基于區(qū)域綠當(dāng)量變化的土地利用優(yōu)化設(shè)計(jì)
——以重慶市璧山縣為例

殷西林, 肖 娟, 彭建軍

(重慶師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 重慶 401331)

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基于區(qū)域綠當(dāng)量變化的土地利用優(yōu)化設(shè)計(jì)
——以重慶市璧山縣為例

殷西林, 肖 娟, 彭建軍

(重慶師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 重慶 401331)

土地利用類型受人為活動(dòng)和自然環(huán)境變化的影響,在時(shí)空尺度上快速變化。土地利用的變化影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和服務(wù)能力,直接影響人類的生活。對(duì)土地利用變化的生態(tài)評(píng)估一直受到學(xué)者的關(guān)注。以生態(tài)綠當(dāng)量變化為參考,分析璧山縣土地利用變化對(duì)生態(tài)服務(wù)功能的影響。結(jié)果顯示,璧山縣境內(nèi)城鎮(zhèn)面積逐漸增加,對(duì)綠當(dāng)量貢獻(xiàn)最大的林地面積在不斷增加,但是草地和耕地面積在減少,總體的綠當(dāng)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),說明生態(tài)服務(wù)功能降低,人均占有生態(tài)綠當(dāng)量也在下降。建議通過利用境內(nèi)有效水系來建設(shè)生態(tài)濕地,豐富植被類型,增加綠地面積和生態(tài)綠當(dāng)量等優(yōu)化措施,以此提高生態(tài)環(huán)境的生態(tài)服務(wù)功能。

生態(tài)服務(wù)功能; 綠當(dāng)量變化; 生態(tài)濕地; 土地優(yōu)化

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)西部城市迅速崛起,城市化和工業(yè)化快速推進(jìn)。城市化進(jìn)程改善人們的生活,同時(shí)帶來的土地問題也日益凸顯。土地問題引起了我國(guó)理論界和決策層高度關(guān)注[1-3],但是目前研究主要還是集中在土地利用變化機(jī)制、變化速度、轉(zhuǎn)移方向和利用程度[4-5]和討論土地利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值的開發(fā)和生物多樣性等方面[6-7],而更為重要的土地生態(tài)效益研究還處于嘗試和起步階段。城市的生存和運(yùn)作依賴于城市基本生態(tài)用地提供的生態(tài)服務(wù)[8-9],只有環(huán)境擁有足夠的生態(tài)效應(yīng)價(jià)值才能維持城市生態(tài)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定,保障市民的生活品質(zhì)[10]。西部城市之前的發(fā)展主要依靠消耗自然資源拉動(dòng),所以經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞[11-12],使得地區(qū)的生態(tài)安全和生態(tài)服務(wù)功能降低[13-15]。為了生態(tài)環(huán)境的改善和城市未來的發(fā)展,本文以重慶市璧山縣為例,用生態(tài)綠當(dāng)量模型量化土地生態(tài)服務(wù)功能,優(yōu)化土地利用現(xiàn)狀,使土地的生態(tài)服務(wù)功能潛能充分發(fā)揮,改善和提高區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人民生活品質(zhì),實(shí)現(xiàn)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)和諧發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

璧山縣緊鄰重慶市主城區(qū),處于重慶南弧形構(gòu)造帶,華鎣山復(fù)式背斜中的溫塘峽背斜與瀝鼻峽背斜之間。璧山縣的氣候?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候,氣候濕潤(rùn)、雨量充沛、四季分明,具有春旱、夏澇、秋涼、冬暖、無霜期長(zhǎng)、濕度大、日照少、云霧陰雨多的特點(diǎn)。年平均氣溫18.0 ℃,年平均降雨量1 064.7 mm,年平均日照時(shí)數(shù)1 051.0 h,年平均蒸發(fā)量1 026.6 mm,年平均無霜期338 d。璧山區(qū)境內(nèi)有璧南河、璧北河和梅江河等重要水源。

2 衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)和分析方法

運(yùn)用ArcGis技術(shù),從璧山縣的2000年、2005年和2010年3期Landsat TM遙感影像(比例1∶2 000)中,按照國(guó)家土地利用分類標(biāo)準(zhǔn),提取出了3個(gè)不同時(shí)期各類型土地面積數(shù)據(jù)。根據(jù)綠當(dāng)量的概念對(duì)土地分類(表1),根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果賦值得分(表2),并計(jì)算出璧山縣的生態(tài)綠當(dāng)量變化,隨后依據(jù)研究結(jié)果和生態(tài)學(xué)理論提出土地優(yōu)化方案和建議。

表1 基于生態(tài)綠當(dāng)量的土地重分類

表2 生態(tài)系統(tǒng)各種環(huán)境保護(hù)功能評(píng)價(jià)分值(分/hm2)

