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基于GIS陇南市生态功能区划及环境友好型土地利用模式

第 25 卷 第 1 期 2011 年 1 月

干 旱 区 资 源 与 环 境 Journal of Arid Land Resources and Environment www.grainyq.com

Vol. 25

No. 1

Jan. 2011

文章编号: 1003 - 7578( 2011) 01 - 039 - 05

基于 GIS 陇南市生态功能区划及环境 友好型土地利用模式
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刘英英, 石培基, 刘春雨, 魏伟, 魏晓萍, 李斌
( 西北师范大学地理与环境科学学院 兰州 730070)

提 要: 针对陇南市的自然、 经济和生态条件, 运用现代生态学理论, 采用叠置法, 以主导因素的区划界线 为 模板, 综合分析其它非主导因素的区划界线, 以相重合的界限或平均位置作为新区划的界限, 最终确定生 态 功 2 能的区划界线, 对其进行了生态功能区划。陇南市辖区划分为 2 个一级生态区、 个二级生态亚区和 11 个 三 级生态功能区, 包括水源涵养与生物多样性生态功能区、 农业与水土保持生态功能区、 滑坡及泥石流重点控 制 区, 并针对不同功能区土地资源的特点, 探讨了各区的环境友好型土地利用模式, 提出了土地资源区域治 理 措 施和土地利用的方向。 关 键 词: 生态功能区划; 环境友好型; GIS; 土地利用模式; 陇南市 中图分类号: X171. 1 文献标识码: A

生态功能区划是指根据区域生态环境要素、 生态环境敏感性与生态服务功能空间分异规律, 将区域划 分成不同生态功能区, 用以指导区域的生态建设与生态保护、 自然资源有序开发和产业合理布局。而土地 [1, 2] 。到 20 世纪 90 年代中后期, 利用模式直接成为土地生态环境好坏的决定性因素 国际社会提出环境友 好, 实行环境友好土地利用和环境友好流域管理, 建设环境友好城市, 发展环境友好农业、 环境友好建筑业 [3] 等 。环境友好型土地利用模式是建立的具有高效的经济过 程和和 谐的生态 功能的网络 型土地 利用 方 式, 有利于经济发展、 有利于保护资源和改善生态环境。 陇南市内地形复杂, 人多地少、 各业用地矛盾突出, 自然生态环境很脆弱、 能源短缺。在西部大开发战 略下, 要保持经济和社会事业快速发展, 又要不破坏生态环境, 那么实现其可持续发展就是值得探讨的问 题。因此, 文中针对陇南市的自然、 经济和生态条件, 对其功能进行了分区, 并提出了各区环境友好型土地 利用模式。

1 研究区概况
陇南市位于甘肃省东南边陲, 东连陕西, 南接四川, 北靠天水, 西连甘南, 为甘肃南下东出之要冲 ( 图 1) , 32°35' ~ 34°32' N, 其地理位置介于 104°01' ~ 106°34'E、 辖武都区 、 宕昌县 、 成县 、 康县 、 文县 、 西和县 、 [4 ] 2 礼县、 徽县、 两当县八县一区, 岷江和康南 2 个林业总场 , 全市土地总面积 2. 79 万 hm 。该区属于大陆 性季风气候, 气侯温和; 全市多年平均气温 15. 2℃ ; 多年平均≥10℃ 的活动积温 3596. 5℃ ; 多年平均降雨 量 442. 8mm; 平均无霜期 252d; 多年平均日照时数 1945. 7h; 多 年 平 均 风 速 1. 3m / s; 多年平均年蒸发量 1206. 9mm。该区属中切割 低 山、 山 区, 势 西 高 东 低, 以" 山 大 沟 深 " 而 著 称。区 域 最 低 处海 拔 为 中 山 素 550m, 最高处海拔为 4187m。土壤类型棕壤、 褐土、 褐土性土、 黑垆土、 黑钙土等。其中暗棕壤是主要的林 业土壤, 褐土的天然植被是干旱森林, 低山丘陵区的褐土适宜于种植耐旱的干果类。 截止 2007 年, 陇南市总人口 275. 19 万人。其中城镇人口 129. 81 万人, 占市属总人口的 47. 8% ; 农村
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收稿日期: 2009 - 10 - 29。 基金项目: 国家社会科学基金项目( 08AMZ003) 、 西北师范大学科技创新项目( NWNU - KJCXGU - 03 - 20 ) 、 西北师范大学学生学术 科研资助金( 2010) 、 西北师范大学地环学院学生学术科研资助金( 2010) 联合资助。 作者简介: 刘英英( 1984 ~ ) , 河北邯郸人, 女, 硕士研究生, 主要研究方向为环境生态学。 E - mail: yingliu7834666@ 163. com

