2.灌溉與排水工程對區域生態環境的影響
(1)大型水利工程(如水庫、蓄水池等)的建設會對水文環境產生影響。大型水利工程,如水庫修建後會改變河流下遊河道的流量過程,從而對周圍生態環境造成影響。水庫不僅存蓄了汛期洪水,而且還截流了非汛期的基流,往往會使下遊河道水位大幅度下降甚至斷流,並引起周圍地下水位下降,從而帶來一係列的生態環境問題。譬如下遊天然湖泊或池塘斷絕水的來源而幹涸、下遊地區的地下水位下降、下遊河流自淨能力的降低等等。另外,由於大型水利工程通常在河流、湖泊等水域附近建設,地表開挖麵較大,建設過程中形成大量棄土棄渣,容易加劇區域水土流失,或導致棄渣在水體中的淤積。
(2)農田排灌工程會對土壤環境產生影響。農田排灌工程建設是為了提高整理區域灌溉保證率和降低洪澇災害。排水工程對土壤環境的有利影響表現為:良好的土壤排水係統可以帶走土壤中多餘的鹽分,使土壤的鹽漬化得到緩解,土壤的物理性質得到改善;排水良好的土壤不易受到侵蝕,而且限製了排水窪地的範圍,減少了水飽和土壤的麵積,可以減輕內澇的危險。排水工程對土壤的不良影響表現為:如排水係統排水強度過高,地表徑流加快,河道洪峰提前出現,增加了泛濫的影響。灌溉工程建設產生的環境影響主要是土壤的次生鹽堿化。因為灌溉水渠投入使用後,由於水的側壓和靜水壓力補償作用,幹渠兩側的地下水位被抬高,引起土壤返鹽現象。
(3)農田排灌工程中水泥的大量使用影響了生物的多樣性。在土地整理過程中,為提高輸水和排水效率,不僅在排水和灌溉渠道修建中大量使用了水泥,而且往往將溝渠設計成渠身筆直、渠底平坦,這些都會影響到整理區域中生物的生存環境,從而導致整理區域生物多樣性的降低。因為水泥鋪設的溝渠使整理區域中孤立的嵌塊體棲息地數量成倍增加,而生物環境的破壞和孤立的嵌塊體棲息地數量的增加會在一定程度上阻礙農田物種的擴散,使群體趨向不穩定,導致生物多樣性的降低。而硬化的渠道使溝渠中具有涵養生物的水容易流失,也不利於野生動物的棲息和繁衍。
3.田間道路工程對區域生態環境的影響
(1)田間道路工程建設期間會對土壤環境產生影響。農村道路在建設期間,由於大量的土地裸露以及車輛的運輸與開挖會對土壤引起很大的擾動,在此期間土壤極易受到侵蝕。但當農村道路建設完畢,對土地的擾動停止,穩定後的土壤侵蝕速度可以恢複到工程建設前的水平。
(2)農村道路對景觀會產生影響。從景觀生態學的觀點來看,道路可被視作廊道。一方麵道路廊道利於物種的空間運動和本來是孤立的斑塊內物種的空間運動及其生存和延續,但廊道本身也可以引起天敵進入本來是安全的庇護所。同時,道路作為深入景觀的途徑,利於人類的土地開發和利用,會造成更強烈的景觀格局和過程的改變,損害斑塊內部物種和稀有物種,最終導致生物多樣性降低。
4.農田防護工程對區域生態環境的影響
(1)農田防護林的建設會改善農田小氣候。農田防護林帶能夠降低風速,減少水分蒸發,改善農田小氣候。根據遼寧省新章古台防林試驗站提供的資料,在林帶20H(H為帶高)範圍內,與空曠地相比,隨林帶結構的不同,風速平均降低24.7%—56.5%,相對空氣濕度增加1.0%—4.0%,蒸發量降低14.7毫米。
(2)不同的農田防護工程措施會對環境產生不同的影響。采取不同的農田防護工程措施會對環境產生不同的影響。例如在山前洪水易發區修築集雨工程,如水窖和沉澱池等,可以改變水量的時空分布,使多雨季節不易發生洪水,減少洪水發生時所帶來的災難,尤其是水土流失。
三、 結論
土地整理過程中,工程特性會對區域生態環境產生影響,可總結為:土地平整工程會對土壤質量產生影響,可能會引起土壤的麵蝕和風蝕;農田大型水利工程的建設會對水文環境產生影響;農田排灌工程會對土壤環境產生影響;同時農田排灌工程中水泥的大量使用會影響生物的多樣性;農村道路工程在建設期間會對土壤環境產生影響;而水泥、瀝青的大量使用同樣會影響生物的多樣性;農田防護林的建設會改善農田小氣候;另外不同的農田防護工程措施會對環境產生不同的影響。而高標準基本農田建設是改善區域生態環境的有效手段,因此,建設旱澇保收高標準農田,在改善農村生態環境、防治水土流失中將起到重要作用,可積極推進城鄉環境綜合治理和生態建設。
城鎮邊緣區土地整治模式分析
遼寧本源土地規劃有限公司?車成龍
一、背景及概述
城市化也稱為城鎮化,是由農業為主的傳統鄉村社會逐漸轉向以工業和服務業為主的現代城市社會的過程。它是城市化發展到一定階段所形成的獨特地域實體,是位於城市建成區與鄉村地域之間受城市輻射深刻影響的過渡過帶。中國社會藍皮書於2011年12月發布:我國城鎮人口占總人口的比重將首次超過50%,這也標誌我國城市化率將首次突破50%。城市化在使城市、農村經濟社會劇烈變化的同時,也驅動著城鄉土地利用特別是城鄉結合部土地利用的重大變革。快速城市化的進程必然伴隨著城市用地結構的快速發展演變,在城市規模擴大的同時,城市各類用地占城市用地總麵積的比重不斷發生變化。