山地农业资源的时空性与持续利用研究——以陕西秦巴山地为例，本文主要内容关键词为：山地论文,秦巴论文,陕西论文,为例论文,时空论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
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1 山地农业资源环境的分异规律
山地是一个具有三维构型的自然综合体。在特定的历史演化进程中，它既受生态环境自身属性、基质、结构与功能等发生学因素的支配，也受人类生产活动、人口压力等人为性因素的影响。山地农业资源环境的分异受地带性分异规律的支配，其走向、海拔高度直接控制着山地气候带及其自然带层的分异。一般而言，随着海拔高度的变化，形成不同数量的垂直带层。在各带层内又因地形、坡向、土壤、植被和土地利用方式的差异，产生土地生态类型个体的微观分异。因此，山地农业资源环境的时空性，是通过不同土地生态类型在空间与时间尺度的相互作用、有机组合及其分布关系表现出来的。例如，秦岭山地东西横亘，由于现代地貌过程的历史差异，形成了南北坡不同的地貌形态特征和气候条件，其北坡处在暖温带半湿润区，基带为暖温带针阔叶林与森林草原—褐土与棕壤地带，而南坡处于北亚热带湿润区，基带为北亚热带落叶阔叶与常绿阔叶混交林黄褐土与黄棕壤地带从而奠定了垂直自然地带分异的基础。在空间上，随着海拔高度的变化，形成不同垂直带层及其层内机理有别、属性各异和彼此联系的多种土地类型群聚体。自下而上形成了河谷川道地、丘陵岗台地、低山地、中山地和亚高山地五个自然地带。从而奠定了山地农业资源生成环境的空间格局及其差异性；在时间序列上，由于自然环境的持续变化和人类经济活动的强烈影响，产生了土地类型的进化性或退化性互逆演替序列，反映了历史时期山地农业资源的质与量的组合关系及其差异性。以秦岭北坡区为例，现在的灌木林淋溶褐土丘陵地，通过进化性演替，依次形成了侧柏林疏林褐土丘陵地、阔叶林褐土丘陵地等。农业土地利用相应地由林牧业转向以林业为主，时间较长，一般需要20～30年，甚至更长；而通过退化性演替，则依次形成褐土岗台地、耕垦褐土丘陵地和草灌石渣子土丘陵地。农业土地利用相应地转向农业、农牧业，直至难以利用，此过程仅需要5～10年， 甚至更短。研究山地农业资源环境分异规律有两点启示：一是山地生态格局只是土地生态类型历史演替进程中的“瞬时”表现。山地农业资源环境的研究，应立足于特定时空范围内土地生态类型的分异格局；二是山地资源与环境极易破坏，但恢复重建却不容易。人类开发利用农业资源，必须以人地协调发展为准则，遵循自然生态规律[1]。 掌握山地生态类型演替与农业产业变动的规律，为深入研究生态环境与资源开发的相关机理提供重要理论依据。
2 山地农业资源环境的质量评价
2.1 生态类型单元划分
生态类型单元，实质上是一定地理空间内所有异质性生态环境要素有机组合而形成的具有相对一致性的土地生态类型的综合体。卫星遥感资料对于识别地表结构具有特殊的功能，能客观地反映下垫面的综合结构及其空间分异。陕西秦巴山地农业生态类型评价以陆地卫星TM4、7、3（R、G、B）合成的1∶20万假彩色卫片作为基本信息源， 并以其它大比例尺的遥感图像和地面观测资料作为辅助信息源。划分采用自上而下的方法。首先利用已建立的典型试验区遥感解译标志直接判读影像图，按照影像特征的差异，勾绘出一级自然生态类型区的边界；其次，采用大比例尺航空像片判读与野外类型填图相结合的方法，进一步分析各类型区内中小地貌、植被、土壤和土地利用方式等地方性因素分异的差异性，并依据主导性、生产性和综合性的原则，进行土地个体类型的划分，编制土地生态类型图。整个研究区共划分出二级土地生态类型113 个，以此作为农业生态类型评价单元。
2.2 评价指标体系
从生态环境因子的功能及其彼此不能替代的原理出发，经过环境辨识、系统分析，重点选取对农业生态环境质量起决定作用的4 种环境因素及其15个环境资源潜力因子，构成生态类型评价体系。 包括气候（1月份平均气温、＞10℃积温、年平均降水量和年干燥度）、水文（松散岩类富水性、地表水年径流量）、土壤（宜农类、宜农林类、宜农牧类、宜林牧类、宜林类、宜牧类、不宜利用类）和植被（植被覆盖度、植被资源潜力）等。
