李天星，徐成東，李國(guó)樹(shù)

(楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，云南 楚雄 675000)

1 引言

環(huán)境異質(zhì)性是影響生物生存、演化和人類可持續(xù)發(fā)展的基本因素［1—4］，氣候、地形、災(zāi)害環(huán)境的差異等都是環(huán)境異質(zhì)性的表現(xiàn)。云南省地處高原、山區(qū)，自然環(huán)境復(fù)雜多變，環(huán)境異質(zhì)性非常明顯，生物多樣性和文化多樣性非常豐富，云南山區(qū)環(huán)境的基本特征就是環(huán)境異質(zhì)性。本研究以云南山區(qū)環(huán)境異質(zhì)性為切入點(diǎn)，以少數(shù)民族行政村為研究對(duì)象 (研究層次太高，環(huán)境異質(zhì)性程度太大，無(wú)法得到比較統(tǒng)一的結(jié)論)，以多學(xué)科交叉研究為手段，關(guān)注人類干擾和以人為主導(dǎo)的景觀，通過(guò)對(duì)研究區(qū)環(huán)境異質(zhì)性與土地利用及其生態(tài)效應(yīng)之間相互關(guān)系的研究，以期揭示云南山區(qū)環(huán)境異質(zhì)性與土地利用及其生態(tài)效應(yīng)之間的相互關(guān)系及其作用規(guī)律。為云南山區(qū)建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社區(qū)提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)的理論探索，為建設(shè)和諧的社會(huì)主義新農(nóng)村服務(wù)。

2 研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

永仁縣地處滇中北部 (101°14'～101°49'E、25°51'～26°30'N)，東臨金沙江與四川省會(huì)理縣隔江相望，東南與元謀縣毗鄰，西南和大姚縣接壤，東北連四川省攀枝花市，西北隔金沙江與華坪縣相鄰，總面積2189km2，其中山區(qū)占97%，縣城永定鎮(zhèn)居縣境中部偏東，東南距省城昆明262km，南距州府鹿城鎮(zhèn)208km［5］。全縣一般可分為3個(gè)氣候類型區(qū):海拔在1500m以下的金沙江沿岸地區(qū)，屬暖熱性氣候類型;海拔在1500～2200m的地區(qū)，屬暖溫性氣候類型;海拔在2200m以上的地區(qū)，屬溫涼性氣候類型。全縣年平均降雨量為833.9mm［5］。全縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)不足，氮素欠缺，鉀素較高，突出缺磷［5］。到2001年末，全縣總?cè)丝?0.28萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝跀?shù)的88.03%，少數(shù)民族人口占總?cè)丝诘?5.64%，永仁縣是楚雄州內(nèi)少數(shù)民族人口比例最大的山區(qū)小縣［6］。

中和鄉(xiāng)的直苴村位于永仁縣城的西南部，距縣城75km，距鄉(xiāng)政府所在地17km，與大姚縣的六苴鎮(zhèn)、桂花鄉(xiāng)和本縣的宜就鎮(zhèn)接壤，與本鄉(xiāng)他地苴村、波者地村相鄰。最高海拔2861m，最低海拔1800m，年積溫較低 (區(qū)域內(nèi)≥10℃的年積溫僅為2859.7℃)，年平均溫度僅12.4℃，屬溫涼性氣候類型。直苴村是以彝族聚居的高寒特困山區(qū)村，彝族占總?cè)丝诘?7%。到2001年全村人口2825人，其中約四分之三的人沒(méi)受到過(guò)學(xué)校教育。2001年人均占有糧食210kg，人均所得438元。

2.2 研究方法

采用多學(xué)科交叉研究的方法，以RS、GPS和GIS技術(shù)構(gòu)建研究平臺(tái)，以景觀生態(tài)學(xué)研究為主要手段，以相應(yīng)的景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo)為表征［7～11］。具體研究?jī)?nèi)容有:區(qū)域的海拔、坡度、坡向、土壤類型、1988年和1999年的土地利用類型及其變化情況。