學術界關於城市邊緣區的概念有多種提法,如城市邊緣帶(urban fringe)、城市蔓延區(the area of urban sprawl)、城鄉接合部(city-country fringe)、城市陰影區(urban shadow area)、城鄉交錯帶(urban-rural fringe)等。“城市邊緣區”的概念首先由德國學者赫伯特·路易斯於1936年最早提出。韋文和普內爾等也都對邊緣區分別進行了描述。比較權威的概念由洛斯烏姆於1975年提出,城市邊緣區是“城市核心建成區外圍土地利用處於農村轉變為城市的高級階段區域,是城市發展指向性因素集中滲透的地帶,是城市郊區化和鄉村城市化的熱點地區”。而我國比較有代表性的是學者顧朝林等於20世紀90年代提出的“城市邊緣區是在城市和鄉村之間形成了一個明顯的交接地帶。在這一地帶,城鄉要素逐漸過渡,相互作用,相互滲透,其性質既不同於城市,又不同於典型的鄉村”。城鄉結合部是城市和農村相互交融發展的地帶,也是城市發展擴大的主要區域以及農村耕地保護的前沿地區。該區域的土地利用表現出複雜、動態、過渡等特性。土地變革因為缺乏相應的管理體製以及完善的規劃體係的配合,導致大量耕地轉化成為建設用地。土地規劃失控,土地集約利用程度低,亂搭亂建等非法占用土地以及土地浪費現象極其普遍等一係列問題,使得土地管理部門難以在城鄉結合部進行土地管理工作。
為解決這一特殊地區的土地管理問題,各國都采取了相應的措施,最著名的當屬英國的綠帶規劃。英國的綠帶規劃設想可以追溯到16世紀。20世紀80年代,美國出台了大量的農用地保護政策,當時對各地的保護政策有許多學者著文進行解釋和說明。80年代末以後,研究人員的重點已經轉向對農田保護政策的效果進行評估,與此同時人們的注意力也轉向了“增長管理”。“增長管理”意味著更嚴格的地方和區域規劃,美國州政府也加大了對規劃的幹預程度,同時利用原有的和新的措施控製城市擴張。在法國,為了公共利益需要而強製性地取得他人不動產的所有權製度稱為公用征收,這一製度建立於大革命時期和第一帝國時期,以後經過多次立法規定和判例補充,逐漸發展成為現行製度。
隨著問題的日益突出,我國也采取了一些方法來應對,其中包括了借鑒英國的綠帶政策。我國除北京和上海之外,還有天津、合肥等城市以及珠江三角洲地區開展了城市綠帶建設工作。
二、國外政治模式
1.英國綠帶法
“綠帶政策”是英國城市規劃政策最顯著的特點之一,並在世界現代城市規劃史中占有重要的地位,特別是倫敦城市規劃的綠帶模式影響深遠,被世界上許多國家的城市效仿。1947年開始,《城鄉規劃法》的頒布就為城市綠帶的實施奠定了法律基礎。1955年,房屋和地方政府部發布了具有曆史意義的第42號通告,通告明確要求有關地方當局應編製城市綠帶規劃,並指出隻要條件合適,就應當建立城市綠帶。至20世紀80年代,英國各地的城市綠帶規劃逐步完成,並進入穩定期。1988年,英國政府頒布了城市綠帶規劃政策指引(PPG2),詳細規定了城市綠帶的作用、土地用途、邊界劃分和開發控製要求等內容。英國城市綠帶政策頒布的50多年來,取得了極大的成就。1979年,全英國城市綠帶總麵積為7215平方公裏,到1993年僅英格蘭地區就有14條城市綠帶,總麵積為15557平方公裏。1997年又增加到16500平方公裏,占英格蘭全部土地麵積的13%,其中倫敦城市綠帶麵積最大,約為4860平方公裏,最寬處約有35公裏。至2004年,全英國城市綠帶建設麵積已達到16782平方公裏。
2.韓國綠帶應用
韓國作為我國的近鄰,與英國相比,同我國具有更多的相似性,而且我國目前的經濟發展態勢和城市擴張的狀況與上世紀六七十年代的韓國社會一致。盡管韓國政府在處理城市無序蔓延上借鑒了英國的城市綠帶政策,但是韓國的城市綠帶“被廣泛地認為是一個失敗”。韓國在綠帶建設中對於城市綠帶本質特征的認識存在偏差,在城市綠帶建設過程中過度傾向於城市和城市居民,在城市綠帶劃定和補償等方麵極大損害了城市綠帶內農民的切身利益,未能做到城鄉協調發展。城市綠帶政策違憲,這就從根本的法理層麵動搖了城市綠帶建設的根基。
3.其他國家綠帶借鑒
日本於1955年借鑒大倫敦規劃思想,開始研究製定其首都圈規劃。在內圈市區地外緣的近郊地帶,為了防止內圈市區攤大餅式的擴張,日本在此設置了綠帶。但東京後來的發展超出了規劃控製,因而向周邊蔓延。麵對現實,東京不得不將綠帶改為近郊整備地,環狀綠帶的規模減少成為以大麵積塊狀綠地,作為中心首都圈近郊綠地保護區。後來,市區與近郊整備地帶逐漸合為一體,成為東京大都市地域。
除此之外,在北美的規劃體係之中同樣引進了英國綠帶政策。在這其中最為著名、應用最普遍的一項要算俄勒岡州首創的城市增長邊界。由於城市增長邊界與綠帶有很多相近之處,所以在學術界經常將二者相提並論,對比研究。
三、我國借鑒及應用
1.我國城市化現狀
由於我國正處於快速城市化階段,2005年的《中國可持續發展戰略報告》中指出:中國的城市化率業已達到41.8%,城市化說明我國經濟正在快速發展,但同時,過於快速的城市化也為我國本不寬裕的用地更加緊張起來。在城市化進程中,我國土地麵臨以下幾個問題:城市土地利用率低,有些土地容積率偏低,甚至土地閑置現象嚴重;城鄉結合部土地利用結構錯綜複雜,郊區農業用地被城市網線所分割;城市邊緣區農業土地不斷被占用,農民因土地被占用而不斷上訪等等。
