導語：如何才能寫好一篇土壤的生態功能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞 蘆葦濕地；土壤生態系統；功能；作用

中圖分類號 F062.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）22-0238-01

根據1971年在伊朗拉姆薩所共同決議通過的“國際重要水鳥棲地保育公約”定義“濕地”為：“無論天然或人為、永久或暫時、靜止或流水、淡水或咸水、或二者混合者，由沼澤、泥沼、泥煤地或水域所構成的區域，包括水深在低潮時不超過六公尺之沿海區域”。

從廣義上說，濕地土壤為在上述定義濕地范圍內的具有一定土壤化育程度的顆粒介質，其地下水層常達到或接近地表，喜水或水生植被生態相比較特殊。濕地土壤是濕地生物的載體、基質，將地下生物與地上生物聯系起來。

1 蘆葦濕地土壤的特征

蘆葦濕地作為濕地類型中的一種，主要是淹水形成的土壤和成土物質。一般包括有機土壤和未過土形成過程的沉積物[1-2]。在大部分蘆葦濕地中，許多有機殘體積累大于分解，形成泥炭基質。季節性淹水的蘆葦濕地，氧化還原過程交替變化，蘆葦濕地的氧化還原條件對蘆葦濕地生物地球化學循環具有重要作用。持續淹水的蘆葦濕地，具有相對穩定的厭氧環境條件，使細粒礦物質和有機物沉淀，變成蘆葦濕地的營養物質，土壤中豐富的物質養分、能量為生物的生存和發展提供了便利條件，其在整個濕地生態系統中占據著重要的地位。

2 蘆葦濕地土壤的功能和作用

2.1 蘆葦濕地土壤具有維持生物多樣性的功能

在濕地中存在大量生物，其中的大部分生物的棲息、生長、繁殖等在濕地上進行。濕地土壤為生物如土壤微生物、植物、動物等提供棲息地，而且對土壤動物和微生物的數量、類群產生決定性作用，同時對植物的空間分布有決定性影響[3-5]。對盤錦市蘆葦濕地進行調查表明，蘆葦濕地內生長的大量水生植物和各種魚類、蝦、蟹等動物和微生物為鳥類、魚類提供了豐富和良好的生存空間，在物種多樣性保存與保護方面發揮了重要作用。

2.2 蘆葦濕地土壤具有調節氣候的功能

蘆葦濕地土壤通過對溫室氣體如甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）等進行調節以對氣候產生影響。其中濕地土壤能明顯影響氮、碳的變化，特別是對甲烷、二氧化碳、氧化亞氮等的釋放、固定過程中起重要作用[6]。濕地土壤長期處于水濕環境，微生物活動受到明顯抑制，有機物質分解緩慢，降低了氧化亞氮、二氧化碳等的釋放速度，隨著大量植物生長、衰亡，大量無機、有機碳、氮在蘆葦濕地積累，起到了固定氮、碳的作用。研究表明，濕地土壤單位面積氮、碳儲量居各生態系統之首。

盤錦市蘆葦濕地屬于溫帶大陸性半濕潤季風氣候區，四季分明，溫度適宜，光照充足，降水集中，氣候宜人。占全市國土面積28%的沼澤、泥碳土質的蘆葦濕地資源，是一個龐大的溫室氣體儲存庫，對溫室氣體有較強的吸收能力和儲存能力，對區域的氣候產生了重要的影響。另外，蘆葦濕地每年生產蘆葦45萬t，從蘆葦莖葉向大氣散發的水蒸氣約為3 000萬m3，因此，該市濕地比其他經緯度相同的地方的氣候濕潤，冬天不冷，夏天不熱，因此被人們稱為海洋氣候[7]。這樣的氣候現象，與蘆葦濕地土壤所起的調節作用密不可分。

2.3 蘆葦濕地土壤具有養分維持功能

濕地土壤長期水分過高，處于還原的狀態，抑制植物殘體的分解，致使大量營養在土壤中積累，同時，濕地土壤沉積、截留大量營養，并通過這些養分的遷移、轉化，為濕地植物生長提供肥料，為濕地動物生活提供能量[8-9]。因此，蘆葦濕地土壤具有維持養分的功能。

2.4 蘆葦濕地土壤具有凈化功能

蘆葦濕地土壤是一個龐大的自然過濾器，具有很強的降解污染的特殊功能。蘆葦濕地不僅可以凈化水質，還可以滯留沉積物和營養物，在生態系統中發生各種各樣的物理、化學和生物學變化，從而消除對人類和生態環境的危害和影響。蘆葦濕地土壤團粒結構較好，微生物、動物數量、種類較多，對污染物質的凈化主要是通過土壤的吸收、截留、沉淀、交換、吸附、氧化還原、代謝等途徑完成[10]。同時，土壤動物對有害物質進行分解，達到土壤凈化；土壤微生物通過其生命代謝活動，吸附、絡合、沉淀和轉化重金屬，降低其毒害，參與氮、碳、磷等元素的遷移、轉化和循環及其他元素地球生物化學循環，減輕甚至消除有毒、有害物質，有效凈化土壤。

盤錦市蘆葦濕地的土壤結構和植被的分布特點，決定了其凈化水質的顯著特性。顆粒狀的土壤類型，有利于沉淀、過濾、吸附、離子交換、絡合反應、硝化、反硝化、營養元素的生物轉化和微生物的分解過程[11-12]。蘆葦對凈化水質又具有神奇的功能，通過蘆葦生長的吸收過程可變污水為肥料，是一個典型的資源循環利用過程，對于凈化水質，建立人與自然的和諧環境，起到了非常重要的作用。因此，蘆葦濕地既是一個龐大的天然過濾器，又是一個最廉價的污水處理場。

2.5 蘆葦濕地土壤具有水文調節功能

由于蘆葦濕地能夠調節地表水，從而使其在水平衡調節方面顯示出重要作用。由于蘆葦濕地土壤具有特殊的剖面結構，使其水文物理特性體現出極強的持水、蓄水能力，具有巨大的水文調節、水源涵養功能。這是由于蘆葦濕地土壤與一般土壤結構不同，它從上向下一般為草根層、泥炭層、潛育層、母質層。草根層、泥炭層的礦物質顆粒很少，孔隙較大，具有較強蓄水性和透水能力[13]。土壤中草根層和泥炭層的孔隙度達72%～93%，飽和持水量達830%～1 030%。當洪水流經蘆葦濕地或雨季來臨時，一定水量以表面的形式滯留或通過土壤下滲到地下水層而被貯存于濕地土壤中，可以直接減少下游的持水量，而當氣候非常干旱時，濕地土壤中儲存的水分可以通過毛管作用釋放出來供植物生長。

2.6 蘆葦濕地土壤能夠指示環境和氣候變遷

蘆葦濕地土壤形成具有明顯的氣候、生物特征，能夠有效記錄不同類型濕地土壤的成土過程和環境變化特征。因此，利用土壤中不同土層的結核含量、鐵銹斑及鐵礦物的結構、形態、礦化物類型及伴生礦物組合、植物硅酸體種類組合和泥炭纖維同位素組成等能反映土壤侵蝕程度、古氣候變遷、土壤的成土過程和年齡、濕地水體富營養化等。

3 參考文獻

[1] 劉樹，梁漱玉.蘆葦濕地土壤有機質含量對蘆葦產能的影響研究[J].現代農業科技，2008（7）：153.

[2] 王金爽.盤錦市蘆葦濕地土壤在蘆葦生產中的變化及存在的問題[J].現代農業，2013（4）：25.

[3] 譚波.三峽庫區消落帶濕地土壤碳氮的分布研究[D].重慶：西南大學，2011.

[4] 王立科.城市濕地生態功能及其保護措施[J].現代園藝，2011（16）：37.

[5] 劉存歧，王偉偉，李賀鵬，等.濕地生態系統中土壤酶的研究進展[J].河北大學學報：自然科學版，2005（4）：25.

[6] 崔巍，李偉，張曼胤，等.濕地土壤生態功能研究概述[J].中國農學通報，2011，27（20）：203-207.

[7] 李偉.太湖岸帶濕地種子庫及土壤動物多樣性研究[D].北京：中國林業科學研究院，2012.

[8] 王紅麗，李艷麗，張文佺，等.濕地土壤在濕地環境功能中的角色與作用[J].環境科學與技術，2008，31（9）：62-66.

[9] 崔巍，李偉，張曼胤，等.濕地生態系統中的土壤動物研究進展[J].中國農學通報，2011，27（32）：200-204.

[10] 張友民，楊允菲，王立軍.三江平原蘆葦濕地生態系統N素的季節動態[J].安徽農業科學，2009（17）：8148-8150

[11] 張友民，劉興土，肖洪興，等.三江平原蘆葦濕地植物多樣性的初步研究[J].吉林農業大學學報，2003（1）：58-61.

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關鍵詞：土地利用總體規劃；生態系統服務價值；LNOPT軟件；景觀優化；懷來縣

中圖分類號：F301；F205；N31 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3587-07

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.013

Abstract： The LNOPT platform and GIS software were used to analyze five ecological functions and build the ecological landscape optimization model in the study area. The equivalent factor method of value of ecosystem services was used to calculate and analyze the value of ecosystem services before the overall plan for land-use，land-use planning and after land-use. The results showed that， the total value of ecosystem service was 9.533 3×108 yuan in Huailai. After land-use planning， the total value of ecosystem services became 9.438 3×108 yuan， a decreasing of 1.00%. After optimizing land use landscape ecology， the total value of ecosystem services was 9.928 2×108 yuan， increasing 4.14%. After the land use planning，the individual service values of land all had been reduced except the food production. After optimization of the landscape， the individual values of ecosystem service all had been increased. Landscape ecological optimization model of the study area could achieve certain ecological effects. It could be used as a reference for the next round of land use planning and regional development.

Key words：land use general planning； value of ecosystem services； LNOPT software； landscape optimization， Huailai county

生態系統服務價值是指人類從生態系統中獲得生活必需品并且保證生活質量這兩部分的所有惠益。人類直接或間接地運用其過程、結構和功能來獲取生存發展所需要的支持和服務。生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用[1]。生態系統服務價值維持著人類的生存和發展，是人類所必需的自然資本?？萍嫉牟粩喟l展影響生態系統服務功能，但是不可以替代自然生態系統服務功能。隨著可持續發展的不斷深入和研究，保護和維持生態系統服務功能已經成為可持續發展的重要基礎。對于生態系統服務價值的研究是國內外研究可持續發展的熱點之一。近些年來，國外學者對生態系統服務價值做了諸多的理論和實例研究[2-5]，國內研究者也分別從不同區域尺度進行了積極探討[6-11]。研究表明，開展土地利用背景下的生態系統服務價值的定量分析和區域比較，對促進區域生態建設和可持續發展具有重要意義。

土地利用總體規劃是在一定區域內，根據國家社會經濟可持續發展的要求和當地自然、經濟、社會條件，對土地的開發、利用、治理、保護在空間上、時間上所作的總體安排和布局，是國家實行土地用途管制的基礎[12]。土地利用總體規劃是以經濟效益為目標的，在這種目標下，土地的利用類型會發生變化，從而導致系統生態服務價值的變化。諸多學者將優化生態系統服務功能與土地利用總體規劃相結合，對土地利用總體規劃進行定量分析，協調經濟效益和生態效益的關系，從而使土地利用總體規劃更具科學性和直觀性[13-17]。這對維持生態平衡、建立科學合理的土地規劃利用方法具有重要指導意義。

1 基礎數據來源與研究方法

1.1 基礎數據來源

根據《懷來縣土地利用總體規劃（2010―2020）》、《懷來縣土地利用現狀（2010）》圖件和文本等獲取研究區土地利用類型數據。并將這些數據進行分類，即耕地、園地、林地、草地、水域、建設用地和其他土地。依據《河北省統計年鑒》和《河北省國民經濟和社會發展統計》得到研究區社會經濟發展狀況的基礎資料。

1.2 研究方法

從土地利用總體規劃引起的土地類型變化入手，運用LNOPT軟件進行研究區現狀的景觀生態優化，對水源涵養功能、物質生產功能、土壤保護功能、生物多樣和娛樂文化功能5項功能選取不同的指標并結合專家打分法建立景觀生態優化模型，將地區的景觀建設引入土地利用總體規劃中，并與現有的土地利用總體規劃的生態系統服務價值進行對比分析。

LNOPT是2002年由Gruehn與Kenneweg提出，用于模擬中歐地區景觀特色的生物評價模型。該模型是通過“函子”按照排列順序進行數據處理，并進行動態反饋、數據層和多區域方法的運算。通過LNOPT的生物評估模型、社會經濟評估模型和非生物評估模型這3個模型的平臺分別對水源涵養功能、物質生產功能、土壤保護功能、生物多樣和娛樂文化功能進行數據轉化、矩陣加權和數據計算。通過三步封裝，提供一系列的計算，利用ArcGIS 9.3成圖。

采用Costanza等[18]的生態系統服務價值估算方法對氣候調節、生物多樣性、氣體調節、土壤保護、物質生產、廢物處理、水源涵養、娛樂文化和原材料9種生態系統服務功能價值進行估算，得出研究區優化前后的生態系統服務價值總量。

2 景觀生態模型的構建

2.1 水源涵養功能模型

水源涵養服務功能的意義在于研究區中的水資源調節程度。根據該區域中的河流、水庫的地理位置，以及整個河流水資源的利用和徑流的調節作用進行綜合考慮。一般地區涵養水源功能是由于地表覆蓋、土壤滲透和地形這3方面構成，它們主要受地表覆蓋率，土壤滲透力，地形等因素影響。根據該區域生態系統涵養水源服務功能的影響因素和生態環境的特征，考慮數據可獲得性，選擇地形坡度、土壤滲透、植被覆蓋度和含水量作為重要評價指標，根據懷里地區的地形地貌特征，降水分布情況、土壤以及植被覆蓋，進行不同等級劃分，各指標的分級、賦值和權重通過專家打分法確定。

2.2 物質生產功能模型

從懷來縣的生態系統服務功能出發，選擇能夠直接生產產品的功能進行評價。根據生態系統提供的農產品的能力作為重要的分級依據。評價研究區生態系統的物質涵養功能，結合該區域的地形地貌特征和產品生長條件，考慮該區域的數據可行性，選取土壤類型、剖面構型、有機質含量和坡度作為重要的評價指標，再根據該區域的地形地貌和生長條件進行等級劃分，各指標的分級、賦值和權重通過專家打分法確定。

