典型農(nóng)牧交錯區(qū)土地利用安全格局及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

博士學(xué)位論文答辯報告典型農(nóng)牧交錯區(qū)土地利用安全格局及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

——以內(nèi)蒙古翁牛特旗為例導(dǎo)師：張新時院士李波副教授博士生：謝花林專業(yè)：生態(tài)學(xué)

2006/5/29匯報提綱1緒論2研究區(qū)概況3基于景觀結(jié)構(gòu)的生態(tài)風(fēng)險分析4研究區(qū)土地利用安全格局5研究區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化6研究區(qū)生態(tài)——生產(chǎn)范式說明7主要結(jié)論與不足之處

1緒論◆研究的背景◆研究目的及意義◆技術(shù)路線◆研究思路

研究的背景◆1953年

趙松喬

“農(nóng)牧交錯帶”季風(fēng)氣候大陸性氣候濕潤區(qū)

干旱區(qū)農(nóng)區(qū)牧區(qū)

研究的背景新華社報道（2000）：◆農(nóng)牧交錯帶57.47萬km2的草地中，八成以上出現(xiàn)不同程度的退化；◆荒漠化土地面積已占全國荒漠化土地總量的45%；◆已成為我國自然植被破壞最嚴(yán)重的區(qū)域；◆農(nóng)牧交錯帶的生產(chǎn)、生活條件十分惡劣，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)水平低而不穩(wěn)；

◆中段的75個旗（縣）：61個為貧困縣，其中國家重點扶持貧困縣為16個。

研究的背景不合理的土地利用（濫墾、濫牧、濫伐）草地的退化生態(tài)環(huán)境惡化水土流失、沙化生活水平低生產(chǎn)條件差生產(chǎn)力下降產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的問題惡性循環(huán)示意圖

研究的背景人工草地種植一方面可以提高草地生產(chǎn)力，解決冬季家畜的飼草緊缺問題，減輕天然草地的承載壓力，使天然草地植被得以恢復(fù)；另一方面土壤可以積累有機(jī)質(zhì)，改善土地肥力，使土壤有機(jī)質(zhì)提高50%以上

引草入田，既能穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，又可保持水土，減輕風(fēng)蝕沙化危害，同時作為畜牧業(yè)的基礎(chǔ)會成為系統(tǒng)耦合的機(jī)遇。

研究的背景人工草地等替代天然草原生產(chǎn)功能

生態(tài)環(huán)境改善生活水平提高生產(chǎn)條件改善經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力生態(tài)生產(chǎn)力

植被恢復(fù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整良性循環(huán)示意圖

研究的背景生態(tài)學(xué)理論問題的提出：（2）如何進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化研究，論證在農(nóng)牧交錯帶大力發(fā)展人工草地和飼料地在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性？

（1）如何從區(qū)域的生態(tài)不安全因素出發(fā)，構(gòu)建土地利用安全格局？

研究的目的與意義◆探索農(nóng)牧交錯帶典型生態(tài)脆弱區(qū)的土地利用安全格局和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論和方法；

