張 慧,王立紅

(山東師范大學(xué)人口?資源與環(huán)境學(xué)院,山東濟(jì)南250014)

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市加速擴(kuò)展,生產(chǎn)建設(shè)對(duì)土地的需求越來越高,使得原有的生態(tài)用地被大量擠占,許多具有特殊生態(tài)價(jià)值的土地如濕地、草地、水域等喪失其生態(tài)功能,使本來就十分脆弱的生態(tài)系統(tǒng)日趨惡化,進(jìn)而導(dǎo)致諸多環(huán)境問題。生態(tài)用地具有涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣、保護(hù)野生生物、增加景觀類型和提供游憩場(chǎng)所等生態(tài)功能,是一個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞的“晴雨表”。隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高,在這種情況下,合理規(guī)劃生態(tài)用地,使其發(fā)揮良好的生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)功能是保障區(qū)域生態(tài)安全、提高居民生活環(huán)境的基礎(chǔ)。

2 生態(tài)用地概念的發(fā)展和完善

隨著人類對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量要求的提高,為了實(shí)現(xiàn)“自然-社會(huì)-人類系統(tǒng)”的和諧發(fā)展,“生態(tài)用地”一詞頻繁的出現(xiàn)在區(qū)域規(guī)劃中。生態(tài)用地系指對(duì)人類生存環(huán)境發(fā)揮生態(tài)功能的土地[1]。由于各地區(qū)環(huán)境和生態(tài)功能的不同,生態(tài)用地概念可有不同的內(nèi)涵及外延。

2.1 生態(tài)用地概念的研究進(jìn)展

目前,在國外生態(tài)用地尚未作為一個(gè)獨(dú)立和明確的類型名稱明確提出,“ecological land classification”屬于土地分類中的分布學(xué)途徑,以景觀生態(tài)學(xué)為指導(dǎo)思想,分類原則強(qiáng)調(diào)土地的綜合性,不同的分類等級(jí)在地域上有密切聯(lián)系[2]。雖然沒有明確的概念,但在土地分類系統(tǒng)中滲透了生態(tài)用地的思想和內(nèi)涵。

在國內(nèi),“生態(tài)用地”最早由董雅文等在《蘇南太湖地區(qū)典型縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)和農(nóng)業(yè)對(duì)水體污染的預(yù)測(cè)及控制研究》一文中提出,并在1999年發(fā)表的《城市化地區(qū)生態(tài)防護(hù)研究-以江蘇省、南京市為例》一文中對(duì)生態(tài)用地的概念作了闡述,認(rèn)為生態(tài)要素的空間定位統(tǒng)稱為生態(tài)用地：成片森林、湖泊水體、濕地、農(nóng)業(yè)用地以及開敞空間等屬于斑塊狀的生態(tài)用地;河流、交通走廊、沿海灘涂等屬于線狀或帶狀生態(tài)用地,或稱生態(tài)走廊[3]。石元春院士于2001年考察寧夏回族自治區(qū)也提出了生態(tài)用地的概念,隨后石玉林院士在中國工程院咨詢項(xiàng)目《西北地區(qū)水資源配置與生態(tài)環(huán)境保護(hù)》報(bào)告中對(duì)生態(tài)用地概念也做了相應(yīng)闡述,張紅旗[4]2004年把其基本理念概括為在西北干旱區(qū),生態(tài)用地是指具有干旱區(qū)防治和減緩?fù)恋鼗哪铀贁U(kuò)展功能的土地,可以作為“緩沖劑”,以達(dá)到保護(hù)和穩(wěn)定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)。岳健[5]2003年對(duì)生態(tài)用地的概念做了更為定性的描述,認(rèn)為生態(tài)用地是指除農(nóng)用地和建設(shè)用地以外的土地,包括為人類所利用但是用于農(nóng)用和建設(shè)用以外的用途,或主要由除人類之外的其它生物所直接利用,或被人類或其它生物間接利用,并主要起著維護(hù)生物多樣性及區(qū)域或全球的生態(tài)平衡以及保持地球原生環(huán)境作用的土地。宗毅[6]2005年認(rèn)為生態(tài)用地是指包含水域和陸地等在內(nèi)的各種發(fā)揮生態(tài)效用的自然和人工土地。鄧紅兵[7]于2009年在《區(qū)域生態(tài)用地的概念和分類》中提出生態(tài)用地較為完善的定義,認(rèn)為生態(tài)用地指的是區(qū)域或城鎮(zhèn)土地中以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為主的土地利用類型,即能夠直接或間接改良區(qū)域生態(tài)環(huán)境,改善區(qū)域人地關(guān)系的用地類型。學(xué)者從不同的角度對(duì)生態(tài)用地的概念進(jìn)行了闡述和界定,使得生態(tài)用地概念不斷的發(fā)展并完善。

