全球變化與土地利用變化及其對生態(tài)環(huán)境安全的影響研究

自1986年美國發(fā)表了關(guān)于全球變化的戰(zhàn)略報告以來，已經(jīng)過去了15年。在此期間，全球變化研究成為一個吸引地球科學(xué)和相關(guān)學(xué)科研究的主題，引起了學(xué)術(shù)界的關(guān)注。為了總結(jié)過去15年在全球變化研究領(lǐng)域所取得的成就,并進一步從綜合集成的角度,加深對全球變化過程的深入理解,特別是針對與年俱增的生態(tài)環(huán)境和災(zāi)害問題,提出人類適應(yīng)性的對策,并減緩全球變化所帶來的危害,由IGBP、IHDP、WCRP委員會共同發(fā)起并組織,于2001年7月10~13日,在荷蘭阿姆斯特丹召開了國際性會議——變化著的地球的挑戰(zhàn)(ChallengesofaChangingEarth):全球變化開放科學(xué)會議。來自世界100多個國家和地區(qū),近2500名代表出席了會議。中國代表團是僅次于美國的第二大的代表團,共有70名代表出席了這次會議。本文依據(jù)在此次會議上所得到的資料和會議中的所聞所見,就當前全球變化研究中對人類活動的廣泛深入的考慮,特別是對土地利用/覆蓋變化及其對生態(tài)環(huán)境安全影響的研究,提出了一些重要的研究方向,并著眼于我國生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的可能響應(yīng),重構(gòu)了我國生態(tài)環(huán)境安全條件下的土地利用/覆蓋變化的空間宏觀格局。1變化著的地球的挑戰(zhàn)——全球變化開放科學(xué)會議荷蘭全球變化開放科學(xué)會議是在變化著的地球的挑戰(zhàn)這一主題下,由大會報告、分會報告、專題論壇、國際項目成果和研究進展與成果展示5個部分組成。在正式開幕以前,還由大會秘書處組織參觀和訪問了與全球變化研究相關(guān)的荷蘭科研機構(gòu)、大學(xué)及實驗站。1.1大會討論交流的主要論題大會交流分為3部分,即在全球變化研究中所取得的成就與挑戰(zhàn);對全球變化過程理解所取得的進展;對未來全球變化研究的展望(表1)。在大會開幕式上,IGBP主席B.Moore系統(tǒng)地闡述了過去15年全球變化所取得的成就,并提出了所面臨的挑戰(zhàn)。他認為我們所生活的世界面臨一系列環(huán)境問題,諸如:淡水短缺、陸地和水生態(tài)系統(tǒng)的退化、土壤侵蝕的加劇、大氣化學(xué)的變化、漁產(chǎn)量的衰減、氣候的明顯變化等。引起這些變化的主要原因是人口的增加、二氧化碳和甲烷排放量的提高、土地利用和土地覆蓋的變化。事實上,這些變化就是人與自然關(guān)系的變化,它們不論是現(xiàn)在還是以前所發(fā)生的變化,但都在加速。在過去的3個世紀,人口增加了10倍,僅20世紀,人口就增加了40億。自從1900年以來城市化也提高了10倍,接近1900年以前的全部城市化水平;僅幾代人就消耗了過去幾億年所形成的化石燃料;近50%的地表已被人類改造,并產(chǎn)生了影響生物多樣性、營養(yǎng)物循環(huán)、土壤結(jié)構(gòu)、生物和氣候的明顯后果;目前在農(nóng)業(yè)肥料中所固定的氮還比在陸地生態(tài)系統(tǒng)自然固定的氮多;由人類直接或間接使用的水資源已超過所有凈水資源量的一半,在許多地區(qū),地下水資源也面臨枯竭;對氣候起著重要作用的溫室氣體,如CO2和CH4,在大氣圈中的含量明顯提高,現(xiàn)在已完全可以識別人類對全球氣候的影響;海岸與海洋生境已被(人類)大大地改變,50%的紅樹林消失,濕地也縮小了一半;海洋魚類已有22%被過度捕撈或已經(jīng)捕竭,已有44%的海洋魚類已被捕撈到極限;圍繞在世界周圍的海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)滅絕的速率在明顯提高。地球現(xiàn)在正處于由單個生物種所引起的先期大滅絕期。