許爾琪，張紅旗

(1.中國科學院地理科學與資源研究所北京100101;2.中國科學院研究生院北京100049)

中國是世界生態(tài)脆弱地區(qū)分布面積最大，生態(tài)脆弱性表現(xiàn)最明顯的國家之一。近幾十年來，隨著人口的增長和粗放式經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)脆弱區(qū)固有的人地矛盾進一步加劇，以土地退化為主要表征的生態(tài)與環(huán)境惡化趨勢一直未能得到有效的控制，嚴重影響了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。為此，如何合理評估土地可持續(xù)利用程度，進行有效的確管理，已成為國內(nèi)眾多學者關注的焦點。如不少學者分別針對生態(tài)脆弱的干旱綠洲地區(qū)［1-2］、農(nóng)牧交錯區(qū)［3-4］、喀斯特地區(qū)［5-6］、黃土高原地區(qū)［7-8］，以及濱海鹽堿地區(qū)［9］開展了一系列土地可持續(xù)利用及評價研究。然而，這些研究更多的是評估單一生態(tài)脆弱類型區(qū)中某一個或幾個縣/市(以下統(tǒng)稱縣)的土地可持續(xù)利用性，缺乏針對中國不同類型生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用的綜合評價和比較分析。

該文擬以縣域為研究單元，在全國范圍內(nèi)確定主要生態(tài)脆弱區(qū)的分布和類型，建立一套適用于全國不同生態(tài)脆弱類型的土地可持續(xù)利用評價體系，評價、比較中國不同生態(tài)脆弱區(qū)的土地可持續(xù)利用程度，以期為實現(xiàn)區(qū)域社會、經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 生態(tài)脆弱區(qū)的范圍選擇

參考我國學者對“脆弱生態(tài)環(huán)境”、“生態(tài)脆弱帶”等的研究成果［10-11］，選擇黃土高原區(qū)、北方農(nóng)牧交錯區(qū)、西北干旱風沙區(qū)、西南巖溶區(qū)和三江源區(qū)等五大生態(tài)脆弱區(qū)作為研究范圍。研究區(qū)共包括329個縣，土地面積超過國土的30%，人口僅占全國人口的8.5%，大多屬地廣人稀地區(qū) (圖1)。

1.2 土地可持續(xù)利用評價體系

借鑒聯(lián)合國FAO土地可持續(xù)管理評價框架［12］，以及傅伯杰等論及的生態(tài)-經(jīng)濟-社會綜合評價方法［13］，采用層次分析法，選擇18個指標，設置環(huán)境支持性、資源保護性、經(jīng)濟可行性和社會接受性等4個目標層，并應用專家打分法確定各指標權重 (表1)。

環(huán)境支持性體現(xiàn)生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用的本底水平和敏感性程度，反映作為生態(tài)脆弱表征的土地退化的動態(tài)變化，設置指標為x1森林覆蓋率、土地退化強度 (包括x2沙漠化/石漠化指數(shù))(2005年沙漠/石漠化面積相對20世紀80年代末變化百分比)、x3鹽堿化指數(shù) (2005年鹽堿化面積相對20世紀80年代末的變化百分比)、x4土地侵蝕強度［14］、x5林地指數(shù) (2005年林地面積相對80年代末的變化百分比)和x6濕地指數(shù) (2005年濕地面積相對20世紀80年代末的變化百分比)等5個指標和x7自然成災率(自然成災面積/耕地面積)。

表1 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用評價指標權重

資源保護性強調(diào)生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境資源的脆弱性和外界的擾動性，突出生態(tài)脆弱區(qū)耕地增加、草地減少以及超載過牧等土地利用特征對土地可持續(xù)利用性的壓力，設置指標為x8超載過牧強度 (牛羊總飼養(yǎng)的羊單位/草地面積)和x9耕地增加率 (2005年耕地面積相對20世紀80年代末的變化百分比)。

經(jīng)濟可行性主要表征經(jīng)濟因素對于土地利用的驅(qū)動作用，反映生態(tài)脆弱地區(qū)存在的“越墾越窮，越窮越墾”的土地利用困局，尤其強調(diào)研究區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地位以及耕地所產(chǎn)生的綜合效益和合理性，設置指標為x10農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、x11人均GDP以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度(包括有x12有效灌溉面積比例、x13單位面積化肥施用量、x14單位面積糧食產(chǎn)量、x15單位面積的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和x16單位面積農(nóng)機總動力等5個指標)。