2.2 生態(tài)用地的概念和內(nèi)涵

不同地區(qū)生態(tài)用地的類型不同,生態(tài)用地的關(guān)鍵生態(tài)功能也有很大差異,因此,本文認(rèn)為生態(tài)用地指具有自然生態(tài)服務(wù)功能,并對(duì)所在區(qū)域具有環(huán)境調(diào)節(jié)功能的土地類型。

(1)生態(tài)用地以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為主要目的,與以人類活動(dòng)為主的用地類型如建設(shè)用地相對(duì)應(yīng)。

(2)生態(tài)用地主要包括自然土地類型,現(xiàn)行“全國土地分類(試行)”中的一級(jí)類“未利用地”所列的各類土地應(yīng)當(dāng)整體列入生態(tài)用地范疇。受人類活動(dòng)影響較大的土地類型如農(nóng)用地在特定的研究情況下也可以作為生態(tài)用地,但由于農(nóng)用地結(jié)構(gòu)單一和覆被變化大等原因,大多數(shù)情況下不列入生態(tài)用地類型。人工水系、湖泊等穩(wěn)定性強(qiáng)的、生態(tài)功能明顯的土地類型應(yīng)當(dāng)包括。

(3)生態(tài)用地可以通過自身的生態(tài)過程,為人類提供特定的生態(tài)服務(wù)功能。

(4)生態(tài)用地對(duì)人類生存、環(huán)境質(zhì)量的提高、可持續(xù)性發(fā)展的保障以及人與自然的和諧具有關(guān)鍵性的作用。

3 生態(tài)用地分類的研究進(jìn)展

國外的生態(tài)用地分類是從宏觀上把土地看作一個(gè)整體進(jìn)行分類,Bailey[8～10]將土地作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來看待,將生態(tài)系統(tǒng)綜合為較大地理單元,將它們與其周圍和它們有交互作用的單元聯(lián)系起來。由于土地和景觀都具有綜合性的特點(diǎn),Zonneveld[11]認(rèn)為景觀是土地的同意語,為了研究景觀的空間分布提出不同的等級(jí)水平：生態(tài)地境(ecotope,等同于立地 site),土地片(land facet,或稱 m icrochore,微域),土地系統(tǒng)(land system,或稱 mesochore,中域),主景觀(main landscape或稱 macrochore,大域)。其它的研究還有Frans K lijn[12]明確了生態(tài)土地分類的等級(jí)生態(tài)系統(tǒng)分類的概念,并且例證了等級(jí)分類方法的實(shí)際意義和價(jià)值。Blasi Carlo等人[13]發(fā)展了等級(jí)土地分類在不同尺度景觀的描述和制圖中的作用。

歐洲早在1985年的土地分類中把土地分為人工表面、農(nóng)業(yè)用地、森林和半自然區(qū)、沼澤地和水體[7],把具備自然生態(tài)屬性的森林和半自然區(qū)、沼澤地和水體區(qū)別于以人類活動(dòng)為主的人工表面和農(nóng)業(yè)用地;美國1976-1992年的土地分類有城市或建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地、牧草地、森林、水體、濕地、冰(苔)原、多年積雪或結(jié)冰[14];聯(lián)合國1993年土地利用分類體系中分為內(nèi)地水域、木本沼澤、裸地、森林和林地、灌木群落、矮灌群落、草地、耕地、建設(shè)用地[7];韓國1993年的土地分類有城市地域、準(zhǔn)城市地域、農(nóng)林地域、準(zhǔn)農(nóng)林地域和自然環(huán)境保護(hù)地域[7];俄羅斯2000年的土地分類有農(nóng)業(yè)用地、居民用地、專業(yè)用途用地、特別保護(hù)區(qū)和它的客體用地、森林資源用地、水資源用地和儲(chǔ)備用地[7];日本現(xiàn)行的土地分類分為農(nóng)用地、森林地、原野、水面、道路用地、宅地和其他用地[7]。各國的土地分類系統(tǒng)在一定程度上按土地受人類活動(dòng)影響程度進(jìn)行分類,強(qiáng)調(diào)土地的自然生態(tài)屬性。

