧草地，水域――水體，建設(shè)用地――居民點(diǎn)及工礦用地和交通用地；園地以本研究區(qū)的牧草地和林地的平均值為其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位價(jià)值[22]。

3.2 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

根據(jù)單位面積土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)和各利用類型土地面積可以得出懷來縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其計(jì)算公式：

ESV=∑（VCk×Ak） （2）

式（2）中，ESV為土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值，單位為元；VCk為第k類土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)，單位為元/hm2；Ak為第k類土地利用類型的總面積，單位為hm2。

依上可以得出懷來縣2010年各類土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值量（表2）。

從表2中可以得出研究區(qū)現(xiàn)狀各類土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量。研究區(qū)域的林地面積居多，而且單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值比較大，因此林地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量最高，為3.541 3×108元。由表1可知，濕地的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量比較高，但是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量受到土地類型面積的影響，濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量僅4.149×107元。同理，水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2.297 6×108元。研究地區(qū)中建設(shè)用地面積相對較大，且單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，其價(jià)值量為-5.557×107元。研究區(qū)現(xiàn)狀的各類土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量為9.533 3×108元。

3.3 各類土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化

由表3可知，依據(jù)土地利用總體規(guī)劃方案，懷來縣在土地利用總體規(guī)劃前的總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是9.533 3×108元，土地總體規(guī)劃后總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有所減少，為9.438 3×108元，總體減少9.50×106元。土地利用規(guī)劃后，只有耕地增加了5.09×106元，其他土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值量均有下降，最為明顯的是園地，為6.27×106元，水域的變化量最小，為4×104元。

基于LNOPT軟件的景觀生態(tài)優(yōu)化方案，對研究區(qū)的進(jìn)行景觀優(yōu)化后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量有所增加，為9.928 2×108，增加率為4.14%。就土地利用總體景觀規(guī)劃后各類用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值而言，只有林地減少了1.317 3×108元，其他利用類型的土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值均有所增加，園地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加了1.378 1×108元，明顯高于其他土地利用類型，建設(shè)用地次之，為2.162×107元。未利用地因其單位面積價(jià)值量低，面積變化小，因此生態(tài)服務(wù)價(jià)值量變化最小，僅增加了4.2×105元。

篇3

關(guān)鍵詞：納帕海；高原濕地；植物生物量；土壤有機(jī)碳；氣候變化

中圖分類號：P467

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）8000704

1引言

竦刂參锏納長與濕地土壤的碳積累密切相關(guān)，是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)重要的生物因子，決定碳輸入的數(shù)量、形式及存留時(shí)間。植物生物量作為物質(zhì)循環(huán)和能量流動基礎(chǔ)對生態(tài)系統(tǒng)功能起著關(guān)鍵作用，強(qiáng)烈影響著濕地土壤的碳輸入（郭緒虎等，2013）。在受到以溫度升高為表征的氣候變化作用下，植物生物量必然受到影響，理論上溫度升高有利于廣域分布種的生長發(fā)育，將為土壤提供更多的碳輸入，使得土壤有機(jī)碳積累水平增加，改善濕地土壤的理化性質(zhì)，增加保水與養(yǎng)分富集作用，進(jìn)而為濕地植物的生長發(fā)育提供條件。

高原濕地作為全球濕地的重要組成，對氣候變化十分敏感，位于橫斷山脈的納帕海高原濕地?fù)碛胸S富的濕地植物群落（董瑜等，2014），其生物量積累是碳循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)，隨著氣候變暖，生物量積累增加，但土壤有機(jī)碳積累是否也隨之增加？本研究利用云南高原立體地形的海拔梯度變化所形成的立體氣候特征，以不同海拔梯度形成的溫度差異作為影響因子，分析研究納帕海濕地優(yōu)勢植物生物量增加對土壤有機(jī)碳積累的影響。進(jìn)一步了解和認(rèn)識高原濕地與氣候變化間的關(guān)系及其響應(yīng)過程，為應(yīng)對氣候變化提供理論依據(jù)。

2材料與方法

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以滇西北高原典型濕地納帕海（海拔3260 m）為研究對象，將適應(yīng)了納帕海濕地氣候條件的茭草（IaniaCuciflora）、水蔥（Scirpus abernaemontani）2種優(yōu)勢植物連同生長基質(zhì)組成的植物-土壤單元，于2010年移至海拔2437 m的拉市海濕地和海拔1886 m的滇池流域。于植物生長初期，在原生地納帕海分別挖取植株叢數(shù)不低于100 株的茭草、水蔥植物群落及其土壤單元（ 其中土壤厚約50 cm） ，各單元整體分別移栽至區(qū)域氣候條件不同的麗江拉市海湖濱、滇池流域，分別置于長300 cm、寬150 cm、深100 cm 的實(shí)驗(yàn)池中，植物淹水深度以其原生環(huán)境為基準(zhǔn)，每種植物設(shè)3個(gè)重復(fù)，以滿足分析采樣和統(tǒng)計(jì)分析要求。同時(shí)，在移出地納帕海做同樣移出實(shí)驗(yàn)，以作比較研究的參照。三地氣候條件差異明顯，從分別設(shè)置于三地的Portlog自動氣象站多年觀測數(shù)據(jù)（表1）可知，隨海拔降低，降水和氣溫隨之增加。

2.2樣品與數(shù)據(jù)采集

于2010年和2016年分別在納帕海、拉市海與昆明滇池流域三個(gè)研究地用原狀取土管采集10～30 cm土壤，用塑封袋包裝標(biāo)號后帶回，風(fēng)干后挑出根系，研磨過100目篩，用重鉻酸鉀外加熱法測定有機(jī)碳含量（鮑士旦，2000）。分別于2010年和2016年于植物生長末期（9月）設(shè)置3個(gè)1 m×1 m的樣方，在每個(gè)調(diào)查樣方中分別齊地刈割25 cm×25 cm植株，帶回實(shí)驗(yàn)室放置于65℃的烘箱中，烘干至恒重，用電子天平分別進(jìn)行稱重，估算出植物生物量。

2.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007與SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)制圖。

3結(jié)果與分析

3.1茭草與水蔥兩種植物地上生物量

2010年實(shí)驗(yàn)池建立時(shí)采集計(jì)算三地的茭草與水蔥植物生長末期地上生物量分別為（853. 6±58.2）g/m2和（730.7±7.8）g/m2，2016年納帕海茭草與水蔥生物量分別為（984.0±10.9）g/m2和（1122.6±11.9）g/m2；拉市海分別為（1484.6±13.7）g/m2和（1683.1±10.7）g/m2，相比納帕海茭草生物量增加50.9%，水蔥生物量增加49.9%；滇池流域分別為（1786.3±13.3）g/m2和（2000.9±11.5）g/m2，相比拉市海茭草生物量增加20.3%，水蔥生物量增加18.8%，呈現(xiàn)出隨海拔降低的溫度升高，茭草與水蔥的植物生物量逐漸增加的趨勢（圖1）。

3.2土壤有機(jī)碳含量變化

2010年試驗(yàn)初始時(shí)采集的三地茭草與水蔥土壤有機(jī)碳含量分別為（67.91±4.58）mg/kg與（55.11±6.31）mg/kg，實(shí)驗(yàn)建立6年后（2016年）納帕海濕地植物茭草的土壤有機(jī)碳含量為（60.34±3.91）mg/kg、水蔥的土壤有機(jī)碳含量為（65.78±4.72）mg/kg，移至麗江拉市海濕地后，隨著氣候條件的改變，特別是溫度的上升，茭草的土壤有機(jī)碳含量下降為（36.28±3.49）mg/kg、水蔥的土壤有機(jī)碳含量下降為（34.66±2.58）mg/kg、；移至滇池流域試驗(yàn)地后，茭草，水蔥2種植物的土壤有機(jī)碳含量分別為（21.75±1.35）mg/kg、（21.55±2.65）mg/kg?？梢?種植物類型下的納帕海濕地土壤有機(jī)碳含量，均隨著海拔下降氣候條件改變的溫度上升，呈現(xiàn)出較為明顯的梯度下降（圖2）。移至拉市海濕地的2種植物茭草，水蔥土壤有機(jī)碳含量分別減少39.87%，47.31%；移至滇池流域2種植物的有機(jī)碳含量在拉市海減少的基礎(chǔ)上分別下降了40.05%，37.82%。

4討論

隨著納帕海、拉市海與滇池流域的溫度升高，三個(gè)研究地的茭草與水蔥地上生物量依次增加。說明茭草與水蔥作為濕地廣域分布物種，其對溫度脅迫有著良好的適應(yīng)性，這與董瑜等人對納帕海濕地優(yōu)勢植物生理生化特性的研究結(jié)果一致（董瑜等，2014）。高溫促進(jìn)了兩種優(yōu)勢植物的生長發(fā)育，使其光合固碳能力提高，初級生產(chǎn)力增加，地上生物量的留存增加，理論上增加了其土壤有機(jī)碳的輸入量。與理論預(yù)期不同的是，納帕海濕地土壤有機(jī)碳積累水平在溫度升高時(shí)減弱，從2010年試驗(yàn)初始時(shí)土壤有機(jī)碳含量與移出地6年后的土壤有機(jī)碳含量值比較看，雖差別不大，但呈現(xiàn)隨著時(shí)間推移，土壤有機(jī)碳在不斷積累的規(guī)律。作為納帕海濕地生態(tài)系統(tǒng)重要的碳匯植物，這對高原濕地碳積累及其區(qū)域碳平衡有著重要意義，對維持長江上游的濕地水源涵養(yǎng)功能有著重要作用。在溫度升高的背景下，茭草與水蔥的生物量積累與土壤有機(jī)碳積累負(fù)相關(guān)，不僅直接影響到土壤有機(jī)碳的積累水平，而且影響到生態(tài)功能的發(fā)揮。雖然以溫度升高為主要表征的氣候變化促進(jìn)了納帕海濕地優(yōu)勢植物的生長發(fā)育，光和固碳能力得到提升，地上生物量增加，但其土壤有機(jī)碳積累水平卻逐漸下降。濕地碳匯植物良好的生長發(fā)育未能給濕地土壤提供有效的碳輸入，降低了土壤有機(jī)碳積累水平。另一方面，造成這種結(jié)果的原因有可能是溫度升高加速了土壤有機(jī)碳的分解速率，導(dǎo)致土壤碳輸出超過碳輸入，在這種情況下，即使植物群落生物量作為碳匯在增加，土壤有機(jī)碳分解又變成碳源大量逸出，致使?jié)竦赝寥捞佳h(huán)失衡，進(jìn)一步增加了濕地溫室氣體的排放，加劇了地區(qū)氣候變化（田昆，2008）。

5結(jié)論

以上研究與董瑜和郭緒虎等人的研究結(jié)果相似，進(jìn)一步論證了氣候變化影響土壤碳積累，溫度升高導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)負(fù)反饋的研究結(jié)論。盡管以溫度升高為主要表征的氣候變化有利于濕地優(yōu)勢植物群落的生長發(fā)育和地上生物量的留存，但隨著溫度持續(xù)增加，是否會出現(xiàn)其他優(yōu)勢植物，納帕海濕地優(yōu)勢植物的生態(tài)位是否會產(chǎn)生變化，其植物群落結(jié)構(gòu)又是否會發(fā)生改變？目前受到研究時(shí)間尺度的限制無法進(jìn)行驗(yàn)證。但持續(xù)的增溫將最終將改變濕地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程，進(jìn)一步破壞其生態(tài)功能，反作用于當(dāng)?shù)匦夂?，放大了氣候變化的不利影響。而濕地土壤有機(jī)碳積累水平的下降，將使高原濕地涵養(yǎng)水源，富集營養(yǎng)等各種功能減弱或遭到破壞，其所帶來的負(fù)面效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正面效應(yīng)。因此，在全球氣候變化的大環(huán)境下，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測研究，以應(yīng)對氣候變化。

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[29]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

篇4

1材料與方法

1.1供試材料

1.1.1供試土壤

供試土壤采自西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)田,土壤塿類型為土,土壤肥力中等,其主要理化性質(zhì)為:pH8.32,有機(jī)質(zhì)13.20g•kg1,全氮、全磷、全鉀含量分別為0.79g•kg1、0.61g•kg1和11.14g•kg1,堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為61.03mg•kg1、16.67mg•kg1和154.40mg•kg1。土樣風(fēng)干、混合均勻后過篩備用。

1.1.2供試肥料

供試肥料包括尿素、磷酸二氫銨、硫酸鉀、有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥、生物復(fù)混肥。有機(jī)肥為將豬糞、小麥秸稈等調(diào)節(jié)到合適的C/N、pH和含水量后經(jīng)高溫堆制發(fā)酵腐熟制作而成,其主要養(yǎng)分含量為N18.6g•kg1、P2O59.0g•kg1、K2O12.2g•kg1。生物復(fù)混肥是在有機(jī)肥的基礎(chǔ)上加入少量的無機(jī)肥,無機(jī)肥配比為N4%、P2O52%、K2O3%[10],然后將液體芽孢桿菌復(fù)合菌劑(固氮菌Azotobacterchroococcum、解磷菌Bacillusmegaterium、解鉀菌Bacillusmucilaginous由西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供,已鑒定各菌株間無拮抗)與蛭石按1∶2混合吸附,均勻摻入上述有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥中。有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥是添加等量滅菌的蛭石,其中的有機(jī)肥、無機(jī)肥及其配比均與生物復(fù)混肥完全相同。肥料均為自制,配制完成后保存1個(gè)月再施用。生物復(fù)混肥和有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥中氮磷鉀含量均為N55.5g•kg1,P2O518.7g•kg1,K2O36.9g•kg1,有機(jī)質(zhì)360.8g•kg1,功能芽孢桿菌總量為0.21×108cfu•g1。

1.1.3供試作物

供試作物為“鄭單518”玉米,由西北農(nóng)林科技大學(xué)種子公司提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽的方式,于2011年6月在西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院玻璃網(wǎng)室中進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置對照(CK,不施肥)、無機(jī)肥(T1)、有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥(T2)、生物復(fù)混肥(T3)4個(gè)處理,4次重復(fù)。生物復(fù)混肥按0.20g(N)•kg1(土)施入,其他肥料均按生物復(fù)混肥中氮磷鉀的量等量施用。將肥料與12.5kg土樣充分混勻后裝盆,澆透水至土壤含水量為田間最大持水量的60%。玉米催芽后直接播種,出齊苗后間苗,每盆保留3棵,并于定苗1d、15d、30d、45d、60d時(shí)采集土壤樣品,在各個(gè)處理4次重復(fù)內(nèi)隨機(jī)取0~20cm的土壤各100g并置于4℃冰箱,用于分析土壤微生物學(xué)特性;取玉米生長60d時(shí)的土樣在48h內(nèi)進(jìn)行土壤微生物群落功能多樣性分析。試驗(yàn)設(shè)置保護(hù)行,試驗(yàn)期間根據(jù)實(shí)際情況定量澆水,并經(jīng)常更換盆的位置,不同處理的盆栽管理措施均一致。

