流域土地利用對湖泊富營養(yǎng)化的影響

流域土地利用方式可以分為非農(nóng)業(yè)用地即工礦業(yè)用地、建設用地和農(nóng)業(yè)用地三大部分，其中各分又可再細分為各種不同的土地利用方式。

不同土地利用方式改變了系統(tǒng)水分運動途徑從而影響系統(tǒng)養(yǎng)分的運移。因而，不同的土地利用方式通過各種途徑影響營養(yǎng)物質的循環(huán)和流動從而對水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生深刻的影響。土地利用方式的變化不僅改變了流域的景觀格局，也改變了湖泊與陸地之間物質和能量方面的交換與聯(lián)系，從而改變了流域生態(tài)系統(tǒng)的結構和自身修復功能，使湖泊日益受到富營養(yǎng)化的嚴重威脅。農(nóng)業(yè)用地是流域最主要的，同時也是對氮磷等造成水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)元素影響最大的土地利用方式之一。

1、非農(nóng)業(yè)用地與水體富營養(yǎng)化研究概況

非農(nóng)業(yè)用地包括工礦業(yè)用地和建設用地兩大類。改革開放以來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)化進程的不斷提高，各種高耗能、高排放的工廠應運而生。為了方便排污減少治污成本，不少工廠依河而建，將大量未處理的污水直接排放到河中，導致了大面積水源的污染。與此同時，為了支撐工業(yè)發(fā)展，采礦業(yè)也在不斷發(fā)展。但在開采過程中往往忽視環(huán)境的保護，對生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的破壞，而廢棄的尾礦也沒有進行妥善的管理，導致土壤中的營養(yǎng)元素隨地表徑流進入水體，造成水體的富營養(yǎng)化。而隨著人口、經(jīng)濟的增長，城鎮(zhèn)和交通用地也在不斷擴張，建設時由于地表植被的破壞、土壤的大規(guī)模開挖和隨意堆放，極易發(fā)生土壤侵蝕，導致營養(yǎng)物質的流失。隨著城鎮(zhèn)化建設的發(fā)展、人口的增多以及城市街道路面的不透水性，使得人類生產(chǎn)和生活中所產(chǎn)生的大量垃圾、污水隨雨水流入河流和湖泊，導致水體營養(yǎng)鹽急劇增多，水質惡化，富營養(yǎng)化加劇。

從20世紀80-90年代起，我國由于工業(yè)污染嚴重，點源污染研究、治理一直被視為環(huán)境污染治理的重點。隨著科技的進步和對工業(yè)污染治理力度的加大，工業(yè)污染已經(jīng)得到了有效地控制。與此同時，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市基礎設施建設的跟進，各種排污管道系統(tǒng)的建設，城市生活污水也得以進行集中處理，大大減少了城市污水對水體的污染。雖然對點源污染的治理取得了一定的成效，有效地降低了水體營養(yǎng)物質的負荷量，但水質狀況并未因此而得到明顯改善。至此，人們才開始意識到農(nóng)業(yè)面源污染在水體富營養(yǎng)化中扮演的重要角色，并開始把精力集中到農(nóng)業(yè)面源污染的治理中。

2、 農(nóng)業(yè)用地也湖泊富營養(yǎng)化研究概況

這里的農(nóng)業(yè)指大農(nóng)業(yè)，不僅包括種植業(yè)，同時包括養(yǎng)殖。導致湖泊富營養(yǎng)化發(fā)生的主要原因是由于水體氮、磷營養(yǎng)鹽數(shù)量劇增，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會導致大量氮、磷營養(yǎng)鹽流入水體，因而農(nóng)業(yè)在富營養(yǎng)化發(fā)生過程中起到重要作用。有關研究表明非點源污染的主要來源就是農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)在湖泊外源磷的貢獻率方面超過其他污染源。研究表明，在中國水體嚴重污染的流域，農(nóng)田/農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖和城鄉(xiāng)結合部的生活排污是造成水體氮磷富營養(yǎng)化的主要原因，其貢獻率超過來自工業(yè)和城市生活的點源污染。中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所在太湖流域、滇池流域的多點長期定位試驗，在江蘇、浙江、云南、山東、北京、上海等十多個省市上百個縣的實地考察和5000余個田間的采樣調查顯示，在中國流域面積大的水域，如滇池、五大湖泊、三峽庫區(qū)等，水體富營養(yǎng)化最主要的驅動因素有以下3個。