◆提出該類型區(qū)的優(yōu)化生態(tài)—生產(chǎn)范式，為地處這一相同類型區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起指導(dǎo)作用。技術(shù)路線圖研究的思思路◆土地利用用生態(tài)安安全評價價◆土地利用用安全格格局的構(gòu)構(gòu)建◆農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)優(yōu)化◆優(yōu)化生態(tài)態(tài)——生生產(chǎn)范式式基于景觀觀結(jié)構(gòu)的的生態(tài)風(fēng)風(fēng)險分析析2研研究區(qū)概概況◆研究區(qū)位位置◆地質(zhì)地貌貌◆氣候特征征◆植被概況況◆土壤特征征◆土地利用用特征◆社會經(jīng)濟(jì)濟(jì)概況◆主要的生生態(tài)環(huán)境境問題研究區(qū)位位置地質(zhì)地貌貌◆地質(zhì)地貌貌多層次次性內(nèi)蒙古高原原東北平原燕山山脈松遼平原渾善達(dá)克沙沙地科爾沁沙地地地質(zhì)地貌2025m286m西部東部西部中山臺地區(qū)中部低山丘陵區(qū)東部平原沙丘區(qū)氣候?qū)儆谥袦貛О敫珊荡蟠箨懶约撅L(fēng)風(fēng)氣候西部東部溫寒半濕潤區(qū)溫涼半干旱區(qū)溫和半干旱區(qū)溫暖半干旱區(qū)主要氣候要要素空間特特征植被植被類型分布區(qū)域主要建群種森林植被西部中山山地陰坡，松樹山山楊、白樺、蒙古櫟、油松、興安落葉松草甸草原植被中山臺地及平緩臺地苔草、唐松草、地榆、大針茅、萎陵菜草甸植被沿河流域草甸地、丘間洼地波菠菜、苔原、小糠草、堿蓬、稗子沙生植被東部區(qū)坨沼沙地小葉錦雞兒、沙柳、黃柳、沙蒿、狗尾草沼澤植被草甸區(qū)低地及丘間洼地蘆葦、香蒲、苔原、稗子、水沙草人工植被農(nóng)作物、人工林、人工草地農(nóng)作物：水稻、小麥、玉米、大豆等，人工林◆主要有7土類，22個亞亞類，44個土屬；；◆以沙土、栗鈣鈣土為主，分別別占45.6%、37.5%；◆大部分屬于于全國土壤壤養(yǎng)分含量量分級的4級和5級；土壤壤土地地利利用用特特征征◆天然然草草地地和和沙沙地地是是研研究究區(qū)區(qū)主主要要的的土土地地利利用用類類型型；；◆1985-2000年年，，研研究究區(qū)區(qū)水水田田面面積積、、水水田田斑斑塊塊平平均均面面積積和和斑斑塊塊平平均均周周長長變變化化最最為為劇劇烈烈；；◆景觀觀類類型型趨趨于于聚聚集集，，景景觀觀穩(wěn)穩(wěn)定定性性在在不不斷斷增增加加。。社會會經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)概概況況國內(nèi)內(nèi)生生產(chǎn)產(chǎn)總總值值構(gòu)構(gòu)成成變變化化圖圖主要要的的生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境問問題題◆土地地沙沙化化強(qiáng)強(qiáng)烈烈沙化化面面積積占占幅幅員員總總面面積積的的49%；◆水土土流流失失嚴(yán)嚴(yán)重重水土土流流失失面面積積占占幅幅員員總總面面積積的的47％％；◆土壤壤肥肥力力下下降降有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)極極缺缺（（有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)<0.6%）至至較較缺缺（（有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì)1%-2%）的的耕耕地地面面積積占占耕耕地地總總面面積積的的94.1%◆土地鹽漬漬化3基于景觀觀結(jié)構(gòu)的的生態(tài)風(fēng)風(fēng)險分析析◆不同土地地利用方方式和強(qiáng)強(qiáng)度產(chǎn)生生的生態(tài)態(tài)影響具具有區(qū)域性和和累積性性的特征，，并且可可以直觀觀地反映映在生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)和組成成上；◆景觀生態(tài)態(tài)學(xué)的重重要假設(shè)設(shè)是強(qiáng)調(diào)調(diào)景觀格局局影響生生態(tài)學(xué)過過程；◆基于景觀觀格局進(jìn)進(jìn)行生態(tài)態(tài)風(fēng)險分分析，可可以綜合評估估各種潛潛在生態(tài)態(tài)影響類類型及其其累積性性后果；◆景觀格局局中沿某某一方向向的高度度自相關(guān)關(guān)可能預(yù)示示某種生態(tài)態(tài)學(xué)過程程在起著著重要作作用。3基于景觀觀結(jié)構(gòu)的的生態(tài)風(fēng)風(fēng)險分析析（1）景景觀生態(tài)態(tài)風(fēng)險指指數(shù)的構(gòu)構(gòu)建：◆景觀干擾擾度指數(shù)數(shù)和景觀脆弱弱度指數(shù)數(shù)，構(gòu)建景景觀生態(tài)態(tài)風(fēng)險度度；ERI為景觀生生態(tài)風(fēng)險險度;N為景景觀類型型的數(shù)量量;Ei為景觀類類型i的的干擾度度指數(shù)；；Fi為景觀類類型i的的脆弱度度指數(shù)；；Ski為第k個個風(fēng)險小區(qū)區(qū)i類景景觀組分的的面積,Sk為第k個風(fēng)風(fēng)險小區(qū)的的總面積。。3.1研研究方法3基于景觀結(jié)結(jié)構(gòu)的生態(tài)態(tài)風(fēng)險分析析（2）采樣樣方法◆采用5km×5km的正方方形樣地對對景觀綜合合指數(shù)進(jìn)行行空間化；；◆采樣方式為為等間距系系統(tǒng)采樣法法，共有樣樣區(qū)473個；◆計算每一樣樣地內(nèi)各類類景觀的生生態(tài)風(fēng)險度度，以此作作為樣地中心點點的生態(tài)風(fēng)險險水平。3.1研研究方法3基于景觀結(jié)結(jié)構(gòu)的生態(tài)態(tài)風(fēng)險分析析（3）空間間統(tǒng)計學(xué)方方法◆局部空間自自相關(guān)指標(biāo)標(biāo)（LASI）可以反映在在整個區(qū)域域中，一個個局部小區(qū)區(qū)域單元上上的生態(tài)風(fēng)風(fēng)險度與相相鄰局部小小區(qū)域單元元上生態(tài)風(fēng)風(fēng)險度的相相關(guān)程度◆半方差分析析一是描述和和識別格局局的空間結(jié)結(jié)構(gòu)，二是是用于空間間局部最優(yōu)優(yōu)化插值3.1研研究方法3基于景觀結(jié)結(jié)構(gòu)的生態(tài)態(tài)風(fēng)險分析析（1）區(qū)域域生態(tài)風(fēng)險險度的局部部空間自相相關(guān)分析3.2結(jié)結(jié)果與分析析圖4-10翁牛牛特旗1985年生生態(tài)風(fēng)險度度局部空間自自相關(guān)圖圖4-11翁翁牛特旗2000年年生態(tài)風(fēng)險險度局部空間自自相關(guān)圖3基于景觀結(jié)結(jié)構(gòu)的生態(tài)態(tài)風(fēng)險分析析（1）區(qū)域域生態(tài)風(fēng)險險度的局部部空間自相相關(guān)分析3.2結(jié)果果與分析圖4-12翁牛特旗旗1985-2000年期期間生態(tài)風(fēng)險險度變化局部空間自相相關(guān)圖3基于景觀結(jié)構(gòu)構(gòu)的生態(tài)風(fēng)險險分析（2）區(qū)域生生態(tài)風(fēng)險度的的時序變化3.2結(jié)果果與分析圖4-131985和2000年翁牛特特旗生態(tài)風(fēng)險指數(shù)數(shù)對比◆1985年和和2000年年的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)數(shù)>0.8的面積占全區(qū)區(qū)面積在20%左右；；◆1985年的的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)數(shù)<0.2的比例為3.5%，2000年減少為1.7%。