由以上的事實可以看出由于人類所引起的生態(tài)環(huán)境的變化,已經(jīng)超過了由于行星地球自然變率所引起的變化,由此,就必然影響到過去和現(xiàn)存的人類沖突、貧窮、疾病和營養(yǎng)不良。1.2分會討論與交流的主要論題分會交流分為三個單元,第一個單元包括:全球碳循環(huán)、大城市與全球變化、在過去和未來氣候變化(不穩(wěn)定)系統(tǒng)中的厄爾尼諾與南方濤動、地球系統(tǒng)的地面寫真、全球生物多樣性變化、全球變化與火、海岸帶的人海相互作用。第二單元包括:食物生產(chǎn)與環(huán)境之間的非貿(mào)易行為,理解、重建、描述或預(yù)測土地覆蓋變化中的土地利用變化、冰凍圈與全球變化——機制與指標,地球系統(tǒng)分析、陸地生物圈與全球變化、社會轉(zhuǎn)變過程、海洋和氣候變化。第三單元包括:水資源對環(huán)境變化的脆弱性——系統(tǒng)探討,把人類納入地球系統(tǒng)之中——犧牲品或惡魔、干擾或解決問題的途徑,大氣圈與全球變化、對全球變化的非線性響應(yīng)與突變、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性管理的長期透視、科學(xué)與政策過程:IPCC和更多的途徑、全球變化與山區(qū)。所有這些專題討論大多為IGBP、IHDP、WCRP、DIVERSITAS的核心研究項目的研究主題,分會討論和介紹、交流了這些核心研究項目已取得的成果及存在的問題或努力的方向。1.3研究成果展示利用展板的方式,展示了世界各國研究者在全球變化的各個領(lǐng)域所取得的最新成果。這一部分共包括8個論題。即:地球系統(tǒng)、行星系統(tǒng)的新陳代謝和全球元素的循環(huán),從過去看未來:古地球系統(tǒng)的研究,水循環(huán)、水資源與水安全,氣候變率(不穩(wěn)定性)與氣候變化,海洋與海岸,大氣圈及其界面:空氣質(zhì)量,可持續(xù)發(fā)展的土地:食物、生物多樣性、其他服務(wù)(作用),人類企業(yè)和全球可持續(xù)發(fā)展:工業(yè)、運輸、機構(gòu)的脆弱性。上述展示的這些成果,系統(tǒng)而全面地反映了與會2000多名代表關(guān)于全球變化研究的最新成果。除以上三部分外,還舉行了兩個專門的論壇,即可持續(xù)發(fā)展科學(xué)與全球變化科學(xué)能力的建設(shè)。1.4全球變化研究的基本結(jié)論與努力的方向在大會通過的“全球變化阿姆斯特丹宣言”中指出,地球系統(tǒng)是一個由物理、化學(xué)、生物和人類要素共同組成的一個單一的自組織行為系統(tǒng)。在地球系統(tǒng)中的各個要素之間的相互作用和反饋是復(fù)雜的,存在著多種時空尺度的變率(不穩(wěn)定性)。最近幾年來對地球系統(tǒng)動力學(xué)的認識,已取得了很大的進展,為評價人類活動對地球系統(tǒng)的影響和結(jié)果,提供了扎實的科學(xué)基礎(chǔ)。人類活動在溫室氣體排放和氣候變化等許多方面明顯影響著地球的環(huán)境。人類對地球表面、海洋、海岸、大氣圈、生物多樣性、水循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)等方面的改變已明顯地超過了自然的作用。人類對地球的作用及影響已與自然作用相當,并在許多方面還表現(xiàn)出加速的作用,目前,全球變化確實存在并正在發(fā)生。全球變化不能簡單地用因果范式來理解。人類的作用以復(fù)雜的方式對地球系統(tǒng)造成多方面的突出影響。這些影響之間的相互作用,以及在地方和區(qū)域尺度上以多種模式的變化,使人們更加難以理解,以及對這種變化模式更加難以預(yù)報,突變常常發(fā)生。地球系統(tǒng)動力學(xué)是受臨界值域和突變所左右,人類活動能夠引起地球系統(tǒng)巨大的變化,并導(dǎo)致地球環(huán)境及生境的嚴重后果。地球系統(tǒng)在過去500萬年以來,被不同的狀態(tài)所控制,并有時在兩個狀態(tài)之間伴隨著突發(fā)性的轉(zhuǎn)變(10年或更短)。