2.3 土壤保護功能模型

土壤保護功能的評價是在土壤侵蝕性的基礎上，依據土壤侵蝕情況和土壤侵蝕對河流或者水資源的影響來進行評價。懷來縣地形比較復雜，以山地為主，其中大多數都是坡度大于25°的坡地，該區域容易發生土壤侵蝕，是懷來縣山區最為主要的土地生態環境問題。

土壤侵蝕敏感性是方便分辨出土壤侵蝕的區域，分析它對人類活動的影響。美國通用土壤侵蝕方程（USLE）包括坡面土壤流失影響程度的主要因素，該公式在國內外得到了廣泛的應用。通用土壤侵蝕方程（USLE）的表達式為：

A=R?K?LS?C?P（1）

式（1）中，A為土壤侵蝕量，R為降水侵蝕力，K為土壤質地因子，LS為坡度坡向因子，C為地表覆蓋因子，P為農業耕作措施因子。其中，農業耕作措施是人為因素。

從土壤侵蝕方程中，可以看出影響一個區域土壤侵蝕的主要有地理條件、水資源、植被、土壤和人類活動五大因素，這些因素同時可以被用來表示某個區域對土壤侵蝕的敏感性。根據懷來相關文獻和獲得數據情況，本研究選取了土地利用類型、坡度、土壤質地、水資源分布和距林場、林地距離作為評價因子，并對各指標因子進行不同等級劃分，各指標的分級、賦值和權重通過專家打分法確定。

2.4 生物多樣模型

懷來縣擁有豐富的植物類型和復雜的生物群落，而植物是鳥類分布和多度的第一影響因子。鳥類常常作為植物群落的指示物種，進而反映棲息地及周邊生態環境。本研究選取大白鷺作為懷來縣的生態多功能優化的焦點物種，通過觀察懷來縣鳥類的生物習性、棲息地類型、生態特征等進行分析。大白鷺是大中型涉禽，棲息于平原和山地附近的河流、水田、湖泊及沼澤地帶，以甲殼類、軟體動物、水生昆蟲以及小魚、蛙、蝌蚪和蜥蜴等動物性食物為食，攝食區域主要是河流、沼澤等淺水區域。從大白鷺攝食地區的距離來看，大多數是在距離巢穴大約5～10 km范圍內，少數在15～25 km的范圍內，極少數在巢穴周圍約2 km范圍內攝食。本研究針對大白鷺棲息地和筑巢特征，確定影響大白鷺選擇棲息地的因子，各指標的分級、賦值和權重通過專家打分法確定。

2.5 娛樂文化功能模型

懷來縣具有良好的生態環境，擁有官廳水庫、休閑度假太師莊、葡萄莊園、自然風景區等戶外游憩空間，游憩資源具有類型多、數量大、分布廣的特征。本研究根據研究區的各地區景點以及地形地類的分布情況，考慮研究區的數據可行性，選取坡度、土地類型、距農村道路和公路的距離、距水體的距離和距景區（特殊用地）的距離這5個因子作為評價指標，各指標的分級、賦值和權重通過專家打分法確定。

綜上所述，運用LNOPT軟件平臺的非生物評估程序對水源涵養、物質生產、土壤保護功能進行優化，運用生物評價程序對生物多樣進行優化，運用社會經濟評價程序對娛樂文化功能進行優化。首先是運用GIS軟件對懷來縣遙感影像圖解譯，并進行矢量化和編輯處理每個圖形的屬性，再運用插值計算，將其表面數據轉化成柵格圖層；第二步，根據LNOPT軟件的應用程序，確實功能因子，通過專家打分法確定每個因子的分值；第三步，對水源涵養的因子進行相關性檢查，并且運用專家打分法確定權重，確定每個因子的權重分值；第四步，運用LNOPT軟件平臺，結合柵格數據，通過權重加權的方法進行計算；第五步，經過LNOPT平臺數據驗證模型以研究區現狀為樣本進行校正，確定該區域功能的景觀優化圖，結果見圖1～圖5。

2.6 綜合生態系統服務功能景觀優化模型

綜合以上水源涵養功能、物質生產功能、土壤保護功能、生物多樣和娛樂文化功能的景觀生態優化模型，建立綜合的景觀生態優化模型。這5項生態系統服務功能的景觀生態優化模型是具有同等重要性的，將其賦予相同的權重。將這5項生態系統服務功能的景觀生態優化模型運用LNOPT軟件中的矩陣加權方法進行疊加，根據最終分值確定懷來縣生態系統服務價值景觀優化模型（圖6）。它們形成了連續而完整的生態系統服務功能格局，為區域生態系統服務的健康和安全提供保障。

高水平區域是生態系統服務功能在城市發展中最重要的保障范圍，是不可打破的生態紅線，是需要嚴格控制和特殊保護的地帶，應該納入城市的禁止區域和限制建設區；中水平區域是生態系統服務功能比較限制的區域，該區域可以發展農業、建設用地，適合開展一些旅游景點供給人們進行旅游和觀賞；低水平區域是應該加強生態環境建設的區域，如在城市周圍增加綠化，減少建設用地。這種景觀生態優化模型維護了城市的基本生態環境，是懷來縣可持續發展的基礎保障，為城市建設提供一定的界線。

3 研究區生態系統服務功能變化分析

3.1 研究區生態系統服務價值系數計算

生態系統服務價值當量因子指生態系統產生生態服務相對貢獻大小的潛在能力[19]，將全國農田1 hm2糧食自然產量的經濟價值定義為1，其他生態系統服務價值當量因子表示該生態服務相對于農田生態系統生產服務的貢獻大小，本研究依據謝高地等[6]制定的不同省份農田生態系統生物量因子表，對懷來縣所在地區的生態系統服務價值當量系數進行修正（河北省的修正系數為1.02）。

沒有人力投入的自然生態系統提供的經濟價值等于當年平均糧食單產價值的1/7[20，21]，中國2005年單個生態系統價值當量的經濟價值為449.1元/hm2，結合2006年《河北省統計年鑒》的相關數據，可以計算得出2005年環京津地區平均糧食產量為4 683.35 kg/hm2。全國地均糧食產量為5 896.50 kg/hm2，據此為標準對全國的生態系統服務價值當量價值進行系數修正，確定該地區單個生態當量的價值為356.70元/hm2，據此可得到該研究區單位面積土地生態系統服務價值系數（表1）。

本研究中生態服務價值當量因子按以下方法進行歸類：耕地――農田，林地――森林，草地――牧草地，水域――水體，建設用地――居民點及工礦用地和交通用地；園地以本研究區的牧草地和林地的平均值為其生態系統服務單位價值[22]。

3.2 研究區生態系統服務價值計算

根據單位面積土地生態服務價值系數和各利用類型土地面積可以得出懷來縣生態系統服務功能的總經濟價值，其計算公式：

ESV=∑（VCk×Ak） （2）

式（2）中，ESV為土地生態服務價值，單位為元；VCk為第k類土地利用類型的生態服務價值系數，單位為元/hm2；Ak為第k類土地利用類型的總面積，單位為hm2。

依上可以得出懷來縣2010年各類土地生態服務價值量（表2）。

從表2中可以得出研究區現狀各類土地生態系統服務價值量。研究區域的林地面積居多，而且單位面積生態系統服務價值比較大，因此林地的生態系統服務價值總量最高，為3.541 3×108元。由表1可知，濕地的單位面積生態系統服務價值量比較高，但是生態系統服務價值總量受到土地類型面積的影響，濕地的生態系統服務價值量僅4.149×107元。同理，水域的生態系統服務價值為2.297 6×108元。研究地區中建設用地面積相對較大，且單位面積生態系統服務價值量變現為負效應，其價值量為-5.557×107元。研究區現狀的各類土地生態系統服務價值總量為9.533 3×108元。

3.3 各類土地利用類型生態系統服務價值變化

由表3可知，依據土地利用總體規劃方案，懷來縣在土地利用總體規劃前的總生態系統服務價值是9.533 3×108元，土地總體規劃后總生態系統服務價值有所減少，為9.438 3×108元，總體減少9.50×106元。土地利用規劃后，只有耕地增加了5.09×106元，其他土地利用類型的生態服務價值量均有下降，最為明顯的是園地，為6.27×106元，水域的變化量最小，為4×104元。

基于LNOPT軟件的景觀生態優化方案，對研究區的進行景觀優化后，生態系統服務價值總量有所增加，為9.928 2×108，增加率為4.14%。就土地利用總體景觀規劃后各類用地生態系統服務價值而言，只有林地減少了1.317 3×108元，其他利用類型的土地生態服務價值均有所增加，園地生態系統服務價值增加了1.378 1×108元，明顯高于其他土地利用類型，建設用地次之，為2.162×107元。未利用地因其單位面積價值量低，面積變化小，因此生態服務價值量變化最小，僅增加了4.2×105元。

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關鍵詞：納帕海；高原濕地；植物生物量；土壤有機碳；氣候變化

中圖分類號：P467

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）8000704

1引言

竦刂參锏納長與濕地土壤的碳積累密切相關，是生態系統碳循環重要的生物因子，決定碳輸入的數量、形式及存留時間。植物生物量作為物質循環和能量流動基礎對生態系統功能起著關鍵作用，強烈影響著濕地土壤的碳輸入（郭緒虎等，2013）。在受到以溫度升高為表征的氣候變化作用下，植物生物量必然受到影響，理論上溫度升高有利于廣域分布種的生長發育，將為土壤提供更多的碳輸入，使得土壤有機碳積累水平增加，改善濕地土壤的理化性質，增加保水與養分富集作用，進而為濕地植物的生長發育提供條件。

高原濕地作為全球濕地的重要組成，對氣候變化十分敏感，位于橫斷山脈的納帕海高原濕地擁有豐富的濕地植物群落（董瑜等，2014），其生物量積累是碳循環過程的重要環節，隨著氣候變暖，生物量積累增加，但土壤有機碳積累是否也隨之增加？本研究利用云南高原立體地形的海拔梯度變化所形成的立體氣候特征，以不同海拔梯度形成的溫度差異作為影響因子，分析研究納帕海濕地優勢植物生物量增加對土壤有機碳積累的影響。進一步了解和認識高原濕地與氣候變化間的關系及其響應過程，為應對氣候變化提供理論依據。

2材料與方法

2.1實驗設計

以滇西北高原典型濕地納帕海（海拔3260 m）為研究對象，將適應了納帕海濕地氣候條件的茭草（IaniaCuciflora）、水蔥（Scirpus abernaemontani）2種優勢植物連同生長基質組成的植物-土壤單元，于2010年移至海拔2437 m的拉市海濕地和海拔1886 m的滇池流域。于植物生長初期，在原生地納帕海分別挖取植株叢數不低于100 株的茭草、水蔥植物群落及其土壤單元（ 其中土壤厚約50 cm） ，各單元整體分別移栽至區域氣候條件不同的麗江拉市海湖濱、滇池流域，分別置于長300 cm、寬150 cm、深100 cm 的實驗池中，植物淹水深度以其原生環境為基準，每種植物設3個重復，以滿足分析采樣和統計分析要求。同時，在移出地納帕海做同樣移出實驗，以作比較研究的參照。三地氣候條件差異明顯，從分別設置于三地的Portlog自動氣象站多年觀測數據（表1）可知，隨海拔降低，降水和氣溫隨之增加。

2.2樣品與數據采集

于2010年和2016年分別在納帕海、拉市海與昆明滇池流域三個研究地用原狀取土管采集10～30 cm土壤，用塑封袋包裝標號后帶回，風干后挑出根系，研磨過100目篩，用重鉻酸鉀外加熱法測定有機碳含量（鮑士旦，2000）。分別于2010年和2016年于植物生長末期（9月）設置3個1 m×1 m的樣方，在每個調查樣方中分別齊地刈割25 cm×25 cm植株，帶回實驗室放置于65℃的烘箱中，烘干至恒重，用電子天平分別進行稱重，估算出植物生物量。

2.3數據處理

采用Excel 2007與SPSS19.0進行數據分析與統計制圖。

3結果與分析

3.1茭草與水蔥兩種植物地上生物量

2010年實驗池建立時采集計算三地的茭草與水蔥植物生長末期地上生物量分別為（853. 6±58.2）g/m2和（730.7±7.8）g/m2，2016年納帕海茭草與水蔥生物量分別為（984.0±10.9）g/m2和（1122.6±11.9）g/m2；拉市海分別為（1484.6±13.7）g/m2和（1683.1±10.7）g/m2，相比納帕海茭草生物量增加50.9%，水蔥生物量增加49.9%；滇池流域分別為（1786.3±13.3）g/m2和（2000.9±11.5）g/m2，相比拉市海茭草生物量增加20.3%，水蔥生物量增加18.8%，呈現出隨海拔降低的溫度升高，茭草與水蔥的植物生物量逐漸增加的趨勢（圖1）。

3.2土壤有機碳含量變化

2010年試驗初始時采集的三地茭草與水蔥土壤有機碳含量分別為（67.91±4.58）mg/kg與（55.11±6.31）mg/kg，實驗建立6年后（2016年）納帕海濕地植物茭草的土壤有機碳含量為（60.34±3.91）mg/kg、水蔥的土壤有機碳含量為（65.78±4.72）mg/kg，移至麗江拉市海濕地后，隨著氣候條件的改變，特別是溫度的上升，茭草的土壤有機碳含量下降為（36.28±3.49）mg/kg、水蔥的土壤有機碳含量下降為（34.66±2.58）mg/kg、；移至滇池流域試驗地后，茭草，水蔥2種植物的土壤有機碳含量分別為（21.75±1.35）mg/kg、（21.55±2.65）mg/kg?？梢?種植物類型下的納帕海濕地土壤有機碳含量，均隨著海拔下降氣候條件改變的溫度上升，呈現出較為明顯的梯度下降（圖2）。移至拉市海濕地的2種植物茭草，水蔥土壤有機碳含量分別減少39.87%，47.31%；移至滇池流域2種植物的有機碳含量在拉市海減少的基礎上分別下降了40.05%，37.82%。