2.3 评价模式
评价模式是评价对象的结构、功能与变化等综合信息特征的体现。它包括单项环境要素评价模式和环境综合评价模式[2]。 同一种因子在不同单元的作用等级不同，因而具有不同的分值水平，且因分布面积的差异，特定因子的生态效应也有很大不同。所以，进行单项要素评价时要综合考虑其所占面积的比例。评价模式如下：
式中，W为环境要素评分（0～100）；k为环境要素序号（1～4）；i为环境要素各因子序号（设有p个因子）；j为因子等级序号（设分g个等级）；a为因子生态效应权重（0～1）；S为因子不同等级面积比例；F为因子等级评分。
将各环境要素的资源潜力分值，按各自在环境中效应权重进行加权组合，求出各单元生态潜力分。以分值大小表示生态环境质量的优劣。评价模式如下：
式中，E[,n]为第n单元环境质量分值，n为单元序号（1～113）；β[,k]为k要素权重；W[k][,n]为k要素在第n单元评分。
2.4 评价程序与结果
（1）以土地生态类型单元作为评价对象， 对照既定的评价指标体系与评价标准，分别评判各要素并赋予分值，运用FoxPro2.5 软件建立属性数据库；（2）进行农业生态类型图分层数字化， 生成图形数据库，并在PC—ARC／INFO系统中，实现两种数据库对接；（3）根据评价模型运算，并进行总分值统计分析，据其集聚与离散的规律确定均质区间，划分农业生态类型区。全区共划分出五个类型区，按其主导功能分别命名为农作型最优级（Ⅰ）、育林型较优级（Ⅱ）、防护型中等级（Ⅲ）、杂合型一般级（Ⅳ）和脆弱型较差级（Ⅴ）（表1）；（4）在各区内着眼于产业优化布局，进一步揭示农业资源利用适宜类分布规律，为农业资源利用的优化决策与模式设计提供科学依据。
表1 陕西秦巴山地农业生态类型质量综合评价结果
Tab.1 Synthetic evaluation results of the agriculturalecotypes
quality in Qin- Ba Mountainous land of ShaanxiProvince.
生态类型区 Ⅰ
Ⅱ
分值区间 ≥78.5 65.5～78.5
面积(km[2]) 3922.329370.7
百分比(%) 4.64 34.74
Ⅱ[,6]阔叶林淋溶褐土丘陵地
Ⅲ[,3]栎林淋溶褐土低山地
Ⅲ[,8]针叶林褐土黄土低山地
Ⅰ[,3]淋溶褐土山间坝地
Ⅲ[,9]落阔叶林褐土黄土低山地
Ⅰ[,4]淤土河谷川道地 Ⅲ[,11]针阔混交林褐土低山地
包含的生 Ⅱ[,1]褐土岗台地Ⅳ[,1]松栎林山地棕壤中山地
态类型单 Ⅱ[,7]娄土台塬地Ⅳ[,3]人工林山地棕壤中山地
元(秦岭北 Ⅱ[,8]娄土破碎台塬地Ⅳ[,7]桦木林暗棕壤中山地
坡区) Ⅱ[,10]娄土山前洪积平地 Ⅳ[,8]竹林暗棕壤中山地
Ⅴ[,1]冷杉暗棕壤亚高山地
Ⅴ[,2]落叶松暗棕壤亚高山地
生态类型区 Ⅲ Ⅳ
分值区间
65.4～58.1 52.0～88.0
面积(km[2])
30277.7 20041.1
百分比(%)
35.81
23.71
Ⅰ[,2]淋溶褐土沟谷地Ⅰ[,1]淋溶褐土坡耕地
Ⅰ[,5]草甸土沟谷地 Ⅱ[,2]耕垦褐土丘陵地
Ⅱ[,3]灌木褐土丘陵地Ⅱ[,9]草灌黄土台塬地
Ⅱ[,4]侧柏褐土丘陵地Ⅱ[,11]黄善土台塬地
包含的生 Ⅲ[,1]油松粗棕壤低山地 Ⅲ[,4]草灌褐土低山地
态类型单 Ⅲ[,2]次生栎林棕壤低山地Ⅲ[,5]褐土低山坡耕地
元(秦岭北 Ⅲ[,6]杂木褐土低山地Ⅳ[,5]矮林灌丛暗棕壤
坡区)
中山地
Ⅲ[,7]灌木褐土黄土低山地
Ⅳ[,2]灌丛山地棕壤中山地
Ⅳ[,4]杂木林暗棕壤中山地
Ⅳ[,6]松桦林暗棕壤中山地
生态类型区
Ⅴ
分值区间
≤52.0
面积(km[2]) 933.1
百分比(%)1.10
Ⅰ[,6]冲淤土溪沟地
包含的生