研究時(shí)段的選取:考慮到在直苴村進(jìn)行該項(xiàng)研究，主要與區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式及其變化情況直接相關(guān)，為了盡可能地避開(kāi)其它因素的干擾，注意到20世紀(jì)80年代初實(shí)行的家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制和20世紀(jì)80年代中后期刀耕火種農(nóng)業(yè)的逐漸消失以及20世紀(jì)90年代末期因長(zhǎng)江洪水我國(guó)實(shí)施了天然林保護(hù)工程以及隨后的退耕還林政策等，對(duì)森林進(jìn)行了強(qiáng)制性保護(hù)，所以我們選取了20世紀(jì)80年代末到20世紀(jì)90年代末期這段時(shí)間內(nèi)，對(duì)區(qū)域內(nèi)土地利用方式變化進(jìn)行研究。

3 結(jié)果與分析

3.1 直苴村所轄面積的海拔分布

主要分布于海拔2300～2900m之間 (表1)，其空間分布從面上看是零散的，但實(shí)際上還有非常集中的一面，對(duì)直苴村所轄面積的地理空間分布格局產(chǎn)生了重要的影響。

表1 直苴村的海拔Table 1:Altitude in Zhiju village

3.2 直苴村所轄面積的坡度分布

坡度25°以上的部分占了區(qū)域總面積的65.8%，面積達(dá)5746.56hm2，其中，坡度25°～35°的部分占37.9%，坡度大于35°的部分占27.9%;而坡度25°以下的部分僅占34.2%(表2)。

表2 直苴村的坡度分布Table 2:Slope gradient in Zhiju village

3.3 直苴村所轄面積的坡向分布

如表3所示，平地面積390.38hm2，占總面積的4.39%，斑塊數(shù)1728個(gè)，最大斑塊面積12.77hm2，斑塊平均面積0.23hm2，足見(jiàn)其空間分布的零散和斑塊的破碎程度。

表3 直苴村的坡向分布Table 3:Slope aspect in Zhiju village

3.4 直苴村所轄面積的土壤類型

紅壤和黃棕壤為主，約占80%(表4)。從斑塊數(shù)和最大斑塊面積來(lái)看，紅壤的分布表面上非常零散，斑塊數(shù)達(dá)51個(gè)，但其最大斑塊面積到了3336.60hm2，占斑塊總面積的37.56%，顯示出其整體性的一面，研究發(fā)現(xiàn)其主要分布在海拔1800～2400m的區(qū)域內(nèi)，且坡度多在25°以上，占了67.31%，從坡向上來(lái)看，平地較少，僅3.61%，西南坡也只有7.15%，西北坡最多，占了17.51%，其它坡向都在10%～13%之間。

黃棕壤的分布比較集中，多分布于海拔2400～2600m的地帶，坡度也多在25°以上，占了67.23%，坡向上西北坡最多，占了15.92%，北坡次之，平地最少，僅4.01%。

水稻土的分布非常零碎，量少，斑塊小，94.11%分布在海拔2000～2200m之間。從坡度來(lái)看，0°～8°的占46.69%，8°～25°的占39.01%，其余的都在25°以上;從坡向上看，平地占34.77%，西北坡和東北坡分別占10.97%和10.67%，東南坡占9.45%，南坡占5.99%，西南坡最少為5.07%。

棕壤分布面積達(dá)到19.27%，主要分布在海拔2700m以上的高寒地帶，且坡度在25°以上的達(dá)62.31%。從坡向看，平地占5.32%，東南坡最多，占16.71%，西北坡達(dá)16.44%。