1.3測定項(xiàng)目和方法

土壤微生物群落功能多樣性分析采用BIOLOGECO測試板進(jìn)行測定[11]。土壤微生物量碳、氮、磷用氯仿熏蒸提取法測定[1112],采用重鉻酸鉀外加熱法測定提取液中的可溶性碳,采用過硫酸鉀氧化法測定提取液中的總氮,采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定提取液中的總磷,土壤微生物量碳、氮、磷的換算系數(shù)分別為0.38、0.54、0.40。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用微平板培養(yǎng)96h的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用AWCD、Shannon指數(shù)和豐富度指數(shù)來表征土壤微生物群落代謝功能多樣性[8,13]。數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2003處理后,采用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析和主成分分析,主成分分析采用協(xié)方差矩陣為因子提取依據(jù),其他參數(shù)選取系統(tǒng)默認(rèn)值。

2結(jié)果與分析

2.1生物復(fù)混肥對土壤微生物群落功能多樣性的影響

2.1.1土壤微生物群落多樣性指數(shù)分析

土壤微生物群落功能多樣性是土壤微生物群落狀態(tài)與功能的指標(biāo),反映了土壤微生物的生態(tài)特征。表1為玉米生長60d時(shí)各施肥處理的土壤微生物群落功能多樣性指數(shù),從表1可以看出,BIOLOG微平板培養(yǎng)96h時(shí),T3處理AWCD與其他處理間差異顯著;微生物群落Shannon指數(shù)大小順序?yàn)門3>T1>T2>CK,T3處理與其他處理間差異顯著;T3處理土壤微生物群落的豐富度指數(shù)高于其他處理。以上結(jié)果表明,生物復(fù)混肥處理(T3)可以提高土壤微生物群落的功能多樣性和種群豐富度,有利于提高土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.1.2土壤微生物對6類碳源的利用

土壤微生物對不同碳源的利用情況反映了土壤微生物的代謝功能類群。從表2可以看出,玉米生長60d時(shí),T1、T2、T3處理土壤微生物群落利用碳源的顯著類型為糖類、羧酸類和氨基酸類,可能是因?yàn)檫@3類碳源是土壤微生物代謝最基本的物質(zhì),能夠被大多數(shù)土壤微生物代謝利用。而對于多聚物類、多酚化合物類和多胺類這3類碳源,T3處理與其他處理間差異顯著,表明T3處理的土壤微生物碳代謝群落結(jié)構(gòu)與其他處理有所不同,該處理土壤微生物群落對多酚化合物類的利用明顯高于其他處理,可能是土壤中施入的有機(jī)肥在微生物作用下,腐殖化過程中多酚類物質(zhì)有一定積累,進(jìn)而激活了能夠利用多酚類物質(zhì)的微生物的活性,從而提高了土壤微生物對多酚化合物類物質(zhì)的代謝與利用。土壤中微生物對多酚類物質(zhì)的利用顯著提高的現(xiàn)象在其他研究中也有出現(xiàn)[14],具體原因還需要進(jìn)一步研究。

2.1.3土壤微生物群落功能多樣性主成分分析

為清晰地了解不同施肥處理對土壤微生物群落代謝能力的影響,利用培養(yǎng)96h后測定的AWCD數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PCA)。從表3可以看出,對PC1(第1主成分)貢獻(xiàn)大的碳源(特征向量≥0.50)有17種,其中糖類占35%,羧酸類占24%,影響PC1的主要碳源為糖類,其次為羧酸類和氨基酸類;對PC2(第2主成分)貢獻(xiàn)最大的碳源糖類占50%,其次為羧酸類(25%),因此,對PC1和PC2起分異作用的主要碳源是糖類和羧酸類。與PC1正相關(guān)程度較高的碳源有α-D-乳糖和L-精氨酸,負(fù)相關(guān)的碳源有D,L-α磷酸甘油和吐溫40,不同施肥處理土壤微生物在碳源的利用上既有共同點(diǎn)又有差異,差異可能是由于不同處理土壤微生物群落有所差異,也可能是因?yàn)槟承┨荚词俏⑸锷泶x途徑中的重要物質(zhì)[15]。從不同施肥處理土壤微生物群落功能多樣性的主成分分析可以了解各種處理土壤微生物群落功能的相似狀況,結(jié)果如圖1所示,PC1方差貢獻(xiàn)率為27.640%,PC2為19.089%。不同處理土壤微生物群落在碳源的利用能力上存在明顯差異,表現(xiàn)在它們在第1、2主成分上得分系數(shù)差異明顯。CK、T1和T2處理的土壤微生物在PC1上的得分值分布一致,與T3處理區(qū)分明顯,T3處理土壤微生物在PC1上的得分值均為正值,CK、T1和T2處理土壤微生物在PC1上的得分值基本為負(fù)值;T2處理土壤微生物在PC2上的得分值為正值,而CK和T1處理土壤微生物在PC2上的得分值基本上為負(fù)值,較難分開。這表明生物復(fù)混肥處理的土壤微生物群落代謝結(jié)構(gòu)與其他處理具有明顯差異,而無機(jī)肥和CK處理土壤微生物群落功能相似。施用生物復(fù)混肥能提高土壤微生物對不同碳源的代謝能力,提高土壤微生物群落功能多樣性,為土壤提供一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境。

2.2生物復(fù)混肥對土壤微生物量碳、氮、磷的影響

土壤微生物生物量是土壤有機(jī)庫中的活性部分，是存在于土壤微生物體內(nèi)或殘?bào)w細(xì)胞中可供利用的養(yǎng)分的貯備庫,是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的動力和中轉(zhuǎn)站,與土壤中的C、N、P等養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程密切相關(guān),反映土壤微生物活動的強(qiáng)弱和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率的快慢,從宏觀上反映土壤微生物活性的總體狀況,是土壤生物質(zhì)量、土壤肥力變化的靈敏指標(biāo)。研究表明,不同施肥制度對土壤微生物生物量也有顯著影響[1618]。從圖2可以看出,土壤微生物量碳、氮、磷的變化規(guī)律大體一致,土壤微生物量在玉米整個(gè)生長期中大致呈先升高后逐漸平穩(wěn)的變化趨勢,與王艷霞等[19]研究結(jié)果相似;且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物復(fù)混肥處理最高,最高值分別為333.21mg•kg1、53.02mg•kg1和22.20mg•kg1。在土壤微生物量碳變化規(guī)律中,生物復(fù)混肥處理在玉米生長第30d、45d時(shí)較高,并且顯著高于其他處理。生物復(fù)混肥處理顯著提高土壤微生物量碳的主要原因可能是生物復(fù)混肥中所添加的功能性微生物菌群施入到土壤中,能夠使有益微生物在土壤中形成優(yōu)勢種群,很好地在植物根際成功定殖,發(fā)揮其生態(tài)功能;另一方面,生物復(fù)混肥本身帶入的活性有機(jī)碳源促進(jìn)了土壤微生物的繁殖,提高了土壤微生物活性。各處理土壤微生物量氮含量在定苗前期沒有明顯差異,在玉米生長第30d時(shí)顯著升高,生物復(fù)混肥處理的微生物量氮含量與其他處理相比差異顯著。反映出玉米快速生長期時(shí)由于根際活動等促進(jìn)土壤微生物大量繁殖,生物復(fù)混肥處理提高了土壤微生物活性,氮素固定同化到微生物體內(nèi)引起土壤微生物量氮含量升高。土壤微生物量磷的變化規(guī)律與土壤微生物量碳、氮不同,玉米生長前期各處理間差異不明顯,在玉米生長第15d后生物復(fù)混肥處理的土壤微生物量磷顯著升高,說明玉米快速生長期間,土壤微生物對土壤中有機(jī)態(tài)和無機(jī)態(tài)磷的同化作用加大,以微生物量磷的形式存在,土壤中微生物解磷與固磷作用也與土壤中可降解有機(jī)物的數(shù)量有關(guān),有機(jī)或無機(jī)肥料中的磷素對土壤微生物量磷的增加有明顯的貢獻(xiàn)作用[2022]。本試驗(yàn)土壤微生物量磷的升高趨勢比較穩(wěn)定,與趙蘭鳳等[23]研究結(jié)果相似。

3討論

不同施肥措施會導(dǎo)致土壤微生物功能多樣性的系統(tǒng)變化,形成各自特定的土壤微生物種群,長期施用有機(jī)肥可明顯增加土壤微生物種群的變異程度[24]。羅希茜等[25]研究稻田土壤微生物群落發(fā)現(xiàn),施用化肥或配施有機(jī)肥可使黃泥土土壤微生物的碳源利用率顯著高于對照,有利于維持土壤微生物的碳源利用能力。Wei等[26]研究長期不同施肥處理對黑土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能的影響,結(jié)果表明無機(jī)肥處理與有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理土壤微生物在單一碳源利用率方面沒有顯著性差異,但在土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成、功能穩(wěn)定性上有差異,施用化學(xué)肥料會降低土壤微生物群落的穩(wěn)定性,本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果類似。徐華勤等[27]對茶園土壤微生物群落功能多樣性的主成分分析表明,糖類和羧酸類物質(zhì)是區(qū)分各處理的主要碳源。本研究主成分分析結(jié)果也表明,不同施肥處理土壤微生物功能多樣性差異明顯,起分異作用的主要碳源是糖類和羧酸類。Garland等[28]研究表明,樣本在主成分軸上的分布與微生物對碳源底物的利用能力有關(guān),PC1解釋了大部分的變異,生物復(fù)混肥處理分布在PC1的正方向,結(jié)合生物復(fù)混肥處理對6類碳源的利用,進(jìn)一步證實(shí)生物復(fù)混肥處理可提高土壤微生物的代謝能力。土壤微生物功能多樣性變化不僅受施肥影響,還與土壤養(yǎng)分密切相關(guān),但是這方面的研究還較少?？拙S棟等[29]和區(qū)余瑞等[30]的研究表明,土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量與土壤微生物功能多樣性呈正相關(guān)。因此,為了全面表征土壤肥力的微生物指標(biāo)體系,本研究將從土壤微生物多樣性與養(yǎng)分的關(guān)系方面進(jìn)一步探討生物復(fù)混肥的施用效果。土壤微生物量能夠快速反映土壤養(yǎng)分含量變化及植物根際活動帶來的土壤微生物活性的變化。Masto等[17]認(rèn)為微生物熵更能夠反映出土壤微生物活性和土壤有機(jī)碳的動態(tài)變化。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化可能是導(dǎo)致土壤微生物量變化的首要原因[31]。在本研究中,生物復(fù)混肥處理能夠提高土壤微生物群落功能多樣性,其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定,因此,在玉米快速生長期間生物復(fù)混肥處理的土壤微生物量顯著高于其他處理,具有較大的N、P、K中轉(zhuǎn)代謝庫,能夠?yàn)橹仓晏峁└嗟挠行юB(yǎng)分。

篇5

關(guān)鍵詞：LUCC變化；生態(tài)服務(wù)價(jià)值；中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶

中圖分類號：F323.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.01.017

Evaluation of Ecosystem Service Value Based on Land Use-Terrestrial Ecosystem Coupled Model

—A Case Study From the Farming-Grazing Transitional Zone of Northern China

JIANG Li1， XU Xia1， LIU Ying-hui2， XU Li1， TIAN Yu-qiang1

（1.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology， Beijing Normal University， Beijing 100875， China； 2.College of resource science and technology， Beijing normal university， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： Land use is an important part of the human-earth system， it can provide huge ecosystem services. This paper considered the primary production， the balance of CO2 and O2， nutrient cycling， water conservation， soil erosion control and other major service functions， and proposed a method based on land use - terrestrial ecosystem coupled model to estimate the land use ecosystem service value. The results show that during 1970s—2000， the total ecosystem service value of the farming-grazing transitional zone of northern China has been changed from the 143.4 billion yuan to 129.6 billion yuan RMB lower after recovering from declines in 1990s. The land use structure and spatial pattern has an impact on the value of ecosystem services. The cropland and grassland ecosystem offered the main ecosystem service value， being 31% and 44% respectively. And the proportion of the ecosystem services value in forest ecosystem has continued to rise although it’s small size. We should further strengthen the protection of ecological environment.

Key words： land use change； ecosystem service value； the farming-grazing transitional zone of northern China

收稿日期：2013-10-31；修訂日期：2013-11-28

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41030535）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（30900197）；國家973項(xiàng)目（2011CB952001）

作者簡介：蔣力（1987—），女，湖南人，在讀碩士生，主要從事土地利用變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)研究。

通訊作者簡介：徐霞（1977—），女，湖北人，副教授，主要從事土地利用模擬模型研究。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指通過生態(tài)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)、過程和功能，直接或間接地得到生命支持產(chǎn)品以及提供服務(wù)[1-2]。根據(jù)相關(guān)研究提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類[3-4]，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可以歸納為供給功能、調(diào)節(jié)功能、生命系統(tǒng)支持功能和文化娛樂功能等。其中，為人類提供食物、工業(yè)原材料等可以商品化的功能，稱為直接價(jià)值功能；而氣候條件、水源涵養(yǎng)等難以商品化的功能，稱為間接價(jià)值功能。生態(tài)服務(wù)功能的間接價(jià)值雖然不表現(xiàn)在國家的核算體制上，但它們的價(jià)值可能大大超過直接價(jià)值。Costanza在1997年最先開展了對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的系統(tǒng)評估工作，確定了生態(tài)服務(wù)價(jià)值的評估原理和科學(xué)意義之后[1]，生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究已成為當(dāng)今生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性研究的熱點(diǎn)之一[4]。