（1）高氮、磷肥料用量的菜果花(蔬菜、水果、花卉）農(nóng)田面積大幅度增長；

（2）流域農(nóng)村地區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)密集發(fā)展；

（3）基礎設施差的城鄉(xiāng)結合部地帶城鎮(zhèn)建設快速擴展。

因此，深入的了解農(nóng)業(yè)土地利用方式與湖泊富營養(yǎng)化之間的關系具有深遠意義2100433B

依據(jù)區(qū)域自然及社會經(jīng)濟條件，順應土地資源開發(fā)利用和環(huán)境保護的要求，調控土地資源的利用方式是土地可持續(xù)利用的必然選擇。對此提出以下幾點具體對策：

(1)提高水土資源的利用率，實現(xiàn)土地資源優(yōu)化配置。

引導公眾參與規(guī)劃，對規(guī)劃實行動態(tài)監(jiān)測，并以法律手段保證規(guī)劃的嚴肅性和可實旋性。在政策方面，應進一步完善和穩(wěn)定聯(lián)產(chǎn)承包等責任制，確定一定時期內土地開發(fā)利用結構以及建設用地、農(nóng)田保護區(qū)等控制性目標和土地開發(fā)目標，確定城市發(fā)展、開發(fā)區(qū)建設和重要基礎設施建設用地范圍；確?；巨r(nóng)田，保持耕地總量的動態(tài)平衡；限制建設用地的空間擴展方向，減少耕地占用。調整土地利用結構，達到最佳配制，使有限的自然資源得以充分利用，力求以最少的投入取得最大的經(jīng)濟效益，并加快水土保持和水利建設，搞好引蓄水工程，努力提高灌溉技術和管理水平，按照水源多少及地形地貌特征，合理安排種植計劃。加強水土資源管理，充分保護利用，發(fā)展綠肥，增施有機肥，培肥土壤，改良結構，穩(wěn)固基礎，保持地力的可持續(xù)性。

(2)控制環(huán)境污染， 開展土地生態(tài)環(huán)境建設，保護生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

加強水土保持，大搞水土保持體系建設，陡坡耕地退耕還林還草以防生態(tài)惡化。大力營造水土保持經(jīng)濟林，既可攔泥防沖固土，又可改善微環(huán)境，調節(jié)小氣候，保護生態(tài)環(huán)境的根本好轉，同時還可取得較大經(jīng)濟效益。應通過經(jīng)濟或法律手段控制工業(yè)和生活廢水、污水直接向農(nóng)田排放；倡導綠色工業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，并促使城市建設向生態(tài)城市方向發(fā)展；建立生態(tài)示范區(qū)，建設生態(tài)示范區(qū)是探索區(qū)域土地資源可持續(xù)利用的有效途徑和解決環(huán)境與發(fā)展、保護與開發(fā)問矛盾的有效手段，可樹立一批未來土地可持續(xù)利用的樣板。繼續(xù)建設濕地公園，城市化進程使得大量濕地被填埋，導致濕地的生態(tài)與社會服務功能喪失，濕地公園的建設對城市生態(tài)安全、生態(tài)環(huán)境建設及社會、經(jīng)濟等多方面因素的影響和重要作用。

(3)加大科技投入，轉變增長方式。

今后經(jīng)濟發(fā)展將不可避免地占用一部分耕地，而人口在較長一段時期內尚呈增長趨勢，致使人均耕地進一步減少。因此，必須增加科研投入、積極培養(yǎng)、引進入才，大力推廣科研成果，重點發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(包括立體農(nóng)業(yè)、精細農(nóng)業(yè)等)和高新技術產(chǎn)業(yè)，變以資源大量消耗為基礎的增長為以知識為基礎的增長，還應更好地發(fā)揮耕地的規(guī)模經(jīng)濟效益。此外，本區(qū)應繼續(xù)發(fā)展間、套、連作的多熟制，農(nóng)漁結合的基塘農(nóng)業(yè)，農(nóng)田林網(wǎng)化，發(fā)展充分利用有機物還田的傳統(tǒng)有機農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等。

