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三江平原典型农场土地整理的景观生态安全与可持续性评价

时间:2018-01-27 20:40来源:www.e-lunwen.com 作者:lggshen 点击:
本文是园林景观工程论文,本文以三江平原典型国营农场土地利用调查、遥感数据、经济社会统计数据为基础信息源,结合不同时期的土地整理规划资料,对比分析不同时期土地整理规
1.绪论
 
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
中国的特殊国情是人多地少,为满足国民的基本口粮需要,中国实施了最严格的耕地保护措施,设置了 18 亿亩、1.2 亿公顷的耕地保护红线。如图 1-1 所示,根据 2016 年的全球粮食安全指数报告,中国的粮食安全保障趋势仍不容乐观,其粮食安全指数在该报告统计的 113 个国家中仅排名第 42 位(EI Unit,2016)。影响中国粮食安全最重要的因素是需要在较少的土地上实现较高的粮食产出(Kong,2014)。中国很早就意识到了耕地数量上的扩张限制,认为提高耕地的生产效率、生产能力是解决口粮安全的关键所在,因此早在建国伊始就开始了对现代农业机械化规模生产的探索,在苏联的援助下于 1955 年在三江平原建立了我国第一个大型、机械化生产的谷物农场—友谊农场。可以说,数十年间三江平原垦区的现代农业规模生产为区域乃至全国的粮食安全保障提供了解决路径。三江平原是坐落于世界仅存的 3 个黑土带上,隶属于黑龙江垦区,是中国最大的国营农场分布群的重要组成,历经数十年的发展,已成为中国重要的商品粮生产基地,对维持中国口粮安全具有重要意义。与此同时,三江平原也是中国最大的淡水沼泽、滩涂集中分布的区域,其湿地景观具有重要的生态功能,是难以再生的宝贵资源。如图 1-2 所示,中国的主体功能区划赋予了三江平原粮食生产和生态多样性维持的双重功能,问题也由此产生,即三江平原的现代农业生产和生态环境质量之间的关系是相互冲突的零和博弈,还是可以实现协调、可持续的共同发展。学术界对此多有讨论,认为由沼泽湿地的农田化带来的大范围湿地退化对生态环境的影响是负面的(王宗明,等,2009;Song,et al,2014)。
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1.2 国内外研究进展
国外土地整理起源于 14 世纪的欧洲,早期的土地整理形式在中世纪就已普遍存在于英格兰、德国南部等欧洲地区,并最早于 18 世纪中叶得以以立法的形式出现(Vitikainen,2004;Demetriou,et al,2012;Jiang,et al,2015)。公元 1500年-1830 年间,被视为土地整理的早期形式之一的“圈地运动”就已在欧洲普遍开展,这在很大程度上改变了欧洲各国原有的农业用地结构(Vitikainen,2004)。现代意义上的土地整理始于二战后,该时期的土地整理已成为统筹城乡差距、确保粮食安全的重要方式(Pa akarnis & Maliene,2010)。各个国家中,德国、俄国、法国等国家较早开展土地整理,随后日本、荷兰、加拿大等国家也相继开展土地整理活动,并积累了丰富的实践经验。在德国,现存最早涉及土地整理的文件可追溯到公元 1250 年的巴伐利亚王国(现德国巴伐利亚州),公元 1886 年巴伐利亚国王签署了第一部土地整理法,土地整理的实施机构和实施程序首次以法律的形式得以确立(贾文涛,张中帆,2005;田玉福,2014)。俄国的土地整理开展于 17 世纪中叶,并于公元 1779 年建立了世界上第一所土地整理大学,其中前苏联时期的土地整理模式对中国现代土地整理的发展影响较为深远(王万茂,1997;严金明,等,1998)。日本早期土地整理的主要内容是农业灌排设施建设以及耕地的开发和整理,日本分别于 1899 年和 1949 年出台了《耕地整理法》和《土地改良法》,其土地整理不但有严格的整理程序,同时较为注重农用地的改良(Ohashi,2002;袁中友,2012) 。荷兰较大规模的土地整理工作开始于 20 世纪初,1924 年荷兰出台第一部土地整理相关法案,随后于 1935 年建立了专门的土地整理机构(Noort,1987;廖蓉,等,2004;Brink & Molema,2008)。纵观国外土地整理沿革,多数国家土地整理的发展历程具有一定的相似性。19 世纪之前,土地的私有制使得土地破碎化、地块分散的现象日趋明显,这一时期土地整理的主要任务是通过零碎土地的合并以促进农业用地的规模化经营,在改善农业生产条件的同时提高土地的利用效率,土地整理往往与农业工程技术相结合,通过完善农田基础设施以改善农业生产条件。19 世纪末到 20 世纪中期,高速的工业化和城市化进程令土地整理的内涵发生了新的变化,该时期的土地整理的主要目的是通过土地复垦和土地开发等手段为城市发展提供更多的用地空间,土地整理的主要内容也从单纯的农业用地整理逐步演变为农村发展与城市发展相统筹。20 世纪中期至今,随着经济社会的不断发展,由此带来的城乡差距也进一步扩大,同时由此导致的生态环境问题也日益突出。该时期土地整理已经开始作为改善农村生产条件、发展景观生态的重要手段之一,通过实施土地整理缩小城乡差距,加强地区景观建设和生态保护,统筹城乡整体生活质量成为该阶段土地整理的重要目标。
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2.研究材料
 
