基于生態適宜性的濟南市山地丘陵區荒地資源開發研究

王筱明

（山東師范大學 人口·資源與環境學院，濟南250014）

土地是人類賴以生存的重要資源，目前我國處于快速城市化時期，隨著社會經濟的發展，非農建設將繼續占用大量土地，耕地資源將繼續減少，人地矛盾將進一步加劇。為了緩解我國日益嚴峻的人地矛盾，自2001年以來，各地廣泛開展了土地整理工作，其中合理開發利用耕地后備資源成為土地整理的一項重要內容，也是補充耕地的重要途徑之一。荒地是最重要的耕地后備資源，由于我國耕地資源緊缺，大多數地區進行荒地開發以增加耕地數量為主要目的，從土地對耕種的自然適宜性角度測算其開發潛力［1－4］，或從經濟適宜性角度分析其經濟供給能力，根據土地開發的投入產出水平分析、確定荒地開發的可行性［5－6］，而對土地開發過程中的生態環境脆弱性和承載能力重視不夠。土地開發會打破原有的土地生態系統平衡，引起生態系統內部組成要素的變化，以增加耕地為主要目標的土地開發會破壞地表植被系統的穩定性，造成景觀破碎，降低景觀穩定性［7－8］，由于土地資源的不合理開發利用造成的土地退化及環境問題已引起人們的極大關注［9－10］。因此，土地開發應以保障區域生態環境安全為準則［11－12］，分析土地開發對環境的影響［13－16］，防止土地退化。

本文以濟南市山地丘陵區為研究區域，以土地自然屬性及生態環境調查資料為依據，構建土地利用生態適宜性綜合評價模型，評價研究區域土地適宜性，并估算宜耕荒地的開發潛力，以期產生最大的經濟、社會和生態效益，避免重蹈“邊開發邊破壞”的惡性循環之路，為濟南市山地丘陵區荒地資源的合理開發利用提供科學依據。

1 研究區概況與資料來源

1.1 研究區概況

濟南市地處魯中南低山丘陵與魯北沖積平原的交接帶，地勢南高北低。南部為低山丘陵帶，中部為山前平原帶，北部為臨黃平原帶，地勢自西向東逐漸下降。全市土地總面積7 998.59 k m2，現轄6區3縣1市，人均耕地0.06 h m2，受社會經濟與自然環境條件等因素的影響，人地關系與土地資源開發利用的形勢并不樂觀。本文以濟南市DEM圖為基礎，參考坡度數據，以海拔100 m等高線為平原區和山地丘陵區的劃分界線，確定濟南市山地丘陵區范圍。濟南市山地丘陵區土地總面積為2 912 k m2，占全市土地總面積的35.71%，涉及歷下區、市中區、歷城區、長清區、章丘市和平陰縣。

根據2010年土地利用現狀調查結果，濟南市山地丘陵區荒地資源包括荒草地、裸土地和內陸灘涂三類用地，共71 718.03 h m2，占該區域土地總面積的24.63%，其中面積最大的是荒草地54 600.67 h m2，占76.13%，其次為裸土地17 045.87 h m2，占23.77%，內陸灘涂面積較少，僅為71.49 hm2，占0.1%。

1.2 資料來源

本文研究數據來源于濟南市2010年1∶50 000土地利用現狀圖及濟南市10 m數字高程圖（DEM）、土壤圖、水土流失強度分級圖、濟南市統計年鑒及生態環境調查資料，從DEM圖中提取坡度，生成坡度圖。進行土地適宜性評價時，在Mapinf o軟件支持下，獲取評價指標的屬性數據，并建立相應的空間數據庫。

2 研究方法

2.1 構建土地開發的生態適宜性評價模型

由于荒地資源所具有的特殊自然屬性和經濟特征，在進行荒地資源開發時應遵循“生態約束”和“土地適宜性”兩個必要的前提條件，本文以土地利用生態敏感性作為土地開發的生態約束條件，以土地的自然屬性對土地利用適宜性的影響為主要評定尺度，按耕地對土地的要求，選取評價指標，采用A HP法確定評價因子權重，建立生態適宜性評價指標體系（表1），采用加權指數和法和極限條件法相結合建立生態適宜性評價模型，對荒地資源開發進行生態適宜性評價，將宜耕荒地適宜性劃分為最適宜、中等適宜、勉強適宜和不適宜4個等級。評價模型如下：

式中：P——土地適宜性總分值；wi——評價因子權重；xi——評價因子的分值；n——評價因子個數。

表1 宜耕荒地生態適宜性評價指標體系

2.2 建立土地利用生態敏感性分析模型

土地利用生態敏感性是由多種因素相互作用或疊加形成的。根據主導因素原則、科學性原則、定性和定量相結合的原則、可操作性原則，選取自然和文化遺產功能價值、飲用水源保護區、地表植被覆蓋率、水土流失強度、坡度5個指標構建土地利用生態敏感性分析指標體系，采用AHP法確定評價因子的權重（表2）。

根據謝爾福德限制性定律，當一個因素在數量或質量上不足，接近可利用限度時，處于極度敏感條件，就會成為限制因素，即使其它因素都處于不敏感條件，此區域也屬于生態極度敏感區。為避免多因子綜合加權疊加分析生態敏感性時失效，本文采用多因子改進綜合評價法進行土地利用生態敏感性綜合分析，公式如下：

分值，wi，ni——第i個生態敏感性指標的權重和分值，其中第4，5指標是按單因子評價的方法，分析土地利用的生態敏感性。

3 結果與分析

濟南市山地丘陵區荒地資源開發的生態適宜性評價結果見表3。

由表3可知，濟南市山地丘陵區荒地資源質量較差，其中不適宜開發為耕地的面積為37 747.97 h m2，占荒地資源總面積的52.63%，最適宜開發為耕地的面積很少，僅占3.33%，中等適宜的面積占19.38%，勉強適宜的面積占24.66%。

