三峽庫區(qū)土地資源可持續(xù)利用研究與土壤肥力相結合的理論基礎

楊偉　李曉華

摘要：本文基于土地可持續(xù)利用的內(nèi)涵及可持續(xù)發(fā)展理論、系統(tǒng)論、景觀生態(tài)學等理論的闡釋，借助生態(tài)位的概念，分析了三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位的特點及生態(tài)位寬度、生態(tài)位態(tài)勢理論、生態(tài)位擴充和壓縮理論。在相關理論分析的基礎上提出了三峽庫區(qū)土地資源可持續(xù)利用研究與土壤肥力相結合理論基礎及三個結合點。

關鍵詞：土地資源可持續(xù)利用土壤肥力整治模式分區(qū)整治潛力九龍坡區(qū)

一、土地資源可持續(xù)利用概念及相關理論

1、土地資源可持續(xù)利用概念

土地是一種不可再生的自然資源，是人類社會生存及發(fā)展的物質基礎。國內(nèi)外學者對土地資源可持續(xù)利用的內(nèi)涵進行過多層面的探討。普遍認為：土地資源可持續(xù)利用即既能滿足當前人們對糧食的需求及社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展、又不損害后代生存和發(fā)展的利益，并能不斷提高人類生活水平和環(huán)境承載力的持久、高效的土地資源利用方式[1]。

2、土地資源可持續(xù)利用研究理論基礎

（1） 可持續(xù)發(fā)展理論

可持續(xù)發(fā)展理論的形成和發(fā)展經(jīng)歷了較長的歷史階段，源于社會經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中，人類活動對環(huán)境日益嚴重的破壞和污染。九十年代伊始，可持續(xù)發(fā)展觀念被列入世界發(fā)展議程。1972年斯德哥爾摩人類環(huán)境大會、1992年巴西環(huán)境與發(fā)展大會、1994年世界人口與發(fā)展會議都相繼提出可持續(xù)發(fā)展思想，中國《21世紀議程》也指出可持續(xù)發(fā)展要求代際公平，既滿足當代人類需求，又要顧及后代的發(fā)展[2-3]。

（2） 系統(tǒng)理論

錢學森提出系統(tǒng)是由相互作用的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機整體。土地利用即為系統(tǒng)，由一定的土地類型與土地利用方式組成，包括土地自然、經(jīng)濟、生態(tài)等子系統(tǒng)，與外部環(huán)境系統(tǒng)存在著物質、能量和信息的流通。土地利用系統(tǒng)復雜多樣，研究系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展需要系統(tǒng)理論的指導和支撐。

（3）景觀生態(tài)學理論

景觀生態(tài)學是以景觀為對象，探討不同尺度異質性生態(tài)空間的結構、功能及動態(tài)變化，探尋景觀優(yōu)化利用與管護的學科，屬宏觀尺度生態(tài)空間研究范疇，空間異質性和生態(tài)整體性即為其理論內(nèi)核。土地作為一個系統(tǒng)，具有空間異質性和生態(tài)整體性特征，將土地作為一個生態(tài)整體進行開發(fā)利用是土地資源可持續(xù)利用的有效途徑，兩者甚為類似，因此，景觀生態(tài)學相關理論能有效地指導土地資源可持續(xù)利用研究[4]。

二、三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位內(nèi)涵及理論

1、生態(tài)位內(nèi)涵

關于生態(tài)位的概念，當前未形成統(tǒng)一定義。研究表明，通常情況下，為避免大自然中物種間的殘酷競爭，大自然以空間將相近親緣關系和相似生活習性的物種隔離開來，而不在相同區(qū)域共生，這種現(xiàn)象被生態(tài)學家稱為生態(tài)位。當前，生態(tài)位是現(xiàn)代生態(tài)學的重要基礎理論和農(nóng)學、地理學等引進并合成新概念的“母概念”[5]。

2、三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位

土地利用即人類對土地資源的各種改造活動，其可持續(xù)利用方式要求土地開發(fā)利用活動中力求社會、經(jīng)濟、生態(tài)三效益的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。由于人類對各類土地利用邊際效益的追求，使土地利用方式不斷發(fā)生變化，其差異即為不同層次的生態(tài)位。土地利用生態(tài)位可以反應各類土地利用對新生境占用的能力，是一定的土地利用方式在某區(qū)域內(nèi)占據(jù)的資源空間位置及在土地系統(tǒng)的信息、物質、能量轉換過程中角色和經(jīng)濟社會發(fā)展中的地位。包括自然、經(jīng)濟、社會生態(tài)位三方面。