我國,學(xué)者對(duì)生態(tài)用地分類也進(jìn)行了一系列的研究和發(fā)展。張紅旗[4]2004年以人類對(duì)生態(tài)用地的影響程度為原則把生態(tài)用地劃分為人工生態(tài)型用地和自然型生態(tài)用地。岳健[5]2003年把我國土地利用類型劃分為農(nóng)用地、建設(shè)用地和生態(tài)用地,然后又將生態(tài)用地劃分為生態(tài)林地、生態(tài)水域及濕地、生態(tài)草地、生態(tài)裸露地、自然保護(hù)區(qū)用地和建設(shè)用地內(nèi)的綠化及景觀用地。鄧小文[15]2005年將城市生態(tài)用地劃分為服務(wù)型生態(tài)用地和功能型生態(tài)用地。宗毅[6]2005年認(rèn)為生態(tài)用地包括園地、林地、牧草地、水域用地、未利用地中的荒草地、沼澤地和其它土地(指未列入農(nóng)用地、建設(shè)用地的其他水域地-河流水面、湖泊水面、葦?shù)?、灘?中涉及包含濕地、森林、草原、城市綠地等的各類用地。鄧紅兵[7]于2009年把生態(tài)用地按照不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為自然用地、保護(hù)區(qū)用地、休養(yǎng)與休閑用地和廢棄與納污用地。2009年趙丹[14]認(rèn)為農(nóng)用地也可歸并到生態(tài)用地的范疇內(nèi)。

生態(tài)用地的分類體系得到不斷的完善,學(xué)者從人類對(duì)生態(tài)用地的影響程度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能角度對(duì)生態(tài)用地進(jìn)行分類,本文比較贊同按生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)生態(tài)用地進(jìn)行分類。

4 生態(tài)用地的研究方法

從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度,規(guī)劃生態(tài)保護(hù)用地或不能用于建設(shè)的用地[1]。在土地利用規(guī)劃時(shí),為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境,保障區(qū)域生態(tài)安全,保留能維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡的最少生態(tài)用地或保護(hù)具有特殊生態(tài)功能價(jià)值的生態(tài)用地類型。這需要法律法規(guī)的支持。

4.1 基于生態(tài)足跡測(cè)算各種具有生態(tài)生產(chǎn)力的土地面積

生態(tài)足跡是加拿大雷斯和學(xué)生魏克內(nèi)格首次提出,用于計(jì)算各類承載力問題的,計(jì)算步驟如下。

(1)計(jì)算各類消費(fèi)所使用的土地Si。

Si=Ci/Yi=(Pi+li-Ei)/Yi.

式中Ci指i項(xiàng)消費(fèi)總量;Yi指i類土地生產(chǎn)力;Pi指i項(xiàng)土地生產(chǎn)量;Li指i項(xiàng)消費(fèi)的進(jìn)口量;Ei指i項(xiàng)消費(fèi)的出口量。

(2)計(jì)算土地占用。

∑Si=S1+S2+…+Sn.

式中Sn根據(jù)生態(tài)用地的土地分類來確定,可以為耕地、草地和林地等。

(3)折算為生態(tài)足跡EF。

EF=N×ef.

式中EF指總的生態(tài)足跡;N指人口數(shù);ef指人數(shù)生態(tài)足跡。

4.2 應(yīng)用碳氧平衡測(cè)算生態(tài)用地的規(guī)模

從區(qū)域的碳釋氧的能力來看,植物生態(tài)系統(tǒng)則視為碳固定的重要“匯”,也是氧供應(yīng)的唯一“源”。應(yīng)用生物量法測(cè)算植被固碳釋氧能力,再通過測(cè)算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的釋碳耗氧與固碳釋氧能力差異,進(jìn)而推算區(qū)域碳氧平衡所需要的生態(tài)用地?cái)?shù)量,最后取較大者為區(qū)域生態(tài)用地需求量即：max(ELe,ELo),計(jì)算公式如下。

(1)釋碳量與耗氧量。

D e=Ce+Cm+Cp,Do+Oe,Op.

式中 De、Do 指釋碳量 、耗氧量;Ce、Cm 、Cp 、Oe、Op指能源的燃燒、水泥生產(chǎn)和人類自身呼吸等的釋碳量與耗氧量。

(2)測(cè)算植被固碳釋氧能力。

(3)推算生態(tài)用地?cái)?shù)量。

ELe=(De-Se)/(αbi),ELo=(Do-So)/(βbi).

式中ELe、ELo指從固碳、釋氧兩個(gè)角度測(cè)算的生態(tài)用地?cái)?shù)量。

4.3 利用3S技術(shù)定量研究生態(tài)用地

隨著3S技術(shù)的日臻成熟,各個(gè)研究領(lǐng)域普遍應(yīng)用,3S技術(shù)也應(yīng)用到了生態(tài)用地的研究。利用RS獲取影像圖,用GIS處理影像圖并結(jié)合社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)生態(tài)用地進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)。

(1)通過遙感衛(wèi)星獲取所需的數(shù)據(jù)。由于衛(wèi)星設(shè)置多光譜觀察,對(duì)地觀測(cè)范圍大,數(shù)據(jù)信息收集快,并且宏觀、直觀,每個(gè)波段表示不同的地物類型。在遙感影像處理軟件的支持下,可對(duì)遙感圖像進(jìn)行波段優(yōu)化組合、增強(qiáng)以及裁剪等處理,形成遙感解釋基礎(chǔ)圖件。