(4)減少耕地流失，集約利用建設用地。

急劇膨脹的工業(yè)、住宅及交通等建設用地大量占用耕地，對農(nóng)業(yè)發(fā)展威脅極大，進一步危及到區(qū)域糧食安全。因此，必須嚴格審批占用農(nóng)田項目，確保耕地總量平衡，還應投入資金大力改造中低產(chǎn)田，使耕地質量不斷提高。另一方面，必須精打細算，堅持城鎮(zhèn)土地成片開發(fā)，集約利用城鎮(zhèn)建設用地；進一步完善城市土地市場，嚴禁土地閑置，建設用地的規(guī)劃還應充分考慮建造高層建筑，提高建筑容積率?？梢赃m當撤并一些自然村，同時對村落進行統(tǒng)一規(guī)劃建設，改變居民點過于分散的局勢，從而減少土地的占用面積，也利于配備設旖，提高農(nóng)民的生活質量。

(5)提高水土保持，完善河道的整治工程。

水土保持在水土流失區(qū)，為防止水土流失，保護、改良與合理利用水土資源而采取的一種工程措施。其主要作用有：蓄水保土，防止土壤侵蝕對流域環(huán)境的破壞；對已遭到破壞的土地進行整治，提高土壤抗蝕性，減輕土壤侵蝕對流域環(huán)境的破壞；使水土資源得到充分、合理地開發(fā)和利用。河道整治工程就是為了加大天然河道的下泄能力，提高河道的輸運水效率，使得來自上游的洪水能盡快通過整治河段下泄?？刂茋鷫ǚ秶?，保證湖泊調蓄洪水的能力。

流域土地利用模型分類

土地利用變化的研究方法一建立土地利用變化模型。從土地利用土地覆蓋變化的涵義及研究內容出發(fā)構建土地利用變化模型，是深入了解土地利用變化成因、過程，預測未來發(fā)展變化趨勢及環(huán)境影響的重要途徑，也是土地利用變化研究的主要方法。土地利用變化研究中的模型可概括為以下三種類型：

(1)系統(tǒng)診斷模型

系統(tǒng)診斷模型是深入了解土地利用變化機制的主要手段，可分為兩種類型的模型：

①基于經(jīng)驗的概念化邏輯診斷模型，如土地利用變化驅動力概念診斷模型。

概念化診斷模型是一種基于經(jīng)驗的定性分析模型，它是建立定量分析模型的基礎。概念性機理模型方面，一類是以經(jīng)濟學理論為基礎的，如一般概念性屠能-李嘉圖模型(GTR)就是建立在地租理論基礎上的。GTR模型對傳統(tǒng)的Thunen模型進行了擴展在模型中運用了兩種解釋變量：一種變量反映了土地利用的區(qū)位差異，稱為屠能成分，另一種變量反映立地質量(通常是土地的自然條件)，稱為李嘉圖變量。國際應用系統(tǒng)分析研究所(ⅡASA)建立的農(nóng)業(yè)土地利用變化模型則是以經(jīng)濟學中的一般均衡原理為基礎的。模型從基本競爭模型出發(fā)，將某一區(qū)域的土地利用格局看作是每個土地經(jīng)營者個體決策的結果。決策者基于土地自然條件為其提供的幾種用途選擇(由土地的多宜性決定)和體制因素(法律，政策，文化，習俗)對用途的限制，根據(jù)各種用途的投入產(chǎn)出函數(shù)，挑選獲利最大的用途。土地利用的變化可能源自各種用途的可能性發(fā)生變化，也可能源于各種用途比較效益的變化。前者可能由于土地政策的放松或收緊，技術進步改變了各種用途的生產(chǎn)函數(shù)，或者土地經(jīng)營者所面對的資源約束(勞動力，資本)發(fā)生了變化，后者往往源自各種投入和產(chǎn)出的價格波動。

