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书名:生态用地网格化管护研究及应用
定价:78.0
ISBN:9787030527974
作者:王静 等
版次:31
出版时间:2017-05
内容提要:
本书全面系统地论述了生态用地网格化管护的理论方法和示范应用案例。在界定生态用地内涵基础上,首次构建了我国多尺度生态用地分类体系,开展了基于高空间分辨率遥感数据和Li DAR数据的生态用地遥感信息提取方法研究,提出了生态用地网格化管理的时空多级网格划分与编码方法,构建了基于网格化的生态用地信息时空数据整合与管护服务平台框架,并进行示范案例研究,丰富了生态用地管理研究的理论与方法,为全面推进土地资源管护模式转变,推动土地生态系统管理数字化、精细化、动态化奠定技术基础。
目录:
目录
前言
第*章 中国生态用地分类体系研究 1
第*节 相关概念与内涵 1
一、土地利用与功能 1
二、土地生态系统 2
三、土地生态功能 2
四、生态用地 5
五、生态基础设施用地 5
六、土地生态状况 6
七、土地生态安全 7
八、生态补偿 8
九、土地生态系统管理 8
第二节 生态用地研究的理论支撑体系 9
一、生态用地研究背景 9
二、生态用地研究的理论支撑 13
第三节 生态用地分类研究进展 15
一、生态用地分类国内外研究现状 17
二、生态用地管理国内外对比研究 27
第四节 生态用地分类体系 33
一、多层级生态用地分类体系框架 33
二、生态用地类型划分 34
第五节 生态基础设施用地划定 41
一、生态基础设施用地划定思路 43
二、生态功能重要性评估与生态基础设施用地划定 44
第六节 结论 47
参考文献 48
第二章 生态用地遥感信息提取 54
一、概述 54
二、基于知识库的生态用地类型自动识别方法 57
三、基于激光点云与高空间分辨率影像的生态用地信息提取与挖掘研究 69
四、面向对象的高分辨率遥感影像生态用地变化检测 72
参考文献 82
第三章 网格划分与编码 85
第*节 引言 85
第二节 国内外研究现状 86
一、网格化管理 86
二、规则网格与不规则网格划分方法 87
三、土地评价单元划分方法 89
四、地理网格编码方法 91
五、宗地编码方法 93
第三节 生态用地管理不规则网格与编码 96
一、基于“村庄-生态系统-地类图斑”的网格与编码 96
二、基于“村庄-生态用地类型-地类图斑”的网格与编码 97
三、基于“地籍子区-生态系统-生态用地类型”的网格与编码 99
四、结果与讨论 101
第四节 生态用地管理不规则网格划分 102
一、生态用地管理不规则网格划分原则 102
二、生态用地管理不规则网格划分方法 103
三、生态用地管理不规则网格划分 106
四、生态用地管理不规则网格编码 109
五、生态用地管理不规则网格划分与编码示范 113
参考文献 116
第四章 生态用地信息网格化管护模型构建与技术研发 120
一、概述 120
二、生态用地网格化管理模型构建 122
三、生态用地信息网格化数据整合技术 126
四、生态用地信息网格化管护系统功能实现 132
五、生态用地数据库管理系统 140
参考文献 144
第五章 黑龙江杜尔伯特蒙古族自治县生态用地网格化管护技术应用与示范 145
第*节 研究背景 145
第二节 示范区概况 145
一、自然地理概况 145
二、社会经济状况 147
第三节 基础数据收集与预处理 148
一、遥感数据获取与预处理 148
二、外业调查 149
三、其他资料获取 150
第四节 生态用地分类体系示范 151
第五节 生态用地遥感信息提取示范情况 153
一、基于不同方法的生态用地遥感信息提取 153
二、精度检验 161
三、结论 164
四、示范效果 165
第六节 网格划分与编码技术应用示范情况 165
一、生态用地网格划分与编码方案的讨论与反馈 166
二、杜蒙县生态用地网格划分与编码方案的确定 170
三、示范效果 173
第七节 生态用地网格化管护基础数据库示范情况 173
一、数据库构成 173
二、矢量图层属性设计 174
三、数据库成果 175
四、示范效果 177
第八节 问题与展望 179