人類活動具有調(diào)控地球系統(tǒng)漸變與突變交替發(fā)生的潛在作用,而這種交替作用的模式又對人類或其他生命起著一種不可逆轉(zhuǎn)和友善的影響。人類所引起地球環(huán)境的突變的可能性到現(xiàn)在還難以定量,但必須予以考慮。作為一些關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù),地球系統(tǒng)至少已超過過去500年以來的自然變化幅度。地球系統(tǒng)現(xiàn)在發(fā)生的可以模擬的變化性質(zhì),以及它的強度和速率均難以把握。地球以一種與以往非類似的狀態(tài)在運轉(zhuǎn)?；谶@些認識,阿姆斯特丹宣言呼吁:急需建立一個倫理性的全球組織框架和對地球系統(tǒng)予以管理的戰(zhàn)略,以及建立全球環(huán)境科學(xué)的新系統(tǒng)。2加強人與自然關(guān)系的深入研究——發(fā)展人地系統(tǒng)動力學(xué)已成為全球變化研究的一個重要綜合研究領(lǐng)域為了深入揭示人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響機制,5年前我們曾提出建立地球表層人地系統(tǒng)動力學(xué)的建議。從這次荷蘭全球變化開放科學(xué)會議的大會與分會報告以及展板展示、專題論壇等學(xué)術(shù)交流活動情況,可以清楚地看到,加深對人類活動在全球變化過程中的作用機制的認識,在揭示人類活動與自然相互作用機理和過程的基礎(chǔ)上,建立人地(自然環(huán)境系統(tǒng))系統(tǒng)動力學(xué),正在成為當前全球變化研究的一個重要綜合研究領(lǐng)域,亦是探求有序人類活動模式的科學(xué)基礎(chǔ)。2.1溫室氣體的排放與全球變暖自從工業(yè)革命以來,地球上的人類以不同的產(chǎn)業(yè)方式向大氣排放各類氣體,其中CO2、CH4作為這種溫室氣體的標志,SO2作為形成酸雨的主要大氣化學(xué)成分,受到世界各國科學(xué)家的關(guān)注。大氣化學(xué)過去已經(jīng)或正在發(fā)生著對人類影響明顯的變化過程。陸地上大氣中的CO2增加了30‰,依據(jù)不同的模型預(yù)報,這些溫室氣體的增加使大氣溫度增加了1.4~5.8°C;陸地上SO2的平均釋放量提高了7倍,全球NO的平均含量增加了1倍,由此引起了嚴重的區(qū)域環(huán)境問題,如酸雨、光化學(xué)煙霧以及臭氧洞等。就全球范圍來看,這些環(huán)境問題在亞洲顯得尤為突出。2001年火災(zāi)在全球頻繁發(fā)生,已經(jīng)成為一些區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量惡化的另一個重要原因,如頻發(fā)的印度尼西亞火災(zāi),造成這一地區(qū)嚴重的大氣煙塵污染,目前這種大氣污染已影響到2500多萬人口,造成120億美元的損失,并造成區(qū)域性的氣候異常。溫室氣體的排放不僅與工業(yè)化的水平有密切關(guān)系,還與城市和區(qū)域性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相連,諸如能源和礦物的消耗、食品供給、城市供水與交通、信息與通訊服務(wù)、運輸過程等,都從生產(chǎn)與消費兩個方面影響著城市和區(qū)域產(chǎn)業(yè)的新陳代謝過程,其結(jié)果必然影響到大氣質(zhì)量和加速全球和區(qū)域氣候的變化。這種變化在微觀層面與市場相關(guān),在中觀層面與區(qū)域經(jīng)濟有關(guān),在宏觀層面,則與全球經(jīng)濟與體制變革密不可分,要想管理全球環(huán)境變化,就必須將這三個層面綜合考慮。由此可以看出,溫室氣體的排放,正是全球、區(qū)域與地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷、技術(shù)經(jīng)濟變革的產(chǎn)物。