②基于經(jīng)驗的統(tǒng)計診斷模型，如土地利用變化機制統(tǒng)計診斷模型。

由于土地資源是一個自然．人文綜合體，土地利用及土地覆蓋變化不僅受自然因素的影響，而且受社會、人文因素的綜合影響，僅僅通過直接測量無法充分分析土地利用變化的驅動力。因此需要將在一系列時空尺度下的觀測結果同經(jīng)驗模型相聯(lián)系，用一組觀察變量(如地貌、氣候、土壤、地表質地、地勢等自然因素)，結合一組輔助性變量(如統(tǒng)計數(shù)據(jù))進行統(tǒng)計分析，這樣既能提供一個綜合的方法來認識土地利用變化，同時也為政策的制定提供了依據(jù)。統(tǒng)計診斷模型的建立為地理相關性預測及土地利用環(huán)境影響評價提供了依據(jù)。如中國農(nóng)科院與荷蘭瓦赫寧根大學共同開發(fā)的中國土地利用變化模型(CLUE．CH)，在不同的規(guī)模尺度，通過相關和回歸分析，找出影響土地利用變化的主要驅動因子，并在此基礎上預測未來土地利用的變化情景；經(jīng)驗性診斷模型往往能將模擬結果直觀地反映在地圖上，為未來土地利用管理決策提供參考。但該類模型缺乏相應的理論背景，更多地依賴以往的數(shù)據(jù)來推測未來土地利用變化的規(guī)律，而且在數(shù)據(jù)選取時常常受數(shù)據(jù)可得性的制約和模型開發(fā)者主觀意志的影響。

(2)土地利用動態(tài)變化模型

土地利用動態(tài)變化包括土地資源的數(shù)量、質量隨時間的變化，也包括土地利用的空間變化及土地利用類型組合方式的變化，同時也包括未來土地資源需求量的變化。因此，土地利用動態(tài)變化模型包括土地資源數(shù)量變化模型、土地資源生態(tài)背景質量變化模型、土地利用空間變化模型、土地利用變化區(qū)域差異模型、土地利用程度變化模型、土地需求量預測模型，此外還包括土地利用變化驅動力模型。建立土地利用動態(tài)變化模型是研究土地利用變化過程、土地利用變化程度及未來發(fā)展變化趨勢的主要手段。

土地利用變化，由于影響到了人類生存與發(fā)展的自然基礎，如氣候、土壤、植被、水資源與生物多樣性等，影響到地球生物化學圈層的結構、功能以及地球系統(tǒng)能量與物質循環(huán)等方面，與全球的氣候變化、生物多樣性的減少、生態(tài)環(huán)境演變以及人類與環(huán)境之間相互作用的可持續(xù)性等密切相關。至今為止，有不少類似的研究著力于通過建立模型來探討土地利用的變化，但真正將土地利用變化與其空間分布相結合，探討不同尺度上土地利用的時空演變規(guī)律的動態(tài)模型并不多見。中國農(nóng)業(yè)科學院資源區(qū)劃所與荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學合作，建立的中國土地利用變化及其影響模型(CLUS-CH)，屬于一種動態(tài)的土地利用時空變化模擬模型，可以說是在LUCC研究領域的一項有益探索。

(3)土地利用變化綜合評價模型

由于各類模型所具有的功能不同，因此，將多種模型的優(yōu)點結合起來構建綜合模型用于研究LUcC的驅動機制并進行動態(tài)模擬是一個重要方向。這方面，近年來出現(xiàn)的CLUE-S模型是一個較好的代表，它具備同時預測土地利用及土地覆被數(shù)量和空間位置變化的能力。

建立模型，還應落實到空間上，即與地理信息系統(tǒng)相結合。目前，這樣的模型還處在探索之中。像資源環(huán)境研究領域的其它問題一樣，最大的挑戰(zhàn)來自于問題的復雜性。土地利用及土地覆被變化的社會經(jīng)濟與環(huán)境驅動因子間在不同的空間和時間尺度上錯綜復雜的相互關系，使這種變化具有較大的不確定性。顯然，驅動因子一土地利用一土地覆被系統(tǒng)的變化機制不是單一的模型所能刻畫的。因此，需要采取多種手段進行綜合研究。