表4 直苴村的土壤類型Table 4:Soil type in Zhiju village

3.5 直苴村土地利用

有林地由半濕潤(rùn)常綠闊葉林、中山濕性常綠闊葉林、暖溫性針葉林和針闊混交林4種植被類型的分布區(qū)域構(gòu)成，其中，半濕潤(rùn)常綠闊葉林為區(qū)域地帶性植被，中山濕性常綠闊葉林是垂直地帶性原生植被，暖溫性針葉林是次生性持續(xù)森林 (表5)。灌木林地是半濕潤(rùn)常綠櫟類灌叢的分布區(qū)域，其它土地利用類型就由相應(yīng)的植被類型的分布區(qū)域構(gòu)成。半濕潤(rùn)常綠闊葉林、暖溫性針葉林、中山濕性常綠闊葉林和針闊混交林構(gòu)成自然景觀。半濕潤(rùn)常綠櫟類灌叢 (森林被干擾后形成)、旱地栽培植被、荒草地、水田栽培植被、居民點(diǎn)和裸土地等屬于人為干擾景觀。區(qū)域半濕潤(rùn)常綠櫟類灌叢是半濕潤(rùn)常綠闊葉林遭到人類破壞后的產(chǎn)物，是次生灌叢。

景觀比例從大到小依次為:有林地、灌木林地、旱地、荒草地、水田、居民點(diǎn)和裸土地。從最大斑塊面積來(lái)看，最大的是有林地，最小的是裸土地，而從最小斑塊面積來(lái)看，最大的是裸土地和居民點(diǎn)，最小的是有林地，結(jié)合對(duì)景觀密度和人為干擾指數(shù) (達(dá)0.3448)的研究，說(shuō)明了人類對(duì)自然的干擾和破壞。

區(qū)域以有林地為基質(zhì)，到1999年，直苴村人均占有土地面積為3.16 hm2，人均占有林地面積為2.30 hm2，人均占有土地面積中的72.78%是有林地;從1988年到1999年，直苴村有林地面積從6605.94 hm2降至6451.51 hm2，有林地面積減少154.43 hm2，減少了2.34%，其中，發(fā)現(xiàn)暖溫性針葉林地分布面積從1477.85公頃減少到429.66 hm2，減少了1048.19 hm2，減少了70.93%，和當(dāng)?shù)厝丝撤ゴ罅康脑颇纤赏赓u賺錢的現(xiàn)實(shí)相吻合。

1999年和1988年相比，景觀比例從大到小的順序變化為:有林地、灌木林地、旱地、水田、荒草地、居民點(diǎn)和裸土地。灌木林地的比例從1988年的15.66%增加到20.97%，分布面積不斷增大，最大、最小斑塊面積及景觀密度都不斷增加;旱地的比例從1988年的5.36%減少到3.99%，分布面積在減少，最大斑塊面積和最小斑塊面積不斷縮小，但景觀密度卻不斷增大;荒草地的比例從1988年的3.09%減少到0.88%，分布面積在減少，最大斑塊面積急劇減小，而最小斑塊面積卻不斷增加，景觀密度在不斷減小;裸土地從1988年的0.08%減少到0.07%，居民點(diǎn)的比例從1988年的0.50%增加到0.51%，水田的比例基本上沒(méi)有什么變化。有林地的景觀比例為72.62%(1988年為74.36%)，有林地的分布面積不斷減少，最大斑塊面積和最小斑塊面積不斷縮小，景觀密度和人為干擾指數(shù) (達(dá)0.3768)不斷增大，整個(gè)景觀的斑塊密度從1988年的0.467增加到0.518，說(shuō)明十多年來(lái)人類對(duì)自然的干擾和破壞不僅沒(méi)有減弱，相反還越來(lái)越嚴(yán)重。

表5 直苴村1988年和1999年土地利用類型Table 5:Land use types of Zhiju village in 1988 and 1999

可見(jiàn)，區(qū)域土地資源利用格局的總體演化趨勢(shì)表現(xiàn)為人類對(duì)自然資源和環(huán)境的干擾和破壞不僅沒(méi)有減弱，相反還越來(lái)越嚴(yán)重。十多年來(lái)，直苴村有林地所占比例減少了1.7%;直苴村整個(gè)景觀的斑塊密度增加了10.9%;直苴村人為干擾指數(shù)增加了9.3%。因此，土地資源利用格局的總體演化趨勢(shì)都是朝著不可持續(xù)發(fā)展方向邁進(jìn)。

