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1、博士学位论文答辩报告典型农牧交错区土地利用安全格局 及农业产业结构优化研究以内蒙古翁牛特旗为例导 师：张新时 院士李波 副教授 博 士 生：谢花林 专 业：生态学2006/5/29汇报提纲1 绪论 2 研究区概况 3 基于景观结构的生态风险分析 4 研究区土地利用安全格局 5 研究区农业产业结构优化 6 研究区生态生产范式说明 7 主要结论与不足之处1 绪论研究的背景 研究目的及意义 技术路线 研究思路研究的背景 1953年 赵松乔 “农牧交错带”季风气候大陆性气候湿润区 干旱区农区牧区研究的背景新华社报道（2000）： 农牧交错带57.47万km2的草地中，八成以上出 现不同程度的退化 ；
2、荒漠化土地面积已占全国荒漠化土地总量的 45%； 已成为我国自然植被破坏最严重的区域； 农牧交错带的生产、生活条件十分恶劣，农牧 业生产水平低而不稳； 中段的75个旗（县）：61个为贫困县，其中国 家重点扶持贫困县为16个 。研究的背景不合理的土地利用 （滥垦、滥牧、滥伐）草地的退化生态环境恶化 水土流失、沙化生活水平低 生产条件差生产力下降产业结构 的问题恶性循环示意图研究的背景n人工草地种植一方面可以提高草地生产力， 解决冬季家畜的饲草紧缺问题，减轻天然草 地的承载压力，使天然草地植被得以恢复；n另一方面土壤可以积累有机质，改善土地肥 力，使土壤有机质提高50%以上 n引草入田，既能稳产高
3、产，又可保持水土， 减轻风蚀沙化危害，同时作为畜牧业的基础 会成为系统耦合的机遇。 研究的背景人工草地等替代天然草原生产功能生态环境改善生活水平提高生产条件改善经济 生产 力生态 生产 力植被恢复产业结构 调整良性循环示意图研究的背景生态学理论问题的提出：（2）如何进行农业产业结构调整优化研究， 论证在农牧交错带大力发展人工草地和饲料地 在生态和经济上的优越性？ （1）如何从区域的生态不安全因素出发， 构建土地利用安全格局？ 研究的目的与意义探索农牧交错带典型生态脆弱区的土地 利用安全格局和农业产业结构优化的理 论和方法；提出该类型区的优化生态生产范式， 为地处这一相同类型区生态环境建设和 产
4、业结构调整起指导作用。技 术 路 线 图研究的思路土地利用生态安全评 价土地利用安全格局的构建农业产业结构优化优化生态生产范式基于景观结 构的生态风 险分析2 研究区概况研究区位置 地质地貌 气候特征 植被概况 土壤特征 土地利用特征 社会经济概况 主要的生态环境问题研究区位置地质地貌地质地貌多层次性内蒙古高原东北平原燕山山脉 松辽平原 浑善达克沙地 科尔沁沙地 地质地貌2025m 286m 西部东部西 部 中 山 台 地区 中 部 低 山 丘 陵区 东 部 平 原 沙 丘区 气候属于中温带半干旱大陆性季风气候西部东部温 寒 半 湿 润 区温 凉 半 干 旱区 温 和 半 干 旱区 温 暖 半
5、 干 旱区 主要气候要素空间特征植被植被类型分布区域主要建群种森林植被西部中山山地阴 坡，松树山山杨、白桦、蒙古栎、油松、兴安落 叶松 草甸草原植 被中山台地及平缓 台地苔草、唐松草、地榆、大针茅、萎陵 菜 草甸植被沿河流域草甸地 、丘间洼地波菠菜、苔原、小糠草、碱蓬、稗子沙生植被东部区坨沼沙地小叶锦鸡儿、沙柳、黄柳、沙蒿、狗 尾草 沼泽植被草甸区低地及丘 间洼地芦苇、香蒲、苔原、稗子、水沙草人工植被农作物、人工林 、人工草地农作物：水稻、小麦、玉米、大豆等 ，人工林主要有7土类，22个亚类，44个土属； 以沙土、栗钙土为主，分别占45.6%、37.5%； 大部分属于全国土壤养分含量分级的4级