社會接受性則體現(xiàn)人口對土地利用的需求以及土地利用對于人口的容納能力，突出人地關系的協(xié)調(diào)對土地可持續(xù)利用的全面影響，設置指標為x17農(nóng)民人均純收入和x18人口自然增長率。

圖1 生態(tài)脆弱區(qū)分布范圍

1.3 數(shù)據(jù)采集、處理和評價方法

依據(jù)20世紀80年年末和2005年的全國土地利用圖，應用ArcGIS9.2軟件獲得基于縣統(tǒng)計的20世紀80年代末和2005年的研究區(qū)各縣面積、沙漠化面積、石漠化面積、鹽堿化面積、林地面積和濕地面積;依據(jù)中國1:100萬土壤侵蝕圖提取研究區(qū)各縣的土壤侵蝕等級及面積。上述空間數(shù)據(jù)皆來自于中國科學院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫。社會經(jīng)濟屬性數(shù)據(jù)來自中國科學院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)庫的分縣農(nóng)村統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及1991年、2006年《中國縣社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》。

采用加權求和法進行土地可持續(xù)利用評價的技術流程為:獲得原始數(shù)據(jù)后，并對其進行標準化處理，以縣為單位，標準化數(shù)值乘以相應的指標權重后再相加，即可得綜合評價的數(shù)值。應用的評價模型為:

式中，Wj為各指標權重值，為第i縣第j指標的標準化數(shù)值;M為評價指標的個數(shù)。

1.4 土地可持續(xù)利用評價分級標準

將研究區(qū)所有縣的評價數(shù)值排序，數(shù)值愈高，表明其土地可持續(xù)利用性愈強，反之愈弱。應用相對界定法，根據(jù)評價頻率分布確定臨界值，將評價結果劃分為弱度、較弱、中度、較強和強度共5個土地可持續(xù)利用性等級 (表2)。并且，對部分重要指標進行可持續(xù)性分級。對具實際意義的指標主要考慮研究區(qū)與全國平均水平的差異，對只有統(tǒng)計意義的指標主要根據(jù)其頻率分布確定閾值，將這些評價值劃分為弱度、較弱、中度和強度等4個等級 (表3)

表2 土地可持續(xù)利用評價目標層分級標準

表3 部分重要指標分級標準

2 結果及分析

按照上述體系和標準計算，統(tǒng)計各分區(qū)不同土地可持續(xù)利用等級的縣占各區(qū)總縣數(shù)的比例，結果如圖2。

圖2 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用評價 (a)環(huán)境支持性 (b)資源保護性 (c)經(jīng)濟可行性 (d)社會接受性 (e)綜合評價

2.1 環(huán)境支持性評價

自然災害頻發(fā)、森林覆蓋率低和土地退化嚴重均造成研究區(qū)較低的環(huán)境支持性。黃土高原區(qū)、西北干旱風沙區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)的環(huán)境支持性較弱，較弱和弱度的土地可持續(xù)等級縣分別有51個、32個和16個，各自占該區(qū)總縣數(shù)的55.4%、49.2%和53.3%;三江源區(qū)和西南巖溶區(qū)中度、較強和強度可持續(xù)等級縣比重分別達81.2%和78.4%，環(huán)境支持性相對較高。

結合單項指標，2005年研究區(qū)自然成災率達到15.5%，遠高于全國10.8%的平均水平，黃土高原區(qū)和西南巖溶區(qū)分別高達20.2%和16.7%。森林覆蓋率方面，生態(tài)脆弱區(qū)僅為8.1%，不及全國平均水平18.2%的一半，且分布不均，集中分布在西南巖溶區(qū)。土地退化方面，土地沙化/石漠化面積增加較快區(qū)域主要分布在農(nóng)牧交錯區(qū)和西南巖溶區(qū):農(nóng)牧交錯區(qū)土由于該區(qū)墾殖和游牧方式交替，沙化面積15年間漲幅超過35%;西南巖溶區(qū)則普遍存在土地石漠化增加現(xiàn)象。