4討論

隨著納帕海、拉市海與滇池流域的溫度升高，三個研究地的茭草與水蔥地上生物量依次增加。說明茭草與水蔥作為濕地廣域分布物種，其對溫度脅迫有著良好的適應性，這與董瑜等人對納帕海濕地優勢植物生理生化特性的研究結果一致（董瑜等，2014）。高溫促進了兩種優勢植物的生長發育，使其光合固碳能力提高，初級生產力增加，地上生物量的留存增加，理論上增加了其土壤有機碳的輸入量。與理論預期不同的是，納帕海濕地土壤有機碳積累水平在溫度升高時減弱，從2010年試驗初始時土壤有機碳含量與移出地6年后的土壤有機碳含量值比較看，雖差別不大，但呈現隨著時間推移，土壤有機碳在不斷積累的規律。作為納帕海濕地生態系統重要的碳匯植物，這對高原濕地碳積累及其區域碳平衡有著重要意義，對維持長江上游的濕地水源涵養功能有著重要作用。在溫度升高的背景下，茭草與水蔥的生物量積累與土壤有機碳積累負相關，不僅直接影響到土壤有機碳的積累水平，而且影響到生態功能的發揮。雖然以溫度升高為主要表征的氣候變化促進了納帕海濕地優勢植物的生長發育，光和固碳能力得到提升，地上生物量增加，但其土壤有機碳積累水平卻逐漸下降。濕地碳匯植物良好的生長發育未能給濕地土壤提供有效的碳輸入，降低了土壤有機碳積累水平。另一方面，造成這種結果的原因有可能是溫度升高加速了土壤有機碳的分解速率，導致土壤碳輸出超過碳輸入，在這種情況下，即使植物群落生物量作為碳匯在增加，土壤有機碳分解又變成碳源大量逸出，致使濕地土壤碳循環失衡，進一步增加了濕地溫室氣體的排放，加劇了地區氣候變化（田昆，2008）。

5結論

以上研究與董瑜和郭緒虎等人的研究結果相似，進一步論證了氣候變化影響土壤碳積累，溫度升高導致濕地生態系統負反饋的研究結論。盡管以溫度升高為主要表征的氣候變化有利于濕地優勢植物群落的生長發育和地上生物量的留存，但隨著溫度持續增加，是否會出現其他優勢植物，納帕海濕地優勢植物的生態位是否會產生變化，其植物群落結構又是否會發生改變？目前受到研究時間尺度的限制無法進行驗證。但持續的增溫將最終將改變濕地生態系統的碳循環過程，進一步破壞其生態功能，反作用于當地小氣候，放大了氣候變化的不利影響。而濕地土壤有機碳積累水平的下降，將使高原濕地涵養水源，富集營養等各種功能減弱或遭到破壞，其所帶來的負面效應遠遠超過正面效應。因此，在全球氣候變化的大環境下，應加強監測研究，以應對氣候變化。

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篇4

1材料與方法

1.1供試材料

1.1.1供試土壤

供試土壤采自西北農林科技大學試驗田,土壤塿類型為土,土壤肥力中等,其主要理化性質為:pH8.32,有機質13.20g•kg1,全氮、全磷、全鉀含量分別為0.79g•kg1、0.61g•kg1和11.14g•kg1,堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為61.03mg•kg1、16.67mg•kg1和154.40mg•kg1。土樣風干、混合均勻后過篩備用。

1.1.2供試肥料

供試肥料包括尿素、磷酸二氫銨、硫酸鉀、有機無機復混肥、生物復混肥。有機肥為將豬糞、小麥秸稈等調節到合適的C/N、pH和含水量后經高溫堆制發酵腐熟制作而成,其主要養分含量為N18.6g•kg1、P2O59.0g•kg1、K2O12.2g•kg1。生物復混肥是在有機肥的基礎上加入少量的無機肥,無機肥配比為N4%、P2O52%、K2O3%[10],然后將液體芽孢桿菌復合菌劑(固氮菌Azotobacterchroococcum、解磷菌Bacillusmegaterium、解鉀菌Bacillusmucilaginous由西北農林科技大學資源環境學院微生物實驗室提供,已鑒定各菌株間無拮抗)與蛭石按1∶2混合吸附,均勻摻入上述有機無機復混肥中。有機無機復混肥是添加等量滅菌的蛭石,其中的有機肥、無機肥及其配比均與生物復混肥完全相同。肥料均為自制,配制完成后保存1個月再施用。生物復混肥和有機無機復混肥中氮磷鉀含量均為N55.5g•kg1,P2O518.7g•kg1,K2O36.9g•kg1,有機質360.8g•kg1,功能芽孢桿菌總量為0.21×108cfu•g1。

1.1.3供試作物

供試作物為“鄭單518”玉米,由西北農林科技大學種子公司提供。

1.2試驗設計

試驗采用盆栽的方式,于2011年6月在西北農林科技大學資源環境學院玻璃網室中進行。試驗設置對照(CK,不施肥)、無機肥(T1)、有機無機復混肥(T2)、生物復混肥(T3)4個處理,4次重復。生物復混肥按0.20g(N)•kg1(土)施入,其他肥料均按生物復混肥中氮磷鉀的量等量施用。將肥料與12.5kg土樣充分混勻后裝盆,澆透水至土壤含水量為田間最大持水量的60%。玉米催芽后直接播種,出齊苗后間苗,每盆保留3棵,并于定苗1d、15d、30d、45d、60d時采集土壤樣品,在各個處理4次重復內隨機取0~20cm的土壤各100g并置于4℃冰箱,用于分析土壤微生物學特性;取玉米生長60d時的土樣在48h內進行土壤微生物群落功能多樣性分析。試驗設置保護行,試驗期間根據實際情況定量澆水,并經常更換盆的位置,不同處理的盆栽管理措施均一致。

1.3測定項目和方法

土壤微生物群落功能多樣性分析采用BIOLOGECO測試板進行測定[11]。土壤微生物量碳、氮、磷用氯仿熏蒸提取法測定[1112],采用重鉻酸鉀外加熱法測定提取液中的可溶性碳,采用過硫酸鉀氧化法測定提取液中的總氮,采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定提取液中的總磷,土壤微生物量碳、氮、磷的換算系數分別為0.38、0.54、0.40。

1.4數據處理

采用微平板培養96h的數據進行數據統計分析,采用AWCD、Shannon指數和豐富度指數來表征土壤微生物群落代謝功能多樣性[8,13]。數據經Excel2003處理后,采用SPSS16.0軟件進行方差分析和主成分分析,主成分分析采用協方差矩陣為因子提取依據,其他參數選取系統默認值。

2結果與分析

2.1生物復混肥對土壤微生物群落功能多樣性的影響

2.1.1土壤微生物群落多樣性指數分析

土壤微生物群落功能多樣性是土壤微生物群落狀態與功能的指標,反映了土壤微生物的生態特征。表1為玉米生長60d時各施肥處理的土壤微生物群落功能多樣性指數,從表1可以看出,BIOLOG微平板培養96h時,T3處理AWCD與其他處理間差異顯著;微生物群落Shannon指數大小順序為T3>T1>T2>CK,T3處理與其他處理間差異顯著;T3處理土壤微生物群落的豐富度指數高于其他處理。以上結果表明,生物復混肥處理(T3)可以提高土壤微生物群落的功能多樣性和種群豐富度,有利于提高土壤生態系統的穩定性。

2.1.2土壤微生物對6類碳源的利用

土壤微生物對不同碳源的利用情況反映了土壤微生物的代謝功能類群。從表2可以看出,玉米生長60d時,T1、T2、T3處理土壤微生物群落利用碳源的顯著類型為糖類、羧酸類和氨基酸類,可能是因為這3類碳源是土壤微生物代謝最基本的物質,能夠被大多數土壤微生物代謝利用。而對于多聚物類、多酚化合物類和多胺類這3類碳源,T3處理與其他處理間差異顯著,表明T3處理的土壤微生物碳代謝群落結構與其他處理有所不同,該處理土壤微生物群落對多酚化合物類的利用明顯高于其他處理,可能是土壤中施入的有機肥在微生物作用下,腐殖化過程中多酚類物質有一定積累,進而激活了能夠利用多酚類物質的微生物的活性,從而提高了土壤微生物對多酚化合物類物質的代謝與利用。土壤中微生物對多酚類物質的利用顯著提高的現象在其他研究中也有出現[14],具體原因還需要進一步研究。

2.1.3土壤微生物群落功能多樣性主成分分析

為清晰地了解不同施肥處理對土壤微生物群落代謝能力的影響,利用培養96h后測定的AWCD數據進行主成分分析(PCA)。從表3可以看出,對PC1(第1主成分)貢獻大的碳源(特征向量≥0.50)有17種,其中糖類占35%,羧酸類占24%,影響PC1的主要碳源為糖類,其次為羧酸類和氨基酸類;對PC2(第2主成分)貢獻最大的碳源糖類占50%,其次為羧酸類(25%),因此,對PC1和PC2起分異作用的主要碳源是糖類和羧酸類。與PC1正相關程度較高的碳源有α-D-乳糖和L-精氨酸,負相關的碳源有D,L-α磷酸甘油和吐溫40,不同施肥處理土壤微生物在碳源的利用上既有共同點又有差異,差異可能是由于不同處理土壤微生物群落有所差異,也可能是因為某些碳源是微生物生理代謝途徑中的重要物質[15]。從不同施肥處理土壤微生物群落功能多樣性的主成分分析可以了解各種處理土壤微生物群落功能的相似狀況,結果如圖1所示,PC1方差貢獻率為27.640%,PC2為19.089%。不同處理土壤微生物群落在碳源的利用能力上存在明顯差異,表現在它們在第1、2主成分上得分系數差異明顯。CK、T1和T2處理的土壤微生物在PC1上的得分值分布一致,與T3處理區分明顯,T3處理土壤微生物在PC1上的得分值均為正值,CK、T1和T2處理土壤微生物在PC1上的得分值基本為負值;T2處理土壤微生物在PC2上的得分值為正值,而CK和T1處理土壤微生物在PC2上的得分值基本上為負值,較難分開。這表明生物復混肥處理的土壤微生物群落代謝結構與其他處理具有明顯差異,而無機肥和CK處理土壤微生物群落功能相似。施用生物復混肥能提高土壤微生物對不同碳源的代謝能力,提高土壤微生物群落功能多樣性,為土壤提供一個良好的生態環境。

2.2生物復混肥對土壤微生物量碳、氮、磷的影響

土壤微生物生物量是土壤有機庫中的活性部分，是存在于土壤微生物體內或殘體細胞中可供利用的養分的貯備庫,是土壤養分轉化的動力和中轉站,與土壤中的C、N、P等養分轉化和循環過程密切相關,反映土壤微生物活動的強弱和養分轉化速率的快慢,從宏觀上反映土壤微生物活性的總體狀況,是土壤生物質量、土壤肥力變化的靈敏指標。研究表明,不同施肥制度對土壤微生物生物量也有顯著影響[1618]。從圖2可以看出,土壤微生物量碳、氮、磷的變化規律大體一致,土壤微生物量在玉米整個生長期中大致呈先升高后逐漸平穩的變化趨勢,與王艷霞等[19]研究結果相似;且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物復混肥處理最高,最高值分別為333.21mg•kg1、53.02mg•kg1和22.20mg•kg1。在土壤微生物量碳變化規律中,生物復混肥處理在玉米生長第30d、45d時較高,并且顯著高于其他處理。生物復混肥處理顯著提高土壤微生物量碳的主要原因可能是生物復混肥中所添加的功能性微生物菌群施入到土壤中,能夠使有益微生物在土壤中形成優勢種群,很好地在植物根際成功定殖,發揮其生態功能;另一方面,生物復混肥本身帶入的活性有機碳源促進了土壤微生物的繁殖,提高了土壤微生物活性。各處理土壤微生物量氮含量在定苗前期沒有明顯差異,在玉米生長第30d時顯著升高,生物復混肥處理的微生物量氮含量與其他處理相比差異顯著。反映出玉米快速生長期時由于根際活動等促進土壤微生物大量繁殖,生物復混肥處理提高了土壤微生物活性,氮素固定同化到微生物體內引起土壤微生物量氮含量升高。土壤微生物量磷的變化規律與土壤微生物量碳、氮不同,玉米生長前期各處理間差異不明顯,在玉米生長第15d后生物復混肥處理的土壤微生物量磷顯著升高,說明玉米快速生長期間,土壤微生物對土壤中有機態和無機態磷的同化作用加大,以微生物量磷的形式存在,土壤中微生物解磷與固磷作用也與土壤中可降解有機物的數量有關,有機或無機肥料中的磷素對土壤微生物量磷的增加有明顯的貢獻作用[2022]。本試驗土壤微生物量磷的升高趨勢比較穩定,與趙蘭鳳等[23]研究結果相似。

3討論

不同施肥措施會導致土壤微生物功能多樣性的系統變化,形成各自特定的土壤微生物種群,長期施用有機肥可明顯增加土壤微生物種群的變異程度[24]。羅希茜等[25]研究稻田土壤微生物群落發現,施用化肥或配施有機肥可使黃泥土土壤微生物的碳源利用率顯著高于對照,有利于維持土壤微生物的碳源利用能力。Wei等[26]研究長期不同施肥處理對黑土細菌群落結構和功能的影響,結果表明無機肥處理與有機無機復混肥處理土壤微生物在單一碳源利用率方面沒有顯著性差異,但在土壤微生物群落結構組成、功能穩定性上有差異,施用化學肥料會降低土壤微生物群落的穩定性,本研究結果與上述研究結果類似。徐華勤等[27]對茶園土壤微生物群落功能多樣性的主成分分析表明,糖類和羧酸類物質是區分各處理的主要碳源。本研究主成分分析結果也表明,不同施肥處理土壤微生物功能多樣性差異明顯,起分異作用的主要碳源是糖類和羧酸類。Garland等[28]研究表明,樣本在主成分軸上的分布與微生物對碳源底物的利用能力有關,PC1解釋了大部分的變異,生物復混肥處理分布在PC1的正方向,結合生物復混肥處理對6類碳源的利用,進一步證實生物復混肥處理可提高土壤微生物的代謝能力。土壤微生物功能多樣性變化不僅受施肥影響,還與土壤養分密切相關,但是這方面的研究還較少?？拙S棟等[29]和區余瑞等[30]的研究表明,土壤有機質和全氮含量與土壤微生物功能多樣性呈正相關。因此,為了全面表征土壤肥力的微生物指標體系,本研究將從土壤微生物多樣性與養分的關系方面進一步探討生物復混肥的施用效果。土壤微生物量能夠快速反映土壤養分含量變化及植物根際活動帶來的土壤微生物活性的變化。Masto等[17]認為微生物熵更能夠反映出土壤微生物活性和土壤有機碳的動態變化。土壤微生物群落結構的變化可能是導致土壤微生物量變化的首要原因[31]。在本研究中,生物復混肥處理能夠提高土壤微生物群落功能多樣性,其土壤微生物群落結構也比較穩定,因此,在玉米快速生長期間生物復混肥處理的土壤微生物量顯著高于其他處理,具有較大的N、P、K中轉代謝庫,能夠為植株提供更多的有效養分。

篇5

關鍵詞：LUCC變化；生態服務價值；中國北方農牧交錯帶

中圖分類號：F323.22 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.01.017

Evaluation of Ecosystem Service Value Based on Land Use-Terrestrial Ecosystem Coupled Model

—A Case Study From the Farming-Grazing Transitional Zone of Northern China

JIANG Li1， XU Xia1， LIU Ying-hui2， XU Li1， TIAN Yu-qiang1

（1.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology， Beijing Normal University， Beijing 100875， China； 2.College of resource science and technology， Beijing normal university， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： Land use is an important part of the human-earth system， it can provide huge ecosystem services. This paper considered the primary production， the balance of CO2 and O2， nutrient cycling， water conservation， soil erosion control and other major service functions， and proposed a method based on land use - terrestrial ecosystem coupled model to estimate the land use ecosystem service value. The results show that during 1970s—2000， the total ecosystem service value of the farming-grazing transitional zone of northern China has been changed from the 143.4 billion yuan to 129.6 billion yuan RMB lower after recovering from declines in 1990s. The land use structure and spatial pattern has an impact on the value of ecosystem services. The cropland and grassland ecosystem offered the main ecosystem service value， being 31% and 44% respectively. And the proportion of the ecosystem services value in forest ecosystem has continued to rise although it’s small size. We should further strengthen the protection of ecological environment.