2.1 研究区概况
2.1.1 研究区的地理区位
三江平原位于黑龙江省东北,是中国重要的粮食主产区和湿地生态功能区,地理坐标介于 45°01′N-48°27′56″N 和 130°13′E-135°05′26″E 之间。如图 2-1 所示,本文所选取的 3 个研究区分别位于三江平原中部和东北部。其中,859 农场位于抚远县和饶河县境内,地处三江平原沿江三角洲亚区,东临乌苏里江;洪河农场邻近 859 农场,大部位于同江市境内;友谊农场地处松花江第 2 阶地,位于黑龙江省双鸭山市东北部的三江平原大片沼泽地边缘,与集贤县、宝清县和富锦市接壤。
 
2.1.2 自然条件
 
(1)地形地貌
859 农场东邻乌苏里江,场内地势西南高、东北低,东北部是别拉洪河与乌苏里江冲积而成的低地平原,东北部最低高程为海拔 43 米,东西两部高程在海拔 44-56 米。洪河农场与 859 农场距离较近,北部和南部分别是浓江河与别拉洪河,区域地势低洼平坦,海拔高程平均 53m 以下。友谊农场位于三江平原腹地,西南与张广才岭和完达山脉邻接,东临七星河,区域地势低平,平均海拔为 75.74 m,是 3 个研究区中平均高程最高的。
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2.2 数据来源与处理
本文研究的基础数据主要包括土地利用数据和经济社会统计数据。其中,土地利用数据包括互联网共享的 Landsat、SRTMDEM 数据,由国土部门、农垦部门提供的地形图、全国土地利用一调和二调数据;经济社会统计数据主要是来自于 3 个研究区的统计年鉴和史志。如表 2-2 所示,本文是通过对 1985 年、1995 年、2004 年和 2014 年 4 个时期的 Landsat 影像进行分类,最终得到 3 个研究区 4 个时期的 LUCC 数据。所选取各时期 Lansat 影像的成像时间范围是 5 月-6 月,原因是这一时期农田作物的生长趋势和其它植被、尤其是湿地植被有较明显的差异,便于获取 LUCC 信息。在进行解译前,对 3 个研究区的影像进行几何校正、辐射定标和大气校正处理。依据全国土地利用现状分类标准,结合相关研究成果和实际研究需要,将研究区域土地利用/覆被类型归纳总结为天然湿地(沼泽地和内陆滩涂)、水域(河流水面、湖泊、水库水面、沟渠和坑塘)、水田、旱地、草地、林地和建设用地7 类。如图 2-2 所示,本文主要采用最大似然法对 4 个时期的 Landsat 影像进行监督分类,其中样本库的建立是借助 3 个研究区历史时期的地形图(1:100000)、一调数据,2009 年、2013 年 2 个时期的二调数据和野外 GPS 布点调查结果完成的。针对研究区湿地景观丰富而导致的部分覆被类型易混淆的问题,在分类过程中借助90米分辨率的SRTMDEM数据,采用较简单的决策树规则(NDVI、NDWI、高程等因素的分异或多时相变化)帮助判断林地、草地、天然湿地和耕地等覆被类型。在以上步骤的基础上,通过目视的方法对分类进行进一步的修改,最终得到 3 个研究区 1985 年-2014 年的 LUCC 数据。
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3.不同时期土地整理规划设计对比研究.... 35
3.1 规划设计理论.........35
3.1.1 前苏联规划设计理论........35
3.1.2 规划设计基本理论............36
3.2 规划设计目标.........38
3.3 规划设计内容.........44
3.4 规划设计程序.........51
3.5 规划设计方法.........54
3.6 本章小结........59
4.近 30A 土地整理的景观生态安全演变分析.....60
4.2 研究方法........62
4.3 土地利用/覆被变化动态分析...........64
4.4 景观生态安全时空分异...........75
4.5 小结.......87
5.土地整理可持续性评价的理论框架........ 88
5.1 研究的理论框架.....88
5.2 可持续土地整理的理论辨识....91
5.3 本章小结........95
 
