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.ppt.ppt
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1、博士学位论文答辩报告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及农业产业结构优化研究 以内蒙古翁牛特旗为例以内蒙古翁牛特旗为例导导 师:张新时师:张新时 院士院士 李波李波 副教授副教授 博博 士士 生:谢花林生:谢花林专专 业:生态学业:生态学 2006/5/292006/5/29汇报提纲汇报提纲1 绪论绪论2 研究区概况研究区概况3 基于景观结构的生态风险分析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研究区土地利用安全格局5 研究区农业产业结构优化研究区农业产业结构优化6 研究区生态研究区生态生产范式说明生产范式说明7
2、主要结论与不足之处主要结论与不足之处 1 绪论绪论研究的背景研究目的及意义技术路线研究思路 研究的背景研究的背景 1953年年 赵松乔赵松乔 “农牧交错带”季风气候大陆性气候湿润区 干旱区农区牧区 研究的背景研究的背景新华社报道(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;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。研究的背景研究的背景不合理的土地利用不合理的土地利用(滥垦、滥牧
3、、滥伐滥垦、滥牧、滥伐)草地的退化草地的退化生态环境恶化生态环境恶化水土流失、沙化水土流失、沙化生活水平低生活水平低生产条件差生产条件差生产力下降生产力下降产业结构产业结构的问题的问题恶性循环示意图恶性循环示意图 研究的背景研究的背景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。研究的背景研究的背景 人工草地等替代人工草地等替代 天然草原生产功能天然草原生
4、产功能 生态环境改善生态环境改善 生活水平提高生活水平提高 生产条件改善生产条件改善经经济济生生产产力力生生态态生生产产力力 植被恢复植被恢复产业结构产业结构调整调整良性循环示意图良性循环示意图 研究的背景研究的背景生态学理论问题的提出: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
5、产业结构调整起指导作用。技技术术路路线线图图研究的思路研究的思路 土地利用生态安全评价土地利用生态安全评价土地利用安全格局的构建土地利用安全格局的构建农业产业结构优化农业产业结构优化优化生态优化生态生产范式生产范式基于景观结基于景观结构的生态风构的生态风险分析险分析2 研究区概况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研究区位置地质地貌地质地貌地质地貌多层次性地质地貌多层次性内蒙古高原内蒙古高原东北平原东北平原燕山山脉燕山山脉 松辽平原松辽平原 浑善达克沙地浑善达克沙地 科尔沁沙地科尔沁沙地 地质地貌地质地貌 20252025m
6、m 286m286m 西部西部东部东部西西部部中中山山台台地地 区区 中中部部低低山山丘丘陵陵 区区 东东部部平平原原沙沙丘丘 区区 气候气候属于中温带半干旱大陆性季风气候西部西部东部东部温温寒寒半半湿湿润润区区温温凉凉半半干干旱旱 区区 温温和和半半干干旱旱 区区 温温暖暖半半干干旱旱 区区 主要气候要素空间特征主要气候要素空间特征植被植被植被类型植被类型分布区域分布区域主要建群种主要建群种森林植被森林植被西西部部中中山山山山地地阴阴坡,松树山坡,松树山山山杨杨、白白桦桦、蒙蒙古古栎栎、油油松松、兴兴安安落落叶松叶松草草甸甸草草原原植植被被中中山山台台地地及及平平缓缓台地台地苔苔草草、唐唐松
7、松草草、地地榆榆、大大针针茅茅、萎萎陵陵菜菜草甸植被草甸植被沿沿河河流流域域草草甸甸地地、丘间洼地丘间洼地波菠菜、苔原、小糠草、碱蓬、稗子波菠菜、苔原、小糠草、碱蓬、稗子沙生植被沙生植被东部区坨沼沙地东部区坨沼沙地小小叶叶锦锦鸡鸡儿儿、沙沙柳柳、黄黄柳柳、沙沙蒿蒿、狗狗尾草尾草沼泽植被沼泽植被草草甸甸区区低低地地及及丘丘间洼地间洼地芦苇、香蒲、苔原、稗子、水沙草芦苇、香蒲、苔原、稗子、水沙草人工植被人工植被农农作作物物、人人工工林林、人工草地人工草地农农作作物物:水水稻稻、小小麦麦、玉玉米米、大大豆豆等等,人工林人工林主要有7 7土类土类,22个亚类,44个土属;以沙土、栗钙土沙土、栗钙土为主
8、,分别占45.6%、37.5%;大部分属于全国土壤养分含量分级的4级和5级;土壤土壤 土地利用特征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。社会经济概况社会经济概况 国内生产总值构成变化图国内生产总值构成变化图 主要的生态环境问题主要的生态环境问题土地沙化强烈土地沙化强烈 沙化面积占幅员总面积的49%;水土流失严重水土流失严重 水土流失面积占幅员总面积的47;土壤肥力下降土壤肥力下降 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