Key words： land use change； ecosystem service value； the farming-grazing transitional zone of northern China

收稿日期：2013-10-31；修訂日期：2013-11-28

基金項目：國家自然科學基金項目（41030535）；國家自然科學基金項目（30900197）；國家973項目（2011CB952001）

作者簡介：蔣力（1987—），女，湖南人，在讀碩士生，主要從事土地利用變化與陸地生態系統研究。

通訊作者簡介：徐霞（1977—），女，湖北人，副教授，主要從事土地利用模擬模型研究。

生態系統服務是指通過生態系統自身的結構、過程和功能，直接或間接地得到生命支持產品以及提供服務[1-2]。根據相關研究提出的生態系統服務功能分類[3-4]，生態系統服務功能可以歸納為供給功能、調節功能、生命系統支持功能和文化娛樂功能等。其中，為人類提供食物、工業原材料等可以商品化的功能，稱為直接價值功能；而氣候條件、水源涵養等難以商品化的功能，稱為間接價值功能。生態服務功能的間接價值雖然不表現在國家的核算體制上，但它們的價值可能大大超過直接價值。Costanza在1997年最先開展了對全球生態系統服務價值的系統評估工作，確定了生態服務價值的評估原理和科學意義之后[1]，生態服務價值研究已成為當今生態系統可持續性研究的熱點之一[4]。

土地利用變化是目前人地系統研究中的一個重要方面，它對環境和生態的作用在全球環境變化研究領域受到高度重視。土地利用的生態服務價值首先表現在它不僅是農業和畜牧業發展的重要物質基礎，而且還具有生物多樣性保護、涵養水源、防風固沙等重要生態功能[5]。同時，土地利用是人類最基本的經濟活動，它的不斷變化也會引起生態系統結構和功能的變化，從而導致生態服務價值的改變[6-7]，因此，研究土地利用變化下的生態系統服務價值具有重要意義。目前，我國對于土地利用驅動下生態服務價值的變化做了大量的研究，主要體現在：歐陽志云、王偉等對生態系統服務的概念、內涵和價值評估方法進行了闡述[7-8]；謝高地等對中國自然草地和青藏高原高寒草地的生態系統服務價值進行了評估，并根據Costanza提出的核算理論利用專家打分法制定了中國生態系統服務價值當量因子表[9]。此后，以中國生態系統服務價值當量因子表為基礎，結合不同研究區土地利用變化的生態系統服務價值評估大量展開[10-18]。此外，基于遙感和GIS技術研究土地利用/覆蓋變化背景下區域生態系統服務價值變化的研究也逐漸增多[19-22]，并對草地、森林、流域等生態系統服務價值進行評估。這些研究主要對當年的價值進行靜態分析，且依賴于經濟學理論，而缺乏對生態系統自身規律的分析。關于土地利用結構和格局與生態服務價值的內在聯系的定量研究較少。由于生態系統的服務功能與生態系統自身的結構與過程有關，且極易受到不同區域地理、氣候的影響，因此，能夠進行土地利用格局變化、生態系統結構、生態過程與服務功能的關系分析，可進一步為生態服務功能評價提供相對可靠的生態學基礎，也成為目前研究的一個方向[23]。本研究基于土地利用——陸地生態系統耦合模型（TESim_R模型），通過對氣象、植被、土壤以及控件屬性等參數的輸入，得到不同土地利用模式下的生態過程數據，并在此基礎上依據不同的生態服務功能，對土地利用的生態服務價值進行評估。

1 研究區概況

中國北方農牧交錯帶是分隔我國北方東部農區與西部天然草地牧區的生態過渡帶，斜貫東北-西南，北起大興安嶺西麓的呼倫貝爾，西至青海東部，南至寧夏南部，總面積約為72.6萬km2，包括有10省205縣（旗），總人口約6 000多萬[24]，在地理上具有很強的過渡性，同時該地區自然資源條件多樣和相當脆弱，使得該研究區成為我國一個重要的生態脆弱區和生態過渡帶。此外，隨著人類活動長期以來的超強度利用和干擾，該區域的土地利用強度與空間格局發生了巨大變化，嚴重影響了生態服務功能的發揮。因此，以中國北方農牧交錯帶為研究對象，研究土地利用數量結構和空間格局變化對于陸地生態系統服務價值的影響具有重大實際意義。

2 研究方法

2.1 數據來源及處理

（1）土地利用數據：本文中使用的土地利用數據有4期，20世紀70年代的土地利用數據來源于中國科學院地理與資源研究所1992年的1∶400萬土地利用空間分布圖，其他3期的數據來源于80年代中期，90年代初期和2000年的TM遙感影像的解譯結果。

（2）氣象、地形數據：來源于中國科學院地理科學研究所1992年的1∶400萬數字地圖中的中國地貌圖、中華人民共和國國家測繪局1995年編制的1∶25萬地形高程數據庫。氣候資料數據來源于中國氣象局氣象站點數據，選擇了中國北方農牧交錯帶及其周邊地區133個站點的數據，時間范圍為1976—1999年。

（3）統計數據：包括1976—1999年的全國統計年鑒，中國北方農牧交錯帶10省統計年鑒，每年林業統計年鑒、最近時期的調查數據。價格數據來源于中國統計年鑒以及實際調研數據。

2.2 土地利用——生態系統耦合模型

土地利用——陸地生態系統耦合模型（TES-LUC模型），該模型包括幾個大的模塊，土地利用動態過程模塊、凈第一性生產力模塊、水分運動模塊、土壤侵蝕模塊、碳氮元素循環模塊，模型的驅動因素為氣象、植被、土壤以及地理空間屬性和不同植被的相關生理參數等。利用不同的輸入參數，可以得到不同土地利用空間格局下的生態系統過程數據。針對研究區的土地利用實際情況，使用實際氣象數據資料作為驅動，各種空間屬性、植被以及土壤等相關參數，以及相關變量的初始值形成輸入文件，驅動土地利用——生態過程耦合模型TES-LUC，在模型進行多次迭代運算之后，得到4期土地利用現狀下研究區不同格點的凈初級生產力（NPP（x））、平均土壤侵蝕量（E（x））、平均土壤含水量（Q（x））以及平均土壤有機質含量（U（x））的模擬結果，以及區域整體平均的凈初級生產力（NPP（x））、平均土壤侵蝕量（E（x））、平均土壤含水量（Q（x））以及平均土壤有機質含量（U（x））的模擬結果，隨后進行各個格點以及研究區整體生態服務價值的計算。

2.3 生態系統服務價值評價方法

根據Costanza等人的分類方法，考慮到研究區的地理地貌特征和植被土壤類型，本文將研究區生態系統服務價值劃分為初級生產、氣候調節、養分循環、水源涵養、侵蝕控制五大類評價指標，以土地利用—生態系統耦合模型模擬的凈初級生產力（NPP）輸出值為基礎，分別計算5個類別的生態服務價值，各類別指標服務價值的評估方法如下。

2.3.1 初級生產價值 凈初級生產力（NPP）和生物量是反映有機物質生產的兩個重要指標，生物量是反映物質的儲存量，而初級生產力是反映某一時間段（如一年）所生產的有機物質量，利用 TES-LUC模型模擬的凈初級生產力（NPP），根據有機物質的單位質量價值，換算得到研究區內生態系統初級生產的價值，具體計算公式為：

Vn=∑∑NPP（x）×Pn（x）

式中，Vn為初級生產的生態系統服務價值（元），NPP（x）為每個柵格內的NPP模擬均值，Pn（x）為單位有機物價值。

2.3.2 氣候調節價值 在評估生態系統固定CO2和釋放O2兩項服務功能時，根據光合作用與呼吸作用的反應方程式，推算每形成1 g干物質需要的CO2的量（一般取1.62 g）和釋放O2的量（一般取1.2 g）[25]；然后利用碳稅法估算吸收CO2的功能價值，工業制氧法估算釋放O2的功能價值， 計算公式為：

Vr=∑∑1.62×NPP（x）×Pr

Vo=∑∑1.2×NPP（x）×Po

式中，NPP（x）為TES-LUC模型模擬的每個柵格內的NPP，Pr、Po分別為碳稅法中CO2的單位質量價值和工業制氧法中的工業制氧價格，CO2的單位質量價值借用瑞典碳稅率0.15美元·kg-1（C）來計算，換算成吸收CO2的稅率為3.36×10-4美元·g-1（CO2）[26]； O2的工業制氧價為4×10-4元·g-1 （O2）[27]。

2.3.3 養分循環價值 生態系統中的植被在生長過程中，能夠同時固定其他養分物質，這些營養物質通過復雜的食物網而循環再生，并成為全球生物地化循環不可或缺的環節。評估生態系統在養分循環中的作用時，以TES-LUC模型模擬的NPP為基礎，估算其重要營養物質氮、磷、鉀在生態系統中的年吸收量。根據統計資料，氮、磷、鉀肥的平均價格分別為400，350，350元·t-1；對應的純氮、磷、鉀元素的折算率分別為79/14，506/62，174/78，即：

Vu=Vun+Vup+Vuk

Vun=∑∑NPP（x）×Rn1×Rn2×Pn

Vup=∑∑NPP（x）×Rp1×Rp2×Pp

Vuk=∑∑NPP（x）×Rk1×Rk2×Pk

式中，Vu為區域生態系統在一時間段內吸收的營養物質價值；Vun、Vup、Vuk分別為吸收的氮、磷、鉀元素價值；Rn1、Rp1 、Rk1分別為各類生態系統中氮、磷、鉀元素在有機物中的分配率（表1）[28]；Rn2、Rp2、Rk2為純氮、純磷、純鉀分別折算為氮肥、磷肥、鉀肥的比例；Pn、Pp、Pk分別為區域時間段內氮肥、磷肥、鉀肥的平均價格。

2.3.4 水源涵養價值 涵養水源是生態系統的一個重要功能，可以參照李金昌等[29]的研究方法來評價生態系統對涵養水源的間接經濟價值。通過TES-LUC模型模擬水分的垂直運動得到不同土壤層的土壤體積含水量。而土壤涵養水源類似于水庫蓄水，因此，通過建立需水量為1 t的水庫的費用來估算涵養水源的價值，查閱工程造價成本可知，中國每建設1 m3庫容的平均成本花費為0.67元[25]。

Vw=∑∑Q（x）×Pw（x）×S（x）

式中，Q（x）為TES-LUC模型模擬的土壤含水量，Pw（x）為建成單位庫容的花費成本，S（x）為對應的面積。

2.3.5 土壤侵蝕價值 根據水利部頒布的《土壤侵蝕分級分類標準》[30]，土壤侵蝕包括減少土地損失面積的價值、減少土壤肥力損失的價值和減少泥沙淤積的價值，可通過TES-LUC模型模擬的土壤侵蝕量和土壤有機質對這一價值進行計算。

（1）土地面積減少量。主要根據土壤侵蝕量和土壤耕作層的平均厚度來計算，以我國土壤耕作層的平均厚度（0.3 m）作為土層厚度，采用土地的機會成本法估算土地面積減少的經濟價值，計算式為：

Vss（x）=[E（x）+0.3]×OC（x）

式中，Vss（x）為每個柵格處在一段時間內減少的土地面積損失價值，E（x）為TES-LUC模型模擬的土壤侵蝕量，OC（x）為土壤生產的機會成本（元·m-2）。其取值是根據不同的生態系統類型來確定的，如表2所示。

（2）土壤肥力損失量。保持土壤肥力主要包括減少有機質損失，氮、磷、鉀損失，分別由以下公式計算：

Vfec（x）=E（x）×U（x）×Pfc

Vfec（x）=E（x）×N（x）×Pfn

Vfep（x）=E（x）×Cp（x）×Pfp

Vfek（x）=E（x）×Ck（x）×Pfk

Vfe（x）=Vfec（x）×Vfen（x）×Vfep（x）×Vfek（x）

式中，Vfec（x）、Vfen（x）、Vfep（x）、Vfek（x）分別為減少N、P、K損失的功能價值，E（x）為TES模型模擬的土壤侵蝕量；U（x）為TESim模型模擬的單位土壤有機質含量；N（x）、Cp（x）、Ck（x）、分別為土壤的純N化肥當量，純P化肥當量和純K化肥當量；Pfc、Pfn、Pfp、Pfk分別為柴薪、氮肥、磷肥、鉀肥的平均價格。土壤中的氮元素、磷元素和鉀元素含量則參考研究區的文獻數據北方農牧交錯區[5] 部分（表3）。

（3）泥沙淤積價值。通常，土壤侵蝕會導致部分泥沙淤積于水庫、江河、湖泊等處，并直接造成其需蓄水量的下降，從而在某種程度上加劇干旱、洪澇等災害的發生。生態系統減少的這部分損失的價值可以近似根據蓄水成本來計算：

Vst（x）=E（x）×Ltr（x）×Pre（x）

式中，Vst（x）為生態系統在一段時間內減少淤泥損失的價值；E（x）為TES模型模擬的土壤侵蝕量；Ltr（x）為總侵蝕量中會造成淤積的泥例；Pre（x）為平均庫容工程費。

綜合上述3項因子價值，最終可得土壤侵蝕功能價值為：

Usr=Vss+Vfe+Vst

2.4 價格參數的處理

由統計資料不難發現，物價水平在1976—2000年的模擬期間，有著顯著的上升趨勢。由于生態效益評估涉及到不同年份間生態系統服務價值的比較，根據區域生態資產計算的特點，且受限于價格數據的來源，因此，必須對不同年份的價格變量進行轉換和折算。本研究采用消費物價指數（Consumer price index，CPI），以1978年為貨幣基準年，近似處理不同年份得到的價格數據（圖1），從而納入統一的評估框架。