由於我國的城市化起步晚,近幾十年才開始大力開展城市化建設,所以對快速城市化帶來的相關問題和矛盾並沒有一個較好的辦法解決,也沒有一個完善的規劃來避免城市的無限製擴張。但是西方等發達國家早已經曆了我國正麵臨的一係列問題,所以,在解決問題方麵,我們可以借鑒他們的經驗。
2.綠帶法在我國的應用
國內最早的環城綠帶的使用是上世紀50年代才開始。北京市根據莫斯科市的環城綠帶的建設經驗,開始了城市綠帶的建設工作。但是由於曆史及現實條件的約束,一直到1983年,北京的環城綠帶建設才有了實質性的進展。而國內其他城市綠帶建設的開展則更為滯後。如在上海,1995年才開始在城市外環線外側建設,擬建設寬500米、環繞整個上海市區一周的環城綠帶;珠江三角洲地區則直接從區域綠帶規劃著手,建立區域整體的綠道網絡;2003年,西安也開始嚐試逐步建立其環城綠帶。隨後國內各大城市已經逐漸開始了環城綠帶的實踐。
縱觀我國城市綠帶近幾十年來的發展,可以看到我國城市綠帶建設呈現出如下幾個特點:
(1)城市綠帶的建設受各種政策政治因素影響較大,時斷時續。
(2)強調和認識到了綠帶的生態功能,但對於綠帶空間的管製功能缺乏一定的認識和重視。
(3)對城市綠帶的管理部門,全國沒有統一的、權威的安排,各地管理部門不統一,出現了管理混亂的情況。
(4)城市綠帶規劃建設麵積的不斷縮水,實際建成麵積極少而且很容易被蠶食。僅就綠帶建成麵積來看,比之西方國家相距甚遠;從建設質量以及法規建設方麵來看,屬於綠帶建設的初級階段。如果要趕上西方國家的綠帶建設水平,還是任重而道遠的。
通過對國內城市環城綠帶建設的曆史和現狀進行剖析,我們總結出以下幾點主要需要注意的問題:
(1)國內的經濟發展水平對環城綠帶建設的限製;
(2)綠帶的建設在法律法規上的缺失;
(3)在環城綠帶具體操作層麵遇到的挑戰;
(4)公眾對環城綠帶建設的理解及參與水平較低。
(三)其他整治方法
除了借鑒英國綠帶法,我國也有學者研究根據實際不同情況,提出了其他的一些整治模式及方法。適應城鎮發展型整治模式、適應工礦發展型整治模式及協調人地關係型政治模式等,都是適用於城鎮邊緣區土地問題的整治方法。
另外,對於城鎮中出現的城中村現象,已有研究將目前的農村居民點土地整治模式劃分為城市規劃區村莊改造模式、生態搬遷模式、遷移合並模式、內部改造模式和內部優化模式,或劃分為包入式策略模式、遷棄式策略模式、歸並式策略模式、征用式策略模式。總體而言則可主要分為直接進城、集中建鎮、遷村並點和原地改造三大類。
盡管我們已經采取了許多方法措施來解決城市化進程中出現的土地問題,但是城市邊緣區仍然是我們整治的重點地區。而且,我國仍然在進行快速城市化,相關土地問題仍會存在。由於各個城區情況各有不同,所以我們不能采取同一方法解決所有地方的問題,要因地製宜。而我們在進行土地整治時,因外部情況的可變性,我們的方法也需要依情況進行調整。倫敦綠帶法實行多年,仍在不斷尋求變革,而我們城市發展落後於倫敦,更要借鑒其他發達國家的治理經驗。因此,我們不僅要借鑒國外已有的經驗教訓,更要積極探索適宜我國的方法模式,尤其是因為我國地域遼闊更要尋求適宜本地區的方法模式。
土地利用變化對生態安全的影響
遼寧宏源測繪規劃建設有限公司?安東娜
一、前言
1.研究背景
土地資源是人類賴以生存和發展的重要基礎,人類通過對土地資源的改造利用,不斷改變其周圍的環境,人類對環境影響的主要表現就是對土地利用/土地覆蓋變化的影響。土地利用方式或者土地利用強度的改變,都會引起相應的資源、環境和社會經濟問題。近幾十年來,隨著人口的急劇增長和科學技術水平的提高,土地利用變化的速率明顯加快,土地覆蓋變化所產生的資源、環境問題也日益受到人們的重視,成為學術界關注的熱點問題。
土地資源安全是實現區域可持續發展和國家安全的根本保證。土地資源安全主要涉及與土地資源開發利用密切相關的糧食安全、經濟安全和社會安全3個方麵,而土地資源生態安全又是實現糧食安全、經濟安全與社會安全的基礎和保障。隨著人口的持續增長、經濟的快速發展,加之人類不合理的土地利用,導致水土流失、土地荒漠化、土地汙染等生態問題日益突出,直接威脅著土地資源生態安全,也製約著區域的可持續發展。目前,我國水土流失麵積為356萬平方公裏,超過國土總麵積的1/3;我國荒漠化土地麵積達262萬平方公裏,比全國耕地麵積多出1倍多,並且還在以每年2400平方公裏的速度擴展;據估計,每年由土地汙染造成的經濟損失就達125億元,而土地沙化損失更是高達540億元,這些日益突出的生態問題嚴重威脅著我國土地資源生態安全。而區縣是區域土地利用變化最快、最顯著的地區之一。區縣的產業轉型、人口增長、遷移等各種因素引起劇烈的土地利用變化及由此產生局部氣候變化,生物多樣性改變和環境汙染等一係列生態環境問題,將進一步影響到區域土地資源生態安全。