一、技术流程复杂,操作难度较大 180
二、缺乏奖惩措施,管护人员积极性不高 180
三、与日常土地管理工作相结合 180
四、网格边界调整后,网格的划分与编码问题 180
五、管护责任人和管护期限的落实 181
参考文献 181
在线试读:
第*章 中国生态用地分类体系研究
随着我国人口的持续增长和快速城镇化、工业化发展,资源、生态、环境问题逐渐凸显,成为制约我国社会经济可持续发展的关键因素,也得到了社会各界****的关注和重视。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。“生态”“环境”和“自然”等关键词的频频出现标志着我国生态建设被提到了****的高度,而土地作为自然要素的承载主体,加强生态用地研究意义重大。
第*节 相关概念与内涵
一、土地利用与功能
土地利用是指人类为获取所需要的产品或者服务而进行的土地利用活动,是人类对土地自然属性的利用方式和状况,包含着人类利用土地的目的和意图。它是人们根据土地资源的特点按照一定的社会经济目的,对土地进行的开发利用活动。土地分类是解决不同土地利用类型对土地竞争矛盾的重要途径。土地利用类型是一定区域内土地利用中具有不同特征与功能的空间地域组成单元,是历史与现实中自然条件、社会经济技术水平以及利用目标与方式等诸因素综合作用下,土地景观生态上的必然分异结果。科学合理地划分土地利用类型,是建立土地资源账户、实现土地实物核算的前提,是进行土地动态监测、实施土地利用的有效调控,是开展土地利用规划,实现土地资源可持续利用的重要一环(陈百明,2006;卞正富,2008)。
陈百明(1986)认为,土地资源是一个综合的功能整体,其“生态功能”“生产功能”和“生活功能”是统一不可分割的,三者相互关联,一定条件下还可以相互促进。人类生产、生活功能以生态系统的支撑为基础,同时生产、生活等功能又影响生态系统。土地资源的生产、生活功能是人类土地利用过程中追求的*终目标。三大功能中,生态功能是基础,是生产功能、生活功能实现的前提条件。许多土地利用活动具有多功能的特性,但其主体功能亦十分明确。从功能的主体性角度来考虑,生产、生活、生态三大功能又具有一定的独立性,以主体功能为依据进行分类,并不排斥土地利用的其他功能存在(陈婧等,2005)。
二、 土地生态系统
土地生态系统是地球陆地表面上相互作用、相互依存的地貌、水文、植被、土壤、气候等自然要素之间以及与人类活动之间相互作用而形成的统一整体(傅伯杰,1985)。土地生态系统作为自然与人类活动相互作用的复合生态系统,是人类土地利用过程中土地各组成要素之间,及其与环境之间相互联系、相互依存和制约所构成的开放的、动态的、分层次的和可反馈的系统。土地生态系统的经济生产、社会生活及自然调节功能的强弱和活力是由土地生态系统的结构、功能、生态服务以及对社会和经济服务的持续性所决定的。
土地生态系统的演变有赖于整个地球的发展。地质历史时期的演变过程迄今仍在影响着甚至控制着土地生态系统。现代土地生态系统是经过地质历史时期的人类活动长期影响发展而形成的(表1-1)。其演变具有明显的特点,即土地生态系统的自然属性不断减弱,人文属性不断增强(梁留科等,2003)。
表1-1 土地生态系统演化示意表
三、 土地生态功能
土地的生态功能是基于生态系统服务功能提出的。生态系统服务是指生态系统为维持人类社会的生产、消费、流通、还原和调控活动而提供有形或无形的自然产品、环境资源和生态损益的能力(王如松等,2004;李锋等,2011)。Costanza等在Nature 发表了《全球生态服务价值和自然资本》一文,使生态系统服务价值研究成为热点(Losey et al.,2006;Boyd et al.,2007;Costanza et al.,1997)。Daily(1997)在其标志性著作Nature's Services:Societal Dependence on Natural Ecosystem中,从自然生态系统角度出发对生态系统服务进行了定义,并将生态系统服务功能归纳为15类。20世纪80年代以来,生态学家和经济学家在评价自然资本和生态系统服务变动方面做了大量研究工作。Costanza等在对全球生态系统服务及其价值的研究中,将生态系统服务功能划分为气候调节、水分调节、控制水土流失、物质循环、娱乐及文化价值等17 种功能,对全球生态系统服务价值进行了评估,并提出了各种土地利用类型的生态服务价值系数。谢高地等(2001,2003)学者结合我国特色对Costanza提出的系数进行了修正,得出中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表。