從空間分布上看，最適宜和中等適宜開發為耕地的荒地主要分布在歷城區、長清區、章丘市和平陰縣，位于生態不敏感區和輕度敏感區。這些區域土層較厚、土壤有機質含量較高、灌溉條件好、地面坡度小，經過整理后可能具有較好的農業生產條件。此區域土地開發時應加強農田水利設施建設，以保障新增耕地的持續生產能力。勉強適宜開發為耕地的荒地在市中區、歷城區、長清區、章丘市和平陰縣分布較多，位于生態輕度敏感區和中度敏感區。這些區域的土地在土層厚度、土壤有機質含量、灌溉條件、地面坡度等方面存在不同程度的限制，開墾為耕地的難度大、投入成本高，土地開發過程中應采取必要的水土保持措施，保護區域生態環境。不適宜開發為耕地的荒地位于生態中度敏感區及重度、極度敏感區，這些區域的土地限制性因素較多，具有土層薄、坡度較大等特點，在現有經濟技術條件下很難進行開發利用，且這一區域屬濟南市的水源涵養地，也是城市環境改善的生態用地，生態條件脆弱，無論從生態保護還是土地開發經濟效益方面考慮，均不適宜開發為耕地，這部分荒地資源可開發為林地，以增加林地面積，提高森林覆蓋率，改善區域生態環境、涵養水源、保持水土、促進生態系統穩定、保護生物多樣性，也有利于改善區域人文和自然景觀，促進旅游業的發展。

表2 土地利用生態敏感性指標體系

表3 濟南市山地丘陵區荒地資源開發的生態適宜性評價結果

4 結論與討論

本研究以保障區域生態安全為前提，建立土地利用生態適宜性評價模型，計算宜耕荒地資源的開發潛力。研究結果表明，濟南市山地丘陵區荒地資源質量較差，受生態環境和土地限制性因素的制約，52.63%的荒地資源不適合開發為耕地，24.66%的荒地資源勉強適宜開發為耕地，且開墾為耕地的難度較大，最適宜和中等適宜開發為耕地的荒地資源占22.71%，主要分布在生態不敏感區或輕度生態敏感區，可見，山地丘陵區土地開發應充分考慮生態環境的影響，避免生態破壞。

本文計算的濟南市山地丘陵區荒地資源開發潛力是生態約束條件下的最大潛力，實踐中，土地開發潛力的實現還取決于經濟因素，即開發資金投入及開發后的產出效益。由于土地開發需要較多的資金投入，因此能否籌集到足夠的資金以及資金投入能否得到滿意的回報，都將影響土地開發的實現。

［1］ 朱玉碧，凌成樹.土地整理潛力評價指標體系初探：以重慶市為例［J］.中國農學通報，2006，22（6）：410-413.

［2］ 劉長勝，盧偉，金曉斌，等.GIS支持下土地整理中未利用地適宜性評價：以廣西柳城縣為例［J］.長江流域資源與環境，2004，13（4）：333-337.

［3］ 毛艷玲.GIS支持下的閩侯縣未利用土地適宜性評價［J］.福建農林大學學報：自然科學版，2005，34（3）：382-385.

［4］ 葉妙君，盧偉，周寅康.廣西鹿寨縣土地開發潛力評價研究［J］.土壤，2004，36（4）：430-433.

［5］ 張迪，張鳳榮，安萍莉，等.中國現階段后備耕地資源經濟供給能力分析［J］.資源科學，2004，26（5）：46-52.

［6］ 嚴長清，袁林旺，李滿春.江蘇省耕地后備資源的空間分異及開發時序模型研究［J］.地理與地理信息科學，2005，21（2）：58-61.

［7］ 張鳳太，張軍以，蘇維詞.喀斯特峰叢洼地農業生產活動的景觀效應初探［J］.水土保持研究，2012，19（4）：191-195.

［8］ 鐘學斌，劉成武，陳銳凱.基于生態補償的低丘崗地改造與景觀生態設計［J］.水土保持研究，2012，19（4）：147-152.

［9］ Tri mble S W，Cr osson P.Land use：U.S.soil erosion rates：myth and reality［J］.Science，2000，289（5477）：248-250.

［10］ Solo mon D，Leh mann J，Zech W.Land use effects on soil organic matter properties of chro mic luvisols in semi-arid norther n Tanzania：car bon，nitrogen，lignin and car bohydrates［J］.Agricluture，Ecosystems and Environment，2000，78（3）：203-213.

［11］ 黃霄羽，畢銀麗，張占錄.土地整理中景觀生態規劃設計系統構建［J］.資源與產業，2008，10（5）：125-129.

［12］ 林彰平，劉湘南.東北農牧交錯帶土地利用生態安全模式案例研究［J］.生態學雜志，2002，21（6）：15-19.

［13］ 姜廣輝，張鳳榮，徐艷，等.論北京市耕地后備資源的開發可行性［J］.土壤通報，2007，38（2）：369-373.

［14］ Yu Guang ming，Feng Jing，Che Yi，et al.The identification and assessment of ecological risks for land consolidation based on the anticipation of ecosystem stabilization：a case study in Hubei Province，China［J］.Land Use Policy，2010，27（2）：293-303.

［15］ 羅為群，蔣忠誠，覃小群.廣西平果龍何屯景觀生態型土地整理模式探討［J］.廣西師范大學學報：自然科學版，2005，23（2）：98-102.

［16］ 肖軼，尹珂.綜合國土整治規劃環境友好型土地利用影響評價：以重慶市璧山縣大路鎮為例［J］.水土保持研究，2012，19（5）：243-252.