朝陽縣是遼寧西部城市,其本身區位生態環境比較惡劣,加之人類不合理的利用土地資源,使得朝陽縣土壤瘠薄,土質差,氣候幹旱,土地荒漠化情況比較嚴重。
2.研究意義
正是在這樣的背景下,探索朝陽縣土地資源生態安全評價體係和方法,動態監測縣域土地資源生態安全狀態,對處於生態威脅區域的土地利用結構進行優化,為合理利用土地提供科學的決策依據,為實現朝陽縣土地資源可持續利用奠定堅實而牢固的基礎。
二、土地利用變化對生態安全影響的理論基礎
1.縣域土地利用變化的研究
土地利用變化是一個相當複雜的過程,受自然、社會、經濟等眾多因素的影響,同時,這些因素對土地利用變化的作用方式和作用強度不同,表現出不同程度和不同方式的轉變。
(1)縣域土地利用類型的數量變化。縣域土地利用類型數量變化差異較大,主要表現在以下兩個方麵:首先,耕地等農業用地麵積銳減。隨著城市土地利用變化不斷的擴張,耕地等農業用地被城鎮用地、工業用地等侵占,麵積大幅減少,破碎化現象嚴重。改革開放以來,伴隨經濟增長、產業結構的調整,我國的土地利用結構也發生了巨大的變化,大量土地從農業部門轉移到非農業部門,這一方麵支撐了國民經濟的發展,另一方麵卻造成了耕地資源的大量損失,即所謂的農地非農化趨勢。其次,城鎮用地和工業用地等麵積劇增。城鎮用地需求增加是導致縣域土地利用不斷減少的主要原因。從土地收益的角度來看,城鎮用地特別是商業用地在城市經濟發展中有重要地位。利益最大化的趨向使得城鎮用地、工業用地等的需求持續上升,在城市土地利用類型結構中的比重也增加了。
(2)縣域土地利用數量變化模型。土地資源數量變化可以用土地利用動態度來表示。土地利用動態度可定量描述區域土地利用變化的速度,它對比較土地資源利用變化的區域差異和預測未來土地資源利用變化趨勢都具有積極的作用。單一土地利用類型動態度,表達的是某研究區一定時間範圍內某種土地利用類型的數量變化情況。
參照劉紀遠等人的動態度模型來反映區域土地利用動態的總體狀況及其區域分異。動態度計算如公式:
……(1)
式中:K為研究時段內某一種土地利用類型的動態度;Ua為研究初期某一種土地利用類型的數量;Ub為研究末期某一種土地利用類型的數量;T為研究時段長度。當T的時段設定為年時,則K表示該研究區某種土地利用類型的年變化率。當K>0時,說明在研究期內該類型用地是呈增長趨勢;當K<0時,說明在研究期內該類型用地呈減少趨勢。
2.土地利用變化對生態安全影響的評價研究
(1)生態安全評價指標體係的構建原則。摸清縣域生態安全狀況對維護縣域的持續發展和架構人與自然和諧發展的城市十分必要,它是正確決策的基礎與前提。而客觀的評價需要科學的評價原則作為指導。城市生態安全評價需要遵循以下原則:
①可比性原則。建立評價指標體係時,保證評價指標在一定時間範圍內涵義、範圍和計算方法等保持相對穩定性,以提高指標的實用性和可比性。
②可操作性原則。指標選擇應充分考慮指標的量化及數據獲取的難易程度,保證數據的準確性和可靠性,盡量利用統計資料和已有的規範標準等。
③非兼容性。指標之間要遵循非兼容性原則,即從多元統計分析的過程來看,評價指標的相關程度越小,則分析結果的可信度越高。
④普遍性原則與區域性原則。一方麵,為了達到普遍適用的目的,在建立評價指標體係時,選擇的評價指標覆蓋麵要廣;另一方麵,在具體到某一區域時,又要因地製宜地選擇適宜的指標,使其具有區域特色便於評價。
⑤一致性原則和發展性原則。為了能實事求是地反映研究區生態安全的程度,較好地比較區域之間的實際差異,評價標準和框架體係要做到主體上的一致性。
(2)生態安全評價指標體係的構建。生態安全評價涉及到自然、社會和經濟等方麵,考慮到目前國內外有關安全評價的各種方法在進行區域生態安全評價時,先采用層次分析法,將評價目標分解為多個子係統目標,並在參考大量現有的各種評價指標的基礎上,利用Delphi法,完成對指標的篩選,剔去了對評價結果無關緊要的指標,保留了那些重要指標。本文擬構建3個層次的區域生態安全評價指標體係。第一層是目標層,代表區域生態安全戰略實施的總體態勢和總體效果;第二層是準則層,也叫項目層,包括自然生態安全係統、社會生態安全係統、經濟生態安全係統;第三層是指標層,也叫變量層,這一層的指標考慮了指標的可獲取性和實用性原則,具體描述各類水平指數的影響指標,指標層指標都是通過科學性檢驗的定量化信息。具體結果見表1。
表1?縣域生態安全評價指標體係
(3)土地資源生態安全評價方法
①指標的無量綱化。區域可持續發展的生態係統安全評價,要立足於安全,從不安全的角度上進行,用安全指數來表示。由於評價對象隻有一個,因此,擬采用以下數學模型對原始數據進行歸一化處理,以計算各評價指標的安全指數。
設Xi(i=1,2,3,……,n)為第i個評價指標的指標值,P(Di)(Di為指標號)為第i個指標的不安全指數,P′(Di)為該指標的安全指數,0≤P(Di)≤1,XSi為評價指標的指標標準值,則:
A.安全正向指標,即對於越大越安全的指標:
若以安全值為指標標準值:如Xi≥XSi,則P(Di)=1;如Xi≤XSi,則P(Di)=Xi /?XSi;若以不安全值為指標標準值:如Xi≤XSi,則P(Di)=0;如Xi>XSi,則P(Di)=1-XSi / Xi。