土地的生态功能是指在物质、能量迁移与转化过程中,土地所表现的能够满足和维持生物体以及人类生活需要的自然环境条件和效用。其主要包括两方面的内容:一是土地资源具有的保护和改善生态环境的作用与能力,如防风固沙、保护土壤、涵养水源、调节微气候、净化环境等;二是为维系生物多样性和*一性提供生态空间保证,如提供生物栖息地、维持生物多样性等。
从生态学角度看,土地的功能包括生物栖息和支撑功能、植物生产和生物养育功能、环境净化功能、休闲娱乐功能、文化功能、物质与能量循环功能等(表1-2)。其中植物生产和生物养育功能、生物支撑功能、休闲娱乐功能、文化功能是土地生产功能、承载功能和资源功能的表现,而提供栖息地、净化环境等是土地在保护和改善生态环境方面起到的作用,是土地生态功能的表现。
表1-2 土地的生态功能
土地的生态功能与生产功能、承载功能既有区别又有联系。土地的生态功能表述的是生物与生存环境之间的相互关系,而生产功能和承载功能则指土地所提供生产、生活产品和生存空间的能力。生态功能是基础,是生产功能、承载功能实现的前提条件。人类的生产、生活以生态系统的支撑为基础,但又通过人的生产、消费等活动影响着生态系统(刘学录等,2008)。
土地生态状况受土地自身、自然环境、外部社会经济政策、人类土地利用行为等多方面综合影响,任何因素的变化都会打破原来的土地生态系统平衡,并带来土地生态状况的变化,由此影响土地的生态功能。从影响土地生态功能的主导因素来划分,可分为自然和人文影响两大因素。自然影响因素主要指地形地貌、气候、土壤、植被和水等自然因素变化对土地生态功能强弱的影响;而人文影响因素是指由于人类活动引起的生态功能变化,重点在于土地利用变化与管理对生态功能强弱的影响(刘学录等,2008)。
(一) 自然因素
地形地貌、气候、土壤、水资源、植被等因素都会影响土地生态功能。从地形地貌看,不仅影响土地生态系统的形状、面积大小和位置分布,也影响土地生态系统中的动植物结构。从气候因素看,主要通过降水和温度影响土地生态系统结构,水热条件直接影响植物生长、植物残体分解速度,从而影响土地生态系统类型和动植物分布。土壤是生态系统的载体,土地生态功能的发挥受土壤的物理、化学、生物等性质的影响,土壤厚度、质地、水分、养分及其有效性等因素都影响着土地的生态功能。水资源对陆表植被或湖泊、湿地或土地质量良性维持有重要作用,水分的枯竭和缺乏也是土地生态系统脆弱性和不稳定性的重要诱发因素,导致土地生态系统的结构与功能的变化。植被是土地生态系统的重要组成部分,土地的生态功能与植被的数量、组成和结构、生产力与功能、品质等方面有关。
(二) 人文因素
人类通过各种土地利用活动,改变了土地的结构和生态过程,影响着土地的生态功能。土地是各种陆地生态系统的载体,土地利用结构的变化引起各类生态系统类型、面积以及空间分布格局的变化。土地利用方式直接影响土地生态功能的种类和强度,如人类在土地上进行工业、交通、住宅建设等,延伸了土地的承载功能,但改变了土地覆被方式,影响了土地的生态功能,农业和林业生产使土地的生产能力得到了极大的增强,但土地的生态服务功能减弱(梁留科等,2003)。此外,土地生态功能的改变与政策因素关系很大,如政府实施西部大开发,开展退耕还林还草工程,鼓励在不宜耕种的土地上退耕还林还草、封山育林,逐步调整农林牧用地结构,使区内耕地面积不断减少,林地面积大幅增加,显著改善了土地生态状况,增强了土地生态功能。
四、 生态用地
2000年,国务院发布的《全国生态环境保护纲要》(国发[2000]38号)中首次提到了“生态用地”,并从土地资源开发和生态环境保护的角度提出生态用地是具有重要生态功能的草地、林地和湿地等。生态用地提出后,迅速引起了相关学者的关注和研究,研究一致认为区域和城市中保留一定的生态用地对于维持生态系统平衡、改善城市人居环境、促进人类社会可持续发展具有重要作用。但对于生态用地的概念、分类仍存在较大分歧。