流域土地利用驅動力分析

土地利用變化的驅動力主要來自三個方面：(1)自然因素，由于自然因素導致土地的屬性發(fā)生變化，迫使人們改變土地利用的方式，可認為是被動性的變化，而且變化速度相對比較緩慢；(2)社會因素，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的不同時期，人們觀念和政府政策的轉變導致人們對土地產(chǎn)出的種類和數(shù)量的需求發(fā)生變化，導致土地利用發(fā)生變化，可認為是主動性的變化；(3)科技進步，使得人們從科學的角度合理規(guī)劃使用土地，導致土地利用的變化，可稱之為技術性變化，可稱之為技術性變化。

流域土地利用指流域土地的使用狀況或土地的社會、經(jīng)濟屬性。既包括土地生物物理特點的利用方式，也包括隱藏在控制土地生物物理特點之下的意圖，即利用土地的目的。因此，土地利用變化主要體現(xiàn)在土地利用類型變化、土地利用類型數(shù)量變化、土地資源生態(tài)背景質量變化、土地利用程度變化及土地利用變化的區(qū)域差異等方面。不同的土地利用方式往往決定了土地覆蓋情況，從而影響土壤中營養(yǎng)物質的輸出情況。廣義地講，流域土地利用方式可以分為非農(nóng)業(yè)用地即工礦業(yè)用地、建設用地和農(nóng)業(yè)用地三大部分。

土地利用現(xiàn)狀調查是指以一定行政區(qū)域或自然區(qū)域（或流域）為單位，查清區(qū)內各種土地利用類型面積、分布和利用狀況，并自下而上、逐級匯總為省級、全國的土地總面積及土地利用分類面積而進行的調查。

土地利用現(xiàn)狀調查是土地資源調查中最為基礎的調查（天誠國土）。

跨流域調水是通過大規(guī)模的人工方法從余水的流域向缺水流域大量調水，以便促進缺水區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和緩解流域人畜用水的矛盾。因為這里所指的流域一般都是空間尺度較大的流域，所以跨流域調水經(jīng)常又被稱為“遠距離調水”?？缌饔蛘{水中的人工方法一般有兩種類型：改變河流的流向和修建能輸送大量水的大運河?？缌饔蛘{水在中國有著悠久的歷史，溝通珠江和長江流域的靈渠工程、京杭大運河都是歷史上跨流域調水的典型事例。2100433B

在特定的生產(chǎn)方式下，人們?yōu)榱艘欢ǖ纳鐣徒?jīng)濟的目的，按照土地的自然屬性和社會屬性，采用一整套生物和技術的措施，對土地進行開發(fā)、利用、整治、保護等一系列的經(jīng)營活動，統(tǒng)稱為土地利用。概括地說，土地利用是指人類通過一定的行為，利用土地的特性，來滿足自身需要的過程 。

20世紀中國土地利用研究始于30年代。30～40年代，中國少數(shù)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家和經(jīng)濟地理學者開始從事土地利用研究，如1931～1932年，農(nóng)經(jīng)學家張心一的《中國農(nóng)業(yè)概況估計》，即是利用實地調查和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料，編制了全國耕地類型（水田、旱地）和農(nóng)作物分布圖及統(tǒng)計表，它是中國近代較早的農(nóng)業(yè)土地利用研究成果。1937年，金陵大學農(nóng)學院對中國東部農(nóng)業(yè)地區(qū)（不包括東北地區(qū)）進行了廣泛調查，出版了《中國土地利用》一書及圖集，比較系統(tǒng)地反映了當時土地利用的情況和問題。在抗日戰(zhàn)爭時期，中央大學、浙江大學、西南聯(lián)合大學等地理系的一些學者，在西南地區(qū)開展了土地利用調查和制圖研究，其中1943年吳傳鈞進行的四川省威遠縣山區(qū)土地利用調查，1944年程璐進行的四川常壽縣水庫淹沒區(qū)和云南省滇池的土地利用調查，浙江大學進行的貴州省遵義縣土地利用調查，都代表了40年代中期土地利用研究的狀況和進展。