土地利用變化是目前人地系統(tǒng)研究中的一個(gè)重要方面，它對環(huán)境和生態(tài)的作用在全球環(huán)境變化研究領(lǐng)域受到高度重視。土地利用的生態(tài)服務(wù)價(jià)值首先表現(xiàn)在它不僅是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而且還具有生物多樣性保護(hù)、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙等重要生態(tài)功能[5]。同時(shí)，土地利用是人類最基本的經(jīng)濟(jì)活動，它的不斷變化也會引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化，從而導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)價(jià)值的改變[6-7]，因此，研究土地利用變化下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有重要意義。目前，我國對于土地利用驅(qū)動下生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化做了大量的研究，主要體現(xiàn)在：歐陽志云、王偉等對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念、內(nèi)涵和價(jià)值評估方法進(jìn)行了闡述[7-8]；謝高地等對中國自然草地和青藏高原高寒草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評估，并根據(jù)Costanza提出的核算理論利用專家打分法制定了中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表[9]。此后，以中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表為基礎(chǔ)，結(jié)合不同研究區(qū)土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估大量展開[10-18]。此外，基于遙感和GIS技術(shù)研究土地利用/覆蓋變化背景下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的研究也逐漸增多[19-22]，并對草地、森林、流域等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評估。這些研究主要對當(dāng)年的價(jià)值進(jìn)行靜態(tài)分析，且依賴于經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，而缺乏對生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律的分析。關(guān)于土地利用結(jié)構(gòu)和格局與生態(tài)服務(wù)價(jià)值的內(nèi)在聯(lián)系的定量研究較少。由于生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能與生態(tài)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)與過程有關(guān)，且極易受到不同區(qū)域地理、氣候的影響，因此，能夠進(jìn)行土地利用格局變化、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程與服務(wù)功能的關(guān)系分析，可進(jìn)一步為生態(tài)服務(wù)功能評價(jià)提供相對可靠的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，也成為目前研究的一個(gè)方向[23]。本研究基于土地利用——陸地生態(tài)系統(tǒng)耦合模型（TESim_R模型），通過對氣象、植被、土壤以及控件屬性等參數(shù)的輸入，得到不同土地利用模式下的生態(tài)過程數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)不同的生態(tài)服務(wù)功能，對土地利用的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評估。

1 研究區(qū)概況

中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是分隔我國北方東部農(nóng)區(qū)與西部天然草地牧區(qū)的生態(tài)過渡帶，斜貫東北-西南，北起大興安嶺西麓的呼倫貝爾，西至青海東部，南至寧夏南部，總面積約為72.6萬km2，包括有10省205縣（旗），總?cè)丝诩s6 000多萬[24]，在地理上具有很強(qiáng)的過渡性，同時(shí)該地區(qū)自然資源條件多樣和相當(dāng)脆弱，使得該研究區(qū)成為我國一個(gè)重要的生態(tài)脆弱區(qū)和生態(tài)過渡帶。此外，隨著人類活動長期以來的超強(qiáng)度利用和干擾，該區(qū)域的土地利用強(qiáng)度與空間格局發(fā)生了巨大變化，嚴(yán)重影響了生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮。因此，以中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶為研究對象，研究土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)和空間格局變化對于陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響具有重大實(shí)際意義。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

（1）土地利用數(shù)據(jù)：本文中使用的土地利用數(shù)據(jù)有4期，20世紀(jì)70年代的土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理與資源研究所1992年的1∶400萬土地利用空間分布圖，其他3期的數(shù)據(jù)來源于80年代中期，90年代初期和2000年的TM遙感影像的解譯結(jié)果。

（2）氣象、地形數(shù)據(jù)：來源于中國科學(xué)院地理科學(xué)研究所1992年的1∶400萬數(shù)字地圖中的中國地貌圖、中華人民共和國國家測繪局1995年編制的1∶25萬地形高程數(shù)據(jù)庫。氣候資料數(shù)據(jù)來源于中國氣象局氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，選擇了中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶及其周邊地區(qū)133個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，時(shí)間范圍為1976—1999年。

（3）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：包括1976—1999年的全國統(tǒng)計(jì)年鑒，中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶10省統(tǒng)計(jì)年鑒，每年林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒、最近時(shí)期的調(diào)查數(shù)據(jù)。價(jià)格數(shù)據(jù)來源于中國統(tǒng)計(jì)年鑒以及實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)。

2.2 土地利用——生態(tài)系統(tǒng)耦合模型

土地利用——陸地生態(tài)系統(tǒng)耦合模型（TES-LUC模型），該模型包括幾個(gè)大的模塊，土地利用動態(tài)過程模塊、凈第一性生產(chǎn)力模塊、水分運(yùn)動模塊、土壤侵蝕模塊、碳氮元素循環(huán)模塊，模型的驅(qū)動因素為氣象、植被、土壤以及地理空間屬性和不同植被的相關(guān)生理參數(shù)等。利用不同的輸入?yún)?shù)，可以得到不同土地利用空間格局下的生態(tài)系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)。針對研究區(qū)的土地利用實(shí)際情況，使用實(shí)際氣象數(shù)據(jù)資料作為驅(qū)動，各種空間屬性、植被以及土壤等相關(guān)參數(shù)，以及相關(guān)變量的初始值形成輸入文件，驅(qū)動土地利用——生態(tài)過程耦合模型TES-LUC，在模型進(jìn)行多次迭代運(yùn)算之后，得到4期土地利用現(xiàn)狀下研究區(qū)不同格點(diǎn)的凈初級生產(chǎn)力（NPP（x））、平均土壤侵蝕量（E（x））、平均土壤含水量（Q（x））以及平均土壤有機(jī)質(zhì)含量（U（x））的模擬結(jié)果，以及區(qū)域整體平均的凈初級生產(chǎn)力（NPP（x））、平均土壤侵蝕量（E（x））、平均土壤含水量（Q（x））以及平均土壤有機(jī)質(zhì)含量（U（x））的模擬結(jié)果，隨后進(jìn)行各個(gè)格點(diǎn)以及研究區(qū)整體生態(tài)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)方法

根據(jù)Costanza等人的分類方法，考慮到研究區(qū)的地理地貌特征和植被土壤類型，本文將研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為初級生產(chǎn)、氣候調(diào)節(jié)、養(yǎng)分循環(huán)、水源涵養(yǎng)、侵蝕控制五大類評價(jià)指標(biāo)，以土地利用—生態(tài)系統(tǒng)耦合模型模擬的凈初級生產(chǎn)力（NPP）輸出值為基礎(chǔ)，分別計(jì)算5個(gè)類別的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，各類別指標(biāo)服務(wù)價(jià)值的評估方法如下。

2.3.1 初級生產(chǎn)價(jià)值 凈初級生產(chǎn)力（NPP）和生物量是反映有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)的兩個(gè)重要指標(biāo)，生物量是反映物質(zhì)的儲存量，而初級生產(chǎn)力是反映某一時(shí)間段（如一年）所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)量，利用 TES-LUC模型模擬的凈初級生產(chǎn)力（NPP），根據(jù)有機(jī)物質(zhì)的單位質(zhì)量價(jià)值，換算得到研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)的價(jià)值，具體計(jì)算公式為：

Vn=∑∑NPP（x）×Pn（x）

式中，Vn為初級生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（元），NPP（x）為每個(gè)柵格內(nèi)的NPP模擬均值，Pn（x）為單位有機(jī)物價(jià)值。

2.3.2 氣候調(diào)節(jié)價(jià)值 在評估生態(tài)系統(tǒng)固定CO2和釋放O2兩項(xiàng)服務(wù)功能時(shí)，根據(jù)光合作用與呼吸作用的反應(yīng)方程式，推算每形成1 g干物質(zhì)需要的CO2的量（一般取1.62 g）和釋放O2的量（一般取1.2 g）[25]；然后利用碳稅法估算吸收CO2的功能價(jià)值，工業(yè)制氧法估算釋放O2的功能價(jià)值， 計(jì)算公式為：

Vr=∑∑1.62×NPP（x）×Pr

Vo=∑∑1.2×NPP（x）×Po

式中，NPP（x）為TES-LUC模型模擬的每個(gè)柵格內(nèi)的NPP，Pr、Po分別為碳稅法中CO2的單位質(zhì)量價(jià)值和工業(yè)制氧法中的工業(yè)制氧價(jià)格，CO2的單位質(zhì)量價(jià)值借用瑞典碳稅率0.15美元·kg-1（C）來計(jì)算，換算成吸收CO2的稅率為3.36×10-4美元·g-1（CO2）[26]； O2的工業(yè)制氧價(jià)為4×10-4元·g-1 （O2）[27]。

2.3.3 養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值 生態(tài)系統(tǒng)中的植被在生長過程中，能夠同時(shí)固定其他養(yǎng)分物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)通過復(fù)雜的食物網(wǎng)而循環(huán)再生，并成為全球生物地化循環(huán)不可或缺的環(huán)節(jié)。評估生態(tài)系統(tǒng)在養(yǎng)分循環(huán)中的作用時(shí)，以TES-LUC模型模擬的NPP為基礎(chǔ)，估算其重要營養(yǎng)物質(zhì)氮、磷、鉀在生態(tài)系統(tǒng)中的年吸收量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，氮、磷、鉀肥的平均價(jià)格分別為400，350，350元·t-1；對應(yīng)的純氮、磷、鉀元素的折算率分別為79/14，506/62，174/78，即：

Vu=Vun+Vup+Vuk

Vun=∑∑NPP（x）×Rn1×Rn2×Pn

Vup=∑∑NPP（x）×Rp1×Rp2×Pp

Vuk=∑∑NPP（x）×Rk1×Rk2×Pk

式中，Vu為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在一時(shí)間段內(nèi)吸收的營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值；Vun、Vup、Vuk分別為吸收的氮、磷、鉀元素價(jià)值；Rn1、Rp1 、Rk1分別為各類生態(tài)系統(tǒng)中氮、磷、鉀元素在有機(jī)物中的分配率（表1）[28]；Rn2、Rp2、Rk2為純氮、純磷、純鉀分別折算為氮肥、磷肥、鉀肥的比例；Pn、Pp、Pk分別為區(qū)域時(shí)間段內(nèi)氮肥、磷肥、鉀肥的平均價(jià)格。

2.3.4 水源涵養(yǎng)價(jià)值 涵養(yǎng)水源是生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要功能，可以參照李金昌等[29]的研究方法來評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)對涵養(yǎng)水源的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過TES-LUC模型模擬水分的垂直運(yùn)動得到不同土壤層的土壤體積含水量。而土壤涵養(yǎng)水源類似于水庫蓄水，因此，通過建立需水量為1 t的水庫的費(fèi)用來估算涵養(yǎng)水源的價(jià)值，查閱工程造價(jià)成本可知，中國每建設(shè)1 m3庫容的平均成本花費(fèi)為0.67元[25]。

Vw=∑∑Q（x）×Pw（x）×S（x）

式中，Q（x）為TES-LUC模型模擬的土壤含水量，Pw（x）為建成單位庫容的花費(fèi)成本，S（x）為對應(yīng)的面積。

2.3.5 土壤侵蝕價(jià)值 根據(jù)水利部頒布的《土壤侵蝕分級分類標(biāo)準(zhǔn)》[30]，土壤侵蝕包括減少土地?fù)p失面積的價(jià)值、減少土壤肥力損失的價(jià)值和減少泥沙淤積的價(jià)值，可通過TES-LUC模型模擬的土壤侵蝕量和土壤有機(jī)質(zhì)對這一價(jià)值進(jìn)行計(jì)算。

（1）土地面積減少量。主要根據(jù)土壤侵蝕量和土壤耕作層的平均厚度來計(jì)算，以我國土壤耕作層的平均厚度（0.3 m）作為土層厚度，采用土地的機(jī)會成本法估算土地面積減少的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，計(jì)算式為：

Vss（x）=[E（x）+0.3]×OC（x）

式中，Vss（x）為每個(gè)柵格處在一段時(shí)間內(nèi)減少的土地面積損失價(jià)值，E（x）為TES-LUC模型模擬的土壤侵蝕量，OC（x）為土壤生產(chǎn)的機(jī)會成本（元·m-2）。其取值是根據(jù)不同的生態(tài)系統(tǒng)類型來確定的，如表2所示。

（2）土壤肥力損失量。保持土壤肥力主要包括減少有機(jī)質(zhì)損失，氮、磷、鉀損失，分別由以下公式計(jì)算：

Vfec（x）=E（x）×U（x）×Pfc

Vfec（x）=E（x）×N（x）×Pfn

Vfep（x）=E（x）×Cp（x）×Pfp

Vfek（x）=E（x）×Ck（x）×Pfk

Vfe（x）=Vfec（x）×Vfen（x）×Vfep（x）×Vfek（x）

式中，Vfec（x）、Vfen（x）、Vfep（x）、Vfek（x）分別為減少N、P、K損失的功能價(jià)值，E（x）為TES模型模擬的土壤侵蝕量；U（x）為TESim模型模擬的單位土壤有機(jī)質(zhì)含量；N（x）、Cp（x）、Ck（x）、分別為土壤的純N化肥當(dāng)量，純P化肥當(dāng)量和純K化肥當(dāng)量；Pfc、Pfn、Pfp、Pfk分別為柴薪、氮肥、磷肥、鉀肥的平均價(jià)格。土壤中的氮元素、磷元素和鉀元素含量則參考研究區(qū)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)[5] 部分（表3）。

（3）泥沙淤積價(jià)值。通常，土壤侵蝕會導(dǎo)致部分泥沙淤積于水庫、江河、湖泊等處，并直接造成其需蓄水量的下降，從而在某種程度上加劇干旱、洪澇等災(zāi)害的發(fā)生。生態(tài)系統(tǒng)減少的這部分損失的價(jià)值可以近似根據(jù)蓄水成本來計(jì)算：

Vst（x）=E（x）×Ltr（x）×Pre（x）

式中，Vst（x）為生態(tài)系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)減少淤泥損失的價(jià)值；E（x）為TES模型模擬的土壤侵蝕量；Ltr（x）為總侵蝕量中會造成淤積的泥例；Pre（x）為平均庫容工程費(fèi)。

綜合上述3項(xiàng)因子價(jià)值，最終可得土壤侵蝕功能價(jià)值為：

Usr=Vss+Vfe+Vst

2.4 價(jià)格參數(shù)的處理

由統(tǒng)計(jì)資料不難發(fā)現(xiàn)，物價(jià)水平在1976—2000年的模擬期間，有著顯著的上升趨勢。由于生態(tài)效益評估涉及到不同年份間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的比較，根據(jù)區(qū)域生態(tài)資產(chǎn)計(jì)算的特點(diǎn)，且受限于價(jià)格數(shù)據(jù)的來源，因此，必須對不同年份的價(jià)格變量進(jìn)行轉(zhuǎn)換和折算。本研究采用消費(fèi)物價(jià)指數(shù)（Consumer price index，CPI），以1978年為貨幣基準(zhǔn)年，近似處理不同年份得到的價(jià)格數(shù)據(jù)（圖1），從而納入統(tǒng)一的評估框架。

將所有價(jià)格數(shù)據(jù)和中間參數(shù)小結(jié)如下，表4展示了評估框架中，價(jià)格參量的數(shù)值、單位、數(shù)據(jù)來源和涵義。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)下的生態(tài)服務(wù)價(jià)值