現(xiàn)階段，不同學者對土地利用變化的研究，著重關注土地利用經(jīng)濟生態(tài)位和土地利用類型之間的作用強度，而對土地可持續(xù)利用生態(tài)位方面關注不多，更少涉及三峽庫區(qū)。本文中三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位定義是指三峽庫區(qū)在特定時段與城市、環(huán)境之間相互作用過程中形成的相對地位、功能和價值。三峽庫區(qū)是一個生境脆弱生的態(tài)復合系統(tǒng)，土地資源持續(xù)利用應力求綜合效益最大化，所以，按照功能可將三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位分為經(jīng)濟維、社會維及環(huán)境維等三類生態(tài)位[6]。

3、三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位特點

1）動態(tài)性

三峽庫區(qū)土地資源可持續(xù)利用是在特定區(qū)域和時段的一個相對概念，土地資源利用是一個動態(tài)的過程。因此，土地資源可持續(xù)利用生態(tài)位處于不斷變化過程中。動態(tài)性是三峽庫區(qū)土地資源可持續(xù)利用生態(tài)位的基本特征。

2） 時空性

土地資源可持續(xù)利用程度衡量需要時空坐標多維組合，它是各要素在空間中的相對位置、集聚程度及區(qū)域間的相互平衡關系。不同的區(qū)域由于社會經(jīng)濟發(fā)展水平的不平衡，其內(nèi)部各要素之間存在較大的差異，各要素在作用、內(nèi)容、方向和強度方面均不一樣，從而構成不同區(qū)域互為相異的土地資源利用的空間結構。這些空間結構并非一成不變，而隨時間不斷變化，因而土地利用生態(tài)位具有時空性。

3） 層次性

根據(jù)不同研究目的，可將生物單元劃分為個體、種群、物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)。生物個體即為最基本的生物單元，最大的生物單元是生物圈。從生物個體到生物圈，每個層次都是一個獨立的生態(tài)系統(tǒng)，每個個體又各自有特定的生態(tài)位。土地利用本身是一種極其復雜、多變量、多因素、多層次的等級體系，包括宏觀微觀層次、不同效益層次等，三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位也有明顯的層次性。

4、三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位理論

1）三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位寬度

所謂生態(tài)位寬度是指生態(tài)位大小或廣度，是一個生物所利用的各種資源的總和、適應環(huán)境能力和利用資源的實際幅度[7]。三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位也可以用寬度來度量。其生態(tài)位是多維的，如經(jīng)濟維、社會維、環(huán)境維生態(tài)位。其寬度指其中某一維土地利用生態(tài)位在整個土地利用中所占的位置、發(fā)揮的作用。三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位即土地達到可持續(xù)利用所需要的所有資源的總和，包括土地質量、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、社會文明程度等的總和。

2）三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位態(tài)勢理論

生態(tài)位概念的基本屬性是生態(tài)位的態(tài)與勢。態(tài)是生態(tài)元的狀態(tài)，包括能量、資源占有量、經(jīng)濟科技發(fā)展水平等，是過去發(fā)展變化及與環(huán)境相互作用積累的結果；勢指生態(tài)元對環(huán)境的現(xiàn)實影響力或支配力。

三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位也有態(tài)與勢。其中態(tài)是三峽庫區(qū)在過去土地利用過程中積累的狀態(tài)及受區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展影響相互作用的結果；勢是土地利用生態(tài)元受區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展影響的發(fā)展趨勢或能力。兩者結合表示土地可持續(xù)利用生態(tài)位寬度，計算公式：

Ri=Mi+EiFi∑nj=1（Mj+EjFj）（1-1）

其中：i，j=1，2，…，n；Ri為某因子i的生態(tài)位；Mi為某因子i的態(tài)，F(xiàn)i為某因子i的勢；Mj為某因子j的態(tài)；Fj為某因子j的勢；Ei和Ej為量綱轉換系數(shù)，其值為1；Mj+EjFj為絕對生態(tài)位[8]。

3）三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用生態(tài)位擴充和壓縮理論

生態(tài)元有不斷延伸其生態(tài)位的潛力，當種間競爭減弱時，可逐步利用之前無法利用的生境，這種態(tài)勢不斷增加和延伸就是生態(tài)位擴充。如果某生物群落有外來競爭物種的侵入，本地物種就會被迫壓縮對生境的利用，叫生態(tài)位壓縮。三峽庫區(qū)土地資源可持續(xù)利用生態(tài)位擴充是指由某土地資源利用生態(tài)元持續(xù)增長的潛力所引起的態(tài)勢增加。由于土地利用生態(tài)位重疊導致土地利用生態(tài)元之間競爭作用增強，在某一生態(tài)元生態(tài)位擴充的同時，其它生態(tài)元生態(tài)位必然會受到壓縮。