B.安全逆向指標,即對於越小越安全的指標:
若以安全值為指標標準值:如Xi≤XSi,則P(Di)=1;如Xi>XSi,則P(Di)=XSi / Xi;若以不安全值為指標標準值;如Xi≥XSi,則P(Di)=0;如Xi C.把不安全指數轉換為安全指數:數學公式為:P′(Di)=1-P′(Di)
②評價指標權重確定。評價因子權重的分配直接影響到評價的結果,合理對評價因子賦權,對於提高環境質量評價精度與靈敏度有著十分重要的意義。AHP法的基本原理是把所研究的複雜問題看做一個大係統,通過對係統的多個因素的分析,劃分出各因素間相互聯係的有序層次;再請專家對每一層次的各因素進行客觀判斷後,相應地給出相對重要性的定量表示;進而建立數學模型,計算出每一層次全部因素的相對重要性的權值,並加以排序;最後根據排序結果進行規劃決策和選擇解決問題的措施。AHP法尤其適用於對不同領域、不同範疇的因素重要性進行比較或者不同量綱指標權重及貢獻的確定最終得到的各指標層的相對權重值。
③綜合評價。研究采用綜合評價法對研究區土地資源可持續利用生態係統安全狀況進行綜合評分,運用數學模型,以生態安全值來表示生態係統安全狀況。生態安全指數越大,就越高,反之,則越低。本文利用綜合指數模型對朝陽縣進行生態安全綜合評價,綜合指數模型的表達式為:
P(A)=Wdi×P(Di)……(2)
式中:P(A)為生態安全綜合指數;P(Di)為各指標標準化值;WDi為各指標的權重。其中指標標準化值可由統計數據、遙感數據或各種專題數據處理和統計,同時結合專家知識進行分級和打分得到。
④確定生態安全評價等級。根據生態安全的概念和內涵,把生態安全狀況量化成5個等級,以反映生態安全的優劣程度,Ⅰ級,評價分值0.0—0.3,表明非常危險;Ⅱ級,評價分值0.3—0.5,表明危險;Ⅲ級,評價分值0.5—0.6,表明預警;Ⅳ級,評價分值0.6—0.8,表明較安全;Ⅴ級,評價分值0.8—1.0,表明安全。
3.土地利用變化對生態安全的影響研究
(1)土地利用變化對水文的影響。水資源作為萬物生長不可缺少的維生資源,與土地資源、植被資源一起共同決定了生態環境的整體質量。同時,它又受到土地利用變化的強烈幹擾,林地、草地、濕地、建設用地等用地類型數量結構和空間結構的變化都會對水資源的蒸發、降水、地表徑流等方麵產生影響。土地利用變化對水資源的影響主要包括水量、水質和空間分布三個方麵。如圖1所示。
(2)土地利用變化對土壤的影響。土地利用變化會影響土壤係統與外界進行能量交換的數量與質量、土壤表麵的水分分配過程、地表礦質元素的分配過程以及加速或延緩土壤係統內部的生態代謝過程。如圖2所示。
(3)土地利用變化對地質地貌的影響。土地利用對地質地貌的影響是人類改變地表形態的主要方式,也是人類活動對生態安全影響的重要內容。如圖3所示。
(4)土地利用變化對生物多樣性的影響。生物多樣性是人類賴以生存的基礎,一方麵給人類提供基本的環境,另一方麵又提供豐富的資源。生物多樣性直接影響生態係統的穩定性和持續性。在當前,土地利用及其變化(包括森林變成農田或草地及農田或草地上造林、城市化、工礦活動、交通及建築等過程)是影響生物多樣性的主要因素。其影響機理。如圖4所示。
三、研究區概況
朝陽縣位於遼寧省西部,東與錦州市接壤,西與建平縣、喀左縣為鄰,南與葫蘆島市、建昌縣毗連,北與北票市及內蒙古自治區敖漢旗為界。全縣轄8個鎮、16個鄉、2個民族鄉。地勢西北高,東南低,丘陵分布廣泛,平原麵積較小,隻有延河衝積的平窪地段。河流有大、小淩河過境。屬溫帶大陸性季風氣候,年均氣溫8.5℃,年均降水量486毫米。
朝陽縣地處中緯段,屬於溫帶大陸性季風氣候區,是半幹旱半濕潤的易旱地區。境內四季雨熱同期,日照充足,晝夜溫差較大。全縣光能條件優越,屬全省高值區。
朝陽縣是個農業大縣,經濟以農業為主。主要糧食作物有玉米、高粱、穀子和小麥。油料作物有大豆、向日葵、芝麻、花生等。經濟作物主要是棉花,是遼寧省棉花基地縣。森林覆蓋率達24%。全縣注重發展棗和杏為主的經濟林,也是遼寧省蘋果生產基地縣。
四、研究方案
1.研究內容
(1)土地利用變化研究。本文探討了土地利用變化的理論內涵、主要形式、表現形式和一般規律,並從數量變化、結構變化兩方麵研究朝陽縣土地利用動態變化,其中,從變化幅度和變化速度兩方麵分析朝陽縣土地利用數量變化;從各地類麵積比例來分析朝陽縣土地利用結構變化。
(2)土地利用變化對生態安全影響的機製研究。要實現區域土地資源的生態安全,本文從理論上探討了土地利用變化對生態安全影響的基本原理,從微觀生態因子深入分析土地利用變化對生態安全的影響機製,這對於評價區域土地利用的生態安全狀態,促進人地關係和諧都具有重要的理論與現實意義。
(3)土地生態安全評價。本文在係統分析土地利用變化對生態安全的影響機製之後,根據土地生態安全的理論內涵,構建土地利用變化對生態安全影響的評價指標,並根據各種評價標準建立朝陽縣土地生態安全評價等級,計算生態安全指數,據此判斷朝陽縣土地生態安全狀態的變化情況。