表5給出了從20世紀(jì)70年代—2000年研究區(qū)土地利用類型數(shù)量結(jié)構(gòu)變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表5中可以看出，我國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用結(jié)構(gòu)以草地和耕地為主，分別占到總面積的33.26%（2000年）和41.63%（2000年），合計(jì)達(dá)到74.89%。自20世紀(jì)70年代到2000年，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，從總體趨勢來看，可以分為兩個(gè)階段，第一階段為20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代后期，土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)劇烈變化。其中，耕地、草地所占面積急劇增加，其中增幅最大的是草地，上升了11%；而林地所占面積則大幅下降，產(chǎn)生原因可能是由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的急劇增加，大量的林地轉(zhuǎn)化為可用于耕種的耕地和可用于放牧的草地。另一階段是1980年代后期到2000年，土地利用變化方向產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)變，且土地利用變化程度減緩，其中，耕地保持平穩(wěn)上升趨勢，林地經(jīng)過小幅上升后略有下降；而草地保持略微下降趨勢。表明土地利用類型逐漸由林地向耕地和草地轉(zhuǎn)化。另外，為了防風(fēng)固沙、保持水土，一些防護(hù)林工程也陸續(xù)開始實(shí)施，使得1980年代后期的林地所占面積有所回升。

運(yùn)用前文所述方法，對研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表6。從表中可以看出，從生態(tài)服務(wù)價(jià)值總值來看，中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的生態(tài)服務(wù)總價(jià)值變化，大體上可以分為兩個(gè)階段，從20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)90年代，生態(tài)服務(wù)總價(jià)值由1 434億元下降到1 291億元，這是因?yàn)橥恋乩米兓傮w趨勢為耕地和草地大量增加，林地減少。而耕地和草地的單位生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于林地。從20世紀(jì)90年代到2000年，生態(tài)服務(wù)總價(jià)值開始回升，這也與土地利用數(shù)量變化程度減緩和生態(tài)環(huán)境效益改善有關(guān)系。從不同土地利用類型所占的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的數(shù)量比例來看，草地由于其面積較大，它所占的比重最高，平均每年占總生態(tài)服務(wù)價(jià)值的40%以上；林地的面積比例盡管下降，但其生態(tài)服務(wù)價(jià)值比例卻逐漸升高；而耕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值所占比例相對穩(wěn)定，為30%左右。不同生態(tài)系統(tǒng)所占的生態(tài)價(jià)值比例也充分體現(xiàn)了該區(qū)域土地利用以農(nóng)業(yè)和牧業(yè)用地為主的顯著特點(diǎn)。隨著土地利用變化的加劇，不同生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價(jià)值也隨之變化。

3.2 不同土地利用空間格局下的生態(tài)服務(wù)價(jià)值

由前文所述方法運(yùn)用GIS軟件得到中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶不同時(shí)期生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間分布圖（圖2）。從圖2中可以看出，研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值受土地利用類型的影響相當(dāng)明顯，總體上呈現(xiàn)從東北向西南遞減的趨勢，由于研究區(qū)東北部主要分布著森林植被，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值比較高，大部分高于10 000元·hm-2左右；中部為內(nèi)蒙古高原向黃土高原過渡區(qū)，分布著較多的草地和耕地，生態(tài)服務(wù)價(jià)值約在3 000元·hm-2左右，南部為青藏高原向黃土高原過渡區(qū)，生態(tài)服務(wù)價(jià)值偏低，多低于1 000元·hm-2。從20世紀(jì)70年代—20世紀(jì)90年代期間，大量的林地向耕地和草地轉(zhuǎn)移，研究區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)整體降低趨勢，中西部地區(qū)尤為明顯。其中，20世紀(jì)70年代—20世紀(jì)80年代年間，生態(tài)服務(wù)價(jià)值在中西部小部分地區(qū)略有下降；20世紀(jì)80年代—20世紀(jì)90年代期間，研究區(qū)全區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值有一定程度的減弱，其中以中西部地區(qū)最為明顯，耕地和草地的生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡劣；20世紀(jì)90年代—2000年間，區(qū)域生態(tài)服務(wù)的空間變化趨勢減緩，從圖中較難看出明顯差異，這與之前的數(shù)量分析結(jié)果相對應(yīng)。

進(jìn)一步對全區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行分級，并統(tǒng)計(jì)各級柵格個(gè)數(shù)（表7），可以看出，20世紀(jì)70年代研究區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值主要集中在1 000～3 000元·hm-2的區(qū)間，共占了生態(tài)服務(wù)總值的58%，生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值較高；20世紀(jì)80年代，全區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值分布在1 000～3 000元·hm-2之間的比例基本持平，但大于4 000元·hm-2的比例顯著下降，表明高生態(tài)服務(wù)價(jià)值區(qū)逐漸減少；20世紀(jì)90年代，生態(tài)服務(wù)價(jià)值主要集中在1 000～2 000元·hm-2之間，其中低于1 000元·hm-2的面積比例明顯增大，而高于4 000元·hm-2比例繼續(xù)減少，表明區(qū)域生態(tài)服價(jià)值繼續(xù)降低；2000年，全區(qū)生態(tài)服務(wù)價(jià)值在低于1 000元·hm-2之間的分布最多，達(dá)39.01%，而高于4 000元·hm-2的比例也降至10.51%。生態(tài)服務(wù)價(jià)值兩極分化日趨嚴(yán)重。

4 結(jié)論與討論

參照前人研究成果，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，我們確定了研究區(qū)土地利用生態(tài)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算方法。并利用土地利用——生態(tài)系統(tǒng)耦合模型的模擬數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過GIS等手段實(shí)現(xiàn)對中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空格局變化的研究。本研究基于生態(tài)系統(tǒng)過程，然后將直接和間接市場價(jià)值引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價(jià)體系，從而把生態(tài)系統(tǒng)過程和社會經(jīng)濟(jì)緊密聯(lián)系起來，使評價(jià)結(jié)果更加客觀和可靠。

為了驗(yàn)證本文計(jì)算結(jié)果，將他人研究成果進(jìn)行簡單的面積比例折算，與本研究的結(jié)果對比分析（均進(jìn)行物價(jià)指數(shù)處理）。經(jīng)過文獻(xiàn)檢測發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)其他大尺度的自然及社會條件相近地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價(jià)工作大部分在1990年代開展，其中包括：運(yùn)用遙感技術(shù)對內(nèi)蒙古生態(tài)資產(chǎn)測量，經(jīng)過折算后結(jié)果為1 663.9億元[31]；利用直接和間接價(jià)值計(jì)算法評估青藏高原，折算到本研究面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為2 658億元[9]。本文評價(jià)結(jié)果表明，中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能平均總價(jià)值在1990年代為1 255億元，由于本研究只是不完全評估了5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，因此可以認(rèn)為，本研究與眾多其他研究的評價(jià)結(jié)果在數(shù)量上基本一致。

本研究的生態(tài)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明，不同的土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)對生態(tài)服務(wù)價(jià)值有重要影響。由于1970年代至1990年代，土地利用結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在林地大量減少，耕地和牧草地大量增多，導(dǎo)致高生態(tài)服務(wù)價(jià)值用地向低生態(tài)服務(wù)價(jià)值用地轉(zhuǎn)化，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)總價(jià)值在30年中從1 434億元降低到1 070億元。進(jìn)入1990年代中后期，隨著土地利用結(jié)構(gòu)變化日趨平緩及一些政策促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善，北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)效益總價(jià)值開始逐步回升。

研究也表明，土地利用空間格局不同，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值也有很大差異。分布著森林的東北部單位面積平均生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高，分布著耕地的西部地區(qū)則相對最低。1970年代—1990年代中，高生態(tài)服務(wù)價(jià)值地區(qū)不斷減少，低值地區(qū)不斷增多，生態(tài)服務(wù)總價(jià)值也出現(xiàn)減少趨勢，因此，制定政策時(shí)需要關(guān)注如何提高單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，以及擴(kuò)大單位生態(tài)服務(wù)價(jià)值高的區(qū)域的面積，通過本文分析可知，保證較高的森林覆蓋率是維持生態(tài)環(huán)境的重要措施。

由于數(shù)據(jù)和資料的局限，本文只計(jì)算了2000年之前的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，而從2000年起，研究區(qū)開始大面積實(shí)施退耕還林/草工程，此政策對土地利用模式和生態(tài)服務(wù)效益都有一定的良好影響，還有待做進(jìn)一步的持續(xù)性研究。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞 城市綠地；生態(tài)；評價(jià)體系；研究

中圖分類號 X826 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1002-2104(2012)04-0067-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.013

生態(tài)系統(tǒng)功能主要分為對內(nèi)和對外兩種功能，對內(nèi)功能是生態(tài)系統(tǒng)維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)的能力對外功能是為人類和其他動物提供服務(wù)的功能，其中維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)功能包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞和演替過程等。隨著城市化的快速推進(jìn)和對高質(zhì)量城市人居生活的強(qiáng)烈要求，城市綠地承擔(dān)著越來越多的生態(tài)功能、景觀美化功能和經(jīng)濟(jì)社會功能。在對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)研究中人們關(guān)注焦點(diǎn)主要集中在城市綠地為人類提供的生態(tài)服務(wù)功能，而忽視綠地自身運(yùn)轉(zhuǎn)功能；評價(jià)體系的設(shè)置也過多依賴于數(shù)量指標(biāo)，同時(shí)，未能借助指標(biāo)對綠地結(jié)構(gòu)合理性、功能狀況、質(zhì)量高低等問題進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。高估了城市綠地生態(tài)功能，影響城市綠地規(guī)劃、建設(shè)和管理。

1 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)忽略的幾個(gè)問題

1.1 綠地?cái)?shù)量和面積與生態(tài)功能的關(guān)系

1993年11月國家建設(shè)部頒布《城市綠化規(guī)劃建設(shè)指標(biāo)的規(guī)定》，確定以城市人均公園綠地面積、城市綠化覆蓋率和城市綠地率等3大指標(biāo)為城市綠地評價(jià)的主要指標(biāo)。建設(shè)部2002年頒布的《城市園林綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》（GJJ/T85―2002）和2010年頒布的《國家園林城市標(biāo)準(zhǔn)》、《城市園林綠化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50563-2010）中，建成區(qū)綠地率、建成區(qū)綠化覆蓋率、人均公園綠地面積、公園綠地面積等數(shù)量指標(biāo)是城市綠地評價(jià)考核的重點(diǎn)。導(dǎo)致各級部門將完成數(shù)量指標(biāo)看作是綠地建設(shè)管理的重要任務(wù)，公眾也誤認(rèn)為綠地?cái)?shù)量越多、面積越大、人均越多，城市綠地生態(tài)功能越好，一味追求數(shù)量指標(biāo)，而忽視了綠地質(zhì)量建設(shè)。在目前城市綠化建設(shè)用地極為有限、城市人口迅速增加、園林綠化設(shè)計(jì)和建設(shè)滯后的情況下，通過擴(kuò)大綠地面積來提高城市綠地覆蓋率，必然會帶來造假行為或歪曲綠地建設(shè)實(shí)質(zhì)。

1.2 人工綠地生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能的差異

通常情況下，城市綠地生態(tài)功能效益評價(jià)指標(biāo)和參考標(biāo)準(zhǔn)直接來源于研究人員多年對自然生態(tài)研究的結(jié)果，但忽略了人工綠地生態(tài)系統(tǒng)與自然狀態(tài)下的綠地具有一定的差異性，因此城市綠地的生態(tài)功能經(jīng)常被人們高估。在對自然生境與人工生境中鳥類的種類、數(shù)量及鳥類群落研究中發(fā)現(xiàn)，人工生境中鳥類物種數(shù)及密度顯著低于自然生境，人類活動所造成的生境改變對鳥類多樣性有不利影響［1］。在選取物種多樣性指數(shù)對黃土丘陵區(qū)主要天然及人工群落物種多樣性進(jìn)行的研究中，天然植物群落物種豐富度、多樣性指數(shù)均高于人為干預(yù)的人工植物群落［2］。城市綠地在涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、保持水土、維持生物多樣性等方面的效果都不如自然植被，甚至某些生態(tài)功能面臨缺失的危險(xiǎn)。

1.3 對城市綠地特殊生存環(huán)境和后期科學(xué)管護(hù)的忽視

城市建筑、道路、管道等基礎(chǔ)設(shè)施的修建，改變了城市地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，破壞了綠地的徑流和根系統(tǒng)，增加了土壤侵蝕速度。城市熱島效應(yīng)形成小氣候，影響城區(qū)溫度、濕度。大氣懸浮物和氮氧化物等有害氣體會干擾或破壞植被的呼吸和蒸騰功能。城市污水，超出綠地凈化速度和能力。城市的噪音、夜晚照明擾亂植被的新陳代謝，加快植被衰老和枯萎速度，阻礙對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。城市特殊的地表和環(huán)境特征，改變了綠地生態(tài)機(jī)體生存條件，對綠地健康構(gòu)成較大威脅。

很多情況下，對園林綠地的管理只限于移栽、澆水、修剪等基本護(hù)理，而少有林業(yè)、土壤、生態(tài)等專業(yè)人員參與研究、實(shí)驗(yàn)和改良。以致城市綠地對人工形成依賴，失去生態(tài)系統(tǒng)的自然特性、生命機(jī)能容易擾，能量自給能力、抵抗自然災(zāi)害和病蟲害的能力降低。

1.4 重視城市綠地功能和價(jià)值，忽視建設(shè)和管護(hù)成本

鋪設(shè)大面積的觀賞性草坪再栽種一些灌木是目前城市綠地建設(shè)的普遍做法，簡單而又方便管護(hù)。為了保持草坪的整潔和清新，需要定期進(jìn)行修剪、使用大量殺蟲劑、不停地用水龍頭進(jìn)行澆灌。設(shè)置花臺和盆栽是美化城市風(fēng)貌的新渠道，由于植被只能在薄薄的土層中和狹小的土壤空間生長，土壤失去了涵養(yǎng)水源的功能、缺少有機(jī)物質(zhì)成分和微生物活動，不能維持水分、營養(yǎng)的供給，需要定期澆水、施肥、修剪、移栽等保育措施才能維持其生存狀況。

在城市地標(biāo)、高檔住宅小區(qū)設(shè)計(jì)和建設(shè)中，投入大量人財(cái)物引進(jìn)或者移栽一些名貴樹種、古樹或建設(shè)整齊劃一園林綠化工程，大多數(shù)情況下并未取得預(yù)期的效果。植物具有群落性特征，僅僅一棵或者是少數(shù)幾株樹種無法發(fā)揮其生態(tài)、景觀效益，還會導(dǎo)致樹種的水土不服。過分注重景觀性或者過分依賴于人工來建設(shè)城市綠地是一種極不經(jīng)濟(jì)的行為，花費(fèi)了大量的人財(cái)物力，建設(shè)成本較大，生態(tài)功能不穩(wěn)定，發(fā)揮的景觀效益也非常短暫、有限。