土地可持續(xù)利用生態(tài)位的擴充壓縮程度，可由土地利用生態(tài)元生態(tài)位的勢與初始態(tài)的比值進行量度。數(shù)學模型為：

Q=FM×1000‰（1-2）

式中：Q為研究區(qū)域土地可持續(xù)利用生態(tài)位擴充壓縮度，即土地利用生態(tài)元的“態(tài)”在特定時段內(nèi)的擴充或壓縮率（以千分率表示），F(xiàn)為生態(tài)位在特定時段內(nèi)的勢，M為態(tài)。

Q表明在土地可持續(xù)利用生態(tài)位擴充或壓縮的方向和速度，若某要素在相鄰兩年呈降低趨勢，則增長率P為負值，Q也為負值。當Q>0時，表示土地可持續(xù)利用生態(tài)位擴充，Q越大，擴充速度就越大；當Q<0時，表示生態(tài)位壓縮，Q越小，壓縮速度越大；當Q=0時，表示生態(tài)位保持穩(wěn)定狀態(tài)[8]。

三、三峽庫區(qū)土地可持續(xù)利用研究與土壤肥力的結合點

土地和土壤概念不同，但二者在農(nóng)業(yè)上卻被緊密地聯(lián)系在一起。從歷史和現(xiàn)狀來看，中國是世界上的農(nóng)業(yè)大國，更是具有4000年歷史的農(nóng)業(yè)古國，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學知識的寶庫，但旱澇災害和環(huán)境污染有越演越烈的趨勢，導致土壤肥力日益退化，特別是三峽庫區(qū)。我們應總結經(jīng)驗教訓，運用高科技成果，走投資少、收益大、影響面廣的道路，全面推行生態(tài)農(nóng)業(yè)建設。在三峽庫區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)工程的建設中，土地可持續(xù)利用與土壤肥力的結合之處主要有：

（1）把土壤定義從單純養(yǎng)分儲存庫的地位，提高到具有土壤膠體熱力學特性的類生物體地位及研究土壤膠體控制養(yǎng)分和土壤植物共生體的生產(chǎn)性能上來，深入研究該共生體和類生物體的生理性能，隨時鑒定其發(fā)展方向、肥力水平質和量的變化，作出提高自肥能力應采取的措施。

（2）研究明確支配作物產(chǎn)量的因子，不應該單純是光合作用，而應該是決定作物產(chǎn)量和品質的光肥平衡。該法所根據(jù)的原理是太陽作用于土壤和植物共生體的渠道是太陽的光和輻射熱兩個能源。

（3）太陽輻射熱日周期變化的規(guī)律可以用于鑒定土壤、地形、地質綜合體的生態(tài)肥力，充分明確山水田林路組合對土壤生態(tài)肥力的影響，從而制訂出最佳方式的農(nóng)、林、牧、副、漁區(qū)域規(guī)劃，為改良區(qū)域氣候，提高區(qū)域生產(chǎn)力作出貢獻。

第三方面即土地利用研究的內(nèi)容，只是土地的劃分主要以土壤的性質作為標準。土地利用方式與土壤肥力緊密相關，土壤肥力的高低是由土地利用方法和環(huán)境的矛盾造成的，主要有兩種：一是地理因素，二是栽培技術。

以地理因素而言，從田間工作可知土壤和其下伏的巖層在歷史時期內(nèi)的風化過程和剖面發(fā)育歷程不同，就可以導致土地利用方式和環(huán)境之間的矛盾，這些研究屬于生態(tài)肥力的研究范疇。一般而言，水平巖層有利于養(yǎng)分的保存，傾斜巖層容易引起水分和養(yǎng)分的流失。因此，傾斜巖層往往是引起土壤生態(tài)肥力變壞的重要條件。在這些變化的基礎上，地表由沖刷沉積因素產(chǎn)生的不同地文期，更加重了土壤和環(huán)境之間的矛盾，土壤和土地利用方式及環(huán)境之間的復雜矛盾，嚴重影響到作物生長的好壞。

為解決土壤肥力問題，必須解決土地利用方式和環(huán)境之間的矛盾。根據(jù)候光炯院士的土壤肥力生物熱力學理論，可采用自然免耕法。主要要求：①杜絕免耕和少耕混雜進行，因為它破壞了微生物活動所需的水熱氣肥隨時保持著穩(wěn)勻足適狀況。②人工造成土壤永久充滿毛管水和粒狀結構的最佳物理狀態(tài)，使土壤杜絕水分養(yǎng)分和細膠粒流失的壟溝耕作制，實質上是迫使雨水或灌溉水流入溝內(nèi)并下滲深層，使作物能順利生長。③運用光肥平衡研究法鑒定各種土壤在不同季節(jié)的宜種性和宜肥性，以使土壤肥料加速提高。

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