李巧云，楊鑫榮，關 欣

(1．湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，長沙 410128;2．湖南農業(yè)大學資源環(huán)境學院，長沙 410128)

資源與環(huán)境密不可分，當前背景下我國生態(tài)環(huán)境負擔很重，資源節(jié)約成為一種必然［1］，土地利用方式是否合理影響到生態(tài)環(huán)境的好壞，不同地域土地的生態(tài)質量各不相同［2］。在當前的土地分類中，土地利用現狀分類是應用最廣泛的分類方式，此種分類方式重視土地的利用現狀卻忽略了其生態(tài)功能，導致許多有重要生態(tài)功能的土地被大量侵占。根據生態(tài)質量的優(yōu)劣程度對土地做分區(qū)研究，可以保障土地的合理、可持續(xù)利用，同時可以保護與改善研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境［3］。目前研究較多的是“生態(tài)土地分類”，也有一些學者提出將具備重要生態(tài)功能的土地從土地利用現狀分類中提取出來，單獨作為“生態(tài)用地”［4-5］。基于以上原因，該文提出對研究區(qū)進行土地生態(tài)質量區(qū)劃研究，以湖南省長沙市蓮花鎮(zhèn)為例，以植被覆蓋度、水面覆蓋度、農作物產量、土地裸露度、建設用地干擾度為評價指標，通過計算土地生態(tài)質量的綜合評價值［6］對研究區(qū)進行土地生態(tài)質量分區(qū)，并根據區(qū)域特點提出合理化建議，以期為蓮花鎮(zhèn)土地的可持續(xù)利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

蓮花鎮(zhèn)位于東經112°40＇46．75″～112°49＇59．83″，北緯28°04＇26．98″～28°11＇40．94″，境內屬低山丘陵，地勢為西高東低、南高北低。氣候屬亞熱帶氣候，春季溫和多雨，夏季炎熱濕潤，秋季高溫干旱，冬季寒冷干燥，年平均氣溫16．9℃。截至2011年末蓮花鎮(zhèn)總人口4．82萬人，另有流動人口2 010人。蓮花鎮(zhèn)轄17個行政村，分別為中長村、金華村、大華村、立馬村、桐木村、華寶村、金鳳村、龍臺村、龍洞村、云蓋村、東塘村、五豐村、云友村、集賢村、蓮花社區(qū)、新橋村、軍營村。

根據第二次土地調查及變更數據，2013年蓮花鎮(zhèn)土地總面積為1．139 126萬hm2。其中，已利用地為1．137 92萬hm2，土地利用率達99．89%。農用地9 073．07hm2，占總面積的79．65%，農用地中林地與耕地所占比例最大，分別占農用地的 67．69%與31．36%，園地與草地面積小，分別為 69．08hm2與16．97hm2，占農用地總面積的0．76%與0．19%。水域和水利設施用地占總面積的5．52%。建設用地面積為1 677．15hm2，占蓮花鎮(zhèn)總面積的14．72%。未利用地面積為12．06hm2，僅占總面積的0．11%。

2 研究方法

2.1 評價指標體系說明

根據綜合性與主導性相結合原則、動態(tài)與靜態(tài)相結合原則、定性與定量相結合原則、科學性與可操作性相結合原則［7］，以實現蓮花鎮(zhèn)土地資源的結構優(yōu)化與可持續(xù)發(fā)展為目標，結合研究區(qū)土地資源的綜合特征，從生態(tài)功能、生態(tài)結構及生態(tài)保護3方面構建土地生態(tài)質量評價指標體系 (表1)。

表1 土地生態(tài)質量評價指標體系

2.2 評價指標的選擇與計算方法

(1)農作物單產。是反映土地生長能力與農業(yè)生產水平的一種指標，農作物單產高說明土地生態(tài)功能高。該文采用研究區(qū)糧食作物產量來反映農作物單產的高低。

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務價值。是指生態(tài)系統(tǒng)通過自身的結構、過程及功能向人類提供的生活必需品［8］，生態(tài)系統(tǒng)服務價值越高說明土地生態(tài)質量越好。

生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算采用Costanza等人的估算方法［9］，其公式表達為:

公式中，ESVi代表i類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值;Ai代表i類土地利用類型的面積;VCi代表i類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數。

其中，生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數參考謝高地等人［10］的“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值當量表”。該表定義1hm2全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值為1［11］，其它生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值當量為相對于食物生產功能的貢獻大小。為使研究結果更加準確，本文結合蓮花鎮(zhèn)現狀對該表進行校正。

單位面積農田生態(tài)系統(tǒng)食物生產服務功能的經濟價值計算公式為:

公式中，Ccrop代表農田生態(tài)系統(tǒng)單位面積食物生產服務功能的經濟價值 (元/hm2);Ta代表蓮花鎮(zhèn)平均糧食單產 (kg/hm2);Tb代表蓮花鎮(zhèn)平均糧食單價 (元/kg)。根據《蓮花鎮(zhèn)農村統(tǒng)計臺賬》，蓮花鎮(zhèn)平均糧食單產為6513．1kg/hm2，糧食平均價格1．5元/kg，由公式 (2)計算Ccrop為2651．34元/hm2·年。參考張晶［12］、朱懋［13］對建設用地價值系數的校正方法，并依據:耕地-農田生態(tài)系統(tǒng);園地取草地與森林的平均值;林地-森林生態(tài)系統(tǒng);草地-草地生態(tài)系統(tǒng);水域取水體與濕地的平均值;未利用地-荒漠，得到蓮花鎮(zhèn)不同土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數 (表2)。根據公式 (1)計算得到生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

(3)植被覆蓋度。是植物群落覆蓋地表狀況的一個綜合量化指標，是描述植被群落及生態(tài)系統(tǒng)的重要參數，植被覆蓋度越高說明土地生態(tài)結構越好。其計算公式為:

(4)水面覆蓋度。是指水面總面積占土地總面積的百分比，水面覆蓋度越高，說明土地生態(tài)結構越好。其計算公式為:

(5)建設用地干擾度。是指建設用地占地面積占研究區(qū)土地總面積的百分比，建設用地干擾度越大，說明土地生態(tài)質量越差。其計算公式為:

(6)土地裸露度。裸露的土地是指沒有被植被覆蓋的土地，土地裸露度越大，說明土地生態(tài)質量越差。土地裸露度的計算公式為:

表2 蓮花鎮(zhèn)不同土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值 元/hm2

2.3 各指標評分標準的確定

評價指標標準化處理是指按一定分級給每個指標制定評分值，構建成評價指標體系的評分標準，以該標準為參照系，確定每個指標的得分［14］。聚類分析是一種多元統(tǒng)計分析方法，是根據事物本身的特性來研究個體分類，其原則是同一類中的個體有較大的相似性，不同類中的個體差異很大［15］。該文采用聚類分析法，運用SPSS軟件對蓮花鎮(zhèn)17個行政村近10年的評價指標數據進行標準化處理，從而制定出評分標準 (表3)。

表3 土地生態(tài)質量評價體系評分標準 (Ri)

2.4 權重的確定

因子分析是數理統(tǒng)計中一種研究各指標之間相互關系的多因素分析方法［16］。首先計算出各指標之間的相關系數，然后通過矩陣變換計算出特征值與特征向量，根據特征值的大小選出幾個主成份，進而計算初始因子矩陣中的因子載荷，公式表達式為:

公式中aij代表第i個指標與第j個主成分之間的相關系數;uij代表指標i的特征向量;代表指標i的特征值;

根據各指標的因子載荷的大小確定各個指標的相對重要程度，從而計算出各指標的權重。公式為:

其中，Wi代表指標i的權重;aij代表主成分j上指標i的系數;k代表指標個數;j代表主成分個數。該文使用SPSS 20．0對標準化處理后的6個評價指標進行因子分析，得到成分矩陣并根據公式(4)計算得到6個評價指標的權重，見表4。

表4 各評價指標的成分矩陣與權重

2.5 綜合評價值計算

線性加權和法是指應用線性模型來進行綜合評價［17］，公式為:

公式中，U表示行政村土地生態(tài)質量的綜合評價值;Ri表示指標i的評分等級值;Wi表示指標i的權重值;k表示指標總數。

3 結果與分析

根據各行政村的綜合評分值 (表5)，使用“總分頻率曲線法”對土地生態(tài)質量綜合評分值進行等級劃分。使用SPSS 20．0制作頻率直方圖 (圖1)并根據結果將研究區(qū)的土地生態(tài)質量分為四個等級:土地生態(tài)質量良好區(qū) (得分大于3．5);土地生態(tài)質量較好區(qū) (得分在3與3．5之間);土地生態(tài)質量一般區(qū)(得分在2．5與3之間);土地生態(tài)質量較差區(qū) (得分小于2．5)。運用繪圖軟件Adobe Photoshop CS4繪制研究區(qū)的土地生態(tài)質量分區(qū)圖 (圖2)。

表5 蓮花鎮(zhèn)不同行政村綜合評分值

(1)土地生態(tài)質量良好區(qū)

該區(qū)域包括龍洞村、云友村、立馬村，總面積 2 480．43hm2，占蓮花鎮(zhèn)土地總面積的21．77%。區(qū)域地處丘陵地帶，主要以低山丘陵為主，森林覆蓋率達60%以上，山地植被主要以糧經作物、杉木林、國外松、楠竹林、經濟林為主;耕地占總面積的15%～30%，糧食作物單產較高，為6 750～7 050kg/hm2;生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，在4 000萬～6 000萬元之間，該區(qū)域地處大型水庫區(qū)，水資源豐富，水源涵養(yǎng)的生態(tài)功能較高。

圖1 各行政村綜合評分值的頻率

(2)土地生態(tài)質量較好區(qū)

該區(qū)域包括金鳳村、華寶村、龍臺村、中長村、金華村、桐木村，總占地面積4 230．86hm2，占蓮花鎮(zhèn)土地總面積的37．14%。該區(qū)域地域廣闊，耕地面積較大，地勢相對平坦，適宜農作物生長，糧食作物單產較高，為6 700～6 855kg/hm2;植被覆蓋度較高，在40%～70%之間;生態(tài)系統(tǒng)服務價值較高，在2 100萬～3 900萬元之間。該區(qū)域水塘比較多，地表水資源豐富，應對現有水域加強保護并逐步完善灌溉排水系統(tǒng)。

