土地资源学-第七章-土地资源生态与功能.课件.ppt

1、第七章第七章 土地资源生态与功能土地资源生态与功能 了解土地生态系统、土地生态设计的概念，了解土地生态系统、土地生态设计的概念，了解几种土地生态系统设计的模式，理了解几种土地生态系统设计的模式，理解土地生态系统的功能表现解土地生态系统的功能表现目的要求目的要求掌握常用的土地生产力计算模型和掌握常用的土地生产力计算模型和土地资源人口承载力计算方法。土地资源人口承载力计算方法。12土地生产力计算土地生产力计算土地资源人口承载力计算土地资源人口承载力计算重点与难点重点与难点第一节第一节 土地资源生态分类及设计土地资源生态分类及设计p一、土地资源的生态分类一、土地资源的生态分类土地生态系统是指土地的组

2、成要素（地土地生态系统是指土地的组成要素（地貌、气候、土壤、水文、植被、动物等）之貌、气候、土壤、水文、植被、动物等）之间以及与人类之间相互联系、相互作用、相间以及与人类之间相互联系、相互作用、相互制约所构成的统一体。在这个统一体中，互制约所构成的统一体。在这个统一体中，进行着物质迁移与能量转移，是一个动态开进行着物质迁移与能量转移，是一个动态开放系统，具有本身的结构功能和生态演替过放系统，具有本身的结构功能和生态演替过程。土地生态系统具有多层结构，大系统中程。土地生态系统具有多层结构，大系统中包含高级子系统及次一级的子系统。这些子包含高级子系统及次一级的子系统。这些子系统，从类型上分，有农田

3、生态系统、林地系统，从类型上分，有农田生态系统、林地生态系统、草源生态系统等。生态系统、草源生态系统等。土地资源的生态分类是从生态学角土地资源的生态分类是从生态学角度对土地资源的划分，其涵义是把各种度对土地资源的划分，其涵义是把各种不同的土地资源视为具有一定结构、执不同的土地资源视为具有一定结构、执行特定功能的土地生态系统，这种生态行特定功能的土地生态系统，这种生态系统主要是指地球表层一定地段以生物系统主要是指地球表层一定地段以生物和人类为主的自然和人文多种要素组合和人类为主的自然和人文多种要素组合而成的复杂有机组合体，不同于一般的而成的复杂有机组合体，不同于一般的生物生态系统。生物生态系统。

4、德国学者德国学者W.W.海博最近也以自然度的减海博最近也以自然度的减少或人文化的增加，提出主要土地系统少或人文化的增加，提出主要土地系统或生态系统体系。首先区分为生物生态或生态系统体系。首先区分为生物生态系统和技术生态系统两大类，又在生物系统和技术生态系统两大类，又在生物生态系统中划分出自然生态系统、近自生态系统中划分出自然生态系统、近自然生态系统、半自然生态系统及人类生然生态系统、半自然生态系统及人类生态系统四个次级类型。并简单列举各个态系统四个次级类型。并简单列举各个类型的基本特点。见表类型的基本特点。见表1 1表1 海博划分的主要土地利用类型体系A生物生态系统生物生态系统 自然组成要素和

5、过程占主导自然组成要素和过程占主导 A1自然生态系统自然生态系统无人类的直接影响，能够自调节无人类的直接影响，能够自调节A2近自然生态系近自然生态系统统受人类影响近受人类影响近A1，撩荒后少有变化，能自调节，撩荒后少有变化，能自调节A3半自然生态系半自然生态系统统 由人类利用由人类利用A1、A2形成，但不是有目的的创造物形成，但不是有目的的创造物 A4人类生物生态人类生物生态系统系统人类有目的地创造物，完全依赖控制和管理人类有目的地创造物，完全依赖控制和管理 B技术生态系统技术生态系统人类（技术）系统：技术结构和过程为主，人类有意人类（技术）系统：技术结构和过程为主，人类有意识地用工业、经济或