需特別指出:黃土高原區(qū)是全國最為集中的水蝕劇烈區(qū)，水蝕極強度和劇烈的區(qū)域面積分別占全國的57%和72%，主要集中在陜、晉交界的榆林、呂梁和臨汾地區(qū)，以及陜北與甘肅東部接壤的延安和慶陽地區(qū)。西北干旱風沙區(qū)是全國風蝕最為嚴重的地區(qū)，風蝕極強度和劇烈區(qū)域的面積分別占全國的61%和95%，嚴重侵蝕區(qū)域主要分布在該區(qū)西南部的新疆和田地區(qū)，以及該區(qū)東北部的內(nèi)蒙古、甘肅接壤的阿拉善盟和張掖市。農(nóng)牧交錯區(qū)風蝕、水蝕分布也比較廣泛，嚴重侵蝕區(qū)域主要分布在毛烏素沙地 (圖3)。

圖3 土壤侵蝕分級評價分布

2.2 資源保護性評價

超載過牧、過度農(nóng)墾等粗放式的土地利用方式使生態(tài)脆弱區(qū)的土地資源承受巨大的壓力。西北干旱風沙區(qū)和西南巖溶區(qū)資源保護性相對較低，弱度和較弱度可持續(xù)等級的縣分別有31個和49個，各自占該縣總數(shù)的47.7%和39.2%;其他3區(qū)資源保護性相對較好，強度、較強度等級縣的比例接近或超過50%。

西北干旱風沙區(qū)和黃土高原區(qū)15年間耕地面積增加比例超過20%的縣分別有35個和30個。其中，西北干旱風沙區(qū)耕地急劇增長區(qū)主要分布在新疆喀什、和田和阿克蘇地區(qū)，以及甘肅西北部的張掖市和酒泉市;黃土高原區(qū)其耕地增長比例更高達38%，耕地劇烈增長主要集中在該區(qū)北部地區(qū)，包括陜西北部、寧夏南部和甘肅東北部地區(qū) (圖4)。

15年來生態(tài)脆弱區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展較快，超載過牧成為研究區(qū)普遍存在的問題。以1個羊單位/hm2草地作為理論載畜量，生態(tài)脆弱區(qū)超載過牧的縣數(shù)比例達85%左右。其中，超載過牧現(xiàn)象在西南巖溶區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)更為突出。西南巖溶區(qū)弱度和較弱可持續(xù)等級的比例達88.8%，分布廣泛;農(nóng)牧交錯區(qū)弱度和較弱縣比重也達到40.0%，主要分布在該區(qū)東北部的內(nèi)蒙古前山丘陵區(qū)和毛烏素沙地北部地區(qū)。

圖4 耕地增長分級評價分布

2.3 經(jīng)濟可行性評價

生態(tài)脆弱區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平較低，大多遠滯后于全國。三江源區(qū)和黃土高原區(qū)分別有弱度和較弱等級的縣15個和46個，各自占該縣總數(shù)的93.7%和50.0%，經(jīng)濟可行性相對較低;西北干旱風沙區(qū)、西南巖溶區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)弱度和較弱等級縣比例均低于30%，經(jīng)濟可行性相對較高。

第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重方面，2005年全國平均水平為12.4%，而研究區(qū)高達18.3%，其中三江源區(qū)對農(nóng)牧業(yè)的依賴嚴重，比重達57.9%。從人均GDP的角度，2005年研究區(qū)僅為3 050元，低于全國平均值的縣占83.8%。三江源區(qū)、黃土高原區(qū)和西南巖溶區(qū)弱度、較弱可持續(xù)性的縣比重均超過60%;只有農(nóng)牧交錯區(qū)和西北干旱風沙區(qū)相對較好，人均GDP分別達到1.015萬元和0.689萬元。其中，三江源區(qū)人均GDP僅為1 030元，發(fā)展水平較低的縣主要分布在該區(qū)的中部和東部;黃土高原區(qū)則主要集中在該區(qū)的西部地區(qū)，包括甘肅東部、寧夏南部的廣闊地區(qū)以及陜西和山西接壤的榆林市、呂梁市和臨汾市;西北干旱風沙區(qū)則主要分布在新疆的喀什市和與和田市 (圖5)。