(3)土地生態(tài)質量一般區(qū)

該區(qū)域包括東塘村、大華村、云蓋村、五豐村、蓮花社區(qū)、集賢村，總占地面積3 919．43hm2，占蓮花鎮(zhèn)總面積的 34．41%。該區(qū)域地處丘陵地帶，山陵居多，地表形狀復雜。林地面積占總面積比重小于55%，植被覆蓋度較低;耕地面積比重較小，均不高于20%，糧食作物單產較低，為6 200～6 650 kg/hm2;水面覆蓋度較低，均低于8%;生態(tài)系統(tǒng)服務價值較低，為1 250萬～2 250萬元;建設用地干擾度較高，均在20%左右。

圖2 各行政村土地生態(tài)質量分區(qū)

(4)土地生態(tài)質量較差區(qū)

該區(qū)域包括軍營村與新橋村，總占地面積為760．54hm2，占蓮花鎮(zhèn)總面積的6．68%。該區(qū)域耕地少，丘陵多，植被覆蓋度不到40%，糧食作物單產小于6 650kg/hm2;生態(tài)系統(tǒng)服務價值低，為1 200萬～1 500萬元;土地裸露度較大，大于0．2%;建設用地干擾度較大，為17%～19%。

4 結論與討論

土地生態(tài)質量良好區(qū) (龍洞村、云友村、立馬村)是重點生態(tài)保護區(qū)，土地具備較高的生態(tài)功能。在未來的土地規(guī)劃方面，應以林地發(fā)展為重點，主要保護自然林，擴展生態(tài)公益林，適度開發(fā)經濟林。此外，該區(qū)域是優(yōu)質的水稻種植帶，應盡量發(fā)揮其土壤優(yōu)勢，種植高產優(yōu)質的水稻。大力保護區(qū)域周圍的水庫，發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，擴大養(yǎng)殖規(guī)模，建立規(guī)模化、科學化的養(yǎng)殖組群。

土地生態(tài)質量較好區(qū) (金鳳村、華寶村、龍臺村、中長村、金華村、桐木村)在未來的土地利用中，應加強對耕地的保護，以發(fā)展生態(tài)農業(yè)為主，發(fā)揮農業(yè)的生態(tài)功能，綠化城鎮(zhèn)環(huán)境，凈化空氣。保護品質較好、范圍較大的基本農田、園地、林地，可進行農業(yè)生產、種植蔬菜、水果等，以滿足村民的日常生活所需。此外，可以結合周邊生態(tài)環(huán)境的特色進行旅游資源開發(fā)，發(fā)展郊區(qū)生態(tài)旅游，重點發(fā)展個性化的生態(tài)觀光農業(yè)與特色農業(yè)，嚴格禁止有污染環(huán)境的旅游活動。

土地生態(tài)質量一般區(qū) (東塘村、大華村、云蓋村、五豐村、蓮花社區(qū)、集賢村)在未來的土地利用規(guī)劃中，應嚴格控制建設用地面積，減少對耕地的侵占，保護耕地，為村莊可持續(xù)發(fā)展提供更大空間。該區(qū)域水資源較匱乏，應充分、合理利用現有水資源，用處理后的污水灌溉農田，污水中的氮與磷既可使土地肥沃，又可減少化肥的使用量保護生態(tài)環(huán)境。在耕地間穿插布置一些菜田與果園，發(fā)展休閑農業(yè)、觀光農業(yè)，將外圍新鮮空氣引入村區(qū)，成為村莊綠色肺葉，形成村莊的生態(tài)環(huán)境保護網絡。以期從根本上改變農村社區(qū)的生態(tài)環(huán)境，為人們營造出舒適、方便、安全、優(yōu)美的生態(tài)居住環(huán)境。

土地生態(tài)質量較差區(qū) (軍營村與新橋村)，該區(qū)域麻石資源比較豐富，但由于麻石資源都儲藏于林地中，大量的開采勢必會對山林造成破壞，帶來負面影響，應合理開采麻石以降低對林地的破壞。村域范圍內地表水空間分布不均勻，儲藏量不夠，不能為全村防洪蓄洪、抗旱、養(yǎng)殖及農業(yè)生產等提供很好的保證。此外，村民建設用地非常分散，造成土地資源的浪費很嚴重。在未來的土地利用中，應大力保護耕地，開展以水稻生產為主、以茶葉種植加工為輔的產業(yè)發(fā)展模式，集約利用土地，保護生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化人居環(huán)境。應立足現有農村資源與產業(yè)基礎，挖掘農村潛力，對農田進行土地整理，種植優(yōu)質稻，提高農業(yè)收益。該區(qū)域的林地皆為自然林，未來可利用現有的林地發(fā)展經濟林業(yè)，可重點發(fā)展如花卉苗木、油茶、木本藥材等經濟林。

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