6、和5级；土壤土地利用特征天然草地和沙地是研究区主要的土地利用类型 ； 1985-2000年，研究区水田面积、水田斑块平 均面积和斑块平均周长变化最为剧烈； 景观类型趋于聚集，景观稳定性在不断增加。 社会经济概况国内生产总值构成变化图 主要的生态环境问题土地沙化强烈沙化面积占幅员总面积的49%；水土流失严重水土流失面积占幅员总面积的47；土壤肥力下降有机质极缺（有机质 0.8的面积占 全区面积在20%左右； 1985年的生态风险指数 86-86-44-2生态极不安全区生态较安全区 生态不安全区生态态安全区 1985年 2000年现状面积（km2）百分比(%)面积（km2）百分比(%)生态安全区7
7、1.203.7433.541.77 生态较安全区339.8217.89339.4917.87 生态欠安全区805.0942.38876.8346.15 生态不安全区305.0816.06256.7713.52 生态极不安全区378.6019.93393.1620.69 全旗平均生态安全指数2.702.66与基于景观结构 的生态风险分析 结果相吻合4.2 农业生态经济分区环境自然本底的一致性原则； 农业生产结构和发展方向的相对一致性； 生态环境问题及其关键措施和主要途径的相似 性原则； 保证乡镇苏木行政区域的完整性和地域的连续 性原则。 （1）分区原则4.2 农业生态经济分区（2）分区指标农业自
8、然背景特征指标农业经济社会特征指标农业生产特征指标1 年均温度（）12 农牧民人均纯收入（元/人 ）19 粮食单产（kg/hm2）2 年降雨量（mm）13 畜牧业产值占农业总产值 比例（%）20 耕地面积占幅员面积比例（% ） 3 年蒸发量（mm）14 林业产值占农业总产值比 例（%）21 山坡耕地占耕地面积比例4 10积温（）15 种植业产值占农业总产值 比例（%）22 林地面积占幅员面积比例（% ） 5 无霜期（d）16 人口密度（人/km2）23 草地面积占幅员面积比例（% ） 6 耕地平均有机质含量（%）17 农牧业人口比例（%）24 有效灌溉面积率（%）7 非耕地平均有机质含量（%）
9、18 人均耕地面积（hm2/人）25 人均肉类总产量（kg/人）8 平原面积占幅员面积比例（%） 26 人均粮食总产量（kg/人）9 低山丘陵面积占幅员面积比例（%） 27 人均牲畜头数（头/人）10 中山面积占幅员面积比例（%） 11 水域面积占幅员面积比例（%） 4.2 农业生态经济分区分区的过程，实质就是一个聚类的过程，即把 具有较强相似性的分区单位归并为相应的类；本研究采用能较好描述农业生态经济系统模糊 性的数学方法模糊聚类法来对翁牛特旗31 个乡镇苏木进行分区；根据各乡镇苏木模糊聚类分析隶属度，将31个 乡镇分别归为相应的农业生态经济区。 （3）分区方法4.2 农业生态经济分区（4）
10、分区结果代号生态经济类型区名称I区东部沿河平原水稻、畜禽生态经济区II区东北部坨甸牛羊饲养牧林生态经济区III区 中南部丘陵农林牧综合生态经济区区南部低山河川农林牧综合生态经济区区中部低山平川农副贸综合生态经济区区 中北部丘陵农林牧生态经济区区西部漫甸水源涵养林牧农生态经济区 图5-12 翁牛特旗农业生态经济分区4.3 土地利用安全格局优化配置生态安全原则 适宜性原则集中与分散相结合的原则“大面积搞生产，小面积搞生态” “大面积搞生态，小面积搞生产”充分考虑目前现实状况的原则（1）优化原则4.3 土地利用安全格局优化配置Xi1:乔木林地面积；Xi2:灌木林地面积；Xi3:生 产型草地面积；Xi