9、86-86-44-2生态极不安全区生态较安全区生态不安全区生生态态安全区安全区 1985年2000年现状面积(km2)百分比(%)面积(km2)百分比(%)生态安全区71.203.7433.541.77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与基于景观结构与基于景观结构的生态风险分析的生态风险分析结果相吻合结果相吻合4.2 农业生态经济分区农业生态经济分区环境自然本底的一致性
10、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 1)分区原则)分区原则 4.2 农业生态经济分区农业生态经济分区(2 2)分区指标)分区指标农业自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410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
11、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(%)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 农业生态经济分区农业生态经济分区 分区的过程,实质就是一个聚类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
12、经济系统模糊性的数学方法模糊聚类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隶属度,将31个乡镇分别归为相应的农业生态经济区。(3 3)分区方法)分区方法 4.2 农业生态经济分区农业生态经济分区(4 4)分区结果)分区结果代号代号生态经济类型区名称生态经济类型区名称I区区东部沿河平原水稻、畜禽生态经济区东部沿河平原水稻、畜禽生态经济区II区区东北部坨甸牛羊饲养牧林生态经济区东北部坨甸牛羊饲养牧林生态经济区III区区 中南部丘陵农林牧综合生态经济区中南部丘陵农林牧综合生态经济区区区南部低山河川农林牧综合生态经济区南部低山河川农林牧综合生态经济区区区中部低山平
13、川农副贸综合生态经济区中部低山平川农副贸综合生态经济区区区 中北部丘陵农林牧生态经济区中北部丘陵农林牧生态经济区区区西部漫甸水源涵养林牧农生态经济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土地利用安全格局优化配置 生态安全原则生态安全原则 适宜性原则适宜性原则 集中与分散相结合的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产,小面积搞生态”“大面积搞生态,小面积搞生产大面积搞生态,小面积搞生产”充分考虑目前现实状况的原则充分考虑目前现实状况的原则(1 1)优化原则)优化原则4.3 土地利用安全格局优化配置土地利
14、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;Xi4: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 2)决策变量)决策变量4.3 土地利用安全格局优化配置土地利用安全格局优化配置乔木林地配置原则乔木林地配置原则 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用作
15、天然乔木林地的潜在可能性,包括典型灰色森林土。(3 3)各区耕地、草地、林地最大可能分布面积)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土地利用安全格局优化配置生生产产型草地型草地配置原则配置原则 现状土地利用生态安全评价结果为“极不安全”和“不安全”的高高覆覆盖盖度度草草地地和和中中覆覆盖盖度度草草地地,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 3)各区耕地、草地、林地最大可能分布面积)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土地利用安全格局优化配置 耕地配置原则耕地配置原则 坡度10,1010以上的耕地以上的
16、耕地全部退耕还林/草;现状土地利用生态安全评价结果为“极极不不安安全全”和和“不安全不安全”的耕地的耕地全部退耕还林/草;土壤具有用用作作耕耕地地的的潜潜在在可可能能性性,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 3)各区耕地、草地、林地最大可能分布面积)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土地利用安全格局优化配置 根据上述原则,基于20002000年年土土地地利利用用分分类类图图、年年均均降降水水量量分分布布图图、坡坡度度图图、土土壤壤类类型型图图等相关地学信息图谱,通过MatLab语言编程求得结果:(3 3)各区耕地、草
17、地、林地最大可能分布面积)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1145.264861.79684.211651.74821.461480.971213.074.3 土地利用安全格局优化配置土地利用安全格局优化
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