3基于景觀結(jié)構(gòu)構(gòu)的生態(tài)風(fēng)險險分析（3）區(qū)域生生態(tài)風(fēng)險度的的變異函數(shù)曲曲線3.2結(jié)果果與分析◆塊金金值值與與基基臺臺值值的的比比例例在1985年年和和2000年年分分別別為為26.38%和和27.34%。。說說明明在在所所選選擇擇的的5km采采樣樣間間距距以以內(nèi)內(nèi)，，還還存存在在一一些些小小尺尺度度的非非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)性性因因素素影影響響著著該該區(qū)區(qū)生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境的的質(zhì)質(zhì)量量，，但但結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)性性因因素素仍仍是是該該區(qū)區(qū)生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險指指數(shù)數(shù)空空間間分分異異的的主主導(dǎo)導(dǎo)因因素素。。3基于于景景觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險分分析析（3））區(qū)區(qū)域域生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險度度的的空空間間分分異異3.2結(jié)結(jié)果果與與分分析析圖4-15翁翁牛牛特特旗旗1985年年生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險指數(shù)數(shù)的的kriging插插值值圖圖圖4-16翁翁牛牛特特旗旗2000年年生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險指數(shù)數(shù)的的kriging插插值值圖圖3基于于景景觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險分分析析◆基于于景景觀觀干干擾擾度度指指數(shù)數(shù)和和景景觀觀脆脆弱弱度度指指數(shù)數(shù)，，構(gòu)構(gòu)建建的的生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險指指數(shù)數(shù)，，能較較好好地地反反映映研研究究區(qū)區(qū)的的生生態(tài)態(tài)安安全全狀狀況況；◆研究究區(qū)區(qū)1985年年和和2000年年生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險度度的的高高值值區(qū)區(qū)明明顯顯地地聚聚集集在在中東東部部的的沙沙地地坨坨甸甸區(qū)區(qū)，這這些些區(qū)區(qū)域域的的生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險度度高高，，相相鄰鄰地地區(qū)區(qū)的的生生態(tài)態(tài)風(fēng)風(fēng)險險度度也也較較高高。?！趄炞C證了了景景觀觀生生態(tài)態(tài)學(xué)學(xué)中中景景觀觀格格局局影影響響生生態(tài)態(tài)學(xué)學(xué)過過程程的的假假設(shè)設(shè)。。3.3結(jié)結(jié)論論4研研究究區(qū)區(qū)土土地地利利用用安安全全格格局局構(gòu)構(gòu)建建區(qū)域域土土地地利利用用生生態(tài)態(tài)安安全全格格局局是是指指：：◆在區(qū)區(qū)域域的的自自然然和和社社會會經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)背背景景下下，，◆針對對區(qū)區(qū)域域存存在在的的生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境問問題題，，進(jìn)進(jìn)行行土土地地利利用用格格局局的的合合理理優(yōu)優(yōu)化化，，◆使土土地地資資源源充充分分發(fā)發(fā)揮揮其其生態(tài)態(tài)和和生生產(chǎn)產(chǎn)功功能能，◆從而而使使系系統(tǒng)統(tǒng)處處于于一一種種不不受受威威脅脅、、健健康康的的、、平平衡衡的的狀狀態(tài)態(tài)時時的的區(qū)區(qū)域域性性空空間間格格局局。。4研研究究區(qū)區(qū)土土地地利利用用安安全全格格局局構(gòu)構(gòu)建建土地地利利用用安安全全格格局局建建立立的的流流程程圖圖目標(biāo)確定生態(tài)不安全因素土地利用的生態(tài)安全評價多目標(biāo)規(guī)劃與GIS結(jié)合農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)分區(qū)土地利用安全格局各區(qū)土地利用的最大分布面積4.1土土地地利利用用生生態(tài)態(tài)安安全全評評價價（1））評評價價指指標(biāo)標(biāo)體體系系的的選選取取原原則則◆體現(xiàn)現(xiàn)出出研研究究區(qū)區(qū)主主要要的的生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境問問題題；；◆要為為土土地地利利用用格格局局優(yōu)優(yōu)化化服服務(wù)務(wù)；◆指標(biāo)標(biāo)體體系系應(yīng)應(yīng)具具有有層層次次性性。4.1土土地地利利用用生生態(tài)態(tài)安安全全評評價價（2））研研究究區(qū)區(qū)評評價價指指標(biāo)標(biāo)體體系系生態(tài)安全綜合指數(shù)土地沙化安全系數(shù)土壤侵蝕安全系數(shù)土壤有機(jī)質(zhì)含量濕潤指數(shù)土壤質(zhì)地植被覆蓋度降雨侵蝕力土壤質(zhì)地地形起伏度土地利用類型4.1土土地地利利用用生生態(tài)態(tài)安安全全評評價價（3））指指標(biāo)標(biāo)的的分分級級標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)◆各單單因因子子安安全全等等級級按按安全全、、較較安安全全、、欠欠安安全全、、不不安安全全和和極極不不安安全全分別別賦賦值值為為9、、7、、5、、3和和1。。（4））綜綜合合方方法法式中中，，ESIj為第第j個個生生態(tài)態(tài)安安全全問問題題的的生生態(tài)態(tài)安安全全指指數(shù)數(shù)；；Cij為第第j個個生生態(tài)態(tài)安安全全問問題題中中的的第第i個個因因子子的的生生態(tài)態(tài)安安全全等等級級值值，，n為因因子子數(shù)數(shù)。。4.1土土地地利利用用生生態(tài)態(tài)安安全全評評價價（5））綜綜合合評評價價生態(tài)安全等級安全較安全欠安全不安全極不安全ESIj>86-86-44-2<2生態(tài)態(tài)安安全全指指數(shù)數(shù)的的分分級級標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)圖5-4翁翁牛牛特特旗旗1985年年土土地地沙沙化安安全全評評價價結(jié)結(jié)果果土地地沙沙化化安安全全評評價價結(jié)結(jié)果果圖5-5翁翁牛特旗旗2000年土地沙化安全評評價結(jié)果土地沙化安安全評價結(jié)結(jié)果