6、文化活动来创造，依靠人类控制，识地用工业、经济或文化活动来创造，依靠人类控制，散布于周围生物生态系统中散布于周围生物生态系统中 美国著名景观生态学家RT.佛曼和M.高德润出版的景观生态学一书中,根据人类在景观中的地位和作用,把地表景观划分为自然景观、管理景观、耕作景观、城郊景观和城市景观五种类型。自然景观中没有人类的直接干预。管理景观中的自然物种由人管理和收获。耕作景观中散布有村庄和自然或管理的景观斑块。城郊景观是具有居住、商业、耕地、管理植被和自然地域的城镇及周围农村地区。城市景观是有少数受管理自然公园的建筑物密集区。由此可见，上述生态分类的由此可见，上述生态分类的主要依据是人类在其中的作用

7、主要依据是人类在其中的作用和地位，注重的是类型的功能和地位，注重的是类型的功能特征。这种分类进一步关注的特征。这种分类进一步关注的重点，是针对一定区域建立更重点，是针对一定区域建立更为细致和完善的、实用性更强为细致和完善的、实用性更强的分类体系。的分类体系。二、土地资源的生态设计二、土地资源的生态设计土地生态系统的合理利用，兼有土地生态系统的合理利用，兼有自然和社会经济方面的内容。如何协自然和社会经济方面的内容。如何协调两者之间的关系就是说土地生态系调两者之间的关系就是说土地生态系统的设计要解决的问题，也就是说通统的设计要解决的问题，也就是说通过土地生态系统的设计既要充分利用过土地生态系统的设

8、计既要充分利用土地生态系统的功能为人类造福，又土地生态系统的功能为人类造福，又要促进土地生态系统的正向演替，使要促进土地生态系统的正向演替，使人类与土地生态系统相得益彰。其标人类与土地生态系统相得益彰。其标志是当前利用方式是否具有高水平的志是当前利用方式是否具有高水平的生产能力，是否破坏土地系统的生态生产能力，是否破坏土地系统的生态平衡，土地系统的开发利用方式是否平衡，土地系统的开发利用方式是否与其生态结构相匹配等。与其生态结构相匹配等。第二节第二节 土地资源生产潜力计算土地资源生产潜力计算p一、土地生产潜力的概念土地生产潜力是指土地的生产力，它表土地生产潜力是指土地的生产力，它表明人们对资源

9、利用的可程度，反映一个地明人们对资源利用的可程度，反映一个地区生产所能达到的最大水平。土地生产力区生产所能达到的最大水平。土地生产力又可分为土地自然生产力和土地经济生产又可分为土地自然生产力和土地经济生产力。力。二、土地生产潜力分析的方法（一）土地自然生产潜力分析的方法 迈阿密模型是研究地球迈阿密模型是研究地球上不同地带大量生物生产上不同地带大量生物生产量实测值与年降雨量、年量实测值与年降雨量、年均温之间的关系后得出的均温之间的关系后得出的粗略计算公式，它反映大粗略计算公式，它反映大范围作物生物产量的地带范围作物生物产量的地带性分布，它采用的指标主性分布，它采用的指标主要是年均温和年降雨量，要

10、是年均温和年降雨量，其计算方法如下：其计算方法如下：p1 1、通过年平均气温计算光温生产潜力、通过年平均气温计算光温生产潜力p 假设在作物生长期中，除光温条件外，不假设在作物生长期中，除光温条件外，不在受其它条件的限制，也就是说在土壤养分、在受其它条件的限制，也就是说在土壤养分、水分等都能满足条件下的土地最大生产潜力。水分等都能满足条件下的土地最大生产潜力。一般地区难以达到，但在灌溉条件下有可能实一般地区难以达到，但在灌溉条件下有可能实现。计算模型为：现。计算模型为：p2 2、通过年平均降雨量计算降雨气候生产潜力、通过年平均降雨量计算降雨气候生产潜力p 它是在光温和土壤养分都能在整个作物生长它

11、是在光温和土壤养分都能在整个作物生长周期满足需要的情况下，只受降雨量的限制而计周期满足需要的情况下，只受降雨量的限制而计算土地自然生产潜力的一种方法。计算模型为：算土地自然生产潜力的一种方法。计算模型为：（二）土地经济生产潜力分析的方法（二）土地经济生产潜力分析的方法p1、气候灌溉生产潜力计算、气候灌溉生产潜力计算p计算模型为：计算模型为：Yw=g(wi)Ytp式中：式中：Yw是土地经济生产潜力（是土地经济生产潜力（g/m2年）年）p Yt是光温生产潜力是光温生产潜力p g(wi)是灌溉条件下水分影响函数是灌溉条件下水分影响函数 g(wi)=(Ws+Wi)/E0式中：式中：Wi农田灌溉水量农田