国内不同学者对生态用地的分类考虑了不同地域单元的人类活动,并基于土地利用地域单元的功能或用途进行分类,或从人类对土地利用改造的形式出发,考虑土地利用本身的内在自然特征,适用于土地资源的初级识别或宏观认识研究。对生态用地的分类主要有三类划分方式,即基于土地覆被类型角度、基于土地利用程度、结合前二者的综合划分方式。目前,国内学者对生态用地的概念和分类尚未达成共识。随着更多学者对生态用地研究的深入和生态用地自身的现实重要性,未来,对“生态用地”这一概念的理解也会逐渐趋于相同或相似。通过对国内学者关于生态用地概念及分类系统的梳理,本研究遵循以国家相关分类标准为基础,突出生态用地的原则,界定生态用地内涵,对生态用地进行科学分类。综合现有研究成果,本研究提出生态用地即在不同空间尺度上,具备较强的生态系统服务功能,对维护关键生态过程具有重要意义的土地利用类型,即能够直接或间接改良区域生态环境、改善区域人地关系(如维护生物多样性、保护和改善环境质量、减缓干旱和洪涝灾害以及调节气候等多种生态功能)的用地类型。
本研究所指的生态用地是以保护和稳定区域生态系统为目标,能够直接或间接发挥生态环境调节(防风固沙、保持水土、净化空气、美化环境)和生物支持(提供良好的栖息环境、维持生物多样性)等生态服务功能且其自身具有一定的自我调节、修复、维持和发展能力的土地利用类型。生态用地与生产和生活用地有重叠,但显著区别于生产和生活用地,其生态功能发挥受人类活动范围和程度的影响显著,受人类活动影响越小,生态功能相对越强,反之越弱。
五、 生态基础设施用地
生态基础设施用地是指对人类的栖息地系统具有基础性支持功能的自然生态用地及其生态服务用地,具备较强的生态系统服务、对维护关键生态过程具有重要意义的生态用地,包括河流(溪流)、湿地、森林、野生动物栖息地、生物多样性保护区用地、自然保护区用地、水源地保护区和其他自然区域,以及防护林、洪水调蓄地、废物处理地、公园、农田、牧场等(吴伟等,2009;杜士强等,2010)。生态基础设施用地是由上述生态用地相互联系组成的网络,支持物种生长,保持自然生态过程,维持空气和水资源,并且致力于改善区域和居民健康及生活质量的开敞空间所需的用地。
生态基础设施用地是国家自然生命支持系统,是不得占用的基础性生态用地(陈百明,1986;谢花林等,2011)。生态基础设施用地是生态用地的一部分,主要包括具备较强的生态功能、对维护关键生态过程具有重要意义的那一部分生态用地。生态基础设施用地的核心是由自然环境决定土地利用,突出自然环境的生命支撑功能,将人类生存的居住环境融入自然,突出生态功能的网络结构;是将生态系统服务的思想与生态“基础性”价值和生态系统结构相结合。
生态基础设施用地强化了对生态用地重要性的认识。生态基础设施用地是保障生态系统稳定、社会经济发展和居民身心健康所必须具备的基础性、支持性的基础设施用地(Weber,2004;Tzoulas et al.,2007)。生态基础设施用地使生态用地上升到了基础设施高度,同时强调了不同类型生态用地之间的有效连接和生态用地作为一个网络体系的特征。生态基础设施用地包含多种生态用地,如公园、自然林地、人工绿地、河流湿地、海岸湿地等,这些生态用地之间的有效连接可使生态基础设施成为一个有机整体,从而发挥整体功能,更好地维持其间的自然生态过程(杜士强等,2010)。生态基础设施用地是一个综合的概念,不但包括传统的生态用地,而且包含一切能提供各种生态系统服务的空间,如大尺度地貌格局、自然保护地、林业及农业生态系统等生态用地。
六、 土地生态状况
土地生态状况是指土地生态系统的结构、生态功能及其具备的生态系统服务能力,以及所存在生态问题的综合反映。土地生态状况是在土地生态系统原始的自然生态质量水平的基础上,经人类社会生活或社会经济活动影响后,对土地生态环境的改善或破坏共同作用的*终结果。土地生态状况调查,即对土地生态系统的结构、生态功能及其具备的生态系统服务能力,以及所存在生态问题和生态建设状况的综合调查。
土地生态状况质量即土地生态系统结构、生态功能和生态价值的综合属性,是指土地生态系统的结构和类型对其生态功能的容量或能力(The capacity of land