2.2土地利用/覆蓋變化與生態(tài)環(huán)境安全土地利用/覆蓋變化不僅客觀地記錄了人類改變地球表面特征的空間格局,而且還再現(xiàn)了地球表面景觀的時空動態(tài)變化過程。土地利用/覆蓋變化與生態(tài)環(huán)境安全水平密切相關(guān)。中國三峽大壩修建突出地影響中國的東海生態(tài)環(huán)境安全水平,其中最突出的影響是近海養(yǎng)殖業(yè)的衰退。東南亞是全球變化的熱點區(qū)域,目前人口已達到5億,在40年間人口翻了一番,90%的人口居住在近海100km的范圍內(nèi),從而使這一地帶的近海生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了巨大的改變,土地利用格局的變化,使海岸濕地生態(tài)系統(tǒng)受到了明顯的破壞,人類活動已成為這一地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全水平下降的主要驅(qū)動因素。中美洲南于卡坦(Yucatain)區(qū)域土地利用/覆蓋變化不僅記錄了人與自然相互作用的脆弱性及風險水平的變化,而且還表現(xiàn)出以基本的社會單元對區(qū)域環(huán)境變化的響應(yīng)過程。正因為如此,恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)、解決食物安全問題,都必須從經(jīng)濟和文化等各個方面建立適應(yīng)區(qū)域環(huán)境變化的社會組織體系。北非撒哈拉地區(qū),土地利用/覆蓋變化與氣候干濕變化形成了非常明顯的反饋關(guān)系。中全新世期適宜整個撒哈拉沙漠的大面積收縮,地表植被覆蓋使整個沙區(qū)中的流沙得以固定。然而由于5.5kaBP前后的氣候突變,導(dǎo)致地表植被覆蓋度迅速下降,結(jié)果不僅影響到本區(qū)的土地利用格局,而且對整個氣候系統(tǒng)的演變產(chǎn)生了深刻的影響,最終導(dǎo)致這一地區(qū)荒漠化過程加劇,使生態(tài)環(huán)境安全水平大幅下降。東亞地區(qū)受季風氣候影響,已人所共知,但近年的研究表明,人類活動對季風氣候的影響也是非常明顯的。在東亞地區(qū)以土地利用/覆蓋變化為突出標志的人類活動,在過去3ka,60%以上的自然植被轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田,草地轉(zhuǎn)變?yōu)榘牖哪?并發(fā)生了大面積的土地退化。由于土地利用/覆蓋變化,使地表反照率、粗糙度、植被葉面積指數(shù)和地表植被覆蓋度發(fā)生了明顯的改變。模擬的結(jié)果表明,由于上述下墊面特征的變化,弱化了夏季風,并強化了冬季風,從而進一步導(dǎo)致了干旱化的過程。南美洲亞馬孫河流域的土地利用變化,不僅反映了熱帶雨林的森林退化,同樣導(dǎo)致了氣候條件的變化,其突出表現(xiàn)為氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定,結(jié)果導(dǎo)致水旱災(zāi)害的發(fā)生頻繁增加,流域生態(tài)安全水平大大下降,特別是生物多樣性受到破壞。由以上案例可以看出,仍需要加深理解環(huán)境與發(fā)展之間的內(nèi)在聯(lián)系。自然界與社會的相互作用,正如土地覆蓋與土地利用格局的變化,二者之間是反饋作用的關(guān)系,二者有機協(xié)調(diào),有利于生態(tài)環(huán)境安全,二者不協(xié)調(diào),則導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化,引發(fā)災(zāi)害并使災(zāi)情加劇。自然與社會之間相互作用,突出表現(xiàn)在人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能影響,其中諸如人口的變化所造成的生態(tài)影響過程是明確的,但技術(shù)的變化是如何影響經(jīng)濟、消費以及全球化的機制,至今仍了解甚少。