1.5 綠地建設(shè)的內(nèi)涵在城市園林綠化中被曲解

城市園林綠化是以生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃、風(fēng)景園林等專業(yè)原理為指導(dǎo)，以人工培育的綠色植被群落為主體，通過對城市一定規(guī)模的綠地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改造，并添加文化和藝術(shù)內(nèi)涵綜合構(gòu)成的具有生態(tài)、景觀、文化等功能的城市綠色空間系統(tǒng)，是一個(gè)對城市人居生態(tài)環(huán)境改善，促進(jìn)城市社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的一種方法和過程。綠地不再局限于單純的綠化功能空間，而是從區(qū)域自然生態(tài)、人工生態(tài)與環(huán)境保護(hù)以及建設(shè)的角度組織綠地與生態(tài)要素體系［3］。

綠地作為城市園林綠化建設(shè)的重要內(nèi)容，綠地首要的功能應(yīng)當(dāng)是維持城市生態(tài)平衡，強(qiáng)調(diào)一定地域范圍內(nèi)的植物種類情況及其相互間的關(guān)系，而非僅僅是視覺上的“綠化”。將綠地建設(shè)誤以為在一塊草坪上配植幾株灌木，誤認(rèn)為綠地建設(shè)就是綠化，誤認(rèn)為有了綠色就會發(fā)揮生態(tài)效益；有時(shí)候把景觀與綠地的概念混淆或輕重顛倒，這樣既沒有很好發(fā)揮城市綠地的生態(tài)功能，又缺乏景觀特色，在很大程度上曲解了綠地建設(shè)的內(nèi)涵。

2 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)綜合評價(jià)體系構(gòu)建原則

2.1 整體性

各種形式的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間形成了多種相互關(guān)聯(lián)的模式，例如氣體成分的調(diào)節(jié)伴隨著氣候調(diào)節(jié)，水分調(diào)節(jié)與土壤保持相依存，水分調(diào)節(jié)與土壤肥力保持和食品生產(chǎn)功能相關(guān)聯(lián)，同時(shí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)揮還與周邊環(huán)境以及人們的感知認(rèn)識緊緊相關(guān)。城市綠地作為一個(gè)有機(jī)整體，在指標(biāo)和樣本選取時(shí)不能將中心城區(qū)與郊區(qū)分開，也不能將公園綠地、生產(chǎn)綠地、防護(hù)綠地、附屬綠地和其他綠地區(qū)別對待，在評價(jià)內(nèi)容選取時(shí)全面考慮綠地自身、綠地與生存環(huán)境之間、以及公眾對綠地感知認(rèn)識的綜合。

2.2 前瞻性

評價(jià)體系的構(gòu)建既要反映城市綠地的現(xiàn)狀，也要通過建立資源、經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境各要素之間的關(guān)系，借以指示城市綠地未來的發(fā)展趨向。例如，隨著城市面積增加、人口增多，加上城市生活水平提高以及多元化追求和個(gè)性化的人居環(huán)境需求，城市綠地被賦予了越來越多的功能期望。評價(jià)體系對于綠地設(shè)計(jì)和建設(shè)具有導(dǎo)向功能，提前預(yù)測和推算未來發(fā)展趨勢，可以更好地滿足未來各項(xiàng)需求。

2.3 簡單和可操作

評價(jià)指標(biāo)的概念需具體和明確，易測易得，數(shù)據(jù)應(yīng)便于統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，且有足夠的數(shù)據(jù)量。指標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)以相關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)以及研究成果為參考，得出的結(jié)果也便于被采納。

2.4 相關(guān)性

城市綠地作為一個(gè)有機(jī)生態(tài)系統(tǒng)，各個(gè)部分之間具有較強(qiáng)的相互聯(lián)系，在指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮指標(biāo)之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，指標(biāo)之間能夠相互應(yīng)證和補(bǔ)充。同時(shí)，指標(biāo)要具有針對性，與綠地某一特征和實(shí)際情況有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，能反映綠地質(zhì)量、數(shù)量、功能和結(jié)構(gòu)關(guān)系。

2.5 便于比較

城市綠地受到地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及城市建設(shè)與管理等影響，不同類型城市評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)既要有個(gè)性特征還應(yīng)具有共性，各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)應(yīng)具有明確的含義和統(tǒng)一的測算標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在設(shè)計(jì)主觀層次的問題時(shí)，在問題程度上拉開距離，這樣便于將國內(nèi)外、不同地理環(huán)境、不同類型城市之間的評價(jià)結(jié)果作比較。

3 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)綜合評價(jià)體系構(gòu)建

生存環(huán)境的優(yōu)良性、綠地自身的健康是確保城市綠地各項(xiàng)功能充分發(fā)揮的前提，而居民的感知認(rèn)識是綠地是否能有效滿足公眾需求的重要測評標(biāo)準(zhǔn)。將這三方面與傳統(tǒng)綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)相結(jié)合作為新的研究視角，綜合構(gòu)建城市綠地生態(tài)系統(tǒng)功能評價(jià)體系，這樣的研究還不多見。

參照一些學(xué)者對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)的研究［4-5,9,12］，根據(jù)《城市園林綠化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50563-2010）和國家園林城市標(biāo)準(zhǔn)，選擇其中一些指標(biāo)，增加一些來自林業(yè)、生物、生態(tài)等學(xué)科當(dāng)中能反應(yīng)綠地生存環(huán)境、綠地自身健康狀況的指標(biāo)，構(gòu)建新的城市綠地生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)體系框架（圖1）。

圖1 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)體系

Fig.1 The evaluation system of urban green space

3.1 生存環(huán)境優(yōu)良性

3.1.1 城市小氣候

城市小氣候又稱為微氣候，主要受到城市人動的影響形成熱島效應(yīng)，改變了局部區(qū)域的溫度、濕度、光照、降水、風(fēng)等條件。這些條件是否改變了當(dāng)?shù)爻Ｄ昶骄交蛘吣芊駶M足城市綠地生長發(fā)育，需要設(shè)計(jì)針對性的指標(biāo)來考證和研究。

3.1.2 水

城市地表水、淺層地下水是綠地生長的直接水源，需要有指標(biāo)來測量綠地用水的數(shù)量及受污染狀況、礦物元素含量、酸堿程度等顯示城市水體質(zhì)量的指標(biāo)。例如可以選取地表水各類水質(zhì)比率指標(biāo)，或者直接對綠地地表水進(jìn)行測驗(yàn)來確定。

3.1.3 大氣

汽車、工廠、家庭廚房以及建筑施工，產(chǎn)生了污染大氣環(huán)境的CH4、H2S、CO、SO2、NO2、O3等有害氣體和顆粒物，影響綠地植被呼吸、蒸騰，污染物跟隨降雨到達(dá)地面，腐蝕根系、影響植被生長。因此，需要對城市大氣中氣體成分和含量，尤其是有毒成分進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)測，選擇用年空氣污染指數(shù)小于或等于100的天數(shù)等類似指標(biāo)來綜合測算。

3.1.4 土壤（土地能力）

城市綠地的土壤主要來源于建筑垃圾、建設(shè)開挖的深土層，而綠地中的樹葉和雜草在管護(hù)中被清掃干凈，土壤當(dāng)中缺乏有機(jī)質(zhì)和分解有機(jī)質(zhì)的微生物、動物。因此，通過考察土壤結(jié)構(gòu)、土壤有機(jī)和無機(jī)成分、土壤酸堿度、土壤封蓋度、土壤退化程度和土地生產(chǎn)潛力等指標(biāo)來測量綠地土壤能力。土壤中的生物和動物對土壤的形成、發(fā)育、物質(zhì)循環(huán)、肥力演變等有較大影響，有助于指導(dǎo)科學(xué)栽培、施肥、灌溉、排水和施用農(nóng)藥等，改善土壤質(zhì)量。因此，為了衡量綠地生存環(huán)境優(yōu)良狀況，還需要有測量土壤中微生物、動物等情況的指標(biāo)。

3.2 綠地健康狀況

運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)健康理論與相關(guān)指標(biāo)對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)和分析，動態(tài)地揭示綠地系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢，為城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。綠地生態(tài)系統(tǒng)的健康性主要包括系統(tǒng)的整合性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性，本文從群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性、建設(shè)與管理水平和綠地能力等四方面來衡量綠地的健康狀況。

3.2.1 群落結(jié)構(gòu)

若僅注重觀賞價(jià)值和成本，栽培整齊劃一的樹種或者是僅僅栽種少數(shù)品種植被，造成樹木的種類、年齡、層級、高度等趨向一致，極易出現(xiàn)水土流失、地力衰退等不良生態(tài)后果，也易發(fā)生森林火災(zāi)和病蟲害問題。

群落的穩(wěn)定性主要看是否滿足各構(gòu)成組分的生態(tài)習(xí)性；受環(huán)境污染危害的程度可以通過觀測植物高生長，葉片選擇和葉子是否正常生長，以及成片樹木的葉子變黃或?yàn)l臨死亡來判斷；樹木病蟲害情況也可通過觀測來完成［6］。城市綠地群落結(jié)構(gòu)的考察指標(biāo)主要有四類［7］：植物群落水平結(jié)構(gòu)（群落密度、覆蓋度 ）、植物群落垂直結(jié)構(gòu)（喬灌草比例、層片值、葉面積綜合指數(shù)）、樹種組成結(jié)構(gòu)指標(biāo)（樹種多樣性、自然度）、樹木年齡結(jié)構(gòu)指標(biāo)（速生慢生比、胸徑結(jié)構(gòu)）。

3.2.2 生物多樣性

只有品種多樣化才有生物多樣性，只有生物多樣性才有生態(tài)穩(wěn)定性，只有綠地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，才能保持系統(tǒng)整體健康性并對有害生物保持較強(qiáng)的抵抗力。在對橡膠園和茶樹種植園研究表明,隨著種類增加，層次復(fù)雜加大，系統(tǒng)在生物量及生產(chǎn)力上均有明顯增加，隨著結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化加大，相對濕度也隨著增加,最高溫度降低,最低溫度升高, 風(fēng)速減少，土壤流失明顯減少，對低溫風(fēng)害的抵抗力加強(qiáng)［8］。城市綠地生物多樣性的研究包括了遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和近年研究得較多的景觀多樣性等領(lǐng)域［9］。綠地生物多樣性測量可選取的指標(biāo)主要有：植物種類多樣性、常綠植物與落葉植物比、喬木與灌木比、植被豐度、土壤中生物種類和單位生物量、公園內(nèi)蟲鳥種類和出現(xiàn)頻率、鄉(xiāng)土樹種比率。

3.2.3 建設(shè)與管理水平

根據(jù)《城市園林綠化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50563-2010），選取綜合管理、建設(shè)管控中主要指標(biāo)。（1）綜合管理：城市園林綠化維護(hù)專項(xiàng)資金、城市園林綠化科研能力、城市園林綠化管理信息技術(shù)應(yīng)用。（2）建設(shè)管控：公園管理規(guī)范化率、古樹名樹保護(hù)率、節(jié)約型綠地建設(shè)率、立體綠化推廣率、公園綠地應(yīng)急避險(xiǎn)成所實(shí)施率、城市園林綠化管護(hù)力度即肥料的種類、施肥的保證率、樹木和草坪的修剪及時(shí)性、防治病蟲害農(nóng)藥的種類、灌溉水保證率和灌溉方式以及灌溉量等。

3.2.4 綠地能力

一是植被生長能力，它包括植被平均壽命、新增綠地存活率、林木平均生長率、喬灌木根系延伸范圍，二是受損棄置生態(tài)與景觀恢復(fù)率，三是植被的適應(yīng)性，包括樹種的適宜性、植物生長發(fā)育狀況、病蟲害的發(fā)生情況等。

3.3 綠地綜合效益評價(jià)

城市綠地系統(tǒng)綜合效益是生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、景觀效益、社會效益的統(tǒng)一體，唯有兼顧四者，協(xié)調(diào)四者之間的關(guān)系才能真正實(shí)現(xiàn)城市綠地系統(tǒng)功能發(fā)揮。在構(gòu)建綠地綜合效益評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，采用六個(gè)分類［10］。

3.3.1 生態(tài)功能

綠地系統(tǒng)連續(xù)性、綠地到達(dá)便利程度、綠地廊道寬度與聯(lián)通性、綠地板塊形狀和面積、綠地空間景觀多樣性。

3.3.2 結(jié)構(gòu)形態(tài)

吸收二氧化碳釋放出氧氣狀況、吸收有毒氣體凈化空氣狀況、滯塵狀況、防止噪聲、調(diào)節(jié)氣候溫度狀況、涵養(yǎng)水源蓄水保土狀況。

3.3.3 經(jīng)濟(jì)效益

城市綠地與周邊或外界綠地的關(guān)系、城市綠地的區(qū)位、綠地空間的綠地及其他用地比例、綠地空間郁閉程度。

3.3.4 生態(tài)過程

苗木產(chǎn)值或增益值、經(jīng)濟(jì)林木比例、公園和風(fēng)景區(qū)經(jīng)營收入。

3.3.5 景觀效益

古樹名木保護(hù)和園林文化生態(tài)價(jià)值、綠視率、綠地對視線的抗干擾程度、園林游覽觀賞效應(yīng)。

3.3.6 規(guī)劃定量

綠地面積或人均綠地面積、公共綠地面積或人均公共綠地面積、綠地率、復(fù)層綠色量或人均復(fù)層綠色量、綠化三維量或人均綠化三維量、城市綠量率、公共綠地率、道路綠地率、防火綠地比例。

4 居民感知認(rèn)識

城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的綜合效益和功能，還可以通過對城市居民對綠地主觀感知認(rèn)識的調(diào)查分析得到。為了比較不同自然地理環(huán)境下、不同級別城市的居民對城市綠地建設(shè)滿意度和存在問題差異性的了解，從綠地生態(tài)系統(tǒng)的主要服務(wù)群體需求入手，將全國劃分為南部季風(fēng)區(qū)、北部季風(fēng)區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等四個(gè)季風(fēng)區(qū)，在每個(gè)季風(fēng)區(qū)抽取一定比例的城市居民作為調(diào)查對象，形成樣本，從城市綠地規(guī)模與數(shù)量、可達(dá)性、公平性、喬灌草結(jié)合度、野生性、多樣性、觀賞性、綠地生態(tài)服務(wù)功能、綠地管理、對綠地的滿意度、公眾參與等11個(gè)重要方面考查當(dāng)?shù)鼐用駥Τ鞘芯G地的需求程度，對綠地的切身感受和綠地建設(shè)與管理問題。將調(diào)查結(jié)果作為城市綠地生態(tài)系統(tǒng)功能評價(jià)，改善綠地建設(shè)和管理的重要參考依據(jù)。