定价:78.0
ISBN:9787030527974
作者:王静 等
版次:31
出版时间:2017-05
内容提要:
本书全面系统地论述了生态用地网格化管护的理论方法和示范应用案例。在界定生态用地内涵基础上,首次构建了我国多尺度生态用地分类体系,开展了基于高空间分辨率遥感数据和Li DAR数据的生态用地遥感信息提取方法研究,提出了生态用地网格化管理的时空多级网格划分与编码方法,构建了基于网格化的生态用地信息时空数据整合与管护服务平台框架,并进行示范案例研究,丰富了生态用地管理研究的理论与方法,为全面推进土地资源管护模式转变,推动土地生态系统管理数字化、精细化、动态化奠定技术基础。
目录:
目录
前言
第*章 中国生态用地分类体系研究 1
第*节 相关概念与内涵 1
一、土地利用与功能 1
二、土地生态系统 2
三、土地生态功能 2
四、生态用地 5
五、生态基础设施用地 5
六、土地生态状况 6
七、土地生态安全 7
八、生态补偿 8
九、土地生态系统管理 8
第二节 生态用地研究的理论支撑体系 9
一、生态用地研究背景 9
二、生态用地研究的理论支撑 13
第三节 生态用地分类研究进展 15
一、生态用地分类国内外研究现状 17
二、生态用地管理国内外对比研究 27
第四节 生态用地分类体系 33
一、多层级生态用地分类体系框架 33
二、生态用地类型划分 34
第五节 生态基础设施用地划定 41
一、生态基础设施用地划定思路 43
二、生态功能重要性评估与生态基础设施用地划定 44
第六节 结论 47
参考文献 48
第二章 生态用地遥感信息提取 54
一、概述 54
二、基于知识库的生态用地类型自动识别方法 57
三、基于激光点云与高空间分辨率影像的生态用地信息提取与挖掘研究 69
四、面向对象的高分辨率遥感影像生态用地变化检测 72
参考文献 82
第三章 网格划分与编码 85
第*节 引言 85
第二节 国内外研究现状 86
一、网格化管理 86
二、规则网格与不规则网格划分方法 87
三、土地评价单元划分方法 89
四、地理网格编码方法 91
五、宗地编码方法 93
第三节 生态用地管理不规则网格与编码 96
一、基于“村庄-生态系统-地类图斑”的网格与编码 96
二、基于“村庄-生态用地类型-地类图斑”的网格与编码 97
三、基于“地籍子区-生态系统-生态用地类型”的网格与编码 99
四、结果与讨论 101
第四节 生态用地管理不规则网格划分 102
一、生态用地管理不规则网格划分原则 102
二、生态用地管理不规则网格划分方法 103
三、生态用地管理不规则网格划分 106
四、生态用地管理不规则网格编码 109
五、生态用地管理不规则网格划分与编码示范 113
参考文献 116
第四章 生态用地信息网格化管护模型构建与技术研发 120
一、概述 120
二、生态用地网格化管理模型构建 122
三、生态用地信息网格化数据整合技术 126
四、生态用地信息网格化管护系统功能实现 132
五、生态用地数据库管理系统 140
参考文献 144
第五章 黑龙江杜尔伯特蒙古族自治县生态用地网格化管护技术应用与示范 145
第*节 研究背景 145
第二节 示范区概况 145
一、自然地理概况 145
二、社会经济状况 147
第三节 基础数据收集与预处理 148
一、遥感数据获取与预处理 148
二、外业调查 149
三、其他资料获取 150
第四节 生态用地分类体系示范 151
第五节 生态用地遥感信息提取示范情况 153
一、基于不同方法的生态用地遥感信息提取 153
二、精度检验 161
三、结论 164
四、示范效果 165
第六节 网格划分与编码技术应用示范情况 165
一、生态用地网格划分与编码方案的讨论与反馈 166
二、杜蒙县生态用地网格划分与编码方案的确定 170
三、示范效果 173
第七节 生态用地网格化管护基础数据库示范情况 173
一、数据库构成 173
二、矢量图层属性设计 174
三、数据库成果 175
四、示范效果 177
第八节 问题与展望 179
一、技术流程复杂,操作难度较大 180