2.4 社會接受性評價

人口的增長、生活的貧困導致對資源的粗放利用和過度消耗，進一步加劇生態(tài)與環(huán)境的惡化。三江源區(qū)和西南巖溶區(qū)的社會可接受性較低，其弱度和較弱等級的縣達到13個和71個，比重分別達到81.2%和56.8%;黃土高原區(qū)弱度、較弱等級縣的比重達40.2%，社會可接受性居中;而農(nóng)牧交錯區(qū)和西北干旱風沙區(qū)強度、較強度等級縣各占分區(qū)總縣數(shù)的76.7%和55.5%，社會可接受性相對較高。

農(nóng)民人均純收入方面，生態(tài)脆弱區(qū)平均僅為2 276元，低于全國平均值的縣數(shù)占81%左右。據(jù)我們統(tǒng)計，生態(tài)脆弱區(qū)國家貧困縣數(shù)量占到全國貧困縣總數(shù)的52%，只有農(nóng)牧交錯區(qū)和西北干旱風沙區(qū)人均純收入相對較高，分別達到3 880元和3 160元。

2005年生態(tài)脆弱區(qū)人口自然增長率為5.51‰，略低于全國5.89‰的平均水平，但是三江源區(qū)人口自然增長率卻高達38.20‰，其可持續(xù)性弱度和較弱等級的縣有12個，占分區(qū)的75.0%，人口增長的壓力最大;西北干旱風沙區(qū)和西南巖溶區(qū)也達到8.55‰和7.10‰，也高于全國平均水平;此外，西北干旱風沙區(qū)人口集中分布在綠洲等狹小區(qū)域，人口增長較快的縣主要分布在昆侖山北坡綠洲地區(qū)和該區(qū)北部地區(qū) (圖6)。

圖5 人均GDP分級評價分布

圖6 人口自然增長分級評價

圖7 生態(tài)脆弱區(qū)土地可持續(xù)利用綜合評價

2.5 綜合評價

綜合評價結果表明，生態(tài)脆弱區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級的縣在空間分布上較為分散，黃土高原區(qū)和三江源區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級的縣分別有51和14個，所占分區(qū)總縣數(shù)比例各為55.4%和87.5%，整體可持續(xù)性較低。西北風沙區(qū)和西南巖溶區(qū)弱度、較弱可持續(xù)性等級縣比重分別為40.0%和33.6%，較強和強度縣數(shù)比重為43.1%和38.4%，土地可持續(xù)性水平居中偏上。農(nóng)牧交錯區(qū)弱度、較弱等級縣比重達30.0%，較強、強度縣比重達43.3%，土地可持續(xù)性相對較高。

弱度可持續(xù)性等級縣主要分布如下:西北干旱風沙區(qū)為和田和喀什的昆侖山北坡綠洲地區(qū);黃土高原區(qū)則在陜北與山西交界的丘陵溝壑地區(qū)，寧夏南部和甘肅交界的山區(qū);農(nóng)牧交錯區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古前山黃土丘陵區(qū);三江源地區(qū)主要分布在青海省中部三大江源頭所在地區(qū);西南巖溶區(qū)則分布較為分散，主要有高原盆地結合部的貴州西南與云南交界地區(qū)，貴州東南與廣西交界的北回歸線兩側(cè)的巖溶山原區(qū) (圖7)。

3 結論

生態(tài)脆弱區(qū)總體上生態(tài)與環(huán)境惡化的趨勢沒有得到明顯的遏制，土地資源利用的可持續(xù)性較低，土地的承載能力、自然資源的供養(yǎng)力和社會經(jīng)濟發(fā)展水平均低于全國的平均水平。綜合表明，黃土高原區(qū)和三江源區(qū)的弱度、較弱可持續(xù)性等級的縣數(shù)比例各為55.4%和87.5%，整體可持續(xù)性相對較低;其余3區(qū)強度和較強可持續(xù)性等級的縣比重均超過或接近40%，可持續(xù)性相對較高。從空間上，土地弱度可持續(xù)性的主要聚集區(qū)，包括新疆昆侖山北坡綠洲區(qū)、黃土高原丘陵溝壑區(qū)、寧夏南部山區(qū)、青海三江源區(qū)和貴州南部巖溶山區(qū)，在今后的土地資源開發(fā)利用中需要人們重點關注。

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