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人口 145. 38 万人, 占县属总人口的 52. 8% ; 人口密度为 99 人 / km 。全市人均 GDP 为 4063 元, 约甘肃人 均国民生产总值的 1 /3。

2 研究区生态功能区划
2. 1 生态功能区划原则 [5] 根据国家发布的《生态功能区划暂行规程》 , 生态功能区划原则主要有: 1 ) 可持续发展原则: 生 态功能区划的目的是促进资源的合理利用与开发, 避免盲目的资源开发和生态环境破坏, 增强区域社 会经济发展的生态环境支撑能力, 促进区域的可持 [1] 续发展 。2) 主导性原则: 在决定生态功能分异的 诸因素中, 以主导因素为主来划分生态功能区。3 ) 相 似性原则: 生态功能区划是根据区划指标的一致 性 与差异性进行分区的, 由于自然因素的差别和人 类 活 动 影 响, 不同等级的区划单位各有一 致 性 标 准。4) 区域共轭性原则: 区域所划分对象要有空间 上完整的自然区域。即任何一个生态 功 能 区 必 须 图 1 研究区位置示意图 是完整的个体, 不存在彼此分离的部分。5 ) 生态效 Fig. 1 Sketch of study region 益优先原则: 生态功能区划是以当前区 域 的 自 然、 社会经济条件和科学技术水平为基础, 结合考虑长远发展目标与思路, 突出以生态效益为中心, 实现区域 的可持续发展。生态功能区划应以可持续发展观作为长远的刚性指导原则, 并结合各地区的具体情况进 [ - 9] 6 。 行因地制宜的分析及适宜的调整 2. 2 生态功能区划方法 运用现代生态学理论, 分析研究区域生态环境特 征与 生态环 境 问题、 生态环境敏感 性 和 生 态 服 务 功 能 空 间 分 异 规 律 的 基 础 上, 采 用叠置法, 通过空间叠置, 以主导因素的区划界线为模板, 综合分析 其它非主导因素的区划界线, 以相重合的界限或平均位置作 为新区 划的界限, 最终确定生态功能的区划界线。叠置法是将代表不同主 题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面, 叠置结果综合 了原来两个或多 个 层面 要 素 所 具有 的 属 性。将 单 因 子 分 布 图 进 行 栅格处理以后, 利用 ArcGIS 空间分析模块中的栅格计算器将带有 属性值的栅格图进行加权叠加, 得到叠加的综合指数, 再将所有 栅 图 2 要素空间叠置方法示意图 [8 - 11] Fig. 2 Spatial overlap for every element ( 图 2) 。 格的属性值重分类, 得出最终的综合因子叠加图 2. 3 生态功能区划依据 根据 分 区 原 则 及 方 法, 结合陇南市实际条件, 陇南市的生态功能区划采 用 3 级分区
[2, 10] 9,

表 1 研究区生态功能区划方案 Tab. 1 Ecological regionalization plan for study region
一级功能分区Ⅰ二级功能分区Ⅱ 三级功能分区Ⅲ 白龙江、 白水江河谷农业生态功能区Ⅲ1 徽成盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ2 西礼盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ3 秦巴山地森林 生态区Ⅰ1 秦岭山地森林 生态亚区Ⅱ1 岷宕山地农业与水土保持生态功能区Ⅲ4 康县、 武都南部水源涵养 与生物多样性保护生态功能区Ⅲ5 南秦岭山地落叶阔叶林水源涵养 与生物多样性保护生态功能区Ⅲ6 小陇山林区水源涵养与生物多样 性重要生态功能区Ⅲ7 北秦岭西部水源涵养生态功能区Ⅲ8 白水江 藏东 - 川西高 原森林、 草甸 生态区Ⅰ2 山地水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ9 白龙江上游针叶林 岷山 - 邛 崃 云 水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ10 白龙江河谷山地滑坡及 冷 山 林 、 山 草 泥石流重点控制区Ⅲ11 高 甸生态亚区Ⅱ2