二、缺乏奖惩措施,管护人员积极性不高 180
三、与日常土地管理工作相结合 180
四、网格边界调整后,网格的划分与编码问题 180
五、管护责任人和管护期限的落实 181
参考文献 181
在线试读:
第*章 中国生态用地分类体系研究
随着我国人口的持续增长和快速城镇化、工业化发展,资源、生态、环境问题逐渐凸显,成为制约我国社会经济可持续发展的关键因素,也得到了社会各界****的关注和重视。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。“生态”“环境”和“自然”等关键词的频频出现标志着我国生态建设被提到了****的高度,而土地作为自然要素的承载主体,加强生态用地研究意义重大。
第*节 相关概念与内涵
一、土地利用与功能
土地利用是指人类为获取所需要的产品或者服务而进行的土地利用活动,是人类对土地自然属性的利用方式和状况,包含着人类利用土地的目的和意图。它是人们根据土地资源的特点按照一定的社会经济目的,对土地进行的开发利用活动。土地分类是解决不同土地利用类型对土地竞争矛盾的重要途径。土地利用类型是一定区域内土地利用中具有不同特征与功能的空间地域组成单元,是历史与现实中自然条件、社会经济技术水平以及利用目标与方式等诸因素综合作用下,土地景观生态上的必然分异结果。科学合理地划分土地利用类型,是建立土地资源账户、实现土地实物核算的前提,是进行土地动态监测、实施土地利用的有效调控,是开展土地利用规划,实现土地资源可持续利用的重要一环(陈百明,2006;卞正富,2008)。
陈百明(1986)认为,土地资源是一个综合的功能整体,其“生态功能”“生产功能”和“生活功能”是统一不可分割的,三者相互关联,一定条件下还可以相互促进。人类生产、生活功能以生态系统的支撑为基础,同时生产、生活等功能又影响生态系统。土地资源的生产、生活功能是人类土地利用过程中追求的*终目标。三大功能中,生态功能是基础,是生产功能、生活功能实现的前提条件。许多土地利用活动具有多功能的特性,但其主体功能亦十分明确。从功能的主体性角度来考虑,生产、生活、生态三大功能又具有一定的独立性,以主体功能为依据进行分类,并不排斥土地利用的其他功能存在(陈婧等,2005)。
二、 土地生态系统
土地生态系统是地球陆地表面上相互作用、相互依存的地貌、水文、植被、土壤、气候等自然要素之间以及与人类活动之间相互作用而形成的统一整体(傅伯杰,1985)。土地生态系统作为自然与人类活动相互作用的复合生态系统,是人类土地利用过程中土地各组成要素之间,及其与环境之间相互联系、相互依存和制约所构成的开放的、动态的、分层次的和可反馈的系统。土地生态系统的经济生产、社会生活及自然调节功能的强弱和活力是由土地生态系统的结构、功能、生态服务以及对社会和经济服务的持续性所决定的。
土地生态系统的演变有赖于整个地球的发展。地质历史时期的演变过程迄今仍在影响着甚至控制着土地生态系统。现代土地生态系统是经过地质历史时期的人类活动长期影响发展而形成的(表1-1)。其演变具有明显的特点,即土地生态系统的自然属性不断减弱,人文属性不断增强(梁留科等,2003)。
表1-1 土地生态系统演化示意表
三、 土地生态功能
土地的生态功能是基于生态系统服务功能提出的。生态系统服务是指生态系统为维持人类社会的生产、消费、流通、还原和调控活动而提供有形或无形的自然产品、环境资源和生态损益的能力(王如松等,2004;李锋等,2011)。Costanza等在Nature 发表了《全球生态服务价值和自然资本》一文,使生态系统服务价值研究成为热点(Losey et al.,2006;Boyd et al.,2007;Costanza et al.,1997)。Daily(1997)在其标志性著作Nature's Services:Societal Dependence on Natural Ecosystem中,从自然生态系统角度出发对生态系统服务进行了定义,并将生态系统服务功能归纳为15类。20世纪80年代以来,生态学家和经济学家在评价自然资本和生态系统服务变动方面做了大量研究工作。Costanza等在对全球生态系统服务及其价值的研究中,将生态系统服务功能划分为气候调节、水分调节、控制水土流失、物质循环、娱乐及文化价值等17 种功能,对全球生态系统服务价值进行了评估,并提出了各种土地利用类型的生态服务价值系数。谢高地等(2001,2003)学者结合我国特色对Costanza提出的系数进行了修正,得出中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表。