1985年2000年現(xiàn)狀

面積km2百分比(%)面積km2百分比(%)生態(tài)安全區(qū)916.817.73869.567.33生態(tài)較安全區(qū)3940.2233.234299.8336.26生態(tài)欠安全區(qū)3166.5626.703198.6426.97生態(tài)不安全區(qū)1595.9413.461237.9110.44生態(tài)極不安全區(qū)2239.0018.882252.5919.00圖5-31985-2000年翁翁牛特旗土土地沙安全等級構(gòu)構(gòu)成對比土壤侵蝕安安全評價結(jié)結(jié)果圖5-7翁翁牛特旗旗1985年土壤侵侵蝕安全評價結(jié)結(jié)果圖5-8翁翁牛特特旗2000年土壤壤侵蝕安全評價結(jié)結(jié)果土壤侵蝕安安全評價結(jié)結(jié)果圖5-61985-2000年翁翁牛特旗土土壤侵蝕安全全等級構(gòu)成成對比

1985年2000年

面積（km2）百分比(%)面積（km2）百分比(%)生態(tài)安全區(qū)4140.3834.844129.9434.76生態(tài)較安全區(qū)1994.3816.784058.1934.15生態(tài)欠安全區(qū)3548.6929.871800.7515.15生態(tài)不安全區(qū)2067.0017.401226.3110.32生態(tài)極不安全區(qū)131.881.11667.135.62綜合生態(tài)安安全評價結(jié)結(jié)果圖5-10翁牛牛特旗1985年生生態(tài)安全綜合評評價結(jié)果圖5-11翁牛特特旗2000年生態(tài)態(tài)安全綜合評評價結(jié)果綜合生態(tài)安安全評價結(jié)結(jié)果◆1985年和2000年研究區(qū)整體生態(tài)安安全都處在生態(tài)不安全全等級；◆1985年年和2000年各等級分布面積排序為：生態(tài)欠安全全區(qū)>生態(tài)極不不安全區(qū)>生態(tài)較安安全區(qū)>生生態(tài)不安全全區(qū)>生態(tài)安全區(qū)區(qū)