將所有價格數據和中間參數小結如下，表4展示了評估框架中，價格參量的數值、單位、數據來源和涵義。

3 結果與分析

3.1 不同土地利用數量結構下的生態服務價值

表5給出了從20世紀70年代—2000年研究區土地利用類型數量結構變化的統計結果。從表5中可以看出，我國北方農牧交錯帶土地利用結構以草地和耕地為主，分別占到總面積的33.26%（2000年）和41.63%（2000年），合計達到74.89%。自20世紀70年代到2000年，土地利用結構發生了較大變化，從總體趨勢來看，可以分為兩個階段，第一階段為20世紀70年代到20世紀80年代后期，土地利用數量結構劇烈變化。其中，耕地、草地所占面積急劇增加，其中增幅最大的是草地，上升了11%；而林地所占面積則大幅下降，產生原因可能是由于社會經濟的快速發展和人口的急劇增加，大量的林地轉化為可用于耕種的耕地和可用于放牧的草地。另一階段是1980年代后期到2000年，土地利用變化方向產生一定轉變，且土地利用變化程度減緩，其中，耕地保持平穩上升趨勢，林地經過小幅上升后略有下降；而草地保持略微下降趨勢。表明土地利用類型逐漸由林地向耕地和草地轉化。另外，為了防風固沙、保持水土，一些防護林工程也陸續開始實施，使得1980年代后期的林地所占面積有所回升。

運用前文所述方法，對研究區生態服務價值進行計算，結果見表6。從表中可以看出，從生態服務價值總值來看，中國北方農牧交錯帶的生態服務總價值變化，大體上可以分為兩個階段，從20世紀70年代到20世紀90年代，生態服務總價值由1 434億元下降到1 291億元，這是因為土地利用變化總體趨勢為耕地和草地大量增加，林地減少。而耕地和草地的單位生態服務功能價值指數遠遠小于林地。從20世紀90年代到2000年，生態服務總價值開始回升，這也與土地利用數量變化程度減緩和生態環境效益改善有關系。從不同土地利用類型所占的生態服務價值的數量比例來看，草地由于其面積較大，它所占的比重最高，平均每年占總生態服務價值的40%以上；林地的面積比例盡管下降，但其生態服務價值比例卻逐漸升高；而耕地的生態服務價值所占比例相對穩定，為30%左右。不同生態系統所占的生態價值比例也充分體現了該區域土地利用以農業和牧業用地為主的顯著特點。隨著土地利用變化的加劇，不同生態系統生態價值也隨之變化。

3.2 不同土地利用空間格局下的生態服務價值

由前文所述方法運用GIS軟件得到中國北方農牧交錯帶不同時期生態服務價值空間分布圖（圖2）。從圖2中可以看出，研究區生態服務價值受土地利用類型的影響相當明顯，總體上呈現從東北向西南遞減的趨勢，由于研究區東北部主要分布著森林植被，其生態服務價值比較高，大部分高于10 000元·hm-2左右；中部為內蒙古高原向黃土高原過渡區，分布著較多的草地和耕地，生態服務價值約在3 000元·hm-2左右，南部為青藏高原向黃土高原過渡區，生態服務價值偏低，多低于1 000元·hm-2。從20世紀70年代—20世紀90年代期間，大量的林地向耕地和草地轉移，研究區的生態服務價值呈現整體降低趨勢，中西部地區尤為明顯。其中，20世紀70年代—20世紀80年代年間，生態服務價值在中西部小部分地區略有下降；20世紀80年代—20世紀90年代期間，研究區全區生態服務價值有一定程度的減弱，其中以中西部地區最為明顯，耕地和草地的生態環境進一步惡劣；20世紀90年代—2000年間，區域生態服務的空間變化趨勢減緩，從圖中較難看出明顯差異，這與之前的數量分析結果相對應。

進一步對全區生態服務價值進行分級，并統計各級柵格個數（表7），可以看出，20世紀70年代研究區生態服務價值主要集中在1 000～3 000元·hm-2的區間，共占了生態服務總值的58%，生態服務功能價值較高；20世紀80年代，全區生態服務價值分布在1 000～3 000元·hm-2之間的比例基本持平，但大于4 000元·hm-2的比例顯著下降，表明高生態服務價值區逐漸減少；20世紀90年代，生態服務價值主要集中在1 000～2 000元·hm-2之間，其中低于1 000元·hm-2的面積比例明顯增大，而高于4 000元·hm-2比例繼續減少，表明區域生態服價值繼續降低；2000年，全區生態服務價值在低于1 000元·hm-2之間的分布最多，達39.01%，而高于4 000元·hm-2的比例也降至10.51%。生態服務價值兩極分化日趨嚴重。

4 結論與討論

參照前人研究成果，結合研究區實際情況，我們確定了研究區土地利用生態服務價值的計算方法。并利用土地利用——生態系統耦合模型的模擬數據作為基礎數據，通過GIS等手段實現對中國北方農牧交錯帶生態服務價值的時空格局變化的研究。本研究基于生態系統過程，然后將直接和間接市場價值引入生態系統服務評價體系，從而把生態系統過程和社會經濟緊密聯系起來，使評價結果更加客觀和可靠。

為了驗證本文計算結果，將他人研究成果進行簡單的面積比例折算，與本研究的結果對比分析（均進行物價指數處理）。經過文獻檢測發現，國內其他大尺度的自然及社會條件相近地區的生態系統服務評價工作大部分在1990年代開展，其中包括：運用遙感技術對內蒙古生態資產測量，經過折算后結果為1 663.9億元[31]；利用直接和間接價值計算法評估青藏高原，折算到本研究面積的生態系統服務價值為2 658億元[9]。本文評價結果表明，中國北方農牧交錯帶的生態系統服務功能平均總價值在1990年代為1 255億元，由于本研究只是不完全評估了5種生態系統服務，因此可以認為，本研究與眾多其他研究的評價結果在數量上基本一致。

本研究的生態經濟分析結果表明，不同的土地利用數量結構對生態服務價值有重要影響。由于1970年代至1990年代，土地利用結構主要表現在林地大量減少，耕地和牧草地大量增多，導致高生態服務價值用地向低生態服務價值用地轉化，北方農牧交錯帶生態總價值在30年中從1 434億元降低到1 070億元。進入1990年代中后期，隨著土地利用結構變化日趨平緩及一些政策促進生態環境的改善，北方農牧交錯帶生態效益總價值開始逐步回升。

研究也表明，土地利用空間格局不同，其生態服務價值也有很大差異。分布著森林的東北部單位面積平均生態服務價值最高，分布著耕地的西部地區則相對最低。1970年代—1990年代中，高生態服務價值地區不斷減少，低值地區不斷增多，生態服務總價值也出現減少趨勢，因此，制定政策時需要關注如何提高單位面積的生態服務價值，以及擴大單位生態服務價值高的區域的面積，通過本文分析可知，保證較高的森林覆蓋率是維持生態環境的重要措施。

由于數據和資料的局限，本文只計算了2000年之前的生態服務價值，而從2000年起，研究區開始大面積實施退耕還林/草工程，此政策對土地利用模式和生態服務效益都有一定的良好影響，還有待做進一步的持續性研究。

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篇6

關鍵詞 城市綠地；生態；評價體系；研究

中圖分類號 X826 文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104(2012)04-0067-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.013

生態系統功能主要分為對內和對外兩種功能，對內功能是生態系統維持自身運轉的能力對外功能是為人類和其他動物提供服務的功能，其中維持自身運轉功能包括物質循環、能量流動、信息傳遞和演替過程等。隨著城市化的快速推進和對高質量城市人居生活的強烈要求，城市綠地承擔著越來越多的生態功能、景觀美化功能和經濟社會功能。在對城市綠地生態系統評價研究中人們關注焦點主要集中在城市綠地為人類提供的生態服務功能，而忽視綠地自身運轉功能；評價體系的設置也過多依賴于數量指標，同時，未能借助指標對綠地結構合理性、功能狀況、質量高低等問題進行科學評價。高估了城市綠地生態功能，影響城市綠地規劃、建設和管理。

1 城市綠地生態系統評價忽略的幾個問題

1.1 綠地數量和面積與生態功能的關系

1993年11月國家建設部頒布《城市綠化規劃建設指標的規定》，確定以城市人均公園綠地面積、城市綠化覆蓋率和城市綠地率等3大指標為城市綠地評價的主要指標。建設部2002年頒布的《城市園林綠地分類標準》（GJJ/T85―2002）和2010年頒布的《國家園林城市標準》、《城市園林綠化評價標準》（GB/T50563-2010）中，建成區綠地率、建成區綠化覆蓋率、人均公園綠地面積、公園綠地面積等數量指標是城市綠地評價考核的重點。導致各級部門將完成數量指標看作是綠地建設管理的重要任務，公眾也誤認為綠地數量越多、面積越大、人均越多，城市綠地生態功能越好，一味追求數量指標，而忽視了綠地質量建設。在目前城市綠化建設用地極為有限、城市人口迅速增加、園林綠化設計和建設滯后的情況下，通過擴大綠地面積來提高城市綠地覆蓋率，必然會帶來造假行為或歪曲綠地建設實質。

1.2 人工綠地生態系統與自然生態系統生態功能的差異

通常情況下，城市綠地生態功能效益評價指標和參考標準直接來源于研究人員多年對自然生態研究的結果，但忽略了人工綠地生態系統與自然狀態下的綠地具有一定的差異性，因此城市綠地的生態功能經常被人們高估。在對自然生境與人工生境中鳥類的種類、數量及鳥類群落研究中發現，人工生境中鳥類物種數及密度顯著低于自然生境，人類活動所造成的生境改變對鳥類多樣性有不利影響［1］。在選取物種多樣性指數對黃土丘陵區主要天然及人工群落物種多樣性進行的研究中，天然植物群落物種豐富度、多樣性指數均高于人為干預的人工植物群落［2］。城市綠地在涵養水源、防風固沙、保持水土、維持生物多樣性等方面的效果都不如自然植被，甚至某些生態功能面臨缺失的危險。

1.3 對城市綠地特殊生存環境和后期科學管護的忽視

城市建筑、道路、管道等基礎設施的修建，改變了城市地下地質結構，破壞了綠地的徑流和根系統，增加了土壤侵蝕速度。城市熱島效應形成小氣候，影響城區溫度、濕度。大氣懸浮物和氮氧化物等有害氣體會干擾或破壞植被的呼吸和蒸騰功能。城市污水，超出綠地凈化速度和能力。城市的噪音、夜晚照明擾亂植被的新陳代謝，加快植被衰老和枯萎速度，阻礙對營養物質的吸收。城市特殊的地表和環境特征，改變了綠地生態機體生存條件，對綠地健康構成較大威脅。

很多情況下，對園林綠地的管理只限于移栽、澆水、修剪等基本護理，而少有林業、土壤、生態等專業人員參與研究、實驗和改良。以致城市綠地對人工形成依賴，失去生態系統的自然特性、生命機能容易擾，能量自給能力、抵抗自然災害和病蟲害的能力降低。

1.4 重視城市綠地功能和價值，忽視建設和管護成本

鋪設大面積的觀賞性草坪再栽種一些灌木是目前城市綠地建設的普遍做法，簡單而又方便管護。為了保持草坪的整潔和清新，需要定期進行修剪、使用大量殺蟲劑、不停地用水龍頭進行澆灌。設置花臺和盆栽是美化城市風貌的新渠道，由于植被只能在薄薄的土層中和狹小的土壤空間生長，土壤失去了涵養水源的功能、缺少有機物質成分和微生物活動，不能維持水分、營養的供給，需要定期澆水、施肥、修剪、移栽等保育措施才能維持其生存狀況。

在城市地標、高檔住宅小區設計和建設中，投入大量人財物引進或者移栽一些名貴樹種、古樹或建設整齊劃一園林綠化工程，大多數情況下并未取得預期的效果。植物具有群落性特征，僅僅一棵或者是少數幾株樹種無法發揮其生態、景觀效益，還會導致樹種的水土不服。過分注重景觀性或者過分依賴于人工來建設城市綠地是一種極不經濟的行為，花費了大量的人財物力，建設成本較大，生態功能不穩定，發揮的景觀效益也非常短暫、有限。

1.5 綠地建設的內涵在城市園林綠化中被曲解

城市園林綠化是以生態學、城市規劃、風景園林等專業原理為指導，以人工培育的綠色植被群落為主體，通過對城市一定規模的綠地生態系統進行改造，并添加文化和藝術內涵綜合構成的具有生態、景觀、文化等功能的城市綠色空間系統，是一個對城市人居生態環境改善，促進城市社會、經濟和環境協調可持續發展的一種方法和過程。綠地不再局限于單純的綠化功能空間，而是從區域自然生態、人工生態與環境保護以及建設的角度組織綠地與生態要素體系［3］。

綠地作為城市園林綠化建設的重要內容，綠地首要的功能應當是維持城市生態平衡，強調一定地域范圍內的植物種類情況及其相互間的關系，而非僅僅是視覺上的“綠化”。將綠地建設誤以為在一塊草坪上配植幾株灌木，誤認為綠地建設就是綠化，誤認為有了綠色就會發揮生態效益；有時候把景觀與綠地的概念混淆或輕重顛倒，這樣既沒有很好發揮城市綠地的生態功能，又缺乏景觀特色，在很大程度上曲解了綠地建設的內涵。

2 城市綠地生態系統綜合評價體系構建原則

2.1 整體性

各種形式的生態系統服務之間形成了多種相互關聯的模式，例如氣體成分的調節伴隨著氣候調節，水分調節與土壤保持相依存，水分調節與土壤肥力保持和食品生產功能相關聯，同時生態系統服務功能發揮還與周邊環境以及人們的感知認識緊緊相關。城市綠地作為一個有機整體，在指標和樣本選取時不能將中心城區與郊區分開，也不能將公園綠地、生產綠地、防護綠地、附屬綠地和其他綠地區別對待，在評價內容選取時全面考慮綠地自身、綠地與生存環境之間、以及公眾對綠地感知認識的綜合。

2.2 前瞻性

評價體系的構建既要反映城市綠地的現狀，也要通過建立資源、經濟、社會和環境各要素之間的關系，借以指示城市綠地未來的發展趨向。例如，隨著城市面積增加、人口增多，加上城市生活水平提高以及多元化追求和個性化的人居環境需求，城市綠地被賦予了越來越多的功能期望。評價體系對于綠地設計和建設具有導向功能，提前預測和推算未來發展趨勢，可以更好地滿足未來各項需求。