土地的生态功能是指在物质、能量迁移与转化过程中,土地所表现的能够满足和维持生物体以及人类生活需要的自然环境条件和效用。其主要包括两方面的内容:一是土地资源具有的保护和改善生态环境的作用与能力,如防风固沙、保护土壤、涵养水源、调节微气候、净化环境等;二是为维系生物多样性和*一性提供生态空间保证,如提供生物栖息地、维持生物多样性等。
从生态学角度看,土地的功能包括生物栖息和支撑功能、植物生产和生物养育功能、环境净化功能、休闲娱乐功能、文化功能、物质与能量循环功能等(表1-2)。其中植物生产和生物养育功能、生物支撑功能、休闲娱乐功能、文化功能是土地生产功能、承载功能和资源功能的表现,而提供栖息地、净化环境等是土地在保护和改善生态环境方面起到的作用,是土地生态功能的表现。
表1-2 土地的生态功能
土地的生态功能与生产功能、承载功能既有区别又有联系。土地的生态功能表述的是生物与生存环境之间的相互关系,而生产功能和承载功能则指土地所提供生产、生活产品和生存空间的能力。生态功能是基础,是生产功能、承载功能实现的前提条件。人类的生产、生活以生态系统的支撑为基础,但又通过人的生产、消费等活动影响着生态系统(刘学录等,2008)。
土地生态状况受土地自身、自然环境、外部社会经济政策、人类土地利用行为等多方面综合影响,任何因素的变化都会打破原来的土地生态系统平衡,并带来土地生态状况的变化,由此影响土地的生态功能。从影响土地生态功能的主导因素来划分,可分为自然和人文影响两大因素。自然影响因素主要指地形地貌、气候、土壤、植被和水等自然因素变化对土地生态功能强弱的影响;而人文影响因素是指由于人类活动引起的生态功能变化,重点在于土地利用变化与管理对生态功能强弱的影响(刘学录等,2008)。
(一) 自然因素
地形地貌、气候、土壤、水资源、植被等因素都会影响土地生态功能。从地形地貌看,不仅影响土地生态系统的形状、面积大小和位置分布,也影响土地生态系统中的动植物结构。从气候因素看,主要通过降水和温度影响土地生态系统结构,水热条件直接影响植物生长、植物残体分解速度,从而影响土地生态系统类型和动植物分布。土壤是生态系统的载体,土地生态功能的发挥受土壤的物理、化学、生物等性质的影响,土壤厚度、质地、水分、养分及其有效性等因素都影响着土地的生态功能。水资源对陆表植被或湖泊、湿地或土地质量良性维持有重要作用,水分的枯竭和缺乏也是土地生态系统脆弱性和不稳定性的重要诱发因素,导致土地生态系统的结构与功能的变化。植被是土地生态系统的重要组成部分,土地的生态功能与植被的数量、组成和结构、生产力与功能、品质等方面有关。
(二) 人文因素
人类通过各种土地利用活动,改变了土地的结构和生态过程,影响着土地的生态功能。土地是各种陆地生态系统的载体,土地利用结构的变化引起各类生态系统类型、面积以及空间分布格局的变化。土地利用方式直接影响土地生态功能的种类和强度,如人类在土地上进行工业、交通、住宅建设等,延伸了土地的承载功能,但改变了土地覆被方式,影响了土地的生态功能,农业和林业生产使土地的生产能力得到了极大的增强,但土地的生态服务功能减弱(梁留科等,2003)。此外,土地生态功能的改变与政策因素关系很大,如政府实施西部大开发,开展退耕还林还草工程,鼓励在不宜耕种的土地上退耕还林还草、封山育林,逐步调整农林牧用地结构,使区内耕地面积不断减少,林地面积大幅增加,显著改善了土地生态状况,增强了土地生态功能。
四、 生态用地
2000年,国务院发布的《全国生态环境保护纲要》(国发[2000]38号)中首次提到了“生态用地”,并从土地资源开发和生态环境保护的角度提出生态用地是具有重要生态功能的草地、林地和湿地等。生态用地提出后,迅速引起了相关学者的关注和研究,研究一致认为区域和城市中保留一定的生态用地对于维持生态系统平衡、改善城市人居环境、促进人类社会可持续发展具有重要作用。但对于生态用地的概念、分类仍存在较大分歧。
