生态位模型对于农田建设适宜性的研究进展
学 号:107331602146
指导教师:郭凤霞
院系:生命科学技术学院
姓 名:高婷
2016年 12月 21 日
甘肃农业大学
生态位模型对于农田建设适宜性的研究进展
摘要：土地利用对环境具有重要影响，土地利用与生境条件匹配越好，土地利用的环境脆弱性效应值会越低。生态位适宜度模型将土地利用对环境脆弱性的影响定量化。选择生态环境不同的区域，通过调查选择样地，构建各土地利用方式的生态位适宜度模型，在此基础上，对各土地利用生态单元的生态环境现实条件与现状土地利用方式所要求的最佳生态环境进行比较计算生态位适宜度，获得土地效应分布图。制定标准进行比较土地利用强度与土地利用环境脆弱性效应之间呈现的关系用于研究土地的合理利用与管理，防止土地退化和促进生态环境改善具有一定意义。利用生态位模型进行高标准基本农田建设适宜性评价，丰富了生态位理论在不同领域中的应用，同时也为高标准基本农田建设项目选址及规划方案设计提供了依据。
关键词：土地利用，生态位适宜度模型，环境脆弱性，适宜度评价
2
甘肃农业大学
Abstract:：land use has an important impact on the environment, land use and habitat conditions, better land use environment vulnerability effect value will be lower. The nichefitness model will be the impact of land use on quantitative environmental vulnerability. Choose different ecological environment regions, through the survey sample selection, construction of various land use the nichefitness model based on the calculated nichefitness best ecological environment of land use ecological environment conditions for each land use ecological unit status and requirements, access to land effect distribution. The relationship between the present standards of land use intensity and land use environment is fragile effect for rational utilization of land and management, to prevent land degradation and promote ecological environment has a certain significance to improve the niche model. The suitability evaluation of high standard basic farmland construction, which enriches the application of niche theory in different fields, also provides the basis for the selection of high standard basic farmland construction projects and the design of planning scheme.
Keywords: land use, niche suitability model, environmental vulnerability, suitability evaluation
1.前言
3
甘肃农业大学
开展农村土地整治，大规模建设旱涝保收高标准基本农田是我国重要的战略举措[1]，对于区域粮食保障能力提升与新型农业现代化推进具有重大的意义。国内自 2008 年《政府工作报告》首次提出要“建设一批高标准农田”后，2009 年和 2010 年中央 1 号文件、全国“十二五”规划纲要相继提出了高标准基本农田建设的相关要求。2012 年,《全国土地整治规划（2011－2015 年）》明确提出“十二五”期间我国新建 4 亿亩旱涝保收高标准基本农田和《高标准基本农田建设标准》（TD/T 1033－2012）的颁布实施。各地纷纷开展高标准基本农田的建设工作，但在建设过程中存在一些问题，如：资金投入与耕地资源禀赋不匹配，投资分散，综合效益难以发挥等问题[1]。产生这些问题的根本原因在于高标准基本农田建设项目在选址和规划上缺乏因地制宜的科学方法指导。因此，系统地开展高标准基本农田建设适宜性评价及障碍因子诊断研究，为高标准基本农田建设项目的选址和规划方案的设计提供技术支撑，已成为我国目前高标准基本农田研究领域的重要课题。
国内外学者从相关理论政策[1-3]、评价方法[4-7]的构建、建设模式分区和时序安排[8-11]等方面进行了有益探索。但是在高标准基本农田建设标准、整治的重点和方向方面还有待深入，而生态位理论作为生态学的重要理论之一[12]，可以通过最适生态位解释高标准基本农田的建设标准，用区域的现状条件和最适生态位之间的差异程度，来确定整治的重点和方向。近年来，随着对生态位理论研究的不断深入，其与土地资源的研究联系越来越紧密。因此，可以用来衡量土地利用的环境脆弱性效应。建立各土地利用方式的生态位适宜度模型，计算土地利用对环境脆弱性的影响程度，为平原生态环境脆弱区的环境保护和土地资源可持续利用提供科学的依据。
2.研究现况
2.1 研究区概况
国内外各个研究区由其所处的自然条件决定，同时也受人类活动的影响。为定量分析高标准基本农田建设的适宜性探索了一条新路，以期为科学编制土地整治规划，提高资金使用效率，确保建设项目顺利落地提供参考。
2.2 材料与方法的选择
根据生态位适宜性理论，每一土地利用方式都有对应的需求生态位，且不同的土地利用方式的需求生态位是不一样的。土地利用单元的立地环境部分构成现实生n 个环境因子的实测值分别记作x1,x2,?,xn,在n 维超体积空间中用点 Xi=(x1,x2,?,xn)表示，如果该点
4
甘肃农业大学
落入水稻田的需求生态位对应的超体积中，即 Xi∈En，则表示该单元的现实生态位能满足该土地利用方式的需求，因此在该土地利用影响下，生态环境能保持它的功能和稳定性，环境脆弱性正向发展，脆弱程度逐渐降低；如果该点没有落入水稻田的需求生态位对应的超体积中，即 Xi?En，表示立地环境条件不能满足水稻田的生态需求，两者关系处于不适宜状态，随着土地利用时间的推移，生态环境逆向退化，脆弱度提高。并且
Xi 与 En 的距离越远，土地利用对环境脆弱性的影响越强，脆弱度越高。因此，土地利用对环境脆弱性的影响程度可以用生态位适宜度值 Vf=(xi,En)衡量[3]。
2.3模型的构建
2.2.1 单因子土地利用生态位适宜度
土地利用对环境的要求通常可以分为 2 类，第 1 类是正向因子，即对于特定的土地利用，i 因子必须满足其最低要求，而且越丰富越好，如有机质含量；第 2 类是负向因子，如土壤含盐量。由于环境指标与土地利用的适宜生态位之间具有一定的模糊性，因此，研究中采用模糊数学方法表达各环境指标的生态位适宜度。第 1 种类型环境因子的生态位适宜度用戒下型函数表达[21]，建立函数公式为
? ?
0
x ≤ x1
fi? ?a ? x ) ? x1)? b x1? x ( x2 ? ?
1 /( x2 ? x2 （1） x ≥ x2
式中，fi 为第 i 种资源环境的生态位适宜度，x 为环境指标的现状值，x1 为 i 种资源环境要求的最低值，x2 为 k 种土地利用要求的理想值，a,b 为模型参数。
第 2 种类型的环境因子生态位适宜度?(xi,En)用戒上型函数表达，建立函数公式为
? ?
? x2
1
（2） 0
x ≤ x1
fi? ?a ( x? ? x1)? b x1? x x1) /( x2 ?
?
x ≥ x2
5