2.3 簡單和可操作

評價指標的概念需具體和明確，易測易得，數據應便于統計和計算，且有足夠的數據量。指標的設計應以相關部門和研究機構的標準以及研究成果為參考，得出的結果也便于被采納。

2.4 相關性

城市綠地作為一個有機生態系統，各個部分之間具有較強的相互聯系，在指標選取時應當考慮指標之間具有較強的相關性，指標之間能夠相互應證和補充。同時，指標要具有針對性，與綠地某一特征和實際情況有較強的關聯，能反映綠地質量、數量、功能和結構關系。

2.5 便于比較

城市綠地受到地理條件、經濟發展水平以及城市建設與管理等影響，不同類型城市評價指標體系構建應既要有個性特征還應具有共性，各項評價指標應具有明確的含義和統一的測算標準，尤其是在設計主觀層次的問題時，在問題程度上拉開距離，這樣便于將國內外、不同地理環境、不同類型城市之間的評價結果作比較。

3 城市綠地生態系統綜合評價體系構建

生存環境的優良性、綠地自身的健康是確保城市綠地各項功能充分發揮的前提，而居民的感知認識是綠地是否能有效滿足公眾需求的重要測評標準。將這三方面與傳統綠地生態系統服務功能評價相結合作為新的研究視角，綜合構建城市綠地生態系統功能評價體系，這樣的研究還不多見。

參照一些學者對城市綠地生態系統評價指標的研究［4-5,9,12］，根據《城市園林綠化評價標準》（GB/T50563-2010）和國家園林城市標準，選擇其中一些指標，增加一些來自林業、生物、生態等學科當中能反應綠地生存環境、綠地自身健康狀況的指標，構建新的城市綠地生態系統評價體系框架（圖1）。

圖1 城市綠地生態系統評價體系

Fig.1 The evaluation system of urban green space

3.1 生存環境優良性

3.1.1 城市小氣候

城市小氣候又稱為微氣候，主要受到城市人動的影響形成熱島效應，改變了局部區域的溫度、濕度、光照、降水、風等條件。這些條件是否改變了當地常年平均水平或者能否滿足城市綠地生長發育，需要設計針對性的指標來考證和研究。

3.1.2 水

城市地表水、淺層地下水是綠地生長的直接水源，需要有指標來測量綠地用水的數量及受污染狀況、礦物元素含量、酸堿程度等顯示城市水體質量的指標。例如可以選取地表水各類水質比率指標，或者直接對綠地地表水進行測驗來確定。

3.1.3 大氣

汽車、工廠、家庭廚房以及建筑施工，產生了污染大氣環境的CH4、H2S、CO、SO2、NO2、O3等有害氣體和顆粒物，影響綠地植被呼吸、蒸騰，污染物跟隨降雨到達地面，腐蝕根系、影響植被生長。因此，需要對城市大氣中氣體成分和含量，尤其是有毒成分進行計量和監測，選擇用年空氣污染指數小于或等于100的天數等類似指標來綜合測算。

3.1.4 土壤（土地能力）

城市綠地的土壤主要來源于建筑垃圾、建設開挖的深土層，而綠地中的樹葉和雜草在管護中被清掃干凈，土壤當中缺乏有機質和分解有機質的微生物、動物。因此，通過考察土壤結構、土壤有機和無機成分、土壤酸堿度、土壤封蓋度、土壤退化程度和土地生產潛力等指標來測量綠地土壤能力。土壤中的生物和動物對土壤的形成、發育、物質循環、肥力演變等有較大影響，有助于指導科學栽培、施肥、灌溉、排水和施用農藥等，改善土壤質量。因此，為了衡量綠地生存環境優良狀況，還需要有測量土壤中微生物、動物等情況的指標。

3.2 綠地健康狀況

運用生態系統健康理論與相關指標對城市綠地生態系統進行評價和分析，動態地揭示綠地系統的現狀和變化趨勢，為城市綠地生態系統的科學管理和可持續發展提供科學依據。綠地生態系統的健康性主要包括系統的整合性、穩定性和可持續性，本文從群落結構、生物多樣性、建設與管理水平和綠地能力等四方面來衡量綠地的健康狀況。

3.2.1 群落結構

若僅注重觀賞價值和成本，栽培整齊劃一的樹種或者是僅僅栽種少數品種植被，造成樹木的種類、年齡、層級、高度等趨向一致，極易出現水土流失、地力衰退等不良生態后果，也易發生森林火災和病蟲害問題。

群落的穩定性主要看是否滿足各構成組分的生態習性；受環境污染危害的程度可以通過觀測植物高生長，葉片選擇和葉子是否正常生長，以及成片樹木的葉子變黃或瀕臨死亡來判斷；樹木病蟲害情況也可通過觀測來完成［6］。城市綠地群落結構的考察指標主要有四類［7］：植物群落水平結構（群落密度、覆蓋度 ）、植物群落垂直結構（喬灌草比例、層片值、葉面積綜合指數）、樹種組成結構指標（樹種多樣性、自然度）、樹木年齡結構指標（速生慢生比、胸徑結構）。

3.2.2 生物多樣性

只有品種多樣化才有生物多樣性，只有生物多樣性才有生態穩定性，只有綠地生態系統穩定，才能保持系統整體健康性并對有害生物保持較強的抵抗力。在對橡膠園和茶樹種植園研究表明,隨著種類增加，層次復雜加大，系統在生物量及生產力上均有明顯增加，隨著結構的復雜化加大，相對濕度也隨著增加,最高溫度降低,最低溫度升高, 風速減少，土壤流失明顯減少，對低溫風害的抵抗力加強［8］。城市綠地生物多樣性的研究包括了遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性和近年研究得較多的景觀多樣性等領域［9］。綠地生物多樣性測量可選取的指標主要有：植物種類多樣性、常綠植物與落葉植物比、喬木與灌木比、植被豐度、土壤中生物種類和單位生物量、公園內蟲鳥種類和出現頻率、鄉土樹種比率。

3.2.3 建設與管理水平

根據《城市園林綠化評價標準》（GB/T50563-2010），選取綜合管理、建設管控中主要指標。（1）綜合管理：城市園林綠化維護專項資金、城市園林綠化科研能力、城市園林綠化管理信息技術應用。（2）建設管控：公園管理規范化率、古樹名樹保護率、節約型綠地建設率、立體綠化推廣率、公園綠地應急避險成所實施率、城市園林綠化管護力度即肥料的種類、施肥的保證率、樹木和草坪的修剪及時性、防治病蟲害農藥的種類、灌溉水保證率和灌溉方式以及灌溉量等。

3.2.4 綠地能力

一是植被生長能力，它包括植被平均壽命、新增綠地存活率、林木平均生長率、喬灌木根系延伸范圍，二是受損棄置生態與景觀恢復率，三是植被的適應性，包括樹種的適宜性、植物生長發育狀況、病蟲害的發生情況等。

3.3 綠地綜合效益評價

城市綠地系統綜合效益是生態效益、經濟效益、景觀效益、社會效益的統一體，唯有兼顧四者，協調四者之間的關系才能真正實現城市綠地系統功能發揮。在構建綠地綜合效益評價指標體系時，采用六個分類［10］。

3.3.1 生態功能

綠地系統連續性、綠地到達便利程度、綠地廊道寬度與聯通性、綠地板塊形狀和面積、綠地空間景觀多樣性。

3.3.2 結構形態

吸收二氧化碳釋放出氧氣狀況、吸收有毒氣體凈化空氣狀況、滯塵狀況、防止噪聲、調節氣候溫度狀況、涵養水源蓄水保土狀況。

3.3.3 經濟效益

城市綠地與周邊或外界綠地的關系、城市綠地的區位、綠地空間的綠地及其他用地比例、綠地空間郁閉程度。

3.3.4 生態過程

苗木產值或增益值、經濟林木比例、公園和風景區經營收入。

3.3.5 景觀效益

古樹名木保護和園林文化生態價值、綠視率、綠地對視線的抗干擾程度、園林游覽觀賞效應。

3.3.6 規劃定量

綠地面積或人均綠地面積、公共綠地面積或人均公共綠地面積、綠地率、復層綠色量或人均復層綠色量、綠化三維量或人均綠化三維量、城市綠量率、公共綠地率、道路綠地率、防火綠地比例。

4 居民感知認識

城市綠地生態系統的綜合效益和功能，還可以通過對城市居民對綠地主觀感知認識的調查分析得到。為了比較不同自然地理環境下、不同級別城市的居民對城市綠地建設滿意度和存在問題差異性的了解，從綠地生態系統的主要服務群體需求入手，將全國劃分為南部季風區、北部季風區、西北干旱區和青藏高寒區等四個季風區，在每個季風區抽取一定比例的城市居民作為調查對象，形成樣本，從城市綠地規模與數量、可達性、公平性、喬灌草結合度、野生性、多樣性、觀賞性、綠地生態服務功能、綠地管理、對綠地的滿意度、公眾參與等11個重要方面考查當地居民對城市綠地的需求程度，對綠地的切身感受和綠地建設與管理問題。將調查結果作為城市綠地生態系統功能評價，改善綠地建設和管理的重要參考依據。

5 結 論

由于我國各個城市和地區社會經濟狀況，生態環境差異水平和氣候差異都較大，盡快建立起一套統一的、有效的“多類型多層次”綠地指標體系，構建多維度、多層次的城市綠地生態綜合評價指標體系，來評價我國城市綠地生態水平，指導我國生態城市的建設。［11］城鎮綠地生態系統功能綜合評價體系的構建，從多角度、多方面借鑒和綜合了前人的一些研究成果，評價體系既依靠客觀統計數據，也以主觀的調查分析作為支撐，涉及到林業、生態、生物、統計、環保、城鎮規劃等多個方面，指標涵蓋了傳統評價內容當中的數量指標、質量指標、結構指標以及功能指標。本文提出的評價體系旨在為城鎮綠地生態功能綜合評價打開一個新的研究視角，希望能為城鎮綠地規劃、建設和管護提供更加科學的依據。

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New Perspective of Comprehensive Evaluation Research on Urban Green Space Ecosystem

ZHANG Lihua1 ZOU Bo2 HUANG Baorong1

(1. Institute of Policy and Management，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China; 2. College of Resources Science, Beijing Normal University, Beijing 100875,China)

篇7

關鍵詞：森林生態系統；水土保持；功能表現

【分類號】：S41

森林和林地有著豐富的多樣性，是世界上最豐富的生物基因庫。森林生態系統比其他生態系統具有更復雜的空間結構和營養結構，其系統自身調節能力遠比草原要強，森林總的利用率和生物生產力也是天然系統中最高的。森林植被具有固土、保土、改善土壤結構、防止土壤水蝕及風蝕等多種功能。森林植被破壞會引起土壤流失，土資源減少，影響人類生產生活等一系列問題。因此，森林環境問題，對土資源有重大的影響。同時，土資源也是森林生存發展的基礎。

地球表面陸地只占29.2%，其余均被水覆蓋。但是，生活在地球上的絕大多數高等生物棲居在陸地上，特別是人類全部都居住在陸地上。因此，陸地是生物圈的最重要的組成部分。人類依賴陸地生態系統從事農業、牧業、林業以及其他多種經濟活動，以滿足食品和其他方面的需要。在陸地生態系統中，土壤又是最基本、最重要的條件，是決定生態系統構造及其類型的主要因素之一。適于植物生長的土壤是巖石經過千萬年風化侵蝕和生物作用的復雜變化演化而成的。在人類過分榨取和不適當的利用下，土壤可以在幾十年，甚至幾年之內退化或破壞。土壤一旦發生退化或破壞，通常是難以恢復原狀的。土壤的破壞是對農林業生產的最大沖擊。

森林的保土保肥效的效能表現為：減少土壤侵蝕、保持土壤肥力、防沙治沙、防災減災（如山崩、滑坡、泥石流）等。

⒈固持土壤的作用

森林的樹冠、深厚的枯枝落葉層不但截留天然降水，還可有效地減輕雨滴對土壤的直接沖擊。林地下強壯且成網絡的根系與土壤牢固地盤結在一起，從而起到有效的固土作用。各種植物的根系都有固持土壤的作用，以林木樹種為好。喬灌木樹種依靠其深長的垂直根系和擴展較廣的側根系，能以相當大的深度和幅度固持土體，加之樹木之間根系相互交錯，構成地下“鋼筋”，固土作用就更大。如一株平茬后三年生沙棘，其根系向水平方向延伸最長可達6.3m，新生根蘗苗95株，固土面積4.8m2。據張嘉賓的測定分析，即使是微小的細根，也有很強的固持土壤能力，平均直徑只有0.8mm粗的細根，具有固持1.31kg土壤的能力。

2.改良土壤的作用

森林通過改善土壤的形成條件和本身的生理活動，對土壤物質的某些更新產生影響。森林是龐大的生產有機物質的“工廠”。林木通過其強大的根系向深層土壤吸收無機鹽分，再通過龐大的樹冠進行光合作用，制造有機物質，這樣就提供了林地土壤肥力改善條件。林木中每年有70%的有機物質以枯枝落葉的形式歸還到土壤里。林地中的根系，一方面從土壤中吸收養分建造自身，另一方面又向土壤內分泌碳酸和其他有機化合物，增加了土壤中無機化合物和有機化合物的分解和溶解，為土壤的微生物活動創造了良好的條件，經過微生物的分解，使土壤腐殖質含量增加。

大尺度估算：水土保持功能在大尺度上可以通過計算森林生態系統每年減少土壤侵蝕的總量來評價。結合土壤侵蝕遙感調查圖與不同氣候帶具有代表性的主要森林類型侵蝕模數從大、小兩個尺度上確定區域森林土壤的現實侵蝕模數；潛在土壤侵蝕模數按全國土壤侵蝕分類級別的“強度級”對應水、風蝕模數上限8000t/（km2.a）進行估算。利用上述方法可以計算出某一森林生態系統的潛在土壤侵蝕量、森林覆蓋區的土壤侵蝕量及森林每年減少的土壤侵蝕量。

森林生態系統每年減少土壤侵蝕的損失估算可以從土壤侵蝕的后果來考慮，包括可耕面積減少；土壤肥力 （營養物質）的損失；泥沙對江河湖泊的淤積等帶來的損失。通常重點考慮以下三個方面：