1985年2000年現(xiàn)狀

面積（km2）百分比(%)面積（km2）百分比(%)生態(tài)安全區(qū)71.203.7433.541.77生態(tài)較安全區(qū)339.8217.89339.4917.87生態(tài)欠安全區(qū)805.0942.38876.8346.15生態(tài)不安全區(qū)305.0816.06256.7713.52生態(tài)極不安全區(qū)378.6019.93393.1620.69全旗平均生態(tài)安全指數(shù)2.702.66與基于景觀觀結(jié)構(gòu)的生生態(tài)風(fēng)險分分析結(jié)果相相吻合4.2農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)經(jīng)濟(jì)分區(qū)區(qū)◆環(huán)境自然本本底的一致致性原則；◆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)和發(fā)展展方向的相相對一致性性；◆生態(tài)環(huán)境問問題及其關(guān)關(guān)鍵措施和和主要途徑徑的相似性性原則；◆保證鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇蘇木行政區(qū)區(qū)域的完整整性和地域域的連續(xù)性性原則。（1）分區(qū)區(qū)原則4.2農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)經(jīng)濟(jì)分區(qū)區(qū)（2）分區(qū)區(qū)指標(biāo)農(nóng)業(yè)自然背景特征指標(biāo)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)社會特征指標(biāo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征指標(biāo)1年均溫度（℃）12農(nóng)牧民人均純收入（元/人）19糧食單產(chǎn)（kg/hm2）2年降雨量（mm）13畜牧業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比例（%）20耕地面積占幅員面積比例（%）3年蒸發(fā)量（mm）14林業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比例（%）21山坡耕地占耕地面積比例4≥10℃積溫（℃）15種植業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比例（%）22林地面積占幅員面積比例（%）5無霜期（d）16人口密度（人/km2）23草地面積占幅員面積比例（%）6耕地平均有機(jī)質(zhì)含量（%）17農(nóng)牧業(yè)人口比例（%）24有效灌溉面積率（%）7非耕地平均有機(jī)質(zhì)含量（%）18人均耕地面積（hm2/人）25人均肉類總產(chǎn)量（kg/人）8平原面積占幅員面積比例（%）