2.研究方法
(1)采用遙感、GIS技術,對朝陽縣土地利用數據信息進行解譯與提取。本文選取的影像為朝陽縣TM影像,對遙感圖像進行必要的科學處理,進行幾何精糾正配準等環節;結合朝陽縣2004年土地利用現狀圖,為朝陽縣土地資源生態安全評價提供部分指標的基礎數據和工作底圖。運用ENVI遙感軟件分別對2000、2010年這兩個年份土地麵積類型進行監督分類,提取各地類麵積數量。其結果用於分析土地利用的變化情況。
(2)層次分析法。層次分析法是處理多目標、多準則、多因素、多層次的複雜問題,進行決策分析、綜合評價的一種簡單、實用而有效的方法,是一種定性分析和定量分析相結合的係統分析方法。本研究運用層次分析法確定生態安全評價指標權重值。
(3)綜合指數模型法。運用此方法確定生態安全綜合指數值。本文利用綜合指數模型對朝陽縣進行生態安全綜合評價。
(4)聚類分析法。劃分生態安全評價等級。參照國內外各種綜合評價指數的分組方法,將生態安全綜合指數劃分為不同等級。不同等級綜合指數的分級空間分布特征體現了生態安全狀況的區域性差異。
(5)比較分析法。通過比較分析法,比較分析研究時段土地利用各方麵變化和生態安全狀況的區域性差異,便於進行結果分析。
3.數據來源及使用軟件
主要數據來源為朝陽縣2000、2010年兩期TM影像,包含三個波段,各波段空間分辨率為30米,2004年朝陽縣土地利用現狀圖,以及與土地利用變化相關經濟、社會及統計數據,朝陽縣統計年鑒等。
使用的主要軟件為ENVI4.7遙感軟件、ArcGIS數據處理平台。
4.技術路線
本文首先收集研究需要的數據圖件,包括2000、2010年朝陽縣30米分辨率的LandsatTM影像圖,2004的年朝陽縣土地利用現狀圖,《國家統計年鑒》、《遼寧統計年鑒》、《朝陽統計年鑒》等相關數據。然後利用ENVI4.7進行遙感數據格式轉換、幾何校正、最佳波段組合、投影變換、圖像裁剪、圖像增強處理、影像解譯、分類精度評價、分類後處理,對土地利用類型分別從數量、結構方麵進行數據的提取;同時收集生態安全評價指標值和標誌值,建立生態安全評價指標體係,運用層次分析法確定指標權重值,運用綜合指數法計算生態安全指數值;最後綜合土地利用變化與生態安全評價結果對朝陽縣生態安全提出建議及對策,維持朝陽縣土地資源可持續發展。技術路線如圖5所示。
五、朝陽縣土地利用變化對生態安全影響研究
1.朝陽縣土地利用變化
對研究年份各類型土地的變化情況進行統計分析,統計各類土地總麵積及其變化的趨勢。為了保證土地利用分類的科學性和精確性,以及滿足土地利用類型生態安全的要求,本文在結合地區特點的基礎上,共把土地利用類型分為7個大類:耕地、林地、草地、居民點及工礦用地、水域、未利用地、其他土地。這樣的分類已經可以滿足土地利用類型生態安全分析的需要。
(1)土地利用數量變化
①土地利用變化幅度
土地利用變化幅度可以在某一程度上反映土地數量的變化情況。對朝陽縣2000年和2010年各類數據進行統計分析,得到以下結果,如表2所示。
表2?2000—2010年朝陽縣土地利用分類變化表
從表2可以看出,朝陽縣2000—2010年的11年間土地利用土地利用類型數量發生了顯著變化。其變化情況為:A耕地麵積明顯減少,11年內耕地麵積淨減少31135.89公頃,麵積變化率為29.8%。B林地麵積增加巨大,11年內淨增54914.40公頃,C居民點及工礦用地麵積增加顯著。期間居民點及工礦用地麵積淨增5806.27公頃,麵積變化率增加了23.76%。D草地、水域、未利用地及其他土地都有所減少,其他土地減少幅度較大,淨減少了17726.58公頃。水域麵積減少的幅度相對較小。
2000—2010年朝陽縣耕地、草地麵積減少及林地麵積的增加,表明朝陽縣農業結構發生了明顯的變化,正在由種植業為主的產業農用的結構向生態環境防護為主的環保型農用地結構轉變。林地麵積的大幅度增加是朝陽縣11年間退耕還林工作的成果,相應的退耕還林工作的進展,也使耕地資源減少。而居民點及工礦用地增加則說明朝陽縣人們的生活方式、土地利用模式和土地利用結構組成模式正發生巨大轉變,土地的利用已朝著產生更大經濟效益的模式扭轉。
②土地利用變化速度
根據公式(1)計算本區單一土地利用類型動態度,由圖6可以綜合分析朝陽縣的土地利用變化速度。總體上看,在2000—2010年這11年間,農用地中的耕地和草地都呈不斷減少的趨勢,而且耕地變化的速度很大,耕地的年變化率是2.71%,草地以每年1.84%的速度下降。在圖中可以看出,未利用地和其他土地麵積也都呈現出不斷下降的趨勢,土地利用動態度分別為-1.93%和-2.46%,其他土地的減少速度相對較大。居民點及工礦用地的麵積呈不斷上漲趨勢,其土地利用動態度為2.16%;另外,在圖中可以明顯看出,林地的變化速度最快,土地動態變化度多達3.02%。從2000—2004年,2004—2010年這兩個不同時期的土地利用動態度上看,前者的年變化率總體弱於後者,且在不同時期,各地類的變化情況也不盡相同。這11年間,耕地、草地、未利用地和其他土地麵積一直呈現不斷減少的趨勢,林地和居民點及工礦用地則一直呈不斷增加的趨勢。而水域麵積在11年間經過了先增加後減少的兩個過程。2000—2004年間水域呈不斷增加的變化趨勢,而在2004—2010這6年時間裏水域麵積則呈現出不斷減少的趨勢。上述這些變化趨勢與朝陽縣的經濟發展態勢呈顯著的對應關係,隨著縣域經濟發展的加快,使得耕地不斷減少,建設用地規模不斷擴大。另外隨著退耕還林工程的展開,也使耕地麵積減少,林地麵積急劇增加。