12、灌溉水量 E0土壤水分年平均蒸发量土壤水分年平均蒸发量 Ws土地水资源量土地水资源量 WsP-(Rs+Rg) 式中：式中： P年平均降雨量年平均降雨量 Rs地表水年平均径流量地表水年平均径流量 Rg地下水年平均径流量地下水年平均径流量p2 2、气候土壤生产潜力计算、气候土壤生产潜力计算p 它是在自然生产潜力的基础上，又考虑到土它是在自然生产潜力的基础上，又考虑到土壤因素的影响而形成的一种生产潜力。在光、温、壤因素的影响而形成的一种生产潜力。在光、温、水、肥、气综合作用下的土地生产潜力，是比较水、肥、气综合作用下的土地生产潜力，是比较接近实际产量的一种生产潜力。计算模型为：接近实际产量的一种生产

13、潜力。计算模型为：pYs=KYt或或Ys=KYpp式中：式中：Ys是土地生产潜力（是土地生产潜力（g/m2年）年）p K是土壤修正系数是土壤修正系数 土壤主要是通过土壤肥力对作物发生作用，土壤主要是通过土壤肥力对作物发生作用，土壤肥力的高低是土壤水、肥、气、热综合用土壤肥力的高低是土壤水、肥、气、热综合用的结果。因此，土壤修正系数的结果。因此，土壤修正系数K K应尽量反映土应尽量反映土壤肥力的综合状况。壤肥力的综合状况。 土壤修正系数土壤修正系数K K的求取，可以是首先确定的求取，可以是首先确定不同土壤类型对作物的适宜程度，最好的土壤不同土壤类型对作物的适宜程度，最好的土壤适宜度为适宜度为1

14、1，其他土壤类型按其对作物的适宜，其他土壤类型按其对作物的适宜度不同逐渐降低，从而确定所有土壤类型对作度不同逐渐降低，从而确定所有土壤类型对作物的适宜度，然后把不同土壤类型的面积与总物的适宜度，然后把不同土壤类型的面积与总土壤面积的比值作权重系数，土壤类型对作物土壤面积的比值作权重系数，土壤类型对作物的适宜度为基值，采用加权平均的方法，计算的适宜度为基值，采用加权平均的方法，计算出该地区土壤修正系数出该地区土壤修正系数K K 。第三节第三节 土地资源人口承载力计算土地资源人口承载力计算目的：目的：（1 1）在土地资源调查的基础上，查明发展）在土地资源调查的基础上，查明发展中国家不同的投入水平下

15、土地的潜在人口承中国家不同的投入水平下土地的潜在人口承载力。载力。（2 2）将这些估算资料与现在的和预测的人）将这些估算资料与现在的和预测的人口资料进行比较，以便确定出有问题的地区。口资料进行比较，以便确定出有问题的地区。（3 3）土地资源及其潜力的数量资料是提出）土地资源及其潜力的数量资料是提出合理的农业政策和人口政策得先决条件。合理的农业政策和人口政策得先决条件。意义：土地资源人口承载力对于意义：土地资源人口承载力对于土地、人口、食物与发展均有一土地、人口、食物与发展均有一定的预警功能。进行土地人口载定的预警功能。进行土地人口载力研究，测算出区域内不同消费力研究，测算出区域内不同消费水平下

16、所能持续供养的人口数量，水平下所能持续供养的人口数量，对指导农业生产和经济建设，编对指导农业生产和经济建设，编制国民经济发展规划，加强土地制国民经济发展规划，加强土地管理，合理利用土地，保证土地管理，合理利用土地，保证土地资源的永续利用具有重要意义资源的永续利用具有重要意义 二、测算的方式p 具体计算土地人口承载力有两种方式：具体计算土地人口承载力有两种方式：一种方式是按每年人均消费多少千克粮食计算。另一种方式是按每人每天需要多少卡的热量和多少克蛋白质，另一种方式是按每人每天需要多少卡的热量和多少克蛋白质，并将按不同的年龄、劳动强度和性别的人折合为一个并将按不同的年龄、劳动强度和性别的人折合为