50年代至80年代初期，中國土地利用研究的重點是對一些地區(qū)的土地利用狀況開展調查和制圖研究。1949～1950年，吳傳鈞主持開展了南京市土地利用調查與制圖研究，利用1：1萬地形圖進行野外填圖，最后編制出版了《南京土地利用圖》（1：4萬），這是50年代初期土地利用研究的一項重要成果，對后來研究南京市土地利用變化有重要參考價值。1956～1960年，在黑龍江流域綜合考察中，吳傳鈞等編制了1：300萬土地利用圖，概括反映了黑龍江流域土地利用類型、結構及分布特點，是編制小比例尺土地利用圖的一種嘗試。

1958～1961年，鄧靜中等結合農(nóng)業(yè)地理調查開展了典型地區(qū)土地利用調查。如1958年北京市郊區(qū)昌平縣馬池口土地利用與農(nóng)作物布局調查，1960年山西省離石縣城關公社和李家山林牧場土地利用現(xiàn)狀調查，1961年湖南省永興縣田青大隊亞熱帶丘陵區(qū)土地利用和單、雙季稻布局調查，湖北省孝感縣臥龍公社蟠龍垸大隊平原、湖垸地區(qū)土地利用與農(nóng)作物布局調查。以上調查研究都是以農(nóng)業(yè)土地利用為中心，利用1：5000地圖進行地塊填圖，在分析現(xiàn)狀土地利用的基礎上，提出調整土地利用的建議 。

1962年，中國科學院地理研究所與農(nóng)業(yè)部全國土壤普查辦公室協(xié)作完成了《中國土地現(xiàn)狀區(qū)劃》研究。本次區(qū)劃是以如實反映各地區(qū)土地利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)實特點作為基本依據(jù)，具體包括：①對于熱量、水分和土地資源利用的方式和程度；②農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式的特點，如農(nóng)作制度、畜牧制度；③農(nóng)業(yè)部門和作物結構及生產(chǎn)水平；④當前土地利用存在的關鍵問題。同時考慮自然經(jīng)濟條件和進一步開發(fā)利用方向。以此為依據(jù)將全國劃分為4個一級區(qū)、12個二級區(qū)、51個三級區(qū)，129個四級區(qū)。分區(qū)闡述了土地利用和農(nóng)業(yè)發(fā)展方向及途徑，這是我國第一次全國性土地利用區(qū)劃研究成果，后來成為進行全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀區(qū)劃的重要基礎。

1973～1978年，在吳傳鈞主持下，組織全國各地理單位開展了“中國農(nóng)業(yè)地理”叢書的編寫工作，其中一項重要內容是研究中國土地資源合理利用問題。研究中分析了中國土地利用現(xiàn)狀的特點，中國耕地、林地、牧地、陸地水域等利用現(xiàn)狀和問題，并對宜農(nóng)荒地資源及開發(fā)利用條件進行了評價。在此基礎上，編制了《中國北方水澆地分布圖》、《中國耕地復種指數(shù)圖》和《中國土地利用概圖》（1∶600萬）。其中，《中國土地利用概圖》將中國土地資源劃分為耕地、林地、牧地、水域、道路、冰川、永久積雪、沙漠、戈壁、高寒荒漠和礦山10個類型，它是我國第一幅全國范圍土地利用現(xiàn)狀圖。

1973～1977年，中國科學院組織科技人員再次前往黑龍江、內蒙古東部進行荒地資源及其開發(fā)利用調查研究，提出了開發(fā)利用荒地資源的建議 。

80年代以來，我國進入了以經(jīng)濟建設為中心的新時期。但是，土地資源不清，利用不當，管理不善，已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為此，查清土地資源家底，調查土地利用現(xiàn)狀與問題，揭示土地開發(fā)潛力，探討土地合理利用方向和途徑，成為加快國民經(jīng)濟發(fā)展，推進四個現(xiàn)代化建設的基礎性工作 。2100433B