(2)土地利用比例結構變化。由圖7可以看出朝陽縣土地利用結構變化情況,總體上說,耕地、草地、水域、未利用地、其他土地所占比例減小,耕地所占比例減少幅度最大,由25.29%減少到18.11%,共減少了7.28%,又由於耕地基數很大,所以耕地減少的數量是很大的;草地由11.44%減少到9.8%,減少了1.64%;水域減少的幅度較小,從1.24%下降到1.20%,幾乎沒有什麼變化,說明水域麵積比較穩定;未利用地從9.36%下降到8.04%,下降了1.32%;其他土地由11.87%下降到8.83%。另一方麵,林地的增長幅度很快,林地從2000年的34.89%,上升到2010年的46.57%;居民點及工礦用地麵積也有所增加,從5.91%上升到7.46%。在一定程度上反映了經濟社會發展與土地數量的關係。
朝陽縣從2002年開始實施退耕還林工程,到2010年為止,工程涉及31個鄉(鎮)、258個村、36000農戶。水土流失情況在一定程度上得到了控製。林地麵積的大幅度增長與耕地麵積的相應減少與朝陽縣生態生態環境建設有關。
2.朝陽縣生態安全評價
綜合運用RS和GIS技術,以遙感調查數據、社會經濟統計數據為基礎,從影響朝陽縣生態環境的主導因素出發,構建朝陽縣土地利用變化的生態環境效應評價指標體係和評價模型,對研究區2000—2010年間土地利用變化的生態環境效應進行研究。
(1)土地資源生態安全評價指標實際值。根據研究的需要,選定實證研究區域,並對該區域做了一個大致的了解。在此基礎上,進行文獻資料的收集以及實證中所需要的指標數據資料的收集、整理工作,這是本文的關鍵。資料的收集主要是指收集影響研究區域土地資源可持續利用的生態安全的自然、社會和經濟等文字資料、數據資料以及一些相關圖件。本文從研究區土地資源特點和社會經濟的發展狀況出發,根據研究區相關年份統計年鑒等資料,經計算、整理和分析得到朝陽縣生態安全指標實際值,如表3。
表3?朝陽縣土地資源生態安全評價指標值
(2)土地資源生態安全評價指標的標準值。標準值的確定是非常具有探索性的工作。本文根據相關年份統計年鑒,包括《中國統計年鑒》、《遼寧省統計年鑒》、《遼寧省農村統計年鑒》、《朝陽市統計年鑒》以及中國可持續發展報告等資料,並針對各評價指標特性和水平,確定其安全(或不安全)的標準值,如表4所示。
表4?朝陽縣土地生態安全指標標準值
(3)生態安全的安全評價指標權重的確定。按層次分析法可以合理地確定區域生態安全的指標權重,本文確定的指標權重如表5所示。
表5?各指標層的相對權重
(4)朝陽縣生態安全的安全指數。根據評價指標的無量綱化方法,計算得到評價指標的安全指數見表6。
表6?生態安全評價指標安全指數值
(5)朝陽縣生態安全值的計算
表7?朝陽縣土地資源生態安全評價指標安全值
(6)評價結果。在參考已有研究成果的基礎上,本文創建了朝陽縣土地資源生態安全評判標準,結果如表8。
表8?朝陽縣土地資源生態安全評價評判標準
通過對朝陽縣生態安全結果的檢驗和分析2000年和2010年朝陽縣生態安全值分別為0.4369和0.4998,雖然2010年生態狀況稍有改善,但朝陽縣生態環境均還處於“較差”安全狀態。對其進一步分析可以發現,2010年與2000年比較,朝陽縣自然生態安全狀況有所提高,經濟生態安全也有所好轉,但社會安全狀況略有下降;而從係統總體來看,自然資源因素對評價的影響程度最大,這與實際情況吻合。
表9?朝陽縣土地資源生態安全評價表
研究表明,朝陽縣的生態係統隨著經濟發展和科技投入正在向良性循環的方向發展,但由於長期忽視、不合理利用、自然災害等因素造成土地生態係統破壞程度十分嚴重,所以目前,朝陽縣土地資源生態安全指數依然較低,生態係統整體仍處在“危險”狀態。這給我們一個警示,在今後的工作中,依然需要加大對朝陽縣生態環境建設的力度。
六、結論與討論
1.結論
(1)朝陽縣平均人口密度324人/平方公裏,遠高於全國135人/平方公裏的平均水平,土地人口負荷大,人地矛盾突出,耕地數量繼續減少,除了人均耕地持續減少以外,耕地的汙染情況也日益嚴重,這主要體現在耕地中化肥、化肥農藥的使用量逐漸變大,化學、化學農藥的大量使用,使N、P、K在土壤中不斷累積,造成汙染,又向水體、生物體內擴散,影響農副產品質量和人體健康,從而給朝陽縣的生態安全帶來威脅。