(2)運(yùn)用GIS軟件建立土地分類系統(tǒng)和遙感解譯標(biāo)志,通過人機(jī)交互屏幕目視解譯方式,進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)建、屬性賦值和統(tǒng)計(jì)計(jì)算繪制出土地利用現(xiàn)狀圖。根據(jù)研究區(qū)土地利用和覆蓋和生態(tài)功能特點(diǎn),結(jié)合遙感影像光譜特征,把研究區(qū)劃分為林地、草地、水域等各種生態(tài)用地類型。

(3)進(jìn)一步運(yùn)用GIS軟件和Excel等軟件完成生態(tài)用地類型的面積等圖形與屬性數(shù)據(jù)的處理,獲取生態(tài)用地類型的特征指標(biāo)及特征值。并可以對(duì)不同年度的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,通過計(jì)算結(jié)果,可以明顯的看出研究區(qū)的各類生態(tài)用地類型面積都發(fā)生了不同程度的變化,有的會(huì)相當(dāng)明顯。由此可判斷人類的建設(shè)活動(dòng)是否影響到生態(tài)用地的發(fā)展,從而引起人們的注意,制止負(fù)面情況的繼續(xù)惡化。為政府提供可持續(xù)發(fā)展決策。

4.4 生態(tài)用地研究方法的利弊分析

從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度規(guī)劃生態(tài)保護(hù)用地或不能用于建設(shè)的用地是定性分析生態(tài)用地的一種方法,可用于土地利用規(guī)劃。生態(tài)足跡分析方法通過引入生態(tài)生產(chǎn)性土地概念實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種自然資源的統(tǒng)一描述;但生態(tài)足跡法的計(jì)算過程較為復(fù)雜,假設(shè)太多。碳氧平衡測(cè)算法側(cè)重于植物生態(tài)系統(tǒng),能從固碳和釋氧兩個(gè)角度測(cè)算生態(tài)用地的數(shù)量,但是不全面。3S技術(shù)是一種新的研究方法,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到了廣泛和深入的應(yīng)用,3S技術(shù)應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)的研究方法和理論,特別是景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展,來對(duì)生態(tài)用地進(jìn)行研究。

5 結(jié)語

生態(tài)用地越來越受到重視,很多學(xué)者建議在編制和修訂土地利用總體規(guī)劃時(shí)充分考慮生態(tài)用地,并指出保護(hù)耕地是為了保障吃飯問題,而保護(hù)生態(tài)用地的生態(tài)質(zhì)量是為了保障長遠(yuǎn)生存與發(fā)展。生態(tài)用地的理論研究如概念和分類體系已經(jīng)逐步完善,我們進(jìn)一步需要做的是把理論用于實(shí)踐中。合理利用生態(tài)用地,發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)。生態(tài)用地具有生態(tài)環(huán)境價(jià)值,我們?cè)诓黄茐钠渖鷳B(tài)價(jià)值的基礎(chǔ)上,適度開發(fā)環(huán)境影響小的綠色產(chǎn)業(yè),如旅游、科研等。

定量與定性相結(jié)合的多因子多層次綜合是未來生態(tài)土地研究發(fā)展的總趨勢(shì)[16]。要根據(jù)生態(tài)功能特點(diǎn)確定各地區(qū)生態(tài)用地的數(shù)量及質(zhì)量,即定量研究與定性研究相結(jié)合?，F(xiàn)在生態(tài)用地一詞雖然隨處可見,但是還是一個(gè)模糊的概念。不同地區(qū)生態(tài)用地的功能不同,先要明確各生態(tài)用地類型的生態(tài)功能,了解生態(tài)用地的質(zhì)量,然后進(jìn)行定量研究,明確生態(tài)用地的數(shù)量。

3S技術(shù)日益完善和成熟,為區(qū)域生態(tài)用地的發(fā)展提供更加標(biāo)準(zhǔn)化、定量化的數(shù)據(jù)。運(yùn)用空間分析法對(duì)相關(guān)的、性質(zhì)相似的地區(qū)進(jìn)行景觀因素分層,利用GIS將對(duì)每個(gè)分離的信息進(jìn)行合并,同時(shí)可以對(duì)物理的、生物的、社會(huì)的各個(gè)維量進(jìn)行定義,繪制成生態(tài)系統(tǒng)圖[16]。研究各生態(tài)用地類型之間的相互關(guān)系,建立生態(tài)用地保護(hù)網(wǎng)。土地具有綜合性,一個(gè)地區(qū)的每種生態(tài)用地類型之間都相互聯(lián)系、相互影響。明確它們之間的關(guān)系,建立起保護(hù)網(wǎng)絡(luò),生態(tài)用地才能得到良好的保護(hù)。

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