8.对当前三江平原土地整治的建议
 
本文认为,当前三江平原的土地整治工作,必须以再度认识自然禀赋和人地关系为基础,客观总结土地整理的人文、历史演进规律,以消除土地可持续利用的限制因素为重点,对接中国经济社会发展和生态保护形势赋予三江平原的主体功能,审慎考量城市与农村、现代农业区和传统农区、农业和其他产业、近期目标和长远战略的统筹协调。具体建议如下。
 
8.1 坚定生态保护优先的整治理念
从历史实践看,从以垦荒种粮为主的初级土地整理形态,再到中期以保护耕地数量、质量为主的土地整理是三江平原土地生态环境退化的主要原因。而本世纪初的土地整治限制耕地开发,重视耕地的数量平衡、质量提升和生态维持,将农田防护与生态环境修复纳入建设内容,都是土地整治应对环境退化做出的积极响应。目前,国家和省级层面都提出了生态农田的建设要求,但从其具体的内容、标准来看,多是为降低农业生产、生态风险,关注土壤、水环境质量和面源污染问题,或是田块尺度的生态优化,缺乏区域性的自然覆被保护措施和景观生态设计。因此接下来的土地整治应结合相关规划在区域的尺度上划定生态功能区,加强对沼泽、滩涂、森林、草地等自然覆被的保护,从区域和局域 2 个不同尺度优化各类景观组分的空间结构和服务功能,特别应关注水田的空间分布对提高现存天然湿地的连通性,促进湿地物种或其他物种迁移的作用。
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结论
 
(1)土地整理规划设计的理论体系的发展受自然资源约束、经济社会发展和人文演替的影响,反映了特定时期土地整理的理论构成。较早时期的土地整理很大成分中借鉴融入了前苏联的土地整理理论成果,而当前土地整理融合了自西方国家发源的现代土地整理理论体系。土地整理规划设计目标由早期的以增地增粮为主,演变为当前的三生用地合理配置;规划设计程序随着实践探索而不断完善,规划设计内容逐渐由早期综合性的现代农业建设转为专项规划,规划设计方法也在探索中不断得到丰富。
(2)1985 年-2014 年期间,3 个研究区的土地利用组分均有明显变化,同时景观生态安全格局的时空分异具有一定的共性与规律性。研究期内,3 个研究区天然湿地退化明显,主要经历了天然湿地-旱地-水田的转化过程。从景观生态安全等级的变化来看,3 个研究区均呈现出先下降、后回升的趋势,均经历了景观破碎化和生态系统功能受损的阶段,以及土地整理的响应、修复阶段。其中生态安全值较高的区域和天然湿地和林地重叠。从景观生态安全的空间分异特征来看,研究期初 3 个研究区景观生态安全值的空间分布有较明显的冷点和热点,而研究期末大部分评价单元的空间自相关性为不显著,这同样与的土地利用变化-生态系统受损-土地整理修复的动态过程相符合。由此可见,过去片面追求增地增粮的土地整理是影响区域景观结构、功能和稳定性的主要因素,而土地整理的合理实施同样能够对生态安全起到促进作用。
(3)从规划设计的历史演进来看,其可持续性呈现出持续上升的趋势,3个时期的得分分别为 0.58,0.69 和 0.79。1955 年、1981 年 2 个时期土地整理规划设计对土地整理的生产功能、经济和社会功能较为重视,对土地整理的安全、保护功能的重视程度相对不足。随着时间的推移,4 个功能系统的得分均呈现出上升趋势,其中安全性和保护性系统的增加幅度较为明显。到 2008 年-2013 年间,这一时期的规划设计已认识到土地整理对自然环境的扰动,并采取了相应的措施进行响应。过去由于历史时期、区域特征的差异,也导致规划设计目标、具体内容存在重要程度差异,这也是过去土地整理的问题所在。当前或未来的土地整治不应在资源环境状况较好时忽视对生态环境的维持,仅在问题发生后予以以治理,还需借鉴以往的经验和不足,以预防或优化的方式建设土地生态风险的发生概率。
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参考文献(略)
 
(责任编辑:gufeng)
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