国内不同学者对生态用地的分类考虑了不同地域单元的人类活动,并基于土地利用地域单元的功能或用途进行分类,或从人类对土地利用改造的形式出发,考虑土地利用本身的内在自然特征,适用于土地资源的初级识别或宏观认识研究。对生态用地的分类主要有三类划分方式,即基于土地覆被类型角度、基于土地利用程度、结合前二者的综合划分方式。目前,国内学者对生态用地的概念和分类尚未达成共识。随着更多学者对生态用地研究的深入和生态用地自身的现实重要性,未来,对“生态用地”这一概念的理解也会逐渐趋于相同或相似。通过对国内学者关于生态用地概念及分类系统的梳理,本研究遵循以国家相关分类标准为基础,突出生态用地的原则,界定生态用地内涵,对生态用地进行科学分类。综合现有研究成果,本研究提出生态用地即在不同空间尺度上,具备较强的生态系统服务功能,对维护关键生态过程具有重要意义的土地利用类型,即能够直接或间接改良区域生态环境、改善区域人地关系(如维护生物多样性、保护和改善环境质量、减缓干旱和洪涝灾害以及调节气候等多种生态功能)的用地类型。
本研究所指的生态用地是以保护和稳定区域生态系统为目标,能够直接或间接发挥生态环境调节(防风固沙、保持水土、净化空气、美化环境)和生物支持(提供良好的栖息环境、维持生物多样性)等生态服务功能且其自身具有一定的自我调节、修复、维持和发展能力的土地利用类型。生态用地与生产和生活用地有重叠,但显著区别于生产和生活用地,其生态功能发挥受人类活动范围和程度的影响显著,受人类活动影响越小,生态功能相对越强,反之越弱。
五、 生态基础设施用地
生态基础设施用地是指对人类的栖息地系统具有基础性支持功能的自然生态用地及其生态服务用地,具备较强的生态系统服务、对维护关键生态过程具有重要意义的生态用地,包括河流(溪流)、湿地、森林、野生动物栖息地、生物多样性保护区用地、自然保护区用地、水源地保护区和其他自然区域,以及防护林、洪水调蓄地、废物处理地、公园、农田、牧场等(吴伟等,2009;杜士强等,2010)。生态基础设施用地是由上述生态用地相互联系组成的网络,支持物种生长,保持自然生态过程,维持空气和水资源,并且致力于改善区域和居民健康及生活质量的开敞空间所需的用地。
生态基础设施用地是国家自然生命支持系统,是不得占用的基础性生态用地(陈百明,1986;谢花林等,2011)。生态基础设施用地是生态用地的一部分,主要包括具备较强的生态功能、对维护关键生态过程具有重要意义的那一部分生态用地。生态基础设施用地的核心是由自然环境决定土地利用,突出自然环境的生命支撑功能,将人类生存的居住环境融入自然,突出生态功能的网络结构;是将生态系统服务的思想与生态“基础性”价值和生态系统结构相结合。
生态基础设施用地强化了对生态用地重要性的认识。生态基础设施用地是保障生态系统稳定、社会经济发展和居民身心健康所必须具备的基础性、支持性的基础设施用地(Weber,2004;Tzoulas et al.,2007)。生态基础设施用地使生态用地上升到了基础设施高度,同时强调了不同类型生态用地之间的有效连接和生态用地作为一个网络体系的特征。生态基础设施用地包含多种生态用地,如公园、自然林地、人工绿地、河流湿地、海岸湿地等,这些生态用地之间的有效连接可使生态基础设施成为一个有机整体,从而发挥整体功能,更好地维持其间的自然生态过程(杜士强等,2010)。生态基础设施用地是一个综合的概念,不但包括传统的生态用地,而且包含一切能提供各种生态系统服务的空间,如大尺度地貌格局、自然保护地、林业及农业生态系统等生态用地。
六、 土地生态状况
土地生态状况是指土地生态系统的结构、生态功能及其具备的生态系统服务能力,以及所存在生态问题的综合反映。土地生态状况是在土地生态系统原始的自然生态质量水平的基础上,经人类社会生活或社会经济活动影响后,对土地生态环境的改善或破坏共同作用的*终结果。土地生态状况调查,即对土地生态系统的结构、生态功能及其具备的生态系统服务能力,以及所存在生态问题和生态建设状况的综合调查。
土地生态状况质量即土地生态系统结构、生态功能和生态价值的综合属性,是指土地生态系统的结构和类型对其生态功能的容量或能力(The capacity of land