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1999年实施的退耕还林还草工程对黄土丘陵区的土地利用、环境和社会经济产生了深刻的影响,导致了一系列的变化。本研究以生态退耕为背景,选择安塞县为案例,从土地利用的格局与变化过程、驱动机制、生态效应及未来情景四个方面入手,系统分析了案例区土地利用的变化规律与发展趋势。
本研究首先利用多源遥感数据探明了安塞县1999~2006年间土地利用变化的过程与规律,采用GIS空间分析方法,分析了政策与经济因素的驱动机制;利用MODIS NDVI数据对比了退耕前后研究区的植被状况和变化规律,量化了生态退耕对区域植被改善的贡献率;采用线性规划方法构建了一个综合考虑生态建设、农民生计、粮食安全的土地利用情景分析模型,分析探讨了不同目标侧重下安塞县未来可能的土地利用情景及其对生态和社会经济的影响,提出了土地利用和区域可持续发展的政策建议。本研究取得的主要成果与结论如下:
1.退耕前后,安塞县土地利用变化的总体规律是坡耕地的明显减少及林草植被的快速增加,人类活动对生态环境的压力降低。
(1)退耕前,坡耕地是安塞县面积最大的土地利用类型,占全县总而积的近40%,林地面积很小,只占全县面积的14.8%。退耕后,草地取代坡耕地成为安塞县面积最大的土地利用类型,占总面积的38.5%。林地面积也迅速上升,占总面积的近21%。与此同时坡耕地面积迅速下降,七年间下降了27%,共减少3.3万hm2。坡耕地面积的下降和林草植被而积的上升使得安塞县人类活动对自然环境的压力明显降低,土地利用度下降,由退耕前的2.49降为退耕后的2.39。
(2)由于退耕政策在安塞县北、中、南部地区的实施有所差别,造成安塞县土地利用变化的南北差异明显。中部退耕示范区因接受了大量外部资金和技术的支持退耕力度最大,土地利用变化最为剧烈;北部退耕区因自然条件限制退耕力度居中,土地利用变化强度相对中部略小;南部次生林区因坡耕地面积小,退耕面积不大,土地利用变化也最为平缓。
(3)生态退耕改变了安塞县各土地利用类型的空间分布,坡耕地不再过度集中于中北部地区,其分布质心发生了明显的南移。与之相反,原来集中于南部地区的林地其分布质心则发生了明显的北移。
2.安塞县土地利用变化受到政策特别是退耕还林还草政策的强烈影响,但政策因素并不是唯一的驱动因素
(1)根据退耕还林还草政策对坡度的敏感性,本研究构建了政策退耕指数来估算退耕还林还草政策对坡耕地退耕的影响。结果表明1999~2006年间因退耕还林还草政策导致的坡耕地退耕量占坡耕地退耕总量的60%,说明1999~2006年间退耕还林还草政策是影响安塞县坡耕地变化的首要驱动因素,但并不是坡耕地退耕的唯一原因。
(2)安塞县影响土地利用变化的另一个重要驱动因素是经济因素。随着经济的发展,大量农村劳动力开始转移出低效益的坡耕地种植,导致坡耕地向其它土地利用类型转换。经济因素驱动机制在空间上表现为退耕地块更多的集中于道路和乡镇居民点附近,原因在于这些地区能为农村劳动力转移提供更为便利的交通条件,同时这些地区本身就可以吸纳大量农村劳动力。
3.退耕还林还草工程通过推动土地利用向良性方向发展而极大改善了安塞县的植被状况。
使用MODIS NDVI数据对安塞县2000和2006年的植被状况进行评估,发现全区近90%的地区NDVI值呈上升状态,整体NDVI值提升了40%,原坡耕地区域和陡坡区域的NDVI值提升率更高。由于NDVI是对植被生长状况及盖度的直接反映,这种NDVI值的提升说明安塞县植被状况了很大改善。这种改善包含有降水增多的影响,但更多的是生态退耕影响下土地利用活动向良性改变的结果。根据本文的计算,68%的NDVI增长是由人类活动特别是退耕还林还草工程所贡献的,表明生态退耕在安塞县取得了良好的生态改善效果。
4.通过合理调整土地利用结构,在保障粮食安全的前提下,安塞县未来完全可以实现生态与经济的协调发展。
(1)通过EPIC模型对安塞县粮食作物生产潜力的模拟可以发现,安塞县秋粮作物具有较高的雨养生产潜力,最高者如玉米町以达到9.3t/hm2。通过合理规划粮食种植面积以及基本农田建设,可以在保证粮食安全的同时实现环境改善。
(2)改变单一农业产业结构,以果树、棚栽、草畜等绿色产业替代传统的粮食种植业可以极大提高农民收入,同时还可解决退耕造成的劳动力过剩问题。情景分析结果表明,通过发展果树等产业,可有效提高安塞县的农民人均收入,改善其生计条件。而绿色产业对劳动力的密集需求也可以充分吸纳农业劳动力,从根本上解决农民生计问题。
(3)生态建设与农民收入增长的经济需求并无根本性矛盾。绿色产业不但经济效益好而且环境影响小,其适度的发展完全可以达到生态与经济共赢的目的。通过加强退耕林建设和梯田坝地建设还可以进一步减少土壤侵蚀量。
总之,抓住生态退耕的契机,优化农业产业结构,促进土地利用向良性方向发展是安塞县解决生态与社会经济问题,实现区域可持续发展的根本途径。