4 結(jié)論與討論

直苴村的海拔、坡度、坡向、土壤分布格局不僅直接影響到區(qū)域土地資源利用格局，產(chǎn)生相應(yīng)的生態(tài)學(xué)效應(yīng)，而且對(duì)區(qū)域內(nèi)人們的生產(chǎn)、生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等也有很多重要的影響，這種影響通過(guò)人類生產(chǎn)活動(dòng)等直接作用于區(qū)域內(nèi)的土地資源，從而進(jìn)一步影響區(qū)域內(nèi)土地資源利用的時(shí)空分布格局，進(jìn)而引發(fā)一系列的生態(tài)學(xué)效應(yīng)。

如上所述，直苴村轄區(qū)內(nèi)山高坡陡平地少，到1988年，直苴村刀耕火種農(nóng)業(yè)已大面積消失，此時(shí)直苴村人均占有土地面積46.79畝，人均占有有林地面積34.80畝，但由于山高坡陡，人均占有水田面積僅0.44畝，人均占有旱地面積2.55畝。面對(duì)殘酷的生存環(huán)境和人均耕地極少而林地資源極為豐富的現(xiàn)實(shí)，一直處于貧窮狀態(tài)的人們不得不走上刀耕火種之路。實(shí)地調(diào)查表明，從古代一直到20世紀(jì)80年代中后期，直苴人就是靠著得天獨(dú)厚的刀耕火種條件，通過(guò)刀耕火種農(nóng)業(yè)耕作方式解決了他們的生存和發(fā)展問(wèn)題［12—15］。

進(jìn)一步研究直苴村1988年土地利用格局，發(fā)現(xiàn)有林地72.47%分布于海拔2400—2800m的地帶內(nèi)，表現(xiàn)出隨海拔的升高其分布面積不斷增加的現(xiàn)象，直到海拔2600m以上才隨海拔的增加又不斷下降。而且68.88%的有林地分布在坡度25°以上的地帶內(nèi);坡向上的分布是西北坡最多，為19.48%，顯示出山高坡陡的地方和陰濕的地方分布較多的現(xiàn)象。灌木林地主要分布在海拔2100—2700m的地帶內(nèi)，占了86.50%;坡度上的分布，62.65%的分布在25°以上的地帶內(nèi);坡向分布比例最大的為東南坡21.33%。荒草地主要出現(xiàn)在山高 (海拔2500～2700m之間)坡陡 (坡度25°以上)之地和干旱的地方。裸土地主要分布在海拔2100～2300m之間的地帶內(nèi)，坡度15°以上和干旱的地方。

居民點(diǎn)在海拔2100～2200m之間、坡度25°以下的相對(duì)平緩的地方和向陽(yáng)的地方分布較多。旱地主要分布在海拔2100～2400m之間的地帶內(nèi)，在海拔2300m以下，隨海拔的增加其分布面積不斷增加;坡度25°以下的地帶內(nèi)僅占51.08%，有近一半的旱地根據(jù)國(guó)家相應(yīng)政策應(yīng)退耕還林。水田主要分布在海拔2000～2100m的地帶內(nèi)，占了74.66%，且多在坡度25°以下的地帶內(nèi)，顯示出相對(duì)平緩的地方和背陰的、相對(duì)潮濕的地方分布較多。居民點(diǎn)、旱地和水田的分布格局都是人類在自然環(huán)境異質(zhì)性框架下自主選擇的結(jié)果，而這種選擇又會(huì)反作用于環(huán)境異質(zhì)性，進(jìn)而引發(fā)更多、更深層次的生態(tài)學(xué)效應(yīng)。