26人均糧食總產(chǎn)量（kg/人）9低山丘陵面積占幅員面積比例（%）

27人均牲畜頭數(shù)（頭/人）10中山面積占幅員面積比例（%）

11水域面積占幅員面積比例（%）

4.2農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)經(jīng)濟(jì)分區(qū)◆分區(qū)的過程程，實質(zhì)就是一一個聚類的的過程，即把具有有較強(qiáng)相似似性的分區(qū)區(qū)單位歸并并為相應(yīng)的的類；◆本研究采用用能較好描描述農(nóng)業(yè)生生態(tài)經(jīng)濟(jì)系系統(tǒng)模糊性性的數(shù)學(xué)方方法——模糊聚類法法來對翁牛特特旗31個個鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇木木進(jìn)行分區(qū)區(qū)；◆根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)蘇木模糊糊聚類分析析隸屬度，將31個個鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別別歸為相應(yīng)應(yīng)的農(nóng)業(yè)生生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)。（3）分區(qū)區(qū)方法4.2農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)經(jīng)濟(jì)分區(qū)區(qū)（4）分區(qū)區(qū)結(jié)果代號生態(tài)經(jīng)濟(jì)類型區(qū)名稱I區(qū)東部沿河平原水稻、畜禽生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)II區(qū)東北部坨甸牛羊飼養(yǎng)牧林生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)III區(qū)中南部丘陵農(nóng)林牧綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)Ⅳ區(qū)南部低山河川農(nóng)林牧綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)Ⅴ區(qū)中部低山平川農(nóng)副貿(mào)綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)Ⅵ區(qū)中北部丘陵農(nóng)林牧生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)Ⅶ區(qū)西部漫甸水源涵養(yǎng)林牧農(nóng)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)圖5-12翁牛特旗農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)經(jīng)濟(jì)分區(qū)4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆生態(tài)安全原原則◆適宜性原則則◆集中與分散散相結(jié)合的的原則“大面積搞搞生產(chǎn)，小小面積搞生生態(tài)”“大面積搞搞生態(tài)，小小面積搞生生產(chǎn)”◆充分考慮目目前現(xiàn)實狀狀況的原則則（1）優(yōu)化化原則4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置Xi1:喬木林地面面積；Xi2:灌木林地面面積；Xi3:生產(chǎn)型草地地面積；Xi4:封育型草草地面積；；Xi5:耕地面積積；Xi6:其他土地地利用類型型面積。其中，i為為不同的農(nóng)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)經(jīng)濟(jì)區(qū)，i=1,2,3,4,5,6,7，分別與本本文中所劃劃分的7個農(nóng)業(yè)生態(tài)態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)相相對應(yīng)。（2）決策策變量4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆喬木林地配配置原則①現(xiàn)狀保持持；②多年平均均降水量>450mm或地下水位位<5m的東部地區(qū)區(qū)甸子地和和河灘地；；③土壤具有用作人工速速生豐產(chǎn)林林的潛在可能能性，包括括淺色草甸甸土、草甸甸栗鈣土、、典型栗鈣土土、草甸棕壤土土；④土壤具有有用作天然喬喬木林地的潛在可能能性，包括括典型灰色色森林土。。（3）各區(qū)區(qū)耕地、草草地、林地地最大可能能分布面積積4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆生產(chǎn)型草地地配置原則①現(xiàn)狀土地地利用生態(tài)態(tài)安全評價價結(jié)果為““極不安全全”和“不不安全”的的高覆蓋度草草地和中覆覆蓋度草地地，全部作為封育型型草地；②坡度<15°，15°以上上的草地全全部作為封封育型草地地。（3）各區(qū)區(qū)耕地、草草地、林地地最大可能能分布面積積4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆耕地配置原原則①坡度<10°，10°以上的耕耕地全部退耕還還林/草；②現(xiàn)狀土地地利用生態(tài)態(tài)安全評價價結(jié)果為“極不安全全”和“不不安全”的的耕地全部退耕還還林/草；；③土壤具有用作耕地的的潛在可能能性，包括草甸甸棕壤土、、暗栗鈣土土、典型栗栗鈣土、草草甸栗鈣土土、淺色草草甸土和鹽鹽化草甸土土。（3）各區(qū)區(qū)耕地、草草地、林地地最大可能能分布面積積4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆根據(jù)上述原原則，基于于2000年土地利用用分類圖、、年均降水水量分布圖圖、坡度圖圖、土壤類類型圖等相關(guān)地學(xué)學(xué)信息圖譜譜，通過MatLab語言編程求求得結(jié)果：：（3）各區(qū)區(qū)耕地、草草地、林地地最大可能能分布面積積分區(qū)類型I區(qū)（km2）II區(qū)（km2）III區(qū)（km2）IV區(qū)（km2）V區(qū)（km2）VI區(qū)（km2）VII區(qū)（km2）喬木林地86.58337.5887.8194.0861.7886.55261.26生產(chǎn)型草地269.441357.24280.75617.94307.47803.15377.02耕地276.14259.14234.25565.89313.1229.6674.97各區(qū)總面積1145.264861.79684.211651.74821.461480.971213.074.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆生態(tài)安全目目標(biāo)即控制土壤壤侵蝕和防防止土地沙沙化；◆生態(tài)經(jīng)濟(jì)目目標(biāo)土地利用的的生態(tài)和經(jīng)經(jīng)濟(jì)價值獲獲得最大，，本研究中中用生態(tài)系系統(tǒng)服務(wù)功功能價值最最大表示。。（4）土地地利用格局局優(yōu)化目標(biāo)標(biāo)4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置◆土地總面積積約束◆喬木林地面面積約束◆生產(chǎn)型草地地面積約束束◆耕地面積約約束◆其它土地利利用類型面面積約束（5）土地地利用格局局多目標(biāo)優(yōu)優(yōu)化的約束束條件4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置（6）優(yōu)化化結(jié)果土地利用類型百分比（%）現(xiàn)狀百分比（%）喬木林地6.993.99灌木林地3.771.76生產(chǎn)型草地33.8435.08封育型草地31.7113.3耕地18.0420.27難利用地*0.0019.95其他類型*5.655.65注：表中難難利用地包包括沙地、、鹽堿地、、裸土地和和石礫地；；其它類型型包括水域域、居民點點及工交用用地和沼澤澤。土地利用優(yōu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)特特征表4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置（6）優(yōu)化化結(jié)果圖5-13翁牛特特旗土地利利用生態(tài)安全格格局圖圖5-14翁牛特特旗土地利利用優(yōu)化格格局的生態(tài)安全全評價圖4.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置（7）優(yōu)化化后的生態(tài)態(tài)安全評價價