(2)由於居民點及工礦用地的增長速度很大,說明縣域建設用地的增加勢必會給生態環境帶來沉重的壓力,從而威脅我們的生態安全,朝陽縣以農業為主,但在近幾年,城市化加速發展,工業用地在城市用地中的比重不斷加大,工業的增加勢必會帶來三廢的增加,而三廢汙染也會給朝陽縣的生態安全帶來威脅。
(3)2000—2010年間,朝陽縣森林覆蓋率增長了15.4%,有效地減少了水土流失,淨化了空氣,改善了當地生態景觀,保護了生態係統的健康,這樣有效地促進了朝陽縣土地利用生態安全,使得生態安全在一定程度上得到了改善。朝陽縣林地的總麵積是有所增加的,但在個別區域林地仍然在不斷減少,並且水土流失還沒有得到有效控製。
(4)在朝陽縣退耕還林工作進展的同時,也應考慮到其存在著負麵影響的一麵。退耕還林一方麵大大改善了生態環境,淨化了我們的空氣,調節了氣候,涵養了水源,消除了噪聲,保持了生物多樣性。但隨著退耕還林工程的展開,如果管理不及時或管護不到位,退耕林的保存率會受到明顯的影響,林地質量下降,最終失去了退耕的意義。
2.朝陽縣土地資源生態安全對策
要實現社會經濟的可持續發展,必須依賴區域生態環境的改善,進而達到自然與人文社會的協調發展。本研究分別從土地利用的自然生態安全、經濟生態安全、社會生態安全三方麵出發,建議如下:
(1)調整土地利用結構,實施生態規劃。土地具有多種功能和用途,人們對土地有多種多樣的需求,因而一個國家、一個地區,必須在土地利用的結構與布局調整上本著從實際出發、因地製宜的原則,實行統籌規劃,以便協調各部門、各方麵對土地的需求,做到“地盡其用”,使係統的整體功能最佳。然而,朝陽縣自然環境背景和社會經濟基礎較差,其土地利用結構單一,城鎮周圍分布了大量的基本農田,土地利用結構調整難度大,不可能在短時間內全部完成。因此,依據朝陽縣的實際情況,明確目標,根據全縣各個地區問題的不同。分輕重緩急,統一規劃、重點安排,先易後難,有計劃、有步驟地開展工作。
(2)嚴格落實耕地保護政策,減少農業汙染。耕地保護特別是基本農田保護是維護生態安全的一項重要任務,朝陽縣耕地數量大,基本農田多,但是,近幾年,耕地被占用的數量也是相當之大的,這應該引起全縣高度的重視。為此,首先,要實施耕地動態平衡戰略,進行土地開發、整理、複墾措施,及時地補充耕地;其次,要加大物質投入,科學施肥,防止耕地退化,提高耕地生產力,提高農作物單位產量;再次,要加大資金和技術投入,改善農業生產條件,興修水利,排澇、防旱、除漬,改造中低產田、中低產水田,提高土地質量。同時,要控製農田汙染,保護農業的生態環境,避免和禁止用汙染水資源灌溉農田,盡量少用或不用高毒、高殘留的農藥、殺蟲劑和除草劑;完善農田基本設施;大力推行節水栽培技術,減少肥、藥流失量,提高肥藥利用率,減少農業汙染,提高農業土地生態環境質量。
(3)加快經濟發展,在開發中保護。從經濟生態學的角度來看,經濟發展滯後、人民生活水平低,也是生態不安全的重要標準。隻有經濟發展了,國民文化素質提高了,才能有更多的資金投入生態治理,人民才能意識到生態的重要性,從而主動參與生態建設。大力發展經濟,調整土地利用結構和置換土地利用方向,才可以實現非農用地的高效、有序利用,減輕非農業發展對農地用途轉換需求的壓力,從而更好地實現對耕地資源的保護。
(4)提高民眾意識,增強環保意識。由朝陽縣人口素質分析可知,全縣的總體人口素質偏低,人民生活比較貧困。要維護其生態安全,最主要、最基本的就是要提醒人們的生態安全意識,樹立生態安全觀念。因此,要利用各種媒體進行宣傳,促使生態安全意識深入人心,讓廣大民眾認識到生態安全狀況惡化的嚴重性和後果,從自身做起,保護環境,維護生態安全。
(5)實施生態立法,加大執法力度。將生態安全價值作為現在和將來立法的首要價值,立足於更高的層次上對我國的生態進行保護,以法的告知、指引、評價、預測、教育和強製規範的作用喚醒人們的生態安全意識,樹立生態安全觀念,避免因生態風險給社會生活和生產造成不良影響。同時,加強生態保護執法力度,堅決打破地方保護主義,用法律法規的手段使破壞生態安全的外部成本和培育生態安全的外部效應都“內部化”,迫使人們在經濟決策時不得不考慮生態價值,考慮生態成本的大小,從而由直接責任者承擔生態破壞的全部代價,以加強幹預促使市場主體節約資源、保護環境,實現生態安全措施。
基於植被輔植措施的遼西北風蝕
土地整理工程規劃方案探討
沈陽農業大學水利工程勘測設計研究院?徐?偉?何俊仕?梁?嶽
遼寧省西北部地區的彰武縣、康平縣、法庫縣位於科爾沁沙地南緣,常年受到來自西北的風沙侵蝕作用,從20 世紀90 年代至2004 年,呈擴大趨勢發展。根據相關部門5年一次監測數據統計,沙漠化土地從1995 年的45.4%擴大至1999年的77.33%,至2004年沙化土地麵積達到80.86%。其中彰武縣的阿爾鄉鎮流動沙丘由1995年的25 公頃擴大到1998年的1300公頃左右。僅彰武縣的阿爾鄉、彰古台、大德、四合城、後新邱5個鄉鎮的流動沙丘至2004 年已達到3000公頃,比1995年普查時擴大了6倍。2008年調查,由於政府等各級部門對土地沙漠化的重視,植樹種草,增加森林植被種植麵積,土地沙漠化麵積擴大趨勢得到遏製。