5 結(jié) 論

由于我國各個(gè)城市和地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)狀況，生態(tài)環(huán)境差異水平和氣候差異都較大，盡快建立起一套統(tǒng)一的、有效的“多類型多層次”綠地指標(biāo)體系，構(gòu)建多維度、多層次的城市綠地生態(tài)綜合評價(jià)指標(biāo)體系，來評價(jià)我國城市綠地生態(tài)水平，指導(dǎo)我國生態(tài)城市的建設(shè)。［11］城鎮(zhèn)綠地生態(tài)系統(tǒng)功能綜合評價(jià)體系的構(gòu)建，從多角度、多方面借鑒和綜合了前人的一些研究成果，評價(jià)體系既依靠客觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也以主觀的調(diào)查分析作為支撐，涉及到林業(yè)、生態(tài)、生物、統(tǒng)計(jì)、環(huán)保、城鎮(zhèn)規(guī)劃等多個(gè)方面，指標(biāo)涵蓋了傳統(tǒng)評價(jià)內(nèi)容當(dāng)中的數(shù)量指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)以及功能指標(biāo)。本文提出的評價(jià)體系旨在為城鎮(zhèn)綠地生態(tài)功能綜合評價(jià)打開一個(gè)新的研究視角，希望能為城鎮(zhèn)綠地規(guī)劃、建設(shè)和管護(hù)提供更加科學(xué)的依據(jù)。

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New Perspective of Comprehensive Evaluation Research on Urban Green Space Ecosystem

ZHANG Lihua1 ZOU Bo2 HUANG Baorong1

(1. Institute of Policy and Management，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China; 2. College of Resources Science, Beijing Normal University, Beijing 100875,China)

篇7

關(guān)鍵詞：森林生態(tài)系統(tǒng)；水土保持；功能表現(xiàn)

【分類號】：S41

森林和林地有著豐富的多樣性，是世界上最豐富的生物基因庫。森林生態(tài)系統(tǒng)比其他生態(tài)系統(tǒng)具有更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力遠(yuǎn)比草原要強(qiáng)，森林總的利用率和生物生產(chǎn)力也是天然系統(tǒng)中最高的。森林植被具有固土、保土、改善土壤結(jié)構(gòu)、防止土壤水蝕及風(fēng)蝕等多種功能。森林植被破壞會引起土壤流失，土資源減少，影響人類生產(chǎn)生活等一系列問題。因此，森林環(huán)境問題，對土資源有重大的影響。同時(shí)，土資源也是森林生存發(fā)展的基礎(chǔ)。

地球表面陸地只占29.2%，其余均被水覆蓋。但是，生活在地球上的絕大多數(shù)高等生物棲居在陸地上，特別是人類全部都居住在陸地上。因此，陸地是生物圈的最重要的組成部分。人類依賴陸地生態(tài)系統(tǒng)從事農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)以及其他多種經(jīng)濟(jì)活動，以滿足食品和其他方面的需要。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤又是最基本、最重要的條件，是決定生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造及其類型的主要因素之一。適于植物生長的土壤是巖石經(jīng)過千萬年風(fēng)化侵蝕和生物作用的復(fù)雜變化演化而成的。在人類過分榨取和不適當(dāng)?shù)睦孟?，土壤可以在幾十年，甚至幾年之?nèi)退化或破壞。土壤一旦發(fā)生退化或破壞，通常是難以恢復(fù)原狀的。土壤的破壞是對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的最大沖擊。

森林的保土保肥效的效能表現(xiàn)為：減少土壤侵蝕、保持土壤肥力、防沙治沙、防災(zāi)減災(zāi)（如山崩、滑坡、泥石流）等。

⒈固持土壤的作用

森林的樹冠、深厚的枯枝落葉層不但截留天然降水，還可有效地減輕雨滴對土壤的直接沖擊。林地下強(qiáng)壯且成網(wǎng)絡(luò)的根系與土壤牢固地盤結(jié)在一起，從而起到有效的固土作用。各種植物的根系都有固持土壤的作用，以林木樹種為好。喬灌木樹種依靠其深長的垂直根系和擴(kuò)展較廣的側(cè)根系，能以相當(dāng)大的深度和幅度固持土體，加之樹木之間根系相互交錯(cuò)，構(gòu)成地下“鋼筋”，固土作用就更大。如一株平茬后三年生沙棘，其根系向水平方向延伸最長可達(dá)6.3m，新生根蘗苗95株，固土面積4.8m2。據(jù)張嘉賓的測定分析，即使是微小的細(xì)根，也有很強(qiáng)的固持土壤能力，平均直徑只有0.8mm粗的細(xì)根，具有固持1.31kg土壤的能力。

2.改良土壤的作用

森林通過改善土壤的形成條件和本身的生理活動，對土壤物質(zhì)的某些更新產(chǎn)生影響。森林是龐大的生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)的“工廠”。林木通過其強(qiáng)大的根系向深層土壤吸收無機(jī)鹽分，再通過龐大的樹冠進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物質(zhì)，這樣就提供了林地土壤肥力改善條件。林木中每年有70%的有機(jī)物質(zhì)以枯枝落葉的形式歸還到土壤里。林地中的根系，一方面從土壤中吸收養(yǎng)分建造自身，另一方面又向土壤內(nèi)分泌碳酸和其他有機(jī)化合物，增加了土壤中無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的分解和溶解，為土壤的微生物活動創(chuàng)造了良好的條件，經(jīng)過微生物的分解，使土壤腐殖質(zhì)含量增加。

大尺度估算：水土保持功能在大尺度上可以通過計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)每年減少土壤侵蝕的總量來評價(jià)。結(jié)合土壤侵蝕遙感調(diào)查圖與不同氣候帶具有代表性的主要森林類型侵蝕模數(shù)從大、小兩個(gè)尺度上確定區(qū)域森林土壤的現(xiàn)實(shí)侵蝕模數(shù)；潛在土壤侵蝕模數(shù)按全國土壤侵蝕分類級別的“強(qiáng)度級”對應(yīng)水、風(fēng)蝕模數(shù)上限8000t/（km2.a）進(jìn)行估算。利用上述方法可以計(jì)算出某一森林生態(tài)系統(tǒng)的潛在土壤侵蝕量、森林覆蓋區(qū)的土壤侵蝕量及森林每年減少的土壤侵蝕量。

森林生態(tài)系統(tǒng)每年減少土壤侵蝕的損失估算可以從土壤侵蝕的后果來考慮，包括可耕面積減少；土壤肥力 （營養(yǎng)物質(zhì)）的損失；泥沙對江河湖泊的淤積等帶來的損失。通常重點(diǎn)考慮以下三個(gè)方面：

（1）森林生態(tài)系統(tǒng)每年減少土地?fù)p失面積及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)土壤侵蝕量、土壤容重和土壤耕作層的平均厚度來推算土地面積減少量。通過所取得植被分區(qū)的土壤容重和土壤厚度數(shù)據(jù)，再結(jié)合上述計(jì)算所求得的森林各氣候帶每年減少的土壤侵蝕量，從而估算出森林每年減少的土地面積。采用機(jī)會成本來估算森林每年減少的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）單位森林每年減少土壤損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。土壤侵蝕帶走了大量的土壤營養(yǎng)物質(zhì)，主要是土壤的有機(jī)質(zhì)、N、P和K。通常只考慮土壤中全N、全P和全K的含量。根據(jù)以往對我國主要森林生態(tài)系統(tǒng)土壤中全N、全P和全K的含量的研究和我國森林每年減少的土壤侵蝕量進(jìn)行估算。

（3）減少泥沙對江河湖泊淤積的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。按照我國主要流域的泥沙運(yùn)動規(guī)律，一般土壤侵蝕的流沙有24%淤積于水庫、江河、湖泊，這部分泥沙直接造成了水庫、江河、湖泊蓄水量的下降，在一定程度上增加了干旱、洪澇災(zāi)害的發(fā)生。根據(jù)我國l m3庫容的水庫工程費(fèi)用為0.67元人民幣來估算某地森林每年減少泥淤積的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

篇8

關(guān)鍵詞：礦山邊坡；植被恢復(fù)；目標(biāo)和方法1 植被恢復(fù)的概念

植被是生長并覆蓋于地球表面植物群落的統(tǒng)稱，根據(jù)植物生長環(huán)境和特點(diǎn)的不同又可以分為高山植被、草原植被、海洋及島嶼植被等多種類型。通過結(jié)合生態(tài)學(xué)及工程學(xué)原理，將由于礦產(chǎn)資源的開采、公路修建等造成的已被破壞的植被重新修復(fù)，以維持該地區(qū)植物種類的多樣性以及生態(tài)環(huán)境的正常和可持續(xù)發(fā)展的行為，即被稱為植被恢復(fù)。

2 礦山邊坡植被恢復(fù)的目標(biāo)

2.1 理想目標(biāo)

礦山植被恢復(fù)的理想目標(biāo)是將礦山邊坡的生態(tài)環(huán)境與礦山所在地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)至和諧統(tǒng)一的等級，使礦山邊坡的植被恢復(fù)生物物種的多樣性，并使其能在一定程度上防御自然災(zāi)害，對周圍的環(huán)境具有一定的保護(hù)和改善作用。

2.2 階段性目標(biāo)

礦山邊坡的階段性目標(biāo)可以分為以下3個(gè)階段，分別涵蓋了生態(tài)學(xué)、功能性、觀賞性等3個(gè)方面的內(nèi)容。

2.2.1生態(tài)學(xué)目標(biāo)。這一目標(biāo)是礦山邊坡植被恢復(fù)的首要階段目標(biāo)，其具體內(nèi)容是使礦山邊坡的植被的生物學(xué)及生態(tài)學(xué)特點(diǎn)與該礦山所在的自然環(huán)境相適應(yīng)[1]。換而言之，就是指通過采取一定的手段使原本被破壞的植被的生長狀況、植物的形態(tài)、物種多樣性等逐漸恢復(fù)至未被破壞前的狀態(tài)。

2.2.2 功能性目標(biāo)。當(dāng)?shù)V山邊坡的植被生態(tài)學(xué)目標(biāo)達(dá)到之后便可開始第2階段的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，即植被的功能性目標(biāo)，具體包括使植被的水文效應(yīng)、對環(huán)境的改善作用、水土維持作用等功能與未被破壞前或天然植被的功能趨于最大程度的近似水平。

2.2.3 觀賞性目標(biāo)。在前2個(gè)目標(biāo)均已實(shí)現(xiàn)的前提下，為了提高礦山邊坡植被的美觀程度，可以對植被的整體群落形態(tài)、植被的選擇、植物的修剪等進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)一步提高其觀賞性。

3 礦山邊坡植被恢復(fù)的方法

3.1 邊坡土地的整改

對礦山邊坡植被進(jìn)行恢復(fù)工作的第一步就是對邊坡土地進(jìn)行整改。對邊坡土地的整改要將礦區(qū)的整體生態(tài)環(huán)境納入考慮，對原有的土質(zhì)進(jìn)行合理地利用，同時(shí)要注意維持邊坡的整體穩(wěn)定性，避免因坡體結(jié)構(gòu)被破壞而引起的坍塌。除此之外，對棄渣坡面土地進(jìn)行改造時(shí)，要對其進(jìn)行分級，以保證坡體以及水土的穩(wěn)定性。而對于開采巖質(zhì)的坡面，應(yīng)根據(jù)其具體的地質(zhì)類型和特點(diǎn)，保證沒有浮石和危石的潛在威脅，并避免開山施工對邊坡土地造成的二次損壞。

3.2 邊坡土壤的改善

在對礦山邊坡的土地進(jìn)行整改后可開展土壤改造工作。由于礦山的土壤通常源自被剝離的表面土壤、廢礦石等，因此，對邊坡土壤的改良應(yīng)從土壤的物理結(jié)構(gòu)著手，將不利于植被生長的土質(zhì)成分剔除掉。之后對邊坡土壤的營養(yǎng)狀況進(jìn)行取樣調(diào)查，分析其有機(jī)物與無機(jī)物的比例、酸堿度、肥沃程度等，對于土地貧瘠、營養(yǎng)狀況差的土壤進(jìn)行化學(xué)改造，如在土壤中施加營養(yǎng)廢料、改變土壤酸堿度等[2]。

3.3 邊坡植被的修復(fù)

首先，選擇合理的植物種類。根據(jù)礦山植被恢復(fù)的階段性目標(biāo)可知，在對邊坡植物物種進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)充分考慮礦山所在地區(qū)的地理環(huán)境、氣候特點(diǎn)、物種生長特點(diǎn)及多樣性等因素，具體可以通過礦山邊坡周圍的自然環(huán)境中生長的植被進(jìn)行植物物種的選擇。第二，做好種群的配置。要達(dá)到礦山邊坡植被恢復(fù)的目標(biāo)，在選擇好合適的植被種類之后不能隨意的配置物種，因?yàn)椴煌L習(xí)慣的植物可能會產(chǎn)生相互克制的作用，從而影響植被的恢復(fù)效果。同時(shí)，還應(yīng)充分考慮到礦山邊坡的土地情況，根據(jù)土壤的肥沃與貧瘠程度選擇適合生長的植被。第三，采用合適的植被建造方法。對易于生長的植物通常采用噴播的方式進(jìn)行植被建造，該方法也是經(jīng)濟(jì)性最強(qiáng)的種植方法。對部分發(fā)芽遲緩但不影響其它植被生長的植物可以先采用容器種植的方法進(jìn)行樹苗的培植，之后再移植到礦山邊坡的植被中去。

4 結(jié)語

綜上所述，文章對植被恢復(fù)的相關(guān)概念做出了闡述，對不同階段的礦山邊坡植被恢復(fù)目標(biāo)進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的植被恢復(fù)方法，擬為邊坡生態(tài)環(huán)境的治理提供可靠的理論性依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

篇9

關(guān)鍵詞：水土保持 水土流失 水土保持功能

《水土保持法》及其《實(shí)施條例》中沒有出現(xiàn)“水土保持功能”的術(shù)語，但是在水土保持法律文件中，水利部《關(guān)于水土保持設(shè)施解釋問題的批復(fù)》第一次采用了“水土保持功能”的術(shù)語，表明了 “水土保持功能”正式從一個(gè)學(xué)理概念轉(zhuǎn)變和提升為一個(gè)專門的法律概念。該批復(fù)規(guī)定，水土保持設(shè)施是指具有防治水土流失功能的一切設(shè)施的總稱?！秾?shí)施條例》第21條第2款中所稱的‘補(bǔ)償’，是指對損毀或侵占水土保持設(shè)施所造成的水土保持功能的喪失或降低所必須給予的補(bǔ)償。正確理解和適用“水土保持功能” 這個(gè)專門的法律概念，對于開展水土保持執(zhí)法具有重要的實(shí)踐意義。