安全格局2000年現(xiàn)狀

面積（km2）百分比(%)面積（km2）百分比(%)生態(tài)安全區(qū)1157.179.7633.541.77生態(tài)較安全區(qū)7555.2463.71339.4917.87生態(tài)欠安全區(qū)3146.0926.53876.8346.15生態(tài)不安全區(qū)0.000.00256.7713.52生態(tài)極不安全區(qū)0.000.00393.1620.69全旗平均生態(tài)安全指數(shù)4.132.664.3土土地利用用安全格局局優(yōu)化配置置（8）結(jié)論論◆優(yōu)化后的土土地利用類類型以生產(chǎn)型草地地、封育型型草地、耕耕地為主，所占占比例分別別為33.84%、31.71%、18.04%。◆優(yōu)化后研究究區(qū)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價價值從現(xiàn)狀的6.2億美美元/年，增加加到6.3億美美元/年?！粼谕恋乩糜冒踩窬志窒拢骄鷳B(tài)安全全指數(shù)為4.13，，處于生態(tài)較安全全等級。5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化◆保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增增長，以及穩(wěn)定社會就就業(yè)是研究區(qū)21世紀(jì)面面臨的三重重挑戰(zhàn)，能能否成功，，這不僅取取決于生態(tài)環(huán)境建建設(shè)的進(jìn)一一步深入，還取決于于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化化與升級；◆由于傳統(tǒng)的農(nóng)牧牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)經(jīng)營方式、人類對資資源的不合合理利用對對區(qū)域生態(tài)態(tài)環(huán)境建設(shè)設(shè)造成重要要影響；◆因此必須結(jié)結(jié)合當(dāng)前的的生態(tài)環(huán)境境建設(shè),調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),培育好區(qū)域域的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),增加農(nóng)農(nóng)民收入,從而實現(xiàn)生態(tài)———生產(chǎn)的的良性循環(huán)環(huán)。5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（1）優(yōu)化化的原則◆生態(tài)安全原原則◆系統(tǒng)耦合原原則◆持續(xù)性原則則◆因地制宜原原則確定優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)造各種輔助模型主要生產(chǎn)項目投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)土壤養(yǎng)分循環(huán)平衡模型人口增長預(yù)測模型糧食需求預(yù)測模型選定各主要參數(shù)水資源總量約束土地利用安全格局約束糧食需求滿足約束農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡約束構(gòu)造相關(guān)約束條件多目標(biāo)優(yōu)化模型模型有效性檢驗優(yōu)化調(diào)整方案農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)優(yōu)化流程圖圖5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（2）決策策變量的選選擇

種植業(yè)糧食作物（hm2）經(jīng)濟(jì)作物（hm2）飼料作物（hm2）X11玉米、X12谷子X13大豆、X14蕎麥X15水稻、X16小麥、X17高粱、X18薯類X19油料、X110烤煙、X111甜菜、X112蔬菜X113人工苜蓿、X114飼用玉米

畜牧業(yè)節(jié)糧型（t）耗糧型（t）X21牛奶、X22牛肉、X23羊肉X24豬肉、X25蛋、X26禽肉

林業(yè)生產(chǎn)型（hm2）生態(tài)型（hm2）X31生產(chǎn)型喬木林地面積、X32生產(chǎn)型灌木林地面積X33生態(tài)型喬木林地面積、X34生態(tài)型灌木林地面積漁業(yè)X41水產(chǎn)養(yǎng)殖面積（hm2）注：表中Xij表示第i個產(chǎn)業(yè)部門門中第j個決策變量量5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（3）主要要參數(shù)的獲獲取途徑◆進(jìn)行農(nóng)戶和和相關(guān)企業(yè)業(yè)投入產(chǎn)出出的調(diào)查◆根據(jù)以往的相關(guān)關(guān)研究成果果◆有關(guān)的統(tǒng)計計資料5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（4）農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)優(yōu)化目標(biāo)◆種、林、牧牧、漁總產(chǎn)產(chǎn)值目標(biāo)最最大◆各產(chǎn)業(yè)總的的純收益目目標(biāo)最大5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（5）約束束條件◆土地利用安安全格局◆社會需求滿滿足◆農(nóng)田養(yǎng)分平平衡◆水資源總量量5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（6）優(yōu)化化方案的選選擇◆糧食安全型型（方案1）：在保證一一定糧食產(chǎn)產(chǎn)量的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，適當(dāng)當(dāng)調(diào)整糧、、經(jīng)、飼種種植面積，，同時經(jīng)濟(jì)濟(jì)作物和畜畜禽產(chǎn)品產(chǎn)產(chǎn)量應(yīng)在現(xiàn)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上上有一定增增長?！粜竽翗I(yè)型（（方案2））：重點發(fā)展畜畜牧業(yè)，在在滿足畜牧牧業(yè)發(fā)展需需求基礎(chǔ)上上，調(diào)整種種植業(yè)內(nèi)部部結(jié)構(gòu)?！糁虚g型（方方案3）：：基于方案1和方案2之間，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)各產(chǎn)業(yè)業(yè)均衡發(fā)展展。5農(nóng)業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化（7）優(yōu)化化結(jié)果主要指標(biāo)