因此,加深對包括技術(shù)變化在內(nèi)的人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響機制的認識,乃是可持續(xù)發(fā)展科學(xué)的核心問題。2.3生物多樣性變化與食物保障生物資源是人類食物與健康的基本戰(zhàn)略資源。全球變化對生物多樣性的影響是極為廣泛和深刻的。1992年,在巴西里約熱內(nèi)盧聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上,簽署了國際生物多樣性協(xié)議,到2000年8月,已有178個國家和地區(qū)批準執(zhí)行這一協(xié)議。在執(zhí)行這一公約的過程中,仍然存在很多的問題,諸如海洋生物多樣性如何保護,生物多樣性資源作為不同國家和地區(qū)的戰(zhàn)略資源,如何在保護過程中共享這些資源,特別是作為食品或藥品開發(fā)的自然物源,應(yīng)如何實現(xiàn)跨行政區(qū)域的保護和利用,目前仍難達成一致。生物多樣性對地球系統(tǒng)功能的維持到底起多大作用?首先提供給人類的基本服務(wù)是食物、凈水、娛樂;其次是維持全球氣候系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素;第三是區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全與否的標志。生物多樣性常常與人類社會的活動密切相關(guān),其中人造物種的出現(xiàn),對自然物種的進化影響愈來愈突出,這就從根本上改變了自然生態(tài)系統(tǒng)的功能,進而影響到食物的質(zhì)量,特別是食物的安全水平。對自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),一直是恢復(fù)生態(tài)學(xué)的一個主題。20世紀中葉,人類開始改變地球表面生態(tài)系統(tǒng)分布的格局,人類需要從自然生態(tài)系統(tǒng)中獲取更多的物質(zhì),如食物和生產(chǎn)原料,并使許多的自然生態(tài)系統(tǒng)消失,轉(zhuǎn)而成為城市或工廠。到21世紀,地球上的人口可能達到100億,伴之持久的農(nóng)業(yè)化、工業(yè)化和城市化過程,必然還會對自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生更為廣泛的影響,從而使部分生態(tài)系統(tǒng)退化,又使部分生態(tài)系統(tǒng)得以恢復(fù)。無論在陸地還是海洋,恢復(fù)與重建退化的生態(tài)系統(tǒng),對確保人類食物安全,以及人類娛樂都有著極為重要的作用。由于全球變化,特別是氣候變暖,再加上全球一體化進程中所引起的貧富懸殊,進而所產(chǎn)生的一系列社會、經(jīng)濟的變化,人們似乎認識到地球系統(tǒng)變得更加脆弱。因此,就會從廣度和深度等方面影響全球生物多樣性的安全,轉(zhuǎn)而影響人類賴以生存的生物多樣性資源,進而導(dǎo)致在一些地方發(fā)生災(zāi)荒。為此,加強對生物多樣性的保育,在某種程度上,就是保護人類的生存。3探求我國生態(tài)環(huán)境安全條件下的土地利用/覆蓋的空間宏觀格局我國處在歐亞大陸的東部,受多種氣候系統(tǒng)的影響,自然狀況下的土地覆蓋就存在著明顯的地域差異。諸如東部沿海地區(qū),受海陸過程的影響,形成明顯的海岸帶環(huán)境,海洋生態(tài)系統(tǒng)與沿海陸地生態(tài)系統(tǒng)交錯分布;廣大東部平原、丘陵及低山組成的陸地生態(tài)系統(tǒng)與濕地(主要是河流與湖泊)生態(tài)系統(tǒng)交替分布;西北內(nèi)陸山地與盆地相間,山區(qū)垂直帶譜組成的森林、草原、草甸生態(tài)系統(tǒng)與盆地以流動沙丘及干燥剝蝕高(平)原戈壁組成的荒漠生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌分布;青藏高原山原相間,在缺氧環(huán)境下形成的高寒荒漠及濕地生態(tài)系統(tǒng)與其邊緣高山峽谷垂直帶譜組成的森林、草原、草甸生態(tài)系統(tǒng)呈成層分帶展布。