云南山地民族社区环境异质性与土地利用及其生态学效应

李天星，徐成东，李国树

(楚雄师范学院化学与生命科学系，云南 楚雄 675000)

1 引言

环境异质性是影响生物生存、演化和人类可持续发展的基本因素［1—4］，气候、地形、灾害环境的差异等都是环境异质性的表现。云南省地处高原、山区，自然环境复杂多变，环境异质性非常明显，生物多样性和文化多样性非常丰富，云南山区环境的基本特征就是环境异质性。本研究以云南山区环境异质性为切入点，以少数民族行政村为研究对象 (研究层次太高，环境异质性程度太大，无法得到比较统一的结论)，以多学科交叉研究为手段，关注人类干扰和以人为主导的景观，通过对研究区环境异质性与土地利用及其生态效应之间相互关系的研究，以期揭示云南山区环境异质性与土地利用及其生态效应之间的相互关系及其作用规律。为云南山区建立资源节约型和环境友好型社区提供科学依据和基础数据，同时进行相关的理论探索，为建设和谐的社会主义新农村服务。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

永仁县地处滇中北部 (101°14'～101°49'E、25°51'～26°30'N)，东临金沙江与四川省会理县隔江相望，东南与元谋县毗邻，西南和大姚县接壤，东北连四川省攀枝花市，西北隔金沙江与华坪县相邻，总面积2189km2，其中山区占97%，县城永定镇居县境中部偏东，东南距省城昆明262km，南距州府鹿城镇208km［5］。全县一般可分为3个气候类型区:海拔在1500m以下的金沙江沿岸地区，属暖热性气候类型;海拔在1500～2200m的地区，属暖温性气候类型;海拔在2200m以上的地区，属温凉性气候类型。全县年平均降雨量为833.9mm［5］。全县耕地土壤有机质不足，氮素欠缺，钾素较高，突出缺磷［5］。到2001年末，全县总人口10.28万人，农业人口占总人口数的88.03%，少数民族人口占总人口的55.64%，永仁县是楚雄州内少数民族人口比例最大的山区小县［6］。

中和乡的直苴村位于永仁县城的西南部，距县城75km，距乡政府所在地17km，与大姚县的六苴镇、桂花乡和本县的宜就镇接壤，与本乡他地苴村、波者地村相邻。最高海拔2861m，最低海拔1800m，年积温较低 (区域内≥10℃的年积温仅为2859.7℃)，年平均温度仅12.4℃，属温凉性气候类型。直苴村是以彝族聚居的高寒特困山区村，彝族占总人口的97%。到2001年全村人口2825人，其中约四分之三的人没受到过学校教育。2001年人均占有粮食210kg，人均所得438元。

2.2 研究方法

采用多学科交叉研究的方法，以RS、GPS和GIS技术构建研究平台，以景观生态学研究为主要手段，以相应的景观生态学指标为表征［7～11］。具体研究内容有:区域的海拔、坡度、坡向、土壤类型、1988年和1999年的土地利用类型及其变化情况。

研究时段的选取:考虑到在直苴村进行该项研究，主要与区域内农业生产方式及其变化情况直接相关，为了尽可能地避开其它因素的干扰，注意到20世纪80年代初实行的家庭联产承包责任制和20世纪80年代中后期刀耕火种农业的逐渐消失以及20世纪90年代末期因长江洪水我国实施了天然林保护工程以及随后的退耕还林政策等，对森林进行了强制性保护，所以我们选取了20世纪80年代末到20世纪90年代末期这段时间内，对区域内土地利用方式变化进行研究。

3 结果与分析

3.1 直苴村所辖面积的海拔分布

主要分布于海拔2300～2900m之间 (表1)，其空间分布从面上看是零散的，但实际上还有非常集中的一面，对直苴村所辖面积的地理空间分布格局产生了重要的影响。

表1 直苴村的海拔Table 1:Altitude in Zhiju village

3.2 直苴村所辖面积的坡度分布

坡度25°以上的部分占了区域总面积的65.8%，面积达5746.56hm2，其中，坡度25°～35°的部分占37.9%，坡度大于35°的部分占27.9%;而坡度25°以下的部分仅占34.2%(表2)。

表2 直苴村的坡度分布Table 2:Slope gradient in Zhiju village

3.3 直苴村所辖面积的坡向分布

如表3所示，平地面积390.38hm2，占总面积的4.39%，斑块数1728个，最大斑块面积12.77hm2，斑块平均面积0.23hm2，足见其空间分布的零散和斑块的破碎程度。

表3 直苴村的坡向分布Table 3:Slope aspect in Zhiju village

3.4 直苴村所辖面积的土壤类型

红壤和黄棕壤为主，约占80%(表4)。从斑块数和最大斑块面积来看，红壤的分布表面上非常零散，斑块数达51个，但其最大斑块面积到了3336.60hm2，占斑块总面积的37.56%，显示出其整体性的一面，研究发现其主要分布在海拔1800～2400m的区域内，且坡度多在25°以上，占了67.31%，从坡向上来看，平地较少，仅3.61%，西南坡也只有7.15%，西北坡最多，占了17.51%，其它坡向都在10%～13%之间。