方案1（糧食安全型）方案2（畜牧業(yè)型）方案3（中間型）2003年現(xiàn)狀飼草、飼糧面積占耕地總面積的百分比(%)18.0022.3420.007.02糧食作物面積占耕地總面積的百分比(%)69.5063.6662.0075.18經(jīng)濟(jì)作物面積占耕地總面積的百分比(%)12.5014.0018.0017.80糧、經(jīng)、飼面積比例3.86：0.69：12.85：0.63：13.1：0.9：110.71：2.54：1糧食總產(chǎn)量(×104t)29.7722.6823.1533.31農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值(×108￥)17.78118.35718.0659.430農(nóng)業(yè)總收益(×108￥)9.1159.1189.117——耗水量占可用水資源總量的百分比（%）72.0372.3572.14——農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量（%）1.111.231.15——5農(nóng)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化化（8）主要結(jié)結(jié)論◆三種方案優(yōu)化化后的生態(tài)和和經(jīng)濟(jì)效益明明顯好于現(xiàn)狀值。◆三個優(yōu)化方案案中，在生態(tài)態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益益方面，均是是畜牧業(yè)型方案案優(yōu)于其它方方案。◆畜牧業(yè)型方案案為最佳方案案，其糧、經(jīng)、、飼面積比例例為2.85：0.63：1?！粞芯繀^(qū)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先發(fā)展畜牧牧業(yè)，秸稈過腹還還田，提高人人工草地和飼飼料作物在耕耕地中的種植植面積。6研究區(qū)區(qū)優(yōu)化生態(tài)———生產(chǎn)范式式說明◆優(yōu)化生態(tài)-生生產(chǎn)范式是指根據(jù)區(qū)域域景觀的有規(guī)規(guī)律重復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)的復(fù)合體及及其能流與物物流的運(yùn)轉(zhuǎn)途途徑，合理地地配置土地利利用類型與管管理方式，以以發(fā)揮其最大或或最佳的生態(tài)態(tài)功能、生產(chǎn)產(chǎn)潛力與經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益?！舴妒绞巧鷳B(tài)管理系系統(tǒng)、區(qū)域性性景觀格局以以及功能組合合配置的范例例。張新時先生（（2000）6研究區(qū)區(qū)優(yōu)化生態(tài)———生產(chǎn)范式式說明◆西部中山臺地地生態(tài)圈中山臺地林灌灌草生態(tài)保育育帶◆中部低山丘陵陵生態(tài)圈低山丘陵舍飼飼養(yǎng)畜和林灌灌草帶◆東部平原沙地地生態(tài)圈沙地坨甸林灌灌草生態(tài)保育育帶、河川平平原高效農(nóng)業(yè)業(yè)帶翁牛特旗生態(tài)態(tài)—生產(chǎn)范式式功能帶配置置3“圈”4““帶”圖7-1翁牛牛特旗生態(tài)——生產(chǎn)范式功功能帶沙地坨甸林灌灌草生態(tài)保育育帶◆主要功能防風(fēng)固沙、提提供一定量的的畜林產(chǎn)品◆目前存在的問問題土地沙化、草草場超載過牧牧◆發(fā)展方向建設(shè)綜合防風(fēng)風(fēng)固沙林體系系、建設(shè)人工飼草草料基地圖7-4翁翁牛特旗沙地地坨甸功能帶帶優(yōu)化后的土地地利用格局◆優(yōu)化后主要的的土地利用類類型封育型草地，，占50.3%河川平原高效效農(nóng)業(yè)帶◆優(yōu)化后主要的的土地利用類類型封育型草地，，占32.68%；耕地，，占24.32%；生產(chǎn)產(chǎn)型草地，占占23.67%◆主要功能提供豐富的農(nóng)農(nóng)牧產(chǎn)品◆目前存在的問問題農(nóng)牧脫節(jié)、耕耕地肥力不足足◆發(fā)展方向農(nóng)、林、牧、、加合理配置置，大力發(fā)展展水澆地種草草業(yè)圖7-6翁翁牛特旗河川川平原功能帶帶優(yōu)化后的土地地利用格局低山丘陵舍飼飼養(yǎng)畜和林灌灌草帶◆主要功能水土保持、飼飼草料加工、、舍飼育肥基地地◆目前存在的問問題水土流失、土土地貧瘠◆發(fā)展方向農(nóng)林牧結(jié)合旱旱作生態(tài)農(nóng)業(yè)業(yè)、舍飼畜牧牧業(yè)圖7-8翁翁牛特旗低山山丘陵功能帶帶優(yōu)化后的土地地利用格局◆優(yōu)化后主要的的土地利用類類型封育型草地，，占34.16%；生生產(chǎn)型草地，，占27.73%中山臺地林灌灌草生態(tài)保育育帶◆主要功能水源涵養(yǎng)、水水土保持◆目前存在的問問題土地貧瘠、水水土流失◆發(fā)展方向植樹種草、林林牧結(jié)合圖7-10翁翁牛特旗中中山臺地功能能帶優(yōu)化后的土地地利用格局◆優(yōu)化后主要的的土地利用類類型生產(chǎn)型草地，，占42.39%；封封育型草地，，占16.69%范式實施的相相關(guān)戰(zhàn)略舉措措（1）以畜牧業(yè)為主主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變經(jīng)營方式式，大力發(fā)展展水澆地種草草◆為牧而農(nóng)，為為養(yǎng)而種◆引草入田，草草當(dāng)糧種避免三個誤區(qū)