自從8~6kaBP以前,所有這些理想的天然地表覆蓋的空間分布格局,受到人類活動的逐漸影響。經(jīng)過近6ka的持續(xù)人類影響,在我國的大部分地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)的空間格局已被人類各種土地利用所改變,土地利用/覆蓋空間格局在很大程度上記錄了人與自然相互作用的過程,并逐漸形成了具有典型特征的區(qū)域土地利用/覆蓋格局的空間模式。諸如珠江三角洲地區(qū)的“桑(果)基魚塘密布”、長江三角洲地區(qū)的“城鄉(xiāng)河湖交錯”、華北及東北平原地區(qū)的“都市鄉(xiāng)村環(huán)狀展布”、廣大中西部平原、河谷地區(qū)的“城鄉(xiāng)帶狀延伸”等。然而由于人口的與年俱增,農(nóng)業(yè)化、工業(yè)化與城市化過程的廣泛而深入的推進,我國不同區(qū)域的土地利用/覆蓋格局與本來自然的土地覆蓋格局愈來愈相差甚遠,在一些地方導(dǎo)致了違背自然規(guī)律的土地利用布局,結(jié)果釀成嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題,嚴重的地區(qū)則導(dǎo)致災(zāi)害頻發(fā),災(zāi)情加重。諸如兩湖地區(qū)的“圍湖造田”、沿海地區(qū)的“圍海造地”、草原地區(qū)的大面積開墾、干旱半干旱地區(qū)城鎮(zhèn)化引起“地下水超采”等,都突出地表現(xiàn)為區(qū)域土地利用布局及強度已嚴重地破壞了原有的天然生態(tài)系統(tǒng)的安全性,導(dǎo)致了區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。全球變化特別是氣候變暖突出地影響我國生態(tài)環(huán)境的安全狀況,近10年來,我國北方深受氣候變暖的影響,加速了北方以風蝕沙化為特征的荒漠化過程。由此可以認為,只有大幅度地調(diào)整我國土地利用的空間布局,才能夠使我國生態(tài)環(huán)境從整體上向著安全的方向轉(zhuǎn)移,否則“局部改善、整體惡化”的生態(tài)環(huán)境變化趨勢難以扼制。3.1建立符合區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)空間格局的“生態(tài)—生產(chǎn)范式”張新時院士提出,為了協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展與生態(tài)環(huán)境退化的矛盾,改變過去區(qū)域土地利用布局的不合理現(xiàn)象,應(yīng)針對區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)的空間分布規(guī)律,建立既能促進生產(chǎn)發(fā)展,又能滿足生態(tài)安全的“生態(tài)—生產(chǎn)范式”,如內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原毛烏素沙區(qū)的“三圈模式”,新疆地區(qū)的“山盆模式”等。區(qū)域生態(tài)—生產(chǎn)范式的確定,需要進行大量的野外觀測工作。