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一级 区 划 分, 自 然 以 地理和社会经济活动特点 为 依 据, 界 时 注 意 自 然 划 地理和社会经济活动特点 的一 致 性, 时 尽 可 能 考 同 虑地貌单元和县级行政边 界的完整性。命名由地名 + 特征 + 生态区构成。

第1 期

刘英英等

基于 GIS 陇南市生态功能区划及环境友好型土地利用模式

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二级区划分, 以生态系统类型和特点为依据, 注意生态系统类型与过程的完整性。命名由地名 + 类型 + 生态亚区构成。 三级区划分, 以生态服务功能的重要性、 生态环境敏感性等指标为依据, 界 时 注 意 划 生态服务功能和生态环境敏感性的 一 致 性。 命名由地名 + 生态服务功能特点 ( 或 生 态 环 境敏感性特点) + 生态功能区构成。因此, 陇 南市生态功能区划分为一级生态区 Ⅰ、 级 二 生态亚区Ⅱ和三级生态功能区Ⅲ( 表 1) 。 陇南市的 一 级 生 态 区、 级 生 态亚 区 是 二 重合的( 图 3 ) , 陇南市一级生 态 区 Ⅰ 包 括 秦 巴山 地 森 林 生 态 区 Ⅰ1 、 东 - 川 西 高 原 森 藏 ; 二级生态亚区Ⅱ包括秦 林、 草甸 生 态 区 Ⅰ2 岭山地森林生态亚区 Ⅱ1 、 岷山 - 邛崃云冷山 林、 高山草甸生态亚区Ⅱ 2 。 图 3 研究区生态功能一二级分区 在此基础上三级生态功能区Ⅲ划分出 11 Fig. 3 Ecological regions and sub - ecological regions of study region 个分区( 图 4) , 包括白龙江、 白水江河谷农业 生态功能区Ⅲ1 、 徽成盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ 2 、 西礼盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ 3 、 岷宕 山 、 、 地农业与水土保持生态功能区Ⅲ4 康县、 武都南部水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ 5 南秦岭 山地 落叶阔叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ6 、 小陇山林区水源涵养与生物多样性重要生态 功能区 Ⅲ7 、 北秦岭西部水源涵养生态功能区Ⅲ8 、 白水江山地水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ 9 、 白龙江 上游针叶林水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ10 、 白龙江河谷山地滑坡及泥石流重点控制 区Ⅲ11 。

3 各功能区环境友好型土地利用模式探讨
3. 1 环境友好型土地利用的概念 综合众多学者的相关概念的描述, 采用杜加强等学者的环境友好型土地利用诠释概念, 是指在土地利 用过程中, 分 考 虑 土 地 利 用、 地 覆 被 充 土 变化的环境效应, 在维持并不断提高土地 承载能力和生态环境容量的前提下, 遵循 开发利 用 和 整 治 保 护 相 结 合 的 原 则, 适 度、 充分、 集约高效利用土地, 在持续满 足 人类生存发展需要的同时, 实现土地生产 [12] 力的不断提高和生态环境的日益改善 。 研究区 11 个三级生态功能区可综合分为 水源涵养与生物多样性保护生态功 能区、 农业与水土保持生态功能区、 滑坡及泥石 流重点控制区三大类, 文中将从这三类来 分析环境友好型土地利用模式。 图 4 研究区三级生态功能分区 3. 2 农业与水土保持生态功能区 Fig. 4 Ecological function zones of study region 3. 2. 1 基本特征及主要生态问题 本区位于陇南市的中部( 表 2) , 分布在岷宕山地、 西礼盆地、 徽成盆地、 白龙江和白水江河谷区, 总面 2 积 1. 22 万 hm , 占全县土地总面积的 43. 33% ; 年均≥10℃ 积温达 2357℃ , 年无霜期 200d; 西和、 礼县山间 盆地与部分土石山区, 分布有深层黄土, 质地较细, 结构松散, 孔隙度小, 粘粒与腐殖质含量低, 石灰质含量 较高, 遇水易散失, 容易造成强烈的水土流失; 在熟制" 一季有余, 两季不足" 的半山区, 正值雨季, 裸地休 闲, 极易遭受土壤侵蚀, 该区属中重度侵蚀区, 造成森林覆盖率和植被覆盖率低, 是影响该区生态环境的主