（1）森林生態系統每年減少土地損失面積及其經濟價值。根據土壤侵蝕量、土壤容重和土壤耕作層的平均厚度來推算土地面積減少量。通過所取得植被分區的土壤容重和土壤厚度數據，再結合上述計算所求得的森林各氣候帶每年減少的土壤侵蝕量，從而估算出森林每年減少的土地面積。采用機會成本來估算森林每年減少的經濟損失。

（2）單位森林每年減少土壤損失的經濟價值。土壤侵蝕帶走了大量的土壤營養物質，主要是土壤的有機質、N、P和K。通常只考慮土壤中全N、全P和全K的含量。根據以往對我國主要森林生態系統土壤中全N、全P和全K的含量的研究和我國森林每年減少的土壤侵蝕量進行估算。

（3）減少泥沙對江河湖泊淤積的間接經濟價值。按照我國主要流域的泥沙運動規律，一般土壤侵蝕的流沙有24%淤積于水庫、江河、湖泊，這部分泥沙直接造成了水庫、江河、湖泊蓄水量的下降，在一定程度上增加了干旱、洪澇災害的發生。根據我國l m3庫容的水庫工程費用為0.67元人民幣來估算某地森林每年減少泥淤積的經濟價值。

篇8

關鍵詞：礦山邊坡；植被恢復；目標和方法1 植被恢復的概念

植被是生長并覆蓋于地球表面植物群落的統稱，根據植物生長環境和特點的不同又可以分為高山植被、草原植被、海洋及島嶼植被等多種類型。通過結合生態學及工程學原理，將由于礦產資源的開采、公路修建等造成的已被破壞的植被重新修復，以維持該地區植物種類的多樣性以及生態環境的正常和可持續發展的行為，即被稱為植被恢復。

2 礦山邊坡植被恢復的目標

2.1 理想目標

礦山植被恢復的理想目標是將礦山邊坡的生態環境與礦山所在地區的自然生態環境調節至和諧統一的等級，使礦山邊坡的植被恢復生物物種的多樣性，并使其能在一定程度上防御自然災害，對周圍的環境具有一定的保護和改善作用。

2.2 階段性目標

礦山邊坡的階段性目標可以分為以下3個階段，分別涵蓋了生態學、功能性、觀賞性等3個方面的內容。

2.2.1生態學目標。這一目標是礦山邊坡植被恢復的首要階段目標，其具體內容是使礦山邊坡的植被的生物學及生態學特點與該礦山所在的自然環境相適應[1]。換而言之，就是指通過采取一定的手段使原本被破壞的植被的生長狀況、植物的形態、物種多樣性等逐漸恢復至未被破壞前的狀態。

2.2.2 功能性目標。當礦山邊坡的植被生態學目標達到之后便可開始第2階段的目標實現，即植被的功能性目標，具體包括使植被的水文效應、對環境的改善作用、水土維持作用等功能與未被破壞前或天然植被的功能趨于最大程度的近似水平。

2.2.3 觀賞性目標。在前2個目標均已實現的前提下，為了提高礦山邊坡植被的美觀程度，可以對植被的整體群落形態、植被的選擇、植物的修剪等進行改進，以進一步提高其觀賞性。

3 礦山邊坡植被恢復的方法

3.1 邊坡土地的整改

對礦山邊坡植被進行恢復工作的第一步就是對邊坡土地進行整改。對邊坡土地的整改要將礦區的整體生態環境納入考慮，對原有的土質進行合理地利用，同時要注意維持邊坡的整體穩定性，避免因坡體結構被破壞而引起的坍塌。除此之外，對棄渣坡面土地進行改造時，要對其進行分級，以保證坡體以及水土的穩定性。而對于開采巖質的坡面，應根據其具體的地質類型和特點，保證沒有浮石和危石的潛在威脅，并避免開山施工對邊坡土地造成的二次損壞。

3.2 邊坡土壤的改善

在對礦山邊坡的土地進行整改后可開展土壤改造工作。由于礦山的土壤通常源自被剝離的表面土壤、廢礦石等，因此，對邊坡土壤的改良應從土壤的物理結構著手，將不利于植被生長的土質成分剔除掉。之后對邊坡土壤的營養狀況進行取樣調查，分析其有機物與無機物的比例、酸堿度、肥沃程度等，對于土地貧瘠、營養狀況差的土壤進行化學改造，如在土壤中施加營養廢料、改變土壤酸堿度等[2]。

3.3 邊坡植被的修復

首先，選擇合理的植物種類。根據礦山植被恢復的階段性目標可知，在對邊坡植物物種進行選擇時應充分考慮礦山所在地區的地理環境、氣候特點、物種生長特點及多樣性等因素，具體可以通過礦山邊坡周圍的自然環境中生長的植被進行植物物種的選擇。第二，做好種群的配置。要達到礦山邊坡植被恢復的目標，在選擇好合適的植被種類之后不能隨意的配置物種，因為不同生長習慣的植物可能會產生相互克制的作用，從而影響植被的恢復效果。同時，還應充分考慮到礦山邊坡的土地情況，根據土壤的肥沃與貧瘠程度選擇適合生長的植被。第三，采用合適的植被建造方法。對易于生長的植物通常采用噴播的方式進行植被建造，該方法也是經濟性最強的種植方法。對部分發芽遲緩但不影響其它植被生長的植物可以先采用容器種植的方法進行樹苗的培植，之后再移植到礦山邊坡的植被中去。

4 結語

綜上所述，文章對植被恢復的相關概念做出了闡述，對不同階段的礦山邊坡植被恢復目標進行了分析，并提出了相應的植被恢復方法，擬為邊坡生態環境的治理提供可靠的理論性依據。

參考文獻

篇9

關鍵詞：水土保持 水土流失 水土保持功能

《水土保持法》及其《實施條例》中沒有出現“水土保持功能”的術語，但是在水土保持法律文件中，水利部《關于水土保持設施解釋問題的批復》第一次采用了“水土保持功能”的術語，表明了 “水土保持功能”正式從一個學理概念轉變和提升為一個專門的法律概念。該批復規定，水土保持設施是指具有防治水土流失功能的一切設施的總稱?！秾嵤l例》第21條第2款中所稱的‘補償’，是指對損毀或侵占水土保持設施所造成的水土保持功能的喪失或降低所必須給予的補償。正確理解和適用“水土保持功能” 這個專門的法律概念，對于開展水土保持執法具有重要的實踐意義。

1、解釋水土保持功能必先解釋水土保持

1.1水土保持在學理上首先指一種自然狀態或自然規律

在學理上，水土保持首先是指巖石土壤圈、水圈和生物圈相互作用和保持生態平衡下的水和土相互依存、自我更新的一種健康和諧的正向演替的狀態和規律。從巖石到成土母質，從成土母質到土壤，都是在光、水、生物的作用下的一種健康和諧的正向演替的狀態，最終土壤厚度不斷增加，土壤肥力不斷提高，給植物提供源源不斷的養份。大氣水、地下水、土壤水、地表水之間保持循環和相互補充，最終通過土壤水源源不斷地給植物提供生態用水和養份。1957年頒布的《水土保持暫行綱要》有“…禁止濫伐林木，破壞水土保持”的表述，1982年頒布的《水土保持工作條例》也有“嚴禁濫伐林木破壞水土保持”的表述。這里的“水土保持”都指一種林木被覆下的水土資源不斷自我維護和提高的自然狀態或自然規律。

1.2水土保持在學理上還指人們一種有目標的思想、行為或技術

在學理上，水土保持還指人們在正確認識水土保持規律的前提下對人為活動進行調控，以糾正人為活動對水土保持狀態所造成偏差和紊亂。這里的水土保持指人們這種有目標的水土保持思想、行為和技術。1981年國務院學科委員會明確，水土保持學科范圍是“研究水土流失發生的原因和規律，水土保持的基本理論，據以組織綜合措施，防治水土流失，維護和提高水土資源和土地生產力，從而有利于發展生產，合理利用水土資源，改善環境條件和自然面貌的一門綜合性為其特點的應用技術科學。”1992年《中國大百科全書·水利卷》提出，水土保持學是一門水土流失規律和水土保持綜合措施，防治水土流失，保護、改良和合理利用山丘區和風沙區水土資源，維護和提高土地生產力，以利于充分發揮水土資源的生態效益、經濟效益和社會效益綜合性技術應用科學。1996年關君蔚主編的《水土保持原理》提出，水土保持指防治水土流失，保護、改良和合理利用（山區、丘陵區和風沙區）水土資源，維護和提高土地生產力，以利于充分發揮水土資源的經濟效益和社會效益，建立良好生態環境綜合性技術科學。有意識地通過人力力所能及的手段，改變一部分環境因子，促使外力的破壞力減少，土體的抵抗力增強，終將使外力的破壞力小于或者等于土體的抵抗力，就控制了水土流失，也消除了水土流失對生產和生活上的危害，進而可以保護改善和合理利用水土資源，維護和提高土地生產力，建立良好生態環境，達到有益人民生活和生產的目的。這是水土保持最基本的原理。

1.3水土保持在法理上只能指人們與水土保持有聯系的行為

在法理上，水土保持只能指人們與水土保持有聯系的行為，包括消極行為和積極行為。但是不能包括與水土保持有關的思想、理論或者觀點。因為法律是一種調整人們社會行為的規范，它的調整對象是人們的行為。因此，水土保持工作中，人們的水土保持思想觀念問題是水土保持法律規范本身無法解決?！端帘３址ā返诙l規定，“本法所稱水土保持，是指對自然因素和人為活動造成水土流失所采取的預防和治理措施?！?/p>

水土保持法律關系的客體一般只有水土保持設施（即物）和人們與水土保持有聯系的行為（即行為）。根據環境與資源保護法原理，環境與資源保護法律關系中作為權利義務對象的物，必須是人們可以影響和控制的、具有環境功能的自然物。在水土保持法律關系中這種物就是水土保持設施，如森林、草地、荒山等。而這些行為則如林業采伐、整地造林、撫育幼林、墾復油茶、油桐等經濟林木、開發建設項目的生產建設等。

2、解釋水土保持功能必先解釋水土流失

水土流失的概念在學理上有多種表述，但是在法律文件中沒有法律概念上的表述。水土流失學理概念表述典型的有水土流失過程論、水土流失結果論等，以不同的學理概念表述為基礎來理解法律概念上的水土流失，會造成《水土保持法》的適用上的不同法律效果。

2.1水土流失過程論

水土流失過程論，這里列出兩種典型。 1981年科學出版社《簡明水利水電詞典》提出，水土流失指“地表土壤及母質、巖石受到水力、風力、重力和凍融等外力的作用，使之受到各種破壞和移動、堆積過程以及水本身的損失現象。這是廣義的水土流失。狹義的水土流失是特指水力侵蝕現象。”土壤侵蝕指“土壤在各種自然因素和人為因素的影響下發生破壞和搬運的現象。…土壤侵蝕有時僅指受水流作用，這與水土流失相似?！?990年王漢存編的《水土保持原理》提出，“土壤侵蝕就是在外界自然力量和人類不合理的經營活動影響下，土壤、母質、風化物、甚至基巖被剝蝕破壞、搬運和沉積的全過程。我國通稱的水土流失，嚴格地講應屬土壤侵蝕中的水力侵蝕，而且除指土壤、母質的流失外，尚包括水的損失。不過習慣上，人們常將‘水土流失’與‘土壤侵蝕’兩詞等同起來使用?！?/p>

水土流失過程論雖為學理解釋，但是通俗易懂。在水土保持科學知識宣傳普及中采用，能產生較好的效果。特別在南方丘陵山區的人們在生產生活實踐中對水土流失（水力侵蝕）有類似的感性認識，對此更好理解。根據水土流失過程論的定義，判斷是否為水土流失的標準有三條：一是水土流失的對象是土壤、母質、風化物、基巖和水；二是水土流失的原因是外界自然力量和人類不合理的經營活動；三是水土流失的過程是破壞、搬運和沉積三個環節。但是水土流失過程論的定義有兩點缺陷：一是對“水的損失”沒有闡述清楚，是指土壤水的損失，還是地表水的損失，或者是地下水的損失？怎樣理解水的損失？一般的業外人士都認為降雨轉化為地表徑流、地下滲流和地表蒸發，最終匯入江河湖海，水循環怎么會有損失呢？二是單純強調具有破壞、搬運和沉積三環節的全過程，只是從現象上進行定義，沒有從本質上進行定義。既容易導致概念的泛化，又對于認定特殊形式水土流失現象有一定障礙。如有的同志主張，舊城改造中舊磚房被折除過程，不負責的環衛工人在打掃垃圾時向城市排水管口倒垃圾，都是造成水土流失，這是典型的概念泛化。如有一塊四周高的荒地，地面較平整，擬房地產開發，開發商提出他們進行基礎開挖，土壤也不存在位移，不存在破壞、搬運和沉積三環節的全過程，因而不存在水土流失。作為水土保持執法人員如果也嚴格按此定義還真不好駁倒。這就需要水土流失結果論的定義了。

2.2水土流失結果論

1996年關君蔚主編的《水土保持原理》提出，水土流失是在陸地表面由外營力引起的水土資源和土地生產力的損失和破壞。土壤侵蝕是陸地表面，水力、風、凍融和重力等外力作用下，土壤、土壤母質和其他地面組成物質被破壞、剝蝕、轉運和沉積的全過程。

顯然，水土流失結果論，比起水土流失過程論，更宏觀、簡潔，也更接近水土流失的本質。根據水土流失因果論的定義，判斷是否為水土流失有三條標準：一是水土流失發生的場所是陸地表面，除了海洋外的地球表面都有可能發生水土流失；二是水土流失產生的原因必須是外營力，最主要的外營力是水力、風力、重力和人為活動；三是水土流失產生的結果是水土資源和土地生產力的損失和破壞。

但是水土流失結果論也有其不足：一是更抽象，對于業外人士不好理解，需要作進一步的闡述。要解釋外營力這個地學術語，要解釋水土資源和土地生產力的損失和破壞。比如水的損失主要指降雨落到地表后，由于蒸發和蒸騰、地面徑流和土體內滲流、向深層滲漏，從而造成對生產和生活不利的現象。二是容易導致水土流失概念的外延的無限擴張。單純從“水土資源和土地生產力的損失和破壞”字面上理解，任何環境污染現象似乎屬于水土流失的范疇，比如土壤污染、水污染，都導致水土資源和土地生產力的損失和破壞，都離不開水和人為活動的外力作用。

2.3水土流失的法律概念

雖然在法律文件中沒有水土流失法律概念上的表述，但是可以從《水土保持法》總則部分，特別是第一條和第二條看出，《水土保持法》采用的學理基礎是水土流失結果論的概念。進一步分析《水土保持法》總則部分，可以得出水土流失的法律概念有以下兩個構成要件：