17、一个“平均平均人人”，并将不同粮食品种的产品分别折合成热量与蛋白量并，并将不同粮食品种的产品分别折合成热量与蛋白量并计算为相应的农业生态区的单位面积的生产量，两者相除即计算为相应的农业生态区的单位面积的生产量，两者相除即得到单位面积土地所承载的人口潜力。得到单位面积土地所承载的人口潜力。表71主要粮食作物卡蛋白质的千克转换系数表作 物 热 量（kcal/kg） 蛋 白 质（g/kg） 水 稻 3470 73 玉 米 3620 85小 麦 345099大 豆 4120363高 梁 364077谷 子 262097甘 薯 127018马 铃 薯 77023表72人体各种营养物质的日消耗量类 别 热

18、量（cal） 蛋白质（g）成年男子（65公斤） 轻体力劳动 260075中体力劳动 300080重体力劳动 360090成年女子（55公斤） 轻体力劳动 240070中体力劳动 280075重体力劳动 340085少 年（1316 男 260080女 250070儿 童 710岁 20006035岁 140045三、土地人口承载力的概算方法p1、粮食型：p（1）计算粮食生总量Y=PY=PA AR R式中：式中：Y Y是粮食生产总量是粮食生产总量 P P是土地生产潜力（亩产）水平是土地生产潜力（亩产）水平 A A是耕地面积是耕地面积 R R是粮食用地占耕地的百分数是粮食用地占耕地的百分数（2 2

19、）计算人均社会）计算人均社会粮食占有量粮食占有量 人均社会粮食占有量应包括人口人均社会粮食占有量应包括人口口粮、种子粮、饲料粮、本地工业口粮、种子粮、饲料粮、本地工业用粮及仓储等其他用粮。一般可根用粮及仓储等其他用粮。一般可根据近几年人均社会粮食占有量，并据近几年人均社会粮食占有量，并考虑到经济发展水平确定。可制定考虑到经济发展水平确定。可制定几个不同消费水平，以便求出几个几个不同消费水平，以便求出几个人口承载力方案。人口承载力方案。（3）计算土地人口承载力T（Y）SCTL式中：式中：T T是土地所能承载的总人口数量是土地所能承载的总人口数量 Y Y是土地生产潜力是土地生产潜力 是国家下达的商

20、品粮外调任务是国家下达的商品粮外调任务 S S是人均社会粮食占有量是人均社会粮食占有量 C C是土地人口承载力（人平方公里）是土地人口承载力（人平方公里） L L是土地总面积（平方公里）是土地总面积（平方公里）四、按行政区进行人口承载潜力的统计p（1）方法首先，根据首先，根据土地利用总体规划土地利用总体规划中专题研究中专题研究“土地生产潜力分析土地生产潜力分析”方方法，计算出某一农业生态区不同的投法，计算出某一农业生态区不同的投入水平的土地生产潜力。再按不同生入水平的土地生产潜力。再按不同生活标准计算出人均生活需要和人口承活标准计算出人均生活需要和人口承载数量。一般以行政单位进行统计，载数量。

21、一般以行政单位进行统计，如以省、市或县，即能统计出不同行如以省、市或县，即能统计出不同行政区在不同投入水平、不同生活水平政区在不同投入水平、不同生活水平下所能养活的人口。下所能养活的人口。（2）意义2 2）将不同行政区的现有人口）将不同行政区的现有人口与今后人口承载潜力进行对比，与今后人口承载潜力进行对比，这就可以发现有的行政区的土地这就可以发现有的行政区的土地资源的人口承载量已接近饱和，资源的人口承载量已接近饱和，或已经超载；而另一些行政区可或已经超载；而另一些行政区可能有较大的潜力。这对各行政区能有较大的潜力。这对各行政区的经济与人口发展可以是一个重的经济与人口发展可以是一个重要的规划依据