黄棕壤的分布比较集中，多分布于海拔2400～2600m的地带，坡度也多在25°以上，占了67.23%，坡向上西北坡最多，占了15.92%，北坡次之，平地最少，仅4.01%。

水稻土的分布非常零碎，量少，斑块小，94.11%分布在海拔2000～2200m之间。从坡度来看，0°～8°的占46.69%，8°～25°的占39.01%，其余的都在25°以上;从坡向上看，平地占34.77%，西北坡和东北坡分别占10.97%和10.67%，东南坡占9.45%，南坡占5.99%，西南坡最少为5.07%。

棕壤分布面积达到19.27%，主要分布在海拔2700m以上的高寒地带，且坡度在25°以上的达62.31%。从坡向看，平地占5.32%，东南坡最多，占16.71%，西北坡达16.44%。

表4 直苴村的土壤类型Table 4:Soil type in Zhiju village

3.5 直苴村土地利用

有林地由半湿润常绿阔叶林、中山湿性常绿阔叶林、暖温性针叶林和针阔混交林4种植被类型的分布区域构成，其中，半湿润常绿阔叶林为区域地带性植被，中山湿性常绿阔叶林是垂直地带性原生植被，暖温性针叶林是次生性持续森林 (表5)。灌木林地是半湿润常绿栎类灌丛的分布区域，其它土地利用类型就由相应的植被类型的分布区域构成。半湿润常绿阔叶林、暖温性针叶林、中山湿性常绿阔叶林和针阔混交林构成自然景观。半湿润常绿栎类灌丛 (森林被干扰后形成)、旱地栽培植被、荒草地、水田栽培植被、居民点和裸土地等属于人为干扰景观。区域半湿润常绿栎类灌丛是半湿润常绿阔叶林遭到人类破坏后的产物，是次生灌丛。

景观比例从大到小依次为:有林地、灌木林地、旱地、荒草地、水田、居民点和裸土地。从最大斑块面积来看，最大的是有林地，最小的是裸土地，而从最小斑块面积来看，最大的是裸土地和居民点，最小的是有林地，结合对景观密度和人为干扰指数 (达0.3448)的研究，说明了人类对自然的干扰和破坏。

区域以有林地为基质，到1999年，直苴村人均占有土地面积为3.16 hm2，人均占有林地面积为2.30 hm2，人均占有土地面积中的72.78%是有林地;从1988年到1999年，直苴村有林地面积从6605.94 hm2降至6451.51 hm2，有林地面积减少154.43 hm2，减少了2.34%，其中，发现暖温性针叶林地分布面积从1477.85公顷减少到429.66 hm2，减少了1048.19 hm2，减少了70.93%，和当地人砍伐大量的云南松外卖赚钱的现实相吻合。

1999年和1988年相比，景观比例从大到小的顺序变化为:有林地、灌木林地、旱地、水田、荒草地、居民点和裸土地。灌木林地的比例从1988年的15.66%增加到20.97%，分布面积不断增大，最大、最小斑块面积及景观密度都不断增加;旱地的比例从1988年的5.36%减少到3.99%，分布面积在减少，最大斑块面积和最小斑块面积不断缩小，但景观密度却不断增大;荒草地的比例从1988年的3.09%减少到0.88%，分布面积在减少，最大斑块面积急剧减小，而最小斑块面积却不断增加，景观密度在不断减小;裸土地从1988年的0.08%减少到0.07%，居民点的比例从1988年的0.50%增加到0.51%，水田的比例基本上没有什么变化。有林地的景观比例为72.62%(1988年为74.36%)，有林地的分布面积不断减少，最大斑块面积和最小斑块面积不断缩小，景观密度和人为干扰指数 (达0.3768)不断增大，整个景观的斑块密度从1988年的0.467增加到0.518，说明十多年来人类对自然的干扰和破坏不仅没有减弱，相反还越来越严重。

表5 直苴村1988年和1999年土地利用类型Table 5:Land use types of Zhiju village in 1988 and 1999

可见，区域土地资源利用格局的总体演化趋势表现为人类对自然资源和环境的干扰和破坏不仅没有减弱，相反还越来越严重。十多年来，直苴村有林地所占比例减少了1.7%;直苴村整个景观的斑块密度增加了10.9%;直苴村人为干扰指数增加了9.3%。因此，土地资源利用格局的总体演化趋势都是朝着不可持续发展方向迈进。

4 结论与讨论

直苴村的海拔、坡度、坡向、土壤分布格局不仅直接影响到区域土地资源利用格局，产生相应的生态学效应，而且对区域内人们的生产、生活和社会经济发展等也有很多重要的影响，这种影响通过人类生产活动等直接作用于区域内的土地资源，从而进一步影响区域内土地资源利用的时空分布格局，进而引发一系列的生态学效应。