Ⅱ[,5]草灌石渣土丘陵地
态类型单
Ⅲ[,10]草灌土石低山地
元(秦岭北 Ⅴ[,3]灌丛草甸亚高山地
坡区) Ⅴ[,4]高山草甸原始土亚高山地
3 山地农业资源持续利用模式
农业是人类依据生态学规律将环境资源转化为各种经济产品（甚至商品）的过程，是人类控制下的自然再生产和经济再生产过程的统一[3]。可见，环境资源、经济产品和人类调控成为农业生产的三大基本要素。农业环境资源是自然界存在的可供农业生产与经济活动利用的物质和能量，包括地貌、地质、气候、土地和水资源等，它与区域生态环境有着紧密的联系，遵循山地生态环境的发生、发展和分异规律；农业经济产品是人类对自然界的物质和能量进行劳动加工而产生的合理“目标物”[4]，包括农作物、森林、草场和动植物资源等， 它与特定区域农业生产活动有着直接的联系，遵循生态经济学原理，并以取得生态、经济与社会三个效益的最佳效应为目标[5～6]。环境资源是农业生产的基础，经济产品是农业生产的物化结果。社会劳动力是农业资源利用的主体与纽带，其效应具有二重性。通过劳动力主体的能动作用把山地不同尺度的环境资源与经济产品两大对象性系统有机地联系起来，从而构成对农业资源开发、利用与保护实施优化决策的全序列过程（表2）。
表2 秦巴山地农业资源利用层次模式
Table 2 Hierarchical models of agriculture resoures usein Qin-Ba Mountain
垂直带层格局宏观层次
Ⅴ带:亚高山地(3250～3767m)产业-利用型土地生态系统
Ⅳ带:中山地(2500～3250m) 防护-开发型土地生态系统
Ⅲ带:低山地(1600～2500m) 产业-防护型土地生态系统
Ⅱ带:丘陵台地(1000～1600m)防护-产业型土地生态系统
Ⅰ带:河川沟谷地(600～1000m)
开发-防护型土地生态系统
中观层次 微观层次
以林业为主,发展木材生产与加工业冷杉、落叶松,药材,高山灌
,辅以中草药和高山牧草利用 丛草甸
以林业为主,林特产专业化开发、加油松、华山松、桦木,板栗,
工与发展涵养水源林相协调
食用菌
重视水土保持育林,经果业和薯杂旱栎类、马尾松,弥猴桃、核桃,
作种植以生态环境防护为前提 薯类
以陡坡生态防护林牧业为重点,在缓侧柏林、竹林样地,玉米//麦
坡台地适当发展农作物种植业
、油//玉米
河川地以集约农业为主,沟谷地适度稻+麦、稻+油、麦+玉米,沟坡
发展畜牧业与经济林果业 草灌,苹果、板栗、柿子、桔子
山地农业资源持续利用，就是要遵循垂直地带性分异规律，以资源环境系统的良性循环及其生产力的可持续性为前提，通过对社会经济要素特别是劳动力主体实施规范、引导与调控，提高农业资源系统的生物生产能力和保持良好的生态环境效益，实现农业经济产品的生产、开发和持续增长，以不断满足山区脱贫致富和社会经济持续发展需要。依据陕西秦巴山地农业资源环境质量评价结果及其农业资源利用适宜类带层分异格局（图1）， 从各区内生态环境的适宜性和经济产出的高效性出发，进行农业资源持续利用模式的设计。
图1 秦巴山地资源利用适宜类带层分布
Fig1 Hierarchic suitable types of agriculture resourcesuse in Qin-Ba Mountain
3.1 作物资源高效利用模式
主要包括汉江及其支流的宽阔河谷阶地（Ⅰ区），占研究区土地总面积的4.64%。这里属亚热带湿润气候，地势低平，土壤肥沃，灌溉条件优越，耕垦历史悠久。宜多种作物生长且能稳产高产，是重要的粮、油农业生产基地。农业生态环境限制强度弱，通过人工技术适度调控，有较大的土地生产潜力。在利用措施上，应以改良品种和优化耕作制度为重点，并重视农田土地整理与改良；根据景观生态学的网络结构原理，合理规划与优化设计田间林网，以增加物种的多样性；实行科学管理，以建立粮、油、经果高效农业生态系统为目标[7]。
3.2 森林资源开发利用模式