1999年直苴村土地利用格局，與1988年的情況相似，和1988年一樣，這些土地利用類型的分布格局是人類干擾自然和破壞森林的結(jié)果，是人類對(duì)自然環(huán)境異質(zhì)性的主動(dòng)回應(yīng)。1999年居民點(diǎn)的分布和1988年相比，出現(xiàn)了不顧山高坡陡，從集中分布區(qū)向分布稀少的區(qū)域移動(dòng)的趨勢(shì)。相較1988年，旱地在向高海拔進(jìn)軍，集中分布于海拔2100～2600m之間的地帶內(nèi)，顯示出向山高坡陡之地和向陽(yáng)的地方集中的現(xiàn)象。水田和1988年相比，出現(xiàn)了向高山陡坡移動(dòng)的趨勢(shì)。

可見(jiàn)，從1988年到1999年，區(qū)域土地利用的演化趨勢(shì)都在朝著不斷增大人為干擾指數(shù)的方向上演化，這是區(qū)域環(huán)境不斷遭到人為干擾和破壞的結(jié)果，區(qū)域內(nèi)人類對(duì)自然的干擾和破壞不僅沒(méi)有減弱，相反還越來(lái)越嚴(yán)重。這與實(shí)地調(diào)查區(qū)域內(nèi)水土流失狀況越來(lái)越嚴(yán)重的結(jié)果相吻合［14］。

［1］Yamaura Y，Amano T，Kusumoto Y，et al.Climate and topography drives macroscale biodiversity through land－use change in a human－dominated world［J］.Oikos，2011，120 （3）：427—451.

［2］Violle，C.Bonis，A.Plantegenest，M.et al.Plant functional traits capture species richness variations along a flooding gradient［J］.Oikos，2011，120：389—398.

［3］Hakes A S，Cronin J T.Environmental heterogeneity and spatiotemporal variability in plant defense traits［J］.Oikos，2011，120：452—462.

［4］Kulakowski D，Bebi，Rixen C.The interacting effects of land use change，climate change and suppression of natural disturbances on landscape forest structure in the Swiss Alps ［J］.Oikos，2011，120：216—225.

［5］云南省永仁縣志編纂委員會(huì).永仁縣志 ［Z］.昆明：云南人民出版社，1995，38—39.

［6］永仁縣地方志辦公室.永仁年鑒 ［Z］.楚雄：楚雄日?qǐng)?bào)社印刷廠印裝，2002，47.

［7］傅伯杰，陳利頂，馬克民等.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用 ［M］.北京：科學(xué)出版社，2001，202—203.

［8］云南植被編寫組.云南植被 ［M］.北京：科學(xué)出版社，1987.85—96.

［9］王寶榮，楊樹(shù)華，王崇云等.遙感判讀植被類型的研究 ［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2001，20（增刊）：18—20.

［10］王萬(wàn)茂.土地利用規(guī)劃學(xué) ［M］.北京：中國(guó)大地出版社，2000，544—549.

［11］吳兆錄.生境格局與土地利用——西雙版納勐養(yǎng)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)研究 ［M］.北京：高等教育出版社，2000，69—79.

［12］尹紹亭.人與森林——生態(tài)人類學(xué)視野中的刀耕火種 ［M］.昆明：云南教育出版社，2000.

［13］李天星.云南山地民族刀耕火種生態(tài)學(xué)定位與山地森林資源可持續(xù)利用 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2009，37 （31）：15624—15629.

［14］李天星.云南山區(qū)少數(shù)民族社區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)學(xué)研究［D］.云南大學(xué)博士研究生學(xué)位論文，2010.

［15］Mahdi，Shivakoti GP，Schmidt－Vogt D.Livelihood change and livelihood sustainability in the uplands of Lembang subwatershed，West Sumatra，Indonesia，in a changing natural resource management context［J］.Environ Manage，2009，43 （1）：84 – 99.