1、解釋水土保持功能必先解釋水土保持

1.1水土保持在學(xué)理上首先指一種自然狀態(tài)或自然規(guī)律

在學(xué)理上，水土保持首先是指巖石土壤圈、水圈和生物圈相互作用和保持生態(tài)平衡下的水和土相互依存、自我更新的一種健康和諧的正向演替的狀態(tài)和規(guī)律。從巖石到成土母質(zhì)，從成土母質(zhì)到土壤，都是在光、水、生物的作用下的一種健康和諧的正向演替的狀態(tài)，最終土壤厚度不斷增加，土壤肥力不斷提高，給植物提供源源不斷的養(yǎng)份。大氣水、地下水、土壤水、地表水之間保持循環(huán)和相互補(bǔ)充，最終通過土壤水源源不斷地給植物提供生態(tài)用水和養(yǎng)份。1957年頒布的《水土保持暫行綱要》有“…禁止濫伐林木，破壞水土保持”的表述，1982年頒布的《水土保持工作條例》也有“嚴(yán)禁濫伐林木破壞水土保持”的表述。這里的“水土保持”都指一種林木被覆下的水土資源不斷自我維護(hù)和提高的自然狀態(tài)或自然規(guī)律。

1.2水土保持在學(xué)理上還指人們一種有目標(biāo)的思想、行為或技術(shù)

在學(xué)理上，水土保持還指人們在正確認(rèn)識水土保持規(guī)律的前提下對人為活動進(jìn)行調(diào)控，以糾正人為活動對水土保持狀態(tài)所造成偏差和紊亂。這里的水土保持指人們這種有目標(biāo)的水土保持思想、行為和技術(shù)。1981年國務(wù)院學(xué)科委員會明確，水土保持學(xué)科范圍是“研究水土流失發(fā)生的原因和規(guī)律，水土保持的基本理論，據(jù)以組織綜合措施，防治水土流失，維護(hù)和提高水土資源和土地生產(chǎn)力，從而有利于發(fā)展生產(chǎn)，合理利用水土資源，改善環(huán)境條件和自然面貌的一門綜合性為其特點(diǎn)的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)?！?992年《中國大百科全書·水利卷》提出，水土保持學(xué)是一門水土流失規(guī)律和水土保持綜合措施，防治水土流失，保護(hù)、改良和合理利用山丘區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益綜合性技術(shù)應(yīng)用科學(xué)。1996年關(guān)君蔚主編的《水土保持原理》提出，水土保持指防治水土流失，保護(hù)、改良和合理利用（山區(qū)、丘陵區(qū)和風(fēng)沙區(qū)）水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境綜合性技術(shù)科學(xué)。有意識地通過人力力所能及的手段，改變一部分環(huán)境因子，促使外力的破壞力減少，土體的抵抗力增強(qiáng)，終將使外力的破壞力小于或者等于土體的抵抗力，就控制了水土流失，也消除了水土流失對生產(chǎn)和生活上的危害，進(jìn)而可以保護(hù)改善和合理利用水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，建立良好生態(tài)環(huán)境，達(dá)到有益人民生活和生產(chǎn)的目的。這是水土保持最基本的原理。

1.3水土保持在法理上只能指人們與水土保持有聯(lián)系的行為

在法理上，水土保持只能指人們與水土保持有聯(lián)系的行為，包括消極行為和積極行為。但是不能包括與水土保持有關(guān)的思想、理論或者觀點(diǎn)。因?yàn)榉墒且环N調(diào)整人們社會行為的規(guī)范，它的調(diào)整對象是人們的行為。因此，水土保持工作中，人們的水土保持思想觀念問題是水土保持法律規(guī)范本身無法解決?！端帘３址ā返诙l規(guī)定，“本法所稱水土保持，是指對自然因素和人為活動造成水土流失所采取的預(yù)防和治理措施?！?/p>

水土保持法律關(guān)系的客體一般只有水土保持設(shè)施（即物）和人們與水土保持有聯(lián)系的行為（即行為）。根據(jù)環(huán)境與資源保護(hù)法原理，環(huán)境與資源保護(hù)法律關(guān)系中作為權(quán)利義務(wù)對象的物，必須是人們可以影響和控制的、具有環(huán)境功能的自然物。在水土保持法律關(guān)系中這種物就是水土保持設(shè)施，如森林、草地、荒山等。而這些行為則如林業(yè)采伐、整地造林、撫育幼林、墾復(fù)油茶、油桐等經(jīng)濟(jì)林木、開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)建設(shè)等。

2、解釋水土保持功能必先解釋水土流失

水土流失的概念在學(xué)理上有多種表述，但是在法律文件中沒有法律概念上的表述。水土流失學(xué)理概念表述典型的有水土流失過程論、水土流失結(jié)果論等，以不同的學(xué)理概念表述為基礎(chǔ)來理解法律概念上的水土流失，會造成《水土保持法》的適用上的不同法律效果。

2.1水土流失過程論

水土流失過程論，這里列出兩種典型。 1981年科學(xué)出版社《簡明水利水電詞典》提出，水土流失指“地表土壤及母質(zhì)、巖石受到水力、風(fēng)力、重力和凍融等外力的作用，使之受到各種破壞和移動、堆積過程以及水本身的損失現(xiàn)象。這是廣義的水土流失。狹義的水土流失是特指水力侵蝕現(xiàn)象?！蓖寥狼治g指“土壤在各種自然因素和人為因素的影響下發(fā)生破壞和搬運(yùn)的現(xiàn)象?！寥狼治g有時(shí)僅指受水流作用，這與水土流失相似?！?990年王漢存編的《水土保持原理》提出，“土壤侵蝕就是在外界自然力量和人類不合理的經(jīng)營活動影響下，土壤、母質(zhì)、風(fēng)化物、甚至基巖被剝蝕破壞、搬運(yùn)和沉積的全過程。我國通稱的水土流失，嚴(yán)格地講應(yīng)屬土壤侵蝕中的水力侵蝕，而且除指土壤、母質(zhì)的流失外，尚包括水的損失。不過習(xí)慣上，人們常將‘水土流失’與‘土壤侵蝕’兩詞等同起來使用?！?/p>

水土流失過程論雖為學(xué)理解釋，但是通俗易懂。在水土保持科學(xué)知識宣傳普及中采用，能產(chǎn)生較好的效果。特別在南方丘陵山區(qū)的人們在生產(chǎn)生活實(shí)踐中對水土流失（水力侵蝕）有類似的感性認(rèn)識，對此更好理解。根據(jù)水土流失過程論的定義，判斷是否為水土流失的標(biāo)準(zhǔn)有三條：一是水土流失的對象是土壤、母質(zhì)、風(fēng)化物、基巖和水；二是水土流失的原因是外界自然力量和人類不合理的經(jīng)營活動；三是水土流失的過程是破壞、搬運(yùn)和沉積三個(gè)環(huán)節(jié)。但是水土流失過程論的定義有兩點(diǎn)缺陷：一是對“水的損失”沒有闡述清楚，是指土壤水的損失，還是地表水的損失，或者是地下水的損失？怎樣理解水的損失？一般的業(yè)外人士都認(rèn)為降雨轉(zhuǎn)化為地表徑流、地下滲流和地表蒸發(fā)，最終匯入江河湖海，水循環(huán)怎么會有損失呢？二是單純強(qiáng)調(diào)具有破壞、搬運(yùn)和沉積三環(huán)節(jié)的全過程，只是從現(xiàn)象上進(jìn)行定義，沒有從本質(zhì)上進(jìn)行定義。既容易導(dǎo)致概念的泛化，又對于認(rèn)定特殊形式水土流失現(xiàn)象有一定障礙。如有的同志主張，舊城改造中舊磚房被折除過程，不負(fù)責(zé)的環(huán)衛(wèi)工人在打掃垃圾時(shí)向城市排水管口倒垃圾，都是造成水土流失，這是典型的概念泛化。如有一塊四周高的荒地，地面較平整，擬房地產(chǎn)開發(fā)，開發(fā)商提出他們進(jìn)行基礎(chǔ)開挖，土壤也不存在位移，不存在破壞、搬運(yùn)和沉積三環(huán)節(jié)的全過程，因而不存在水土流失。作為水土保持執(zhí)法人員如果也嚴(yán)格按此定義還真不好駁倒。這就需要水土流失結(jié)果論的定義了。

2.2水土流失結(jié)果論

1996年關(guān)君蔚主編的《水土保持原理》提出，水土流失是在陸地表面由外營力引起的水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。土壤侵蝕是陸地表面，水力、風(fēng)、凍融和重力等外力作用下，土壤、土壤母質(zhì)和其他地面組成物質(zhì)被破壞、剝蝕、轉(zhuǎn)運(yùn)和沉積的全過程。

顯然，水土流失結(jié)果論，比起水土流失過程論，更宏觀、簡潔，也更接近水土流失的本質(zhì)。根據(jù)水土流失因果論的定義，判斷是否為水土流失有三條標(biāo)準(zhǔn)：一是水土流失發(fā)生的場所是陸地表面，除了海洋外的地球表面都有可能發(fā)生水土流失；二是水土流失產(chǎn)生的原因必須是外營力，最主要的外營力是水力、風(fēng)力、重力和人為活動；三是水土流失產(chǎn)生的結(jié)果是水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。

但是水土流失結(jié)果論也有其不足：一是更抽象，對于業(yè)外人士不好理解，需要作進(jìn)一步的闡述。要解釋外營力這個(gè)地學(xué)術(shù)語，要解釋水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞。比如水的損失主要指降雨落到地表后，由于蒸發(fā)和蒸騰、地面徑流和土體內(nèi)滲流、向深層滲漏，從而造成對生產(chǎn)和生活不利的現(xiàn)象。二是容易導(dǎo)致水土流失概念的外延的無限擴(kuò)張。單純從“水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞”字面上理解，任何環(huán)境污染現(xiàn)象似乎屬于水土流失的范疇，比如土壤污染、水污染，都導(dǎo)致水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞，都離不開水和人為活動的外力作用。

2.3水土流失的法律概念

雖然在法律文件中沒有水土流失法律概念上的表述，但是可以從《水土保持法》總則部分，特別是第一條和第二條看出，《水土保持法》采用的學(xué)理基礎(chǔ)是水土流失結(jié)果論的概念。進(jìn)一步分析《水土保持法》總則部分，可以得出水土流失的法律概念有以下兩個(gè)構(gòu)成要件：

（1）水土流失的后果，或是水土資源的破壞和損失，或是加重水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害，或是惡化生態(tài)環(huán)境，或是影響生產(chǎn)，四者居其一則可滿足。《水土保持法》第一條規(guī)定了立法宗旨，即為預(yù)防和治理水土流失，保護(hù)和合理利用水土資源、減輕水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展生產(chǎn)，制定本法。法律所要保護(hù)的，自然就是需要預(yù)防的水土流失所可能造成后果；（2）水土流失的原因既可以是單純的自然因素，又可以是單純的人為因素，還可以自然因素和人為因素的共同作用。水土流失是否有人為因素參與在所不問。

3、如何在水土保持執(zhí)法中適用水土保持功能的法律概念

3.1水土保持功能的定義

根據(jù)《現(xiàn)代漢語詞典》，功能有兩種含義，一是事物或方法所發(fā)揮的有利的作用；另一種是效能。而效能指事物所蘊(yùn)藏的有利的作用。因此，功能是指事物所發(fā)揮或蘊(yùn)藏的有利的作用。那么，什么是水土保持功能呢？筆者認(rèn)為，水土保持功能指陸地表面的各種類生態(tài)系統(tǒng)所發(fā)揮或蘊(yùn)藏的有利于維護(hù)和提高水土資源和土地生產(chǎn)力的作用。為避免了循環(huán)論證，這個(gè)定義沒有用“水土保持設(shè)施”，而準(zhǔn)確地采用了陸地表面的各種類生態(tài)系統(tǒng)。因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)是一個(gè)適用任何范圍或任一等級的一個(gè)很廣泛的概念，它可以具體指一個(gè)池塘、一塊農(nóng)田、一片森林，也可以指最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈。這里土地生產(chǎn)力是一個(gè)衡量和判斷水土保持功能是否降低的重要指標(biāo)，不能用政治經(jīng)濟(jì)學(xué)上的生產(chǎn)力概念來理解，只能采用生態(tài)學(xué)上的生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力的基本原理來理解。

3.2森林、植被的水源涵養(yǎng)作用是水土保持功能的重要表現(xiàn)形式

森林和植被水源涵養(yǎng)作用指森林和植被覆被地面，截持降水，調(diào)節(jié)和吸收地面徑流，固持和改良土壤，保護(hù)和滯蓄下滲水分，抑制蒸發(fā)，提高水分有效蒸騰，均勻積雪，改變雪和土壤的凍融性質(zhì)，并能促進(jìn)降水增加等有利人們生產(chǎn)和生活的效能，其本質(zhì)是森林對水資源的有益影響，這種有益影響不僅局限于森林所在地區(qū)，而且對鄰近地區(qū)，特別是江河下游地區(qū)影響更為突出。因此，在江河的水源區(qū)必須充分發(fā)揮森林水源涵養(yǎng)作用，做到“蓄水于山”和“蓄水于林”。因此，濫伐森林，毀壞植被、陡坡開荒等行為，從影響水源涵養(yǎng)作用意義上說，就是降低水土保持功能。

3.3生物生產(chǎn)力是表征水土保持功能的重要指標(biāo)之一

生物生產(chǎn)力是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中最基本的數(shù)量特征。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流的起點(diǎn)是綠色植物光合作用對光能的固定。世界上生物和人類生活的全部活動皆取決于植物光合作用中所獲取的能量。植物在單位面積和單位時(shí)間（通常一年）內(nèi)積累光能合成的總量稱總生產(chǎn)力，通常用有機(jī)物質(zhì)干重g/m2/年表示。通常情況下，按總生產(chǎn)力從大到小進(jìn)行排序是森林、農(nóng)田、疏林和灌叢、草原、荒漠。在其他環(huán)境因子如光照、水分、溫度等條件相同情況下，植物數(shù)量和分布越少，總生產(chǎn)力越低，也就是水土地生產(chǎn)力越低，說明水土保持功能降低。這也就從理論上論證了人為生產(chǎn)活動挖掘、破壞地表和傾倒土（石、渣）占壓地表，破壞植被，從而降低水土保持功能的命題。試問原來的植被都被占壓和毀壞，何來光合作用和光能利用率，何來生物生產(chǎn)力？