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要方面。 3. 2. 2 环境友好型土地利用模式 本区水土流失严重, 若要建立新的生态环境平衡, 唯一的办法就是搞好水土保持, 因此, 本地区应充分 发挥区域资源优势, 以植树造林为主要途径发展林果等产业, 改善生态环境, 加强本区水土保持林网的建 设, 集雨灌溉, 防水固土, 保持土壤肥力。发展次生林、 提高森林质量, 增加生长量和出材率, 对林中迹地进 行人工更新和人工促进天然更新, 尽快扩大森林资源, 对现有经济林进 行垦复改造和引进优良品种, 扩大 种植面积, 提高质量, 增加产量, 严禁 毁林开荒和乱砍滥伐造成新的水土流失。并大力推行科学技术, 实 行 科学种田, 提高当地单位面积产量及经济效益。其模式的结构( 图 5 ) 。 该区建设大河坝 - 官鹅沟国家森林公园, 发展生态旅游, 形成新的经济 增长点。 3. 3 水源涵养与生物多样性保护生态功能区 3. 3. 1 基本特征及主要生态问题 本区位于陇南市的边缘( 表 2) , 分布在小陇山林区、 南秦岭山地落 叶阔叶林区、 康县、 武都南部、 白水江山地、 白龙江上游针叶林区、 北秦 2 岭西部区, 总面积 1. 39 万 hm , 占全县土地总面积的 49. 84% ; 年均≥ 图 5 水土保持型生态农业模式结构 Fig. 5 Eco - agriculture structure based 10℃ 积温达 3697℃ , 年无霜期 210d; 水资源丰富, 光照充足, 天然植被 on soil and water conservation 较好, 森林覆盖面积广阔, 但自然生态环境却很脆弱, 主要表现在: 人类 活动干扰强度大; 生态系统结构单一, 生态功能衰退; 森林资源过度开发、 天然草原过度放牧, 致使林线后 移迅速, 草场严重退化; 自然栖息地的破坏使生物多样性受到严重威胁, 许多野生动植物种濒临灭绝。 3. 3. 2 环境友好型土地利用模式 本区应充分发挥区域自然条件和土地资源的优势, 坚持" 以林为主, 畜牧业为辅的土地利用模式" 的 [13] , 方针 实施造林绿化和小流域治理, 把生态建设与发展生态旅游业有机结 合。加强生态恢复与生态建 设, 恢复与重建水源涵养防护区森林、 草原等生态系统, 提高生态系统的水源涵养功 能。加大力度保护武 都裕河金丝猴自然保护区、 康县龙神沟自然保护区、 两当县黑河和灵官峡自然保护区等栖息地, 修复生态 建设对栖息环境的改变。康县地区坚持走生态效益的道路, 开发利用的重点放在对森林资源的利用与保 护上。发展以核桃为重点的经济林特色产业, 引进香玲、 清香、 强特勒等良种核桃品种, 建成优质核桃基地 2 2 2 2 0. 17 万 hm ; 发展优质花椒 0. 4 万 hm ; 发展板栗 0. 37 万 hm , 嫁接换优 0. 33 万 hm 。规划退耕还林 1 万 2 2 hm2 , 配套荒山造林面积 1. 7 万 hm , 在燕子河中下游建设保护林区 8. 67 万 hm 。 草地的合理利用是通过控制适宜 的采食率来实现, 避免在生态脆弱区 过度放牧对草地的破 坏, 可使天然 草 地依靠自我修复能力, 复壮退化草地, 确保草地生态系统良性循 环 , 更好的 发挥草地的涵养水源的生态功能 。 两 当县按照" 因地制宜、 实地适树、 宜林 则林、 草 则 草、 合 治 理 " 的 原 则, 宜 综 采取深山区针阔混交、 乔灌混交模式, 中部浅山丘陵区结合经济林模 式、 梯 田台地林果锁边生态经济林模式。 3. 4 滑坡及泥石流重点控制区 3. 4. 1 基本特征及生态环境特征 本区位于文县中 部、 昌 西 北 部 宕 ( 表 2) , 分布在白龙江河谷山地区, 总 2 面积 0. 19 万 hm , 占全县土地总面积 的 6. 86% ; 年 均 ≥10℃ 积 温 达 3864. 4℃ , 年无霜期 251d; 该区人口居住密
表 2 研究区生态功能区面积统计表 Tab. 2 Ecological function areas for study region
类别 农业与 三级功能分区Ⅲ 白龙江、 白水江河谷农业生态功能区Ⅲ1 面积 万 hm 0. 28 0. 21 0. 51 0. 22 0. 32 0. 11 0. 27 0. 15 0. 3 0. 24
2