這些工作主要包括如何恢復(fù)重建天然狀態(tài)下,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的空間分布格局(歷史土地覆蓋格局的恢復(fù)與重建),如何明確區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),特別是農(nóng)林牧業(yè)之間的比例,如何確定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全條件下的土壤侵蝕臨界值和植被覆蓋度的臨界值域,如何重新調(diào)整區(qū)域土地利用的全面布局,以使其既能滿足區(qū)域經(jīng)濟目標的實現(xiàn),又能使生態(tài)系統(tǒng)的安全水平得以恢復(fù)。為此,我們在中國北方草原和農(nóng)牧交錯帶地區(qū)選擇了能夠代表本區(qū)域的高平原草地、黃土丘陵、華北山間盆地、沙地、低濕鹽堿地5種景觀類型,嘗試建立滿足這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全條件下的生態(tài)—生產(chǎn)范式。區(qū)域生態(tài)—生產(chǎn)范式的建立,使我們能夠為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展找到一條切實可行、可操作的途徑,也為尋求適應(yīng)全球變化、解決區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)管理的科學(xué)方法、并為開展生態(tài)區(qū)評價奠定了基礎(chǔ)。3.2探求“小面積搞生產(chǎn)、大面積搞生態(tài)”的高效且安全的土地利用模式我國由于人口多,又分布不均,廣大東部地區(qū)人口稠密,西部地區(qū)綠洲或河谷地區(qū)除外,人口稀少,在青藏高原和內(nèi)陸極端干旱荒漠地區(qū)至今還屬荒蕪人煙的地區(qū)。由于近年來城鎮(zhèn)化速度加快,全國城市化水平由改革開放前的18%增加到目前的31%,東西部條件較好的平原和河川澗地中的耕地,大面積被城鎮(zhèn)建設(shè)用地所占用;因此在廣大東部地區(qū)大面積的低濕地高水災(zāi)風險區(qū)近年被廣泛開發(fā)利用,低濕地面積中未被利用的比例明顯下降;在廣大西部地區(qū),大面積的高原天然草地或山地林緣草地被開墾,天然放牧場多被擠在年降水量小于300mm以下或海拔3000m以上,本不該作為放牧的荒漠草原、荒漠或高寒荒漠地區(qū),由于大面積的生態(tài)脆弱(生態(tài)災(zāi)害高風險)地區(qū)被開發(fā)利用,加速了區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全水平的下降。針對這一現(xiàn)實,我們曾提出調(diào)整目前不同生態(tài)脆弱地區(qū)的土地利用空間格局,即“從大面積土地搞生產(chǎn)(農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè))轉(zhuǎn)向小面積土地搞生產(chǎn)(集約化經(jīng)營)”,與此同時,從小面積土地搞生態(tài)(生態(tài)綜合治理試驗示范區(qū))轉(zhuǎn)向大面積土地搞生態(tài)(以封育、禁墾、禁牧、禁伐為措施的大范圍生態(tài)恢復(fù)與重建過程);在我國近年的政府文件中,則倡導(dǎo)丘陵山區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)“退耕還林還草”或低濕地地區(qū)的“退耕還湖、平垸行洪”,或過牧天然草場地區(qū)的“退牧還草”等)。近年在一些區(qū)域生態(tài)環(huán)境改良的試驗示范區(qū),已經(jīng)看到了實施“小面積搞生產(chǎn),大面積搞生態(tài)”這一高效而安全的區(qū)域土地利用模式所取得的成效。在內(nèi)蒙古錫林郭勒草原,低緩高平原地下水位較淺的匯水谷地或盆地,小面積的人工飼草料地產(chǎn)草量,相當于大面積高平原或波狀高平原上天然草地產(chǎn)草量的100倍左右。小面積的人工草地建設(shè),可承養(yǎng)原來大面積天然放牧的載畜量,做到了既緩解了天然草原過牧,又確保了牲畜出欄。