（1）水土流失的后果，或是水土資源的破壞和損失，或是加重水、旱、風沙災害，或是惡化生態環境，或是影響生產，四者居其一則可滿足。《水土保持法》第一條規定了立法宗旨，即為預防和治理水土流失，保護和合理利用水土資源、減輕水、旱、風沙災害，改善生態環境，發展生產，制定本法。法律所要保護的，自然就是需要預防的水土流失所可能造成后果；（2）水土流失的原因既可以是單純的自然因素，又可以是單純的人為因素，還可以自然因素和人為因素的共同作用。水土流失是否有人為因素參與在所不問。

3、如何在水土保持執法中適用水土保持功能的法律概念

3.1水土保持功能的定義

根據《現代漢語詞典》，功能有兩種含義，一是事物或方法所發揮的有利的作用；另一種是效能。而效能指事物所蘊藏的有利的作用。因此，功能是指事物所發揮或蘊藏的有利的作用。那么，什么是水土保持功能呢？筆者認為，水土保持功能指陸地表面的各種類生態系統所發揮或蘊藏的有利于維護和提高水土資源和土地生產力的作用。為避免了循環論證，這個定義沒有用“水土保持設施”，而準確地采用了陸地表面的各種類生態系統。因為生態系統是一個適用任何范圍或任一等級的一個很廣泛的概念，它可以具體指一個池塘、一塊農田、一片森林，也可以指最大的生態系統生物圈。這里土地生產力是一個衡量和判斷水土保持功能是否降低的重要指標，不能用政治經濟學上的生產力概念來理解，只能采用生態學上的生態系統的生產力的基本原理來理解。

3.2森林、植被的水源涵養作用是水土保持功能的重要表現形式

森林和植被水源涵養作用指森林和植被覆被地面，截持降水，調節和吸收地面徑流，固持和改良土壤，保護和滯蓄下滲水分，抑制蒸發，提高水分有效蒸騰，均勻積雪，改變雪和土壤的凍融性質，并能促進降水增加等有利人們生產和生活的效能，其本質是森林對水資源的有益影響，這種有益影響不僅局限于森林所在地區，而且對鄰近地區，特別是江河下游地區影響更為突出。因此，在江河的水源區必須充分發揮森林水源涵養作用，做到“蓄水于山”和“蓄水于林”。因此，濫伐森林，毀壞植被、陡坡開荒等行為，從影響水源涵養作用意義上說，就是降低水土保持功能。

3.3生物生產力是表征水土保持功能的重要指標之一

生物生產力是一個生態系統中最基本的數量特征。生態系統內能量流的起點是綠色植物光合作用對光能的固定。世界上生物和人類生活的全部活動皆取決于植物光合作用中所獲取的能量。植物在單位面積和單位時間（通常一年）內積累光能合成的總量稱總生產力，通常用有機物質干重g/m2/年表示。通常情況下，按總生產力從大到小進行排序是森林、農田、疏林和灌叢、草原、荒漠。在其他環境因子如光照、水分、溫度等條件相同情況下，植物數量和分布越少，總生產力越低，也就是水土地生產力越低，說明水土保持功能降低。這也就從理論上論證了人為生產活動挖掘、破壞地表和傾倒土（石、渣）占壓地表，破壞植被，從而降低水土保持功能的命題。試問原來的植被都被占壓和毀壞，何來光合作用和光能利用率，何來生物生產力？

3.4土壤水是是反映水土保持功能的重要指標之一

水分是土壤的一個重要組成部分。它不僅影響土壤的物理性質，制約著土壤中養分的溶解、轉移和微生物的活動，是構成土壤肥力的一個重要的因素，而且本身更是一切作（植）物賴以生存的基本條件。 土壤中的水分或者被吸附在土粒表面，或者處在孔隙中，并且和外界的水一樣，也以固態、液態、氣態三種形態存在。土壤水分從形態上，大致分為化學結合水、吸濕水和自由水三類：（1）化學結合水：要在600℃～700℃溫度下才能脫離土粒。（2）吸濕水：是土粒表面分子力所吸附的單分子水層。（3）自由水：可以在土壤顆粒的孔隙中移動。自由水又可分為：膜狀水，毛管懸著水，毛管支持水，重力水。從生產意義講，化學結合水和吸濕水在土壤中不能自由移動，故不能被植物利用；膜狀水僅能作極緩慢的移動，且含量很少，遠不能滿足植物的需要；毛管懸著水和毛管支持水是供植物吸收利用的最有效的水分，重力水因只能暫時存在，不能持續為植物利用，而且過多時，常又會造成土壤通氣不暢，影響植物生長。

篇10

關鍵詞土地開發整理生態環境分析環境影響評價評價因子

土地開發整理是在一定的區域內，按照土地利用總體規劃或城市規劃所確定的對區域內新增耕地的目標，采取行政、經濟、法律和工程技術的手段，對土地利用狀況進行調整改造、綜合整治，提高土地利用率和產出率，改善生產、生活條件和生態環境的過程。包括土地整理、土地復墾、土地開發三種類型。改善生態環境是土地開發整理的重要目標，針對如何來落實和實現耕地增加目標，如何在土地開發整理項目的實施過程中，保護、建設和優化生態環境問題，許多學者對此給予了特別的關注和研究。

土地整理生態評價作為項目規劃設計、實施前對項目區生態環境的預評價，從區域生態學和景觀生態學的角度，考慮土地利用和覆被變化對生態環境的影響，以土地生態要素為基礎，判斷土地利用的生態合理性，評估土地利用的生態價值和功能。土地整理生態評價不僅可以為新增耕地的數量和質量提供科學的依據，為土地整理規劃設計、農地整理工程措施的實施指明方向，還是土地整理生態規劃和景觀保護的基礎。

1土地整理的生態環境分析

1.1對水資源及水環境的影響

（1）改變水文結構。作為土地整理活動重要內容的水利水電工程、農田灌溉工程以及坡地墾殖與梯田建設等往往會改變地表水系的網絡結構，不僅會直接影響自然生境類型的改變，還可能影響伴隨原有水系網絡而形成的各種相關生態過程。

（2）影響區域水資源分配。包括提高糧食產出、耕地增加及植樹種草在內的土地整理活動都會相應提高水資源需求量,因此對區域水資源分配所造成的影響不可低估。

（3）影響水環境質量。土地整理中的工礦企業安置與開發、村鎮歸并及新集鎮建設等均會帶來工業污水和生活污水的排放問題,從而對整理區內部及其周邊乃至區域水環境質量產生影響。

1.2對植被及相關生態過程的影響

伴隨村鎮遷并、耕地墾殖率的提高，荒地的開發等一系列土地整理活動的實施，對地表植被及其相關生態過程產生深遠影響，其數量結構與空間格局都發生了巨大變化。

（1）數量結構。非農建設用地的擴張，提高土地墾殖率及開發荒地等導致原生、次生自然植被及人工植被的大面積減少和退化；表現在植被組成逐步為單一的農作物替代，景觀多樣性降低,病蟲害發生的頻度與強度將會增加，野生動植物資源的生存空間日趨減少。

（2）空間格局。村鎮遷并、荒地開發、筑路修渠等土地整理活動勢必會改變已有的各類型植被單元構成的地表景觀格局并因此造成許多生態過程的中斷。

1.3對土壤及相關生態過程的影響

在土地整理方案的實施過程中，土壤的各種理化性質及相關生態過程均受到不同程度的影響。

（1）改變土壤結構土壤質地。如荒地墾殖改變原有土層結構；筑路及村鎮建設機械壓實土壤，從而破壞土壤結構；坡地開墾擾動地表、坡面，引起或加劇水土流失和土地沙漠化，并有可能造成局地氣候惡化。

（2）影響土壤肥力。為追求提高耕地產出率而一味加大耕地墾殖力度或不顧土地適宜性要求調整土地利用方式，反而會造成土壤肥力下降，生產力降低，甚至會引發一系列災害過程的發生，如土壤侵蝕、土地荒漠化等，進一步加劇土壤養分的流失。

（3）造成土壤污染和加劇土壤退化。如大量使用化肥、農藥等不僅會對土壤造成污染，還會殺害土壤中豐富的微生物；不適當的灌溉和排水導致土壤次生鹽漬化等。另外，一般工業、畜牧、家庭污水未經處理就任意排入渠道注入農田，也將全面污染農地。

1.4對大氣及相關生態過程的影響

土地整理活動對大氣及相關生態過程的影響主要是通過改變地表植被覆蓋狀況、土壤結構與質地，以及改變水文結構、地形地貌等間接方式表現出來。主要反映在造成大氣污染、影響局地小氣候過程及區域大氣質量狀況等方面。

1.5對敏感生態系統及景觀組分的影響

由于土地整理活動是一項綜合性的區域開發活動，在土地整理方案實施過程中，往往會在短期經濟利益和地方政績的驅使下，對一些具有特殊重要意義的自然生態系統及人文景觀造成永久性破壞，造成無法彌補的經濟和生態損失。

1.6對社會經濟環境的影響

（1）影響生活工作環境質量。土地整理活動往往規模和強度都較大，不僅本身會創造新的人工景觀，對整理區內部及所在區域的自然、人文景觀的影響，以及由此形成的地方環境氛圍和特色的影響也十分強烈，并且往往是不可逆的。

（2）影響區域產業結構和投資環境。通過調整土地利用方式和基礎設施建設，鼓勵發展具有地方特色的觀光農業、生態旅游等，帶動地方渡假休閑產業和相應服務產業等第三產業的發展，一方面有利于轉移農村剩余勞動力和地方經濟的發展；一方面也緩解了耕地的壓力。

（3）引發社會問題。土地整理活動的逐步展開，將引發一系列的社會問題。如筑路和公路的開通所具有的城鎮化效應會占用大量耕地，加劇對剩余耕地的壓力；同時間接引起包括農村剩余勞動力的轉移問題、優質農田的非農化對未來糧食安全所產生的威脅等。

2土地整理的生態評價

2.1評價指標體系的建立

本著綜合性、差異性等原則，選取影響土地質量和生態功能顯著的因子和反映土地質量和生態功能差異性的因子為評價指標。參考生態評價相關評價指標體系，并結合土地整理基本特點，土地整理項目生態評價指標應包括地形地貌、土壤、植被、水文與自然災害等因素，坡度、坡向、土壤PH值、土壤有機質含量、土層厚度、水源保證率、地下水位、自然災害率等因子。

2.2評價指標的量化與標準化

由于各評價指標的量綱各異，需要按照一定的標準進行指標的量化、標準化處理。本研究采用級差標準化法，其計算公式如下：Aj=（X-X）X-X×100%（1）（1）式中，Aj為第j個單項指標的標準化值；Xi為單項指標的原始值；Xmin為研究區域內該指標的最小值；Xmax是研究區域中該指標的最大值。

2.3指標權重的確定

由于各評價指標對綜合評價所產生的影響是不同的，因此需要合理確定各評價指標權重。確定評價指標權重的方法主要有特爾菲法（Delphi）、模糊聚類分析法（Fuzzy）和層次分析法（AHP）等，本研究采用層次分析法。

2.4柵格數據疊加運算及單元賦值

空間分析功能是GIS應用于地理數據分析的關鍵所在，其中最主要的分析方法是空間疊加。本研究中，利用ARCGIS軟件中spatialAnalyst模塊的RasterCalculator（柵格計算器），根據評價模型（式2）進行各單項指標柵格圖層的疊加運算，對評價單元賦值并生成評價結果圖。Sm=WiGi（i=1，2，3，……n）（2）（2）式中，Sm為第m個評價單元的生態綜合評價指數；Wi為經標準化后的第$個評價指標值；Gi為該指標相對于生態環境質量評價重要性的權重值，n是參與生態綜合評價的指標數。

3案例研究

3.1研究區域概況

湖北安陸市位于湖北省的東北部。地跨北緯31°21′42″～31°23′11″，東經113°34′02″～113°34′43″，屬亞熱帶季風氣候區，自然地理條件對發展農業生產十分有利。但由于農業交通、水利等基礎設施不夠完善，中低產田比重大，低畦水滲、毀損嚴重，地塊雜亂，荒草地、灘涂等未利用地的潛力未被充分挖掘，農業生產條件不理想。

湖北省安陸市孛畈鎮鎮土地整理項目屬國家投資重點項目，項目區位于安陸市的北部，項目區總面積為286.09hm2。其中耕地225.08hm2，其它農用地34.53hm2，水利設施用地0.10hm2，居民點6.25hm2，磚瓦窯及學校3.81hm2，未利用土地12.10hm2，零星地4.22hm2；地貌為低丘平原，地勢西高東低；土壤以紅壤和紫色土為主，PH值為中性或微酸性，有機質含量中等偏上，水土流失較嚴重，土壤侵蝕較嚴重；部分區域植被稀少；項目區地勢起伏較大，易受干旱威脅。

3.2評價指標的選取及數據處理

針對項目區存在水土流失、土壤侵蝕、旱澇災害等方面的土地利用和生態問題，建立土地整理項目生態評價指標體系（見表1）。在GIS支持下，將各單項指標進行量化、標準化后，對各單項指標專題數據柵格化。根據項目區實際情況，柵格單元確定為50m×50m，共得到1144個評價單元。

3.3評價指標量化及權重確定

將各專題數據的屬性值按（1）式量化和標準化，經層次分析法，得到項目區生態環境評價因子權重（見表1）。

3.4柵格數據的空間疊加

在ARCGIS支持下，將各單項指標柵格圖層與指標的權重值結合，利用柵格數據的空間疊加運算功能，將專題數據層進行疊加，并按（2）式加權求和，計算每個基本評價單元的綜合評價指數，得到土地整理項目區生態評價綜合分值統計表（見表2）。

3.5結果分析

由評價結果可知，該項目區總體生態環境狀況較好，但存在較明顯的地域差異。在對項目區進行規劃設計及工程實施時，將生態環境綜合狀況較好的區域優先劃為耕地，繼續完善和改進土地利用條件和生態環境質量；對生態環境一般和較差的區域在整理為耕地時，針對區域存在的土地利用和生態問題，合理進行溝、渠、路、林的布局，并采取適當的農業工程措施，如深翻改土、種植綠肥、加強水土保持措施等；將生態綜合狀況較好的園地和林地保持原有利用類型，生態環境綜合狀況惡劣的耕地考慮退耕還林。此外，集中的農村居民點用地、獨立工礦用地、特殊用地雖不參加整理，但通過生態評價了解其生態綜合狀況，對其存在的生態問題采取相應的措施，有利于提高整個項目區的生產、生活環境。