11、4:封育型草地面积；Xi5:耕地 面积； Xi6:其他土地利用类型面积。 其中，i为不同的农业生态经济 区，i=1,2,3,4,5,6,7 ，分别与本文中所划分的7个农业生态经济 区相对应。 （2）决策变量4.3 土地利用安全格局优化配置乔木林地配置原则 现状保持；多年平均降水量450mm或地下水位5m的东 部地区甸子地和河滩地；土壤具有用作人工速生丰产林的潜在可能性 ，包括浅色草甸土、草甸栗钙土、典型栗钙土 、草甸棕壤土；土壤具有用作天然乔木林地的潜在可能性， 包括典型灰色森林土。（3）各区耕地、草地、林地最大可能分布面积4.3 土地利用安全格局优化配置生产产型草地配置原则 现状土地利用生态
12、安全评价结果为“极不 安全”和“不安全”的高覆盖度草地和中覆盖 度草地，全部作为封育型草地；坡度15，15以上的草地全部作为封育 型草地。 （3）各区耕地、草地、林地最大可能分布面积4.3 土地利用安全格局优化配置耕地配置原则 坡度10，10以上的耕地全部退耕还林/草；现状土地利用生态安全评价结果为“极不安全 ”和“不安全”的耕地全部退耕还林/草；土壤具有用作耕地的潜在可能性，包括草甸棕 壤土、暗栗钙土、典型栗钙土、草甸栗钙土、浅 色草甸土和盐化草甸土。（3）各区耕地、草地、林地最大可能分布面积4.3 土地利用安全格局优化配置根据上述原则，基于2000年土地利用分类图类图 、年均降水 量分布图
13、图、坡度图图、土壤类类型图图等相关地学信息图谱，通过MatLab语言编程求得结果： （3）各区耕地、草地、林地最大可能分布面积分区 类型I区 （km2）II区（ km2）III区（ km2）IV区（ km2）V区（ km2）VI区（ km2）VII区 （km2）乔木林地86.58337.5887.8194.0861.7886.55261.26生产型草地269.441357.24280.75617.94307.47803.15377.02耕地276.14259.14234.25565.89313.1229.6674.97各区总面积1145.264861.79684.211651.74821.46
14、1480.971213.074.3 土地利用安全格局优化配置生态安全目标即控制土壤侵蚀和防止土地沙化； 生态经济目标土地利用的生态和经济价值获得最大， 本研究中用生态系统服务功能价值最大 表示。 （4）土地利用格局优化目标4.3 土地利用安全格局优化配置土地总面积约束 乔木林地面积约束 生产型草地面积约束 耕地面积约束 其它土地利用类型面积约束 （5）土地利用格局多目标优化的约束条件4.3 土地利用安全格局优化配置（6）优化结果土地利用类型百分比 （%）现状百分比 （%） 乔木林地6.993.99 灌木林地3.771.76 生产型草地33.8435.08 封育型草地31.7113.3 耕地18
15、.0420.27 难利用地*0.0019.95 其他类型*5.655.65注：表中难利用地包括沙地、盐碱地、裸土地和石砾地；其它类型包括水域、居民点及工交用地和沼泽 。 土地利用优化结构特征表4.3 土地利用安全格局优化配置（6）优化结果图5-13 翁牛特旗土地利用生态安全格局图图5-14 翁牛特旗土地利用优化格局的生态安全评价图4.3 土地利用安全格局优化配置（7）优化后的生态安全评价安全格局 2000年现状面积 （km2）百分比 (%)面积 （km2）百分比 (%)生态安全区1157.179.7633.541.77生态较安全区7555.2463.71339.4917.87生态欠安全区3146.0926.53876.8346.15生态不安全区0.000.00256.7713.52生态极不安全区0.000.00393.1620.69全旗平均生态安全指数 4.13 2.664.3 土地利用安全格局优化配置（8）结论优化后的土地利用类型以生产型草地、 封育型草地、耕地为主，所占比例分别 为33.84%、31.71%、18.04%。 优化后研究区的生态经济价值从现状的 6.2亿美元/年，增加到6.3