3.4土壤水是是反映水土保持功能的重要指標(biāo)之一

水分是土壤的一個(gè)重要組成部分。它不僅影響土壤的物理性質(zhì)，制約著土壤中養(yǎng)分的溶解、轉(zhuǎn)移和微生物的活動，是構(gòu)成土壤肥力的一個(gè)重要的因素，而且本身更是一切作（植）物賴以生存的基本條件。 土壤中的水分或者被吸附在土粒表面，或者處在孔隙中，并且和外界的水一樣，也以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種形態(tài)存在。土壤水分從形態(tài)上，大致分為化學(xué)結(jié)合水、吸濕水和自由水三類：（1）化學(xué)結(jié)合水：要在600℃～700℃溫度下才能脫離土粒。（2）吸濕水：是土粒表面分子力所吸附的單分子水層。（3）自由水：可以在土壤顆粒的孔隙中移動。自由水又可分為：膜狀水，毛管懸著水，毛管支持水，重力水。從生產(chǎn)意義講，化學(xué)結(jié)合水和吸濕水在土壤中不能自由移動，故不能被植物利用；膜狀水僅能作極緩慢的移動，且含量很少，遠(yuǎn)不能滿足植物的需要；毛管懸著水和毛管支持水是供植物吸收利用的最有效的水分，重力水因只能暫時(shí)存在，不能持續(xù)為植物利用，而且過多時(shí)，常又會造成土壤通氣不暢，影響植物生長。

篇10

關(guān)鍵詞土地開發(fā)整理生態(tài)環(huán)境分析環(huán)境影響評價(jià)評價(jià)因子

土地開發(fā)整理是在一定的區(qū)域內(nèi)，按照土地利用總體規(guī)劃或城市規(guī)劃所確定的對區(qū)域內(nèi)新增耕地的目標(biāo)，采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律和工程技術(shù)的手段，對土地利用狀況進(jìn)行調(diào)整改造、綜合整治，提高土地利用率和產(chǎn)出率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過程。包括土地整理、土地復(fù)墾、土地開發(fā)三種類型。改善生態(tài)環(huán)境是土地開發(fā)整理的重要目標(biāo)，針對如何來落實(shí)和實(shí)現(xiàn)耕地增加目標(biāo)，如何在土地開發(fā)整理項(xiàng)目的實(shí)施過程中，保護(hù)、建設(shè)和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境問題，許多學(xué)者對此給予了特別的關(guān)注和研究。

土地整理生態(tài)評價(jià)作為項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施前對項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境的預(yù)評價(jià)，從區(qū)域生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)的角度，考慮土地利用和覆被變化對生態(tài)環(huán)境的影響，以土地生態(tài)要素為基礎(chǔ)，判斷土地利用的生態(tài)合理性，評估土地利用的生態(tài)價(jià)值和功能。土地整理生態(tài)評價(jià)不僅可以為新增耕地的數(shù)量和質(zhì)量提供科學(xué)的依據(jù)，為土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)、農(nóng)地整理工程措施的實(shí)施指明方向，還是土地整理生態(tài)規(guī)劃和景觀保護(hù)的基礎(chǔ)。

1土地整理的生態(tài)環(huán)境分析

1.1對水資源及水環(huán)境的影響

（1）改變水文結(jié)構(gòu)。作為土地整理活動重要內(nèi)容的水利水電工程、農(nóng)田灌溉工程以及坡地墾殖與梯田建設(shè)等往往會改變地表水系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅會直接影響自然生境類型的改變，還可能影響伴隨原有水系網(wǎng)絡(luò)而形成的各種相關(guān)生態(tài)過程。

（2）影響區(qū)域水資源分配。包括提高糧食產(chǎn)出、耕地增加及植樹種草在內(nèi)的土地整理活動都會相應(yīng)提高水資源需求量,因此對區(qū)域水資源分配所造成的影響不可低估。

（3）影響水環(huán)境質(zhì)量。土地整理中的工礦企業(yè)安置與開發(fā)、村鎮(zhèn)歸并及新集鎮(zhèn)建設(shè)等均會帶來工業(yè)污水和生活污水的排放問題,從而對整理區(qū)內(nèi)部及其周邊乃至區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1.2對植被及相關(guān)生態(tài)過程的影響

伴隨村鎮(zhèn)遷并、耕地墾殖率的提高，荒地的開發(fā)等一系列土地整理活動的實(shí)施，對地表植被及其相關(guān)生態(tài)過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，其數(shù)量結(jié)構(gòu)與空間格局都發(fā)生了巨大變化。

（1）數(shù)量結(jié)構(gòu)。非農(nóng)建設(shè)用地的擴(kuò)張，提高土地墾殖率及開發(fā)荒地等導(dǎo)致原生、次生自然植被及人工植被的大面積減少和退化；表現(xiàn)在植被組成逐步為單一的農(nóng)作物替代，景觀多樣性降低,病蟲害發(fā)生的頻度與強(qiáng)度將會增加，野生動植物資源的生存空間日趨減少。

（2）空間格局。村鎮(zhèn)遷并、荒地開發(fā)、筑路修渠等土地整理活動勢必會改變已有的各類型植被單元構(gòu)成的地表景觀格局并因此造成許多生態(tài)過程的中斷。

1.3對土壤及相關(guān)生態(tài)過程的影響

在土地整理方案的實(shí)施過程中，土壤的各種理化性質(zhì)及相關(guān)生態(tài)過程均受到不同程度的影響。

（1）改變土壤結(jié)構(gòu)土壤質(zhì)地。如荒地墾殖改變原有土層結(jié)構(gòu)；筑路及村鎮(zhèn)建設(shè)機(jī)械壓實(shí)土壤，從而破壞土壤結(jié)構(gòu)；坡地開墾擾動地表、坡面，引起或加劇水土流失和土地沙漠化，并有可能造成局地氣候惡化。

（2）影響土壤肥力。為追求提高耕地產(chǎn)出率而一味加大耕地墾殖力度或不顧土地適宜性要求調(diào)整土地利用方式，反而會造成土壤肥力下降，生產(chǎn)力降低，甚至?xí)l(fā)一系列災(zāi)害過程的發(fā)生，如土壤侵蝕、土地荒漠化等，進(jìn)一步加劇土壤養(yǎng)分的流失。

（3）造成土壤污染和加劇土壤退化。如大量使用化肥、農(nóng)藥等不僅會對土壤造成污染，還會殺害土壤中豐富的微生物；不適當(dāng)?shù)墓喔群团潘畬?dǎo)致土壤次生鹽漬化等。另外，一般工業(yè)、畜牧、家庭污水未經(jīng)處理就任意排入渠道注入農(nóng)田，也將全面污染農(nóng)地。

1.4對大氣及相關(guān)生態(tài)過程的影響

土地整理活動對大氣及相關(guān)生態(tài)過程的影響主要是通過改變地表植被覆蓋狀況、土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)地，以及改變水文結(jié)構(gòu)、地形地貌等間接方式表現(xiàn)出來。主要反映在造成大氣污染、影響局地小氣候過程及區(qū)域大氣質(zhì)量狀況等方面。

1.5對敏感生態(tài)系統(tǒng)及景觀組分的影響

由于土地整理活動是一項(xiàng)綜合性的區(qū)域開發(fā)活動，在土地整理方案實(shí)施過程中，往往會在短期經(jīng)濟(jì)利益和地方政績的驅(qū)使下，對一些具有特殊重要意義的自然生態(tài)系統(tǒng)及人文景觀造成永久性破壞，造成無法彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)損失。

1.6對社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響

（1）影響生活工作環(huán)境質(zhì)量。土地整理活動往往規(guī)模和強(qiáng)度都較大，不僅本身會創(chuàng)造新的人工景觀，對整理區(qū)內(nèi)部及所在區(qū)域的自然、人文景觀的影響，以及由此形成的地方環(huán)境氛圍和特色的影響也十分強(qiáng)烈，并且往往是不可逆的。

（2）影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和投資環(huán)境。通過調(diào)整土地利用方式和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，鼓勵(lì)發(fā)展具有地方特色的觀光農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等，帶動地方渡假休閑產(chǎn)業(yè)和相應(yīng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面有利于轉(zhuǎn)移農(nóng)村剩余勞動力和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；一方面也緩解了耕地的壓力。

（3）引發(fā)社會問題。土地整理活動的逐步展開，將引發(fā)一系列的社會問題。如筑路和公路的開通所具有的城鎮(zhèn)化效應(yīng)會占用大量耕地，加劇對剩余耕地的壓力；同時(shí)間接引起包括農(nóng)村剩余勞動力的轉(zhuǎn)移問題、優(yōu)質(zhì)農(nóng)田的非農(nóng)化對未來糧食安全所產(chǎn)生的威脅等。

2土地整理的生態(tài)評價(jià)

2.1評價(jià)指標(biāo)體系的建立

本著綜合性、差異性等原則，選取影響土地質(zhì)量和生態(tài)功能顯著的因子和反映土地質(zhì)量和生態(tài)功能差異性的因子為評價(jià)指標(biāo)。參考生態(tài)評價(jià)相關(guān)評價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合土地整理基本特點(diǎn)，土地整理項(xiàng)目生態(tài)評價(jià)指標(biāo)應(yīng)包括地形地貌、土壤、植被、水文與自然災(zāi)害等因素，坡度、坡向、土壤PH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土層厚度、水源保證率、地下水位、自然災(zāi)害率等因子。

2.2評價(jià)指標(biāo)的量化與標(biāo)準(zhǔn)化

由于各評價(jià)指標(biāo)的量綱各異，需要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行指標(biāo)的量化、標(biāo)準(zhǔn)化處理。本研究采用級差標(biāo)準(zhǔn)化法，其計(jì)算公式如下：Aj=（X-X）X-X×100%（1）（1）式中，Aj為第j個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xi為單項(xiàng)指標(biāo)的原始值；Xmin為研究區(qū)域內(nèi)該指標(biāo)的最小值；Xmax是研究區(qū)域中該指標(biāo)的最大值。

2.3指標(biāo)權(quán)重的確定

由于各評價(jià)指標(biāo)對綜合評價(jià)所產(chǎn)生的影響是不同的，因此需要合理確定各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重。確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法主要有特爾菲法（Delphi）、模糊聚類分析法（Fuzzy）和層次分析法（AHP）等，本研究采用層次分析法。

2.4柵格數(shù)據(jù)疊加運(yùn)算及單元賦值

空間分析功能是GIS應(yīng)用于地理數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵所在，其中最主要的分析方法是空間疊加。本研究中，利用ARCGIS軟件中spatialAnalyst模塊的RasterCalculator（柵格計(jì)算器），根據(jù)評價(jià)模型（式2）進(jìn)行各單項(xiàng)指標(biāo)柵格圖層的疊加運(yùn)算，對評價(jià)單元賦值并生成評價(jià)結(jié)果圖。Sm=WiGi（i=1，2，3，……n）（2）（2）式中，Sm為第m個(gè)評價(jià)單元的生態(tài)綜合評價(jià)指數(shù)；Wi為經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的第$個(gè)評價(jià)指標(biāo)值；Gi為該指標(biāo)相對于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)重要性的權(quán)重值，n是參與生態(tài)綜合評價(jià)的指標(biāo)數(shù)。

3案例研究

3.1研究區(qū)域概況

湖北安陸市位于湖北省的東北部。地跨北緯31°21′42″～31°23′11″，東經(jīng)113°34′02″～113°34′43″，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，自然地理?xiàng)l件對發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分有利。但由于農(nóng)業(yè)交通、水利等基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，中低產(chǎn)田比重大，低畦水滲、毀損嚴(yán)重，地塊雜亂，荒草地、灘涂等未利用地的潛力未被充分挖掘，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件不理想。

湖北省安陸市孛畈鎮(zhèn)鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目屬國家投資重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目區(qū)位于安陸市的北部，項(xiàng)目區(qū)總面積為286.09hm2。其中耕地225.08hm2，其它農(nóng)用地34.53hm2，水利設(shè)施用地0.10hm2，居民點(diǎn)6.25hm2，磚瓦窯及學(xué)校3.81hm2，未利用土地12.10hm2，零星地4.22hm2；地貌為低丘平原，地勢西高東低；土壤以紅壤和紫色土為主，PH值為中性或微酸性，有機(jī)質(zhì)含量中等偏上，水土流失較嚴(yán)重，土壤侵蝕較嚴(yán)重；部分區(qū)域植被稀少；項(xiàng)目區(qū)地勢起伏較大，易受干旱威脅。

3.2評價(jià)指標(biāo)的選取及數(shù)據(jù)處理

針對項(xiàng)目區(qū)存在水土流失、土壤侵蝕、旱澇災(zāi)害等方面的土地利用和生態(tài)問題，建立土地整理項(xiàng)目生態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系（見表1）。在GIS支持下，將各單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化、標(biāo)準(zhǔn)化后，對各單項(xiàng)指標(biāo)專題數(shù)據(jù)柵格化。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，柵格單元確定為50m×50m，共得到1144個(gè)評價(jià)單元。

3.3評價(jià)指標(biāo)量化及權(quán)重確定

將各專題數(shù)據(jù)的屬性值按（1）式量化和標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)層次分析法，得到項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境評價(jià)因子權(quán)重（見表1）。

3.4柵格數(shù)據(jù)的空間疊加

在ARCGIS支持下，將各單項(xiàng)指標(biāo)柵格圖層與指標(biāo)的權(quán)重值結(jié)合，利用柵格數(shù)據(jù)的空間疊加運(yùn)算功能，將專題數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，并按（2）式加權(quán)求和，計(jì)算每個(gè)基本評價(jià)單元的綜合評價(jià)指數(shù)，得到土地整理項(xiàng)目區(qū)生態(tài)評價(jià)綜合分值統(tǒng)計(jì)表（見表2）。

3.5結(jié)果分析

由評價(jià)結(jié)果可知，該項(xiàng)目區(qū)總體生態(tài)環(huán)境狀況較好，但存在較明顯的地域差異。在對項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)及工程實(shí)施時(shí)，將生態(tài)環(huán)境綜合狀況較好的區(qū)域優(yōu)先劃為耕地，繼續(xù)完善和改進(jìn)土地利用條件和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；對生態(tài)環(huán)境一般和較差的區(qū)域在整理為耕地時(shí)，針對區(qū)域存在的土地利用和生態(tài)問題，合理進(jìn)行溝、渠、路、林的布局，并采取適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)工程措施，如深翻改土、種植綠肥、加強(qiáng)水土保持措施等；將生態(tài)綜合狀況較好的園地和林地保持原有利用類型，生態(tài)環(huán)境綜合狀況惡劣的耕地考慮退耕還林。此外，集中的農(nóng)村居民點(diǎn)用地、獨(dú)立工礦用地、特殊用地雖不參加整理，但通過生態(tài)評價(jià)了解其生態(tài)綜合狀況，對其存在的生態(tài)問題采取相應(yīng)的措施，有利于提高整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的生產(chǎn)、生活環(huán)境。