22、。要的规划依据。第四节第四节 我国土地资源人口承载能力研究我国土地资源人口承载能力研究p一、土地资源人口承载力研究的历史回顾 2 2、后期（、后期（19701970年以来）的土地资源人口承载年以来）的土地资源人口承载力研究力研究 1 1）澳大利亚的土地承载力研究）澳大利亚的土地承载力研究 澳大利亚的科学工作者采用多目标澳大利亚的科学工作者采用多目标决策分析法，从各种因素对人口的限制决策分析法，从各种因素对人口的限制角度出发讨论了该国的土地承载力。他角度出发讨论了该国的土地承载力。他们的研究考虑了澳大利亚的土地资源，们的研究考虑了澳大利亚的土地资源，水资源，气候资源等限制因素，除种植水资源，气候

23、资源等限制因素，除种植业外还考虑了畜牧业的发展潜力，分析业外还考虑了畜牧业的发展潜力，分析了集中发展策略和相应的发展前景。了集中发展策略和相应的发展前景。2 2）发展中国家土地的潜在人口承载能力研究）发展中国家土地的潜在人口承载能力研究 FAOFAO把评价原则应用于世界土壤图，提供了确定世把评价原则应用于世界土壤图，提供了确定世界农业土地生产潜力的新途径，即农业生态区域法界农业土地生产潜力的新途径，即农业生态区域法（AEZAEZ）这是一种综合探讨农业规划和人口发展的方法，）这是一种综合探讨农业规划和人口发展的方法，他将气候和土壤生产潜力相结合，来反映土地用于农业他将气候和土壤生产潜力相结合，来

24、反映土地用于农业生产的实际潜力并考虑了土地的投入水平和社会经济条生产的实际潜力并考虑了土地的投入水平和社会经济条件，对人口资源和发展之间的关系进行了定量评价，指件，对人口资源和发展之间的关系进行了定量评价，指出不同的土地利用方式下可以有不同的人口承载量。出不同的土地利用方式下可以有不同的人口承载量。3 3）资源承载力研究的）资源承载力研究的ECCOECCO模型，即提高承载模型，即提高承载力的策略模型力的策略模型 它采用系统动力学方法，综合考虑人口资源环境与发它采用系统动力学方法，综合考虑人口资源环境与发展之间的关系，可以模拟不同发展策略下人口变化与承载展之间的关系，可以模拟不同发展策略下人口变

25、化与承载力之间的动态变化。它把承载力研究与持续发展策略相结力之间的动态变化。它把承载力研究与持续发展策略相结合，强调长期性和持续性，为制定切实可行的长期发展计合，强调长期性和持续性，为制定切实可行的长期发展计划提供了一条行之有效的途径。划提供了一条行之有效的途径。（二）国内的土地承载力研究（二）国内的土地承载力研究 其中最有影响的当推其中最有影响的当推中国土地资源生产能中国土地资源生产能力及人口承载力研究力及人口承载力研究。该项研究的内容分为。该项研究的内容分为5 5个基本层次，确定个基本层次，确定20002000年和年和20252025年为研究的时间年为研究的时间尺度，并探讨了无具体时间尺度

26、的理想承载力。尺度，并探讨了无具体时间尺度的理想承载力。它以它以中国中国1 1：100100万土地资源图万土地资源图划分的九大土划分的九大土地潜力区为基础，以资源资源生态资源经济地潜力区为基础，以资源资源生态资源经济科学原理为指导，以综合、协调、持续性为原则，科学原理为指导，以综合、协调、持续性为原则，从土地、粮食（食物）与人口相互关系的角度出从土地、粮食（食物）与人口相互关系的角度出发，讨论了土地与食物的限制性发，讨论了土地与食物的限制性 。二、土地资源人口承载力的研究方法二、土地资源人口承载力的研究方法（一）农业生态区法的概念（一）农业生态区法的概念 农业生态区法是联合国粮农组织协同联合国

27、农业生态区法是联合国粮农组织协同联合国基金会和国际应用系统分析研究为进行土地适宜基金会和国际应用系统分析研究为进行土地适宜性评价，计算作物光温生产潜力和计算土地生产性评价，计算作物光温生产潜力和计算土地生产潜力而创建的一种方法。潜力而创建的一种方法。 农业生态区是指按气候、土壤、地形、水文农业生态区是指按气候、土壤、地形、水文等土地自然特征的异同原则而划分的一个区域等土地自然特征的异同原则而划分的一个区域（亦可称为农业生态单元、土地评价单元、制图（亦可称为农业生态单元、土地评价单元、制图单元），每个生态区内的自然特征基本一致。农单元），每个生态区内的自然特征基本一致。农业生态区是通过气候图、土