續(xù)表2

功 能林地草地耕地水域防止表面侵蝕9.788.155.306.70放置地面下沉5.796.555.258.20污染物進(jìn)化8.277.368.108.90防止發(fā)生災(zāi)害9.817.507.308.12維持景觀8.969.137.009.79生物多樣性保護(hù)9.226.214.608.65防止有害動(dòng)植物5.955.946.006.78

注:評(píng)價(jià)意義:10為極大;7.5為較大;5為較小;大氣組成改善1表示吸收CO2的生態(tài)服務(wù)功能;大氣組成改善2表示制造

O2的生態(tài)服務(wù)功能;大氣凈化1表示吸塵滯塵的生態(tài)服務(wù)功能;大氣凈化2表示吸收有毒氣體的生態(tài)服務(wù)功能。

3 生態(tài)綠當(dāng)量與土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 生態(tài)綠當(dāng)量的概念與分類

綠量是估算單位面積森林面積的生態(tài)功能的量化值,生態(tài)綠當(dāng)量就是以其他綠被的生態(tài)效應(yīng)來補(bǔ)償?shù)攘康纳种脖坏纳鷳B(tài)效應(yīng)[16]。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地上最大、最重要的生態(tài)系統(tǒng),該系統(tǒng)穩(wěn)定性高,生物多樣性豐富,對(duì)水循環(huán)和大氣循環(huán)有著不可替代的作用[17]。

3.2 計(jì)算各類生態(tài)系統(tǒng)的作用分值

綜合考慮社會(huì)調(diào)節(jié)、生態(tài)服務(wù)功能和經(jīng)濟(jì)利益等因素,根據(jù)日本學(xué)者的研究[18],考慮各項(xiàng)指標(biāo)環(huán)境功能的影響權(quán)重,對(duì)研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量化評(píng)分(表2)。

由各項(xiàng)分值累積得到各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總分值為

(1)

其中:P為某生態(tài)系統(tǒng)類型總分值;i為具體的某項(xiàng)指標(biāo)(表2);F單項(xiàng)指標(biāo)的分值。單位面積的生態(tài)服務(wù)功能總分值中,林地為142.83分/公頃,草地為104.55分/公頃,耕地為96.25分/公頃,水域?yàn)?21.63分/公頃。

3.3 生態(tài)綠當(dāng)量的計(jì)算

以林地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)當(dāng)量為參考標(biāo)準(zhǔn),即林地的生態(tài)當(dāng)量為1,那么其他類型生態(tài)系統(tǒng)在全年滿種情況下,其綠當(dāng)量被定義[9]為

(2)

其中:Xi為第i類土地的生態(tài)綠當(dāng)量;Fi為公式(1)中的P值;F林為公式(1)中的P林的值。因?yàn)榈乩聿町悓?dǎo)致的植物生長(zhǎng)和熟制不同,所以最終結(jié)果還要乘以一個(gè)相對(duì)于全年滿種的生長(zhǎng)期系數(shù),重慶為一年兩熟,系數(shù)為0.67。所以,X林地=1.00*0.67=0.67,X草地=0.73*0.67=0.49,X耕地=0.67*0.67=0.45,X水域=0.85*0.67=0.57。

4 璧山縣土地利用優(yōu)化

4.1 璧山縣土地利用類型和生態(tài)綠當(dāng)量的變化

璧山縣的土地面積和人口變化見表3。城鎮(zhèn)面積和人口數(shù)量總體增加,前5年少量減少,而后5年快速增加。草地和耕地由于比較容易轉(zhuǎn)化利用,所以呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì),耕地10年間減少7.30 hm2,而在2005—2010年間減少5.92 hm2,耕地減少的快速時(shí)期也是城鎮(zhèn)和人口快速增加的時(shí)期。水域利用難度較大,10年間基本沒有變化。林地面積呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),這與璧山縣今年來的封山育林和退耕還林等一系列的政策有密切的關(guān)系。10年間林地增加量5.30 hm2,大于草地的減少面積1.47 hm2,常年的植被面積增加,但是這并不代表生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能增加,生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能還與綠地類型、植被種類、生物量和空間分布等有關(guān)[20]。

表3 璧山縣不同時(shí)期土地利用面積(hm2)和人口變化(萬人)