主要在中低山及亚高山林用地集中区（Ⅱ区），占研究区土地总面积的34.74%。这里属温带湿润气候，农业种植临界适宜或已不适宜。 主要为森林土地类型，多幼林、次生林，面积分布较广，受人类活动的影响相对较小。森林资源及其林中动物资源利用的潜能大。但在林业经营管理上，要强调采育结合和优化林相结构；加强水源涵养林、薪炭林、用材林基地建设；兼顾森林资源开发利用的生态、经济与社会效益，做到优势资源利用与其深度加工相匹配，走基地型、商品化开发利用的道路。
3.3 森林与草地资源恢复利用模式
主要是历史时期低山丘陵区的森林被破坏后，土地发生退化性演替而形成的疏林、灌木林和灌丛草地（Ⅲ区）。其面积最大，占研究区土地总面积的35.81%。这里生态环境比较脆弱， 且临近贫困人口集中的地区，土地被垦殖的可能性很大。若不及时对植被采取养育与恢复措施，退化性演替还将继续发展，直至土地难以利用。但光靠自然恢复是不行的，还应结合人工培育的方式，针对当前贫困的现状，可考虑山林承包，限定用途，鼓励发展经济型林木。例如，秦岭北麓临近西安市场，具有发展苹果、猴猕桃及杂果林的优势； 秦岭南坡及大巴山北坡的700～900m地带，适宜亚热带林果的规模经营，走生态重建与资源利用协调共进的发展道路。
3.4 资源综合利用模式
主要是低山丘陵沟坡及台塬相对平缓地（Ⅳ区），占研究区总面积的23.71%。这里属暖温带半湿润气候， 土地具有多宜性但生产率较低，人口居住集中，农业适宜一年一熟。长期以来，农林牧用地混杂。主要是农业旱作种植与发展薪炭林、经济果林及畜牧草场之间的矛盾，是人类活动的强烈影响区。近年来，水土流失、滑坡及泥石流等自然灾害频繁发生，生态环境日趋恶化。针对土地多宜性的特点，应以生产结构与布局的优化调整为突破口，辅以生物技术与工程措施，逐步向退耕还林还草的方向发展。重视减轻山区人口压力，特别是农业剩余劳动力应通过就业转移和适当的劳务输出，逐步改变单一的种植业结构，积极发展多种经营，以提高资源开发利用的商品率和经济效益。在近10～15年内，仍将以资源综合利用为特征，但产业布局调整向林牧业用途转移成为必然趋势。
3.5 畜牧、土特资源季节利用模式
主要是河漫滩地和高山裸岩砾土地（Ⅴ区），面积较小，占研究区土地总面积的1.1%。河漫滩地土质差，多稀疏草灌生长， 受季节性洪涝淹没威胁，利用不够充分。今后应重视建设河堤护岸林带，适时种植滩地季节牧草；高山砾土地，间有裸岩，受高寒、大风和岩性的影响，生态环境过程几乎处在纯自然状态下，环境功能脆弱。但这里有多种特有中药材生长，主峰太白山素有“中药库”之称。今后在培育、开发和保护名特优植物品种、中药材与珍贵动物资源方面具有一定的优势。
4 结论
山地是地球上特殊的生态环境类型，不仅面积广大，而且在人类生存与发展中具有重要的作用。山地具有自然环境的时空特殊性，在空间尺度上，随着海拔高度的变化，土地生态类型产生了垂直分异，并在不同带层内集聚形成特定的生态类型格局；在时间序列上，由于自然环境的持续变化和人类经济活动的显著影响，产生了土地生态类型互逆性演替序列。时空特殊性为分析山地生态环境的演变、格局及其资源特征，提供了重要理论依据。
山地生态环境是孕育农业自然资源的基础。而土壤、植被、水文、气候等环境要素本身也是农业自然资源的组成部分，它们在区域空间上的匹配与组合方式，反映了生态环境的分异格局及其异质性特征。因此，运用遥感和GIS手段，对土地生态类型进行要素定量评价， 并划定生态类型区，据此揭示农业资源环境结构、功能及其分布规律具有可靠性与合理性。
农业资源包括农业环境资源、经济产品资源和社会劳动力资源。环境资源是生成产品资源的源泉和基础，它与区域宏观生态环境有着紧密的联系，遵循山地生态环境地带性分异规律；经济产品资源是农业环境资源的生成产物，它与区域特定的农业生产活动相联系，遵循生态经济学原理。根据各生态类型区特点，可构建农业资源开发利用与其特定生境相适宜的优化模式。
收稿日期：1998—12—15
标签：农业论文; 丘陵论文; 生态环境论文; 农业类型论文; 土地类型论文; 农业发展论文; 环境评价论文; 环境经济论文; 陕西经济论文; 三农论文;