28、壤图、地形图、水文业生态区是通过气候图、土壤图、地形图、水文图和土地利用现状图件的叠加而成的。图和土地利用现状图件的叠加而成的。（二）农业生态区法研究的步骤（二）农业生态区法研究的步骤1 1、土地资源清查、土地资源清查2 2、划分农业生态区、划分农业生态区3 3、计算生态区的生产力、计算生态区的生产力4 4、统计出每个行政区内的土地生、统计出每个行政区内的土地生产力产力5 5、确定投入水平、确定投入水平6 6、计算一定行政区内的土地人口、计算一定行政区内的土地人口承载力承载力（三）农业生态区位法在我国应用中需注意的问题 1 1、FAOFAO研究的国家灌溉面积较小，研究的国家灌溉面积较小，对灌溉

29、地产量的研究很粗，重点放在对灌溉地产量的研究很粗，重点放在旱地作物生产上。而我国灌溉面积大，旱地作物生产上。而我国灌溉面积大，水浇地产量在总产量中占有举足轻重水浇地产量在总产量中占有举足轻重的地位，需作详细研究。的地位，需作详细研究。 2 2、农业生态区法在计算土地生产力时，、农业生态区法在计算土地生产力时，采用的一系列参数是根据采用的一系列参数是根据1010年前在非洲国年前在非洲国家的实验结果确定的。除了我国自然环境家的实验结果确定的。除了我国自然环境和作物品种与这些国家不同外，随着作物和作物品种与这些国家不同外，随着作物育种的进步，作物品种的特性也有很大的育种的进步，作物品种的特性也有很大

30、的变化，必须采用通过我国自己的实验得出变化，必须采用通过我国自己的实验得出的参数来计算作物的潜在产量才能符合我的参数来计算作物的潜在产量才能符合我国的实际。国的实际。 3 3、农业生态区法在土地资源开发前景中没、农业生态区法在土地资源开发前景中没有考虑大型土地改良措施的作用，而我国人有考虑大型土地改良措施的作用，而我国人多地少，农业开发历史悠久，许多边际土地多地少，农业开发历史悠久，许多边际土地在外国能被认为是不适耕作的土地，在我国在外国能被认为是不适耕作的土地，在我国都采取了多种大型土地改良措施。都采取了多种大型土地改良措施。 4 4、一个农业生态单元的土地、一个农业生态单元的土地并不都是用

31、来生产食物。在计算并不都是用来生产食物。在计算土地资源的食物总产量时，就发土地资源的食物总产量时，就发生土地总面积中有多少是用来生生土地总面积中有多少是用来生产粮食的问题。这就涉及到土地产粮食的问题。这就涉及到土地利用结构问题。我们应用这种方利用结构问题。我们应用这种方法时，要根据我国的实际情况进法时，要根据我国的实际情况进行分析，确定较为合理的土地利行分析，确定较为合理的土地利用结构参数。用结构参数。 5、我国目前的土地资源评、我国目前的土地资源评价结果不能满足土地资源承载价结果不能满足土地资源承载力研究的要求。力研究的要求。 6、投入水平只是生产条件、投入水平只是生产条件的标致而不同于一般

32、意义上试的标致而不同于一般意义上试验田式的投入产出，所以具体验田式的投入产出，所以具体到一个地块或一种土地利用方到一个地块或一种土地利用方式上高投入并不意味着高产出，式上高投入并不意味着高产出，也不能根据投入水平直接定量也不能根据投入水平直接定量的得出土地的产出。的得出土地的产出。论述土地生态系统与人类活动关系。论述土地生态系统与人类活动关系。 作业与思考作业与思考土地生产能有哪几种计算方式？土地生产能有哪几种计算方式？13245土地资源人口承载力有哪几种计算方式？土地资源人口承载力有哪几种计算方式？土地生产能力可分为哪几个层次？各层次的含土地生产能力可分为哪几个层次？各层次的含义是什么？义是什么？土地生态分类的指标有那些？土地生态分类的指标有那些？