面积 比例 ( %) 9. 92 7. 39 18. 26 7. 73 11. 39 4. 04 9. 84 5. 36 10. 69 8. 52

水土 保持 徽成盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ2 生态 功能 西礼盆地农业与水土保持生态功能区Ⅲ3 岷宕山地农业与水土保持生态功能区Ⅲ4 区 康县、 武都南部水源涵养与生物多样性保护 生态功能区Ⅲ5 水源涵养 南秦岭山地落叶阔叶林水源涵养与生物多样性保护 与生物 多样性 生态功能区Ⅲ6 小陇山林区水源涵养与生物多样性重要生态功能区Ⅲ7

保护生态 北秦岭西部水源涵养生态功能区Ⅲ8 功能区 白水江山地水源涵养与生物多样性保护生态功能区Ⅲ9 白龙江上游针叶林水源涵养与生物多样性保护 生态功能区Ⅲ10 滑坡及 泥石流 控制区 白龙江河谷山地滑坡及泥石流重点控制区Ⅲ11

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刘英英等

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集, 森林植被结构不合理, 林分树种单一, 林龄结构不合理, 过熟林资源枯竭, 成、 森林植被破坏比较严重, 零星分散, 土地处于裸露状态, 泥石流、 滑坡严重, 大面积的地方干旱缺水。 3. 4. 2 环境友好型土地利用模式 本区滑坡、 泥石流等地质灾害严重, 其防治措施贯彻" 及早发现, 预防为主; 查明情况, 综合治理; 力求 根治, 不留后患" 的原则。可以通过以下几种方式构建环境友好型土地利用模式: 1 ) 工程治理先行: 以拦 挡坝为主, 主要是拦截泥砂于沟内, 即减少泥砂冲出量, 达到减灾的目 的; 又可 建造沟 坝 地, 变害 为 利, 同 时, 在沟口布设排导沟, 给洪水以出路。2) 在高山坡上辅以植被防护, 据试验, 该区的泥石流拦挡坝, 3 在 ~ 5 年内即可见效, 但受经费限制, 坝不可能修得太高, 所以并非根治滑坡泥石流的唯一措施, 配以植被措 施是十分必要的, 即进行封山育林、 植树造林、 退耕还林。3 ) 减轻文县人口对自然环境的压力: 一是提高 2 人口环境容量, 二是严格控制人口增长, 滑坡泥石流密集区的人口密度控制在 60 人 / km 以下, 使生态环 境得以自行复原。

4 结语
生态环境的恶化制约着社会经济的发展, 使可利用持续圈逐渐缩小。文中针对陇南市的不同区域特 色, 结合其社会经济发展目标和自然特性, 恢复植被、 治理水土、 改善生态环境, 分别提出了不同的土地利 用模式, 并针对性的分析探讨了各功能区土地利用的方向。构建环境友好型土地利用, 加强生态环境建 设, 加强产业基础设施建设, 促进产业结构调整为主线, 依托市域资源优势, 着力培育优势产业、 特色产业, 以保护生态环境为原则, 生态环境建设与产业开发相结合, 与区域经济发展相结合, 统筹兼顾, 推进经济社 会 的全面、 协调发展。但是陇南市环境友好型土地利用模式在其研究过程中仍有不少的缺陷和不足。 参考文献
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Regionalization of land ecological function and environment - friendly landuse patterns in Longnan city based on GIS
LIU Yingying,SHI Peiji,LIU Chunyu,WEI Wei,WEI Xiaoping,LI Bin
( College of Geographic and Environmental Science,Northwest Normal University,Gansu 730070,P. R. China)

Abstract: Based on the assessments of regional integration of society,economy and eco - environment,using modern ecology and overlay method,taking the zoning boundaries of the dominant factor as a template,analyzing other non - dominant factor in the zoning boundaries comprehensively and taking coincidences or average location as the new boundaries,the ecological function zoning boundaries were determined. The regions of ecological function were also devided. The results showed that ecological function regions of Longnan could be divided into two big ecological regions,two sub - ecological regions and eleven ecological function zones,which contained water conservation and biological diversity、 and water conservation and agricultural district、 - controlled soil key area of landslide and mud - rock flow. Based on the study,the environment - friendly landuse patterns in every district were discussed according to the characteristics of land resources. At last,how to govern regional landuse resources and its governing direction were also discussed. Key words: ecological function regionalization; environment - friendly; GIS; landuse patterns; longnan City



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