如上所述，直苴村辖区内山高坡陡平地少，到1988年，直苴村刀耕火种农业已大面积消失，此时直苴村人均占有土地面积46.79亩，人均占有有林地面积34.80亩，但由于山高坡陡，人均占有水田面积仅0.44亩，人均占有旱地面积2.55亩。面对残酷的生存环境和人均耕地极少而林地资源极为丰富的现实，一直处于贫穷状态的人们不得不走上刀耕火种之路。实地调查表明，从古代一直到20世纪80年代中后期，直苴人就是靠着得天独厚的刀耕火种条件，通过刀耕火种农业耕作方式解决了他们的生存和发展问题［12—15］。

进一步研究直苴村1988年土地利用格局，发现有林地72.47%分布于海拔2400—2800m的地带内，表现出随海拔的升高其分布面积不断增加的现象，直到海拔2600m以上才随海拔的增加又不断下降。而且68.88%的有林地分布在坡度25°以上的地带内;坡向上的分布是西北坡最多，为19.48%，显示出山高坡陡的地方和阴湿的地方分布较多的现象。灌木林地主要分布在海拔2100—2700m的地带内，占了86.50%;坡度上的分布，62.65%的分布在25°以上的地带内;坡向分布比例最大的为东南坡21.33%。荒草地主要出现在山高 (海拔2500～2700m之间)坡陡 (坡度25°以上)之地和干旱的地方。裸土地主要分布在海拔2100～2300m之间的地带内，坡度15°以上和干旱的地方。

居民点在海拔2100～2200m之间、坡度25°以下的相对平缓的地方和向阳的地方分布较多。旱地主要分布在海拔2100～2400m之间的地带内，在海拔2300m以下，随海拔的增加其分布面积不断增加;坡度25°以下的地带内仅占51.08%，有近一半的旱地根据国家相应政策应退耕还林。水田主要分布在海拔2000～2100m的地带内，占了74.66%，且多在坡度25°以下的地带内，显示出相对平缓的地方和背阴的、相对潮湿的地方分布较多。居民点、旱地和水田的分布格局都是人类在自然环境异质性框架下自主选择的结果，而这种选择又会反作用于环境异质性，进而引发更多、更深层次的生态学效应。

1999年直苴村土地利用格局，与1988年的情况相似，和1988年一样，这些土地利用类型的分布格局是人类干扰自然和破坏森林的结果，是人类对自然环境异质性的主动回应。1999年居民点的分布和1988年相比，出现了不顾山高坡陡，从集中分布区向分布稀少的区域移动的趋势。相较1988年，旱地在向高海拔进军，集中分布于海拔2100～2600m之间的地带内，显示出向山高坡陡之地和向阳的地方集中的现象。水田和1988年相比，出现了向高山陡坡移动的趋势。

可见，从1988年到1999年，区域土地利用的演化趋势都在朝着不断增大人为干扰指数的方向上演化，这是区域环境不断遭到人为干扰和破坏的结果，区域内人类对自然的干扰和破坏不仅没有减弱，相反还越来越严重。这与实地调查区域内水土流失状况越来越严重的结果相吻合［14］。

［1］Yamaura Y，Amano T，Kusumoto Y，et al.Climate and topography drives macroscale biodiversity through land－use change in a human－dominated world［J］.Oikos，2011，120 （3）：427—451.

［2］Violle，C.Bonis，A.Plantegenest，M.et al.Plant functional traits capture species richness variations along a flooding gradient［J］.Oikos，2011，120：389—398.

［3］Hakes A S，Cronin J T.Environmental heterogeneity and spatiotemporal variability in plant defense traits［J］.Oikos，2011，120：452—462.

［4］Kulakowski D，Bebi，Rixen C.The interacting effects of land use change，climate change and suppression of natural disturbances on landscape forest structure in the Swiss Alps ［J］.Oikos，2011，120：216—225.

［5］云南省永仁县志编纂委员会.永仁县志 ［Z］.昆明：云南人民出版社，1995，38—39.

［6］永仁县地方志办公室.永仁年鉴 ［Z］.楚雄：楚雄日报社印刷厂印装，2002，47.

［7］傅伯杰，陈利顶，马克民等.景观生态学原理及应用 ［M］.北京：科学出版社，2001，202—203.

［8］云南植被编写组.云南植被 ［M］.北京：科学出版社，1987.85—96.

［9］王宝荣，杨树华，王崇云等.遥感判读植被类型的研究 ［J］.生态学杂志，2001，20（增刊）：18—20.

［10］王万茂.土地利用规划学 ［M］.北京：中国大地出版社，2000，544—549.

［11］吴兆录.生境格局与土地利用——西双版纳勐养自然保护区景观生态研究 ［M］.北京：高等教育出版社，2000，69—79.

［12］尹绍亭.人与森林——生态人类学视野中的刀耕火种 ［M］.昆明：云南教育出版社，2000.

［13］李天星.云南山地民族刀耕火种生态学定位与山地森林资源可持续利用 ［J］.安徽农业科学.2009，37 （31）：15624—15629.

［14］李天星.云南山区少数民族社区可持续发展的生态学研究［D］.云南大学博士研究生学位论文，2010.

［15］Mahdi，Shivakoti GP，Schmidt－Vogt D.Livelihood change and livelihood sustainability in the uplands of Lembang subwatershed，West Sumatra，Indonesia，in a changing natural resource management context［J］.Environ Manage，2009，43 （1）：84 – 99.