在河北壩上的張北地區(qū),小面積的集約化無公害經(jīng)濟作物種植區(qū),其單位面積上的經(jīng)濟收入比大面積的雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)高出100多倍,同樣實現(xiàn)了既“退耕還林還草”恢復(fù)了生態(tài),又發(fā)展了當?shù)氐慕?jīng)濟,生態(tài)建設(shè)與生產(chǎn)得以同步發(fā)展。由此可以看出,必須針對區(qū)域景觀的分布規(guī)律,在實現(xiàn)建立區(qū)域“生態(tài)—生產(chǎn)范式”的目標下,首先調(diào)整區(qū)域土地利用格局,即尋求“小面積搞生產(chǎn)、大面積搞生態(tài)”的高效而安全的區(qū)域土地利用模式。3.3不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全條件下的土地利用/覆蓋的空間宏觀格局近年大量的研究工作,逐漸使人們認識到,必須針對不同的區(qū)域景觀,重建生態(tài)環(huán)境安全條件下的土地利用/覆蓋空間宏觀格局。在沿海及海岸帶地區(qū),逐漸建立一個以港口城市、海岸濕地、海防林網(wǎng)相交織的土地利用/覆蓋的空間格局,三者的用地比例,雖各地不一,但一般可分別控制在20%、30%、40%。實現(xiàn)這一土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,以確保近海水域不受到超標污染、海岸帶加速土壤侵蝕的速率得以控制,臺風、洪水、風暴潮、赤潮災(zāi)害所造成的災(zāi)情趨于減輕。在廣大東部平原地區(qū),逐漸形成一個以城鎮(zhèn)、良田、河湖組成的濕地、防護林網(wǎng)相鑲嵌的土地利用結(jié)構(gòu)/覆蓋的空間格局,四者用地比例,一般可分別控制在15%(包括5%左右的綠地)、55%、15%、15%。通過這一土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,以確保東部平原地區(qū)無公害食物(糧食及農(nóng)副產(chǎn)品)生產(chǎn)、水域(河湖、地下水等)及土壤不受到超標污染,水旱災(zāi)情加劇的趨勢得以扼制,城市與年俱增的熱害得到緩解。在廣大東部低山丘陵地區(qū),逐漸形成一個以城鎮(zhèn)與農(nóng)村聚落、基本農(nóng)田、人工飼草料基地、林灌草地相交織的土地利用/覆蓋的空間格局,四者用地比例,在各地有所差異,但一般可分別控制在5%、10%、30%、55%。通過這一土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,以確保東部山地丘陵地區(qū)水土流失的加劇趨勢得以控制,基本農(nóng)田的生產(chǎn)能力逐漸提高,農(nóng)村經(jīng)濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在西部河谷臺地地區(qū),逐漸形成一個以城鎮(zhèn)、良田、河網(wǎng)等水域組成的濕地、防護林網(wǎng)相鑲嵌的土地利用/覆蓋的空間格局,四者的用地比例一般可控制在10%、45%、5%、40%。通過這一土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,以確保西部河谷臺地地區(qū)區(qū)域性糧食生產(chǎn)基地的可持續(xù)發(fā)展,水旱災(zāi)害增加的趨勢得以扼制,水域不受超標污染,土壤侵蝕加劇的局面得以控制。在西部干旱區(qū)的綠洲地區(qū),逐漸形成一個以城鎮(zhèn)、良田、防護林網(wǎng)交織的土地利用/覆蓋的空間格局,三者的用地比例一般可控制在15%、55%、30%。通過這一土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,以確保西部干旱區(qū)綠洲地區(qū)糧食生產(chǎn)基地的穩(wěn)步發(fā)展,城鄉(xiāng)風沙危害加劇趨勢盡快緩解,生態(tài)用水得以保證。在西