林地和耕地是璧山縣主要的生態(tài)綠當(dāng)量貢獻(xiàn)者(表4),生態(tài)綠當(dāng)量占當(dāng)年總量的96%以上,林地占比最高。生態(tài)綠當(dāng)量占比大小依次是林地、耕地、草地和水域。璧山縣的生態(tài)綠當(dāng)量總量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)(表5),10年間減少0.40%。耕地的生態(tài)綠當(dāng)量減少的最多,10年減少3.3%,2005—2010年間減少2.67%,減少的速率逐漸加快。耕地的生態(tài)綠當(dāng)量減少是導(dǎo)致總體生態(tài)量減少的最大因子,其次是草地,草地減少0.72%,后5年就減少0.71%,主要的減少時(shí)間集中在后5年。所有土地的生態(tài)綠當(dāng)量快速變化的時(shí)期是2005—2010年,與城鎮(zhèn)快速發(fā)展和人口快速增長(zhǎng)期相吻合。

表4 璧山縣各類型地的生態(tài)綠當(dāng)量及人(萬人)均占有量

注: 占比指的是該地的生態(tài)綠當(dāng)量占當(dāng)年生態(tài)綠當(dāng)量總量的百分比(%)。

表5 璧山縣不同時(shí)期生態(tài)綠當(dāng)量變化

注: “-”表示生態(tài)綠當(dāng)量減少。

4.2 土地利用優(yōu)化建議

璧山縣已被納入重慶市主城區(qū)外環(huán)建設(shè)的范圍,根據(jù)《璧山縣城市總體規(guī)劃(2004—2020)》和《重慶市總體規(guī)劃》的總體要求,以生態(tài)綠當(dāng)量作為參考依據(jù),總體規(guī)劃建設(shè)城鎮(zhèn)。減少草地和耕地轉(zhuǎn)作非綠地用途,加強(qiáng)裸地、荒山等為利用地綠化,實(shí)現(xiàn)交通路的合理綠化。在城鎮(zhèn)中建立起合理的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),行道樹和公園草坪盡量換成四季常綠植被。充分利用境內(nèi)的璧南河、璧北河和梅江河等重要水源,建立生態(tài)濕地公園。

5 結(jié) 論

以生態(tài)綠當(dāng)量的變化為參考標(biāo)準(zhǔn),分析區(qū)域土地利用變化,比簡(jiǎn)單的以綠化面積或者綠被覆蓋率能更有效的反映土地利用類型變化引起的生態(tài)效益變化。

璧山縣2000年、2005年、2010年的綠當(dāng)量變化表明,雖然境內(nèi)對(duì)綠當(dāng)量貢獻(xiàn)最大的林地面積在不斷地增長(zhǎng),但是由于草地和耕地面積在不斷減少,城鎮(zhèn)面積和人口數(shù)量在不斷增加,所以總體生態(tài)服務(wù)功能在不斷下降,人均占有量也在不斷下降。但是可以根據(jù)生態(tài)學(xué)基本理論,合理布局土地利用結(jié)構(gòu),豐富綠地的植被類型、增加植被面積和植被生物量,構(gòu)建成綠色的城市空間,使得生態(tài)服務(wù)服務(wù)功能加強(qiáng)。

以生態(tài)綠當(dāng)量研究生態(tài)服務(wù)功能,可以合理的考慮面積、植被類型等因素,但是土地利用類型的空間分布格局仍在考慮之外,地區(qū)的具體氣候差異對(duì)不同植被類型土地的生態(tài)服務(wù)功能的影響也是需要考慮的因素。

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Optimization design in land usage based on regional change of green equivalence——A case study of Bishan County, Chongqing

YINXilin,XIAOJuan,PENGJianjun

(College of Life Science, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China)

Land-use type is affected by the change of human activities and natural environment, and has been rapidly changed in space and time scale. The changes of Land-usage affect the stability of ecological system and service ability and finally exert direct impact on human life. The evaluation of the change in ecological land usage has been attracting the attention of scholars. In the present paper, we take the ecological green equivalent change as an indicator to analyze the effect of land-use change inBishan county on ecosystem service functions. The results show that the urban area is gradually increasing in Bishan county, and the largest woodland area contributing to green equivalence is also increased, but the grassland and arable land areas are decreased. Therefore, the overall green equivalence showed a downward trend, which indicates the reduction of ecological service function and the descent of the per capita share of green equivalent. We suggested in this paper that by utilizing the effective drainagein the region to construct ecological wetland, enrich vegetation types and increase the green area. The ecological optimizationcan improve the ecological environment of ecological service function.

ecological service function；green equivalent change；ecological wetland；land optimization

2016-04-02。

重慶市研究生創(chuàng)新項(xiàng)目(CYS15155); 重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(cstc2014jcyja80013); 重慶市教育委員會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(kj1400534)。

殷西林(1990-),男,重慶人,重慶師范大學(xué)碩士研究生; 通信作者: 彭建軍(1974-),男,北京人,重慶師范大學(xué)教授。

1673-5862(2016)02-0183-05

Q89

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.02.012