全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 增刊
, , 一
江南丘陵稻田湿地景观生态系统功能
与效益研究 —以枚县为例
’
李晓青 程伟民 谢炳庚 嘲南师范大学地理系卡沙 ‘
【摘要
’
在对江南丘陵典型 区域 —湖南省枚县的稻 田湿地进行分类的基础上
, 分析了
稻 田湿地的空间格局和功能 , 并采用 法对其综合效益进行了评价 结果表 明 , 枚县稻
田湿地可分为淹育性 、渗育性 、储育性和潜育性稻 田湿地 种类型 , 其空 间优势度分别为
、 、 和 稻 田 湿地 的能量产投 比为 , 、 、 的产投 比分别为
、 和 , 其综合效益为
关键词
,
稻 田 湿地 景观生态系统 江南丘陵 枚县
川
,
“ 脚 , 邵 心
月户户 , , 一
,
写 , 平
,
, , 彭 , ,
·
, ,
,
, ,
·
引 言
近年来 , 随着景观生态学的发展 , 湿地
景观生态系统所具有的多重功能逐渐为人
们所认识 湿地 已不再局限于作为野生动
物尤其是水禽的栖息地 , 它除了具有调节
气候 、 调蓄洪水 、 净化水体等作用 以外 , 还
为人类提供大量生物产品以及狩猎 、 垂钓 、
远足等多种康乐旅游的活动空间与对象
国外有不少关于湿地的解释 在
年由 个 国家签署的《 公 约 》中 ,
给湿地定义为“ 天然或人工的 、 永久或暂时
的 、静止或活动的淡水 、 微咸水或咸水的沼
泽 、沼地 、 泥炭地或滞水的地 区 , 包括低潮
时深度不超过 的海 区 , 也包括湿地附
近的沿岸带
、 海岸带 ” ‘〕 而 , 〕等人
提出湿地标准主要包括 方面 的 内容 , 即
有水存在 、 具有与附近高地不 同的独特土
壤和有适应潮湿条件的植物生长 我 国
直到近年才接受湿地这一概念 ,
‘
目前 尚未
提出湿地定义 幻 , 但无论其定义如何 , 水
分充足 、 独特的土壤以及特殊的植被是湿
地的主要 内涵 , 可作为辨别湿地和划分湿
地类型的标准
稻 田既是在天然湿地景观的基础上形
、
成的 , 又受到人类活动的影响 , 故其结构和
功能 既具有一般湿地景观生 态 系统的共
性 , 又不完全与天然湿地景观生态系统相
同 因此 , 为了解天然湿地的特征 , 正确评
价对人工湿地的开发利用效率 , 开展了稻
湖南省教委科学基金资助项 目
年 月 日收到 , 年 月 日改回
增刊 李晓青等 江南丘陵稻田湿地景观生态系统功能与效益研究
田湿地景观生态系统的功能和效益研究 ,
为人工调控湿地结构 、 优化功能 、提高效益
提供理论依据
枚县地处湖南省东部 , 是一个 以农业
为主的县域 , 历年水稻播种面积均占农作
物总播种面积的 左右 , 稻谷产量占粮
食总产量的 以上 本文试图以该县的
稻 田为例 , 探讨江南丘陵地区稻 田湿地景
观生态系统的功能和效益
稻田湿地景观生态系统分类与空间格局
稻 田湿地景观生态 系统类 型及其特
征
稻 田湿地特征随人为淹水时间长短 、
土壤性状 、 土地利用方式等因素而异 以稻
田淹水时间为主要指标 , 参考稻 田土壤水
分特点及耕作制度等方面的差异 , 将枚县
稻 田湿地划分为 类 表
表 故县稻田湿地景观生态系统分类标准
退
湿地类型 淹水时间
状况
耕作制度
淹育性稻 田 一 淹育性 稻 一早
二熟 ”
渗育性稻 田 一 渗育性 双季稻一肥
或油 三熟 ,
储育性稻 田 一 储育性 双季稻一肥
或油 三熟 ,
潜育性稻 田 潜育性 双季稻一冬
泡 二熟 ‘ ,
一
一
一
一
淹育性稻 田湿地 该类湿地在枚县
稻 田湿地景观生态系统中所占面积最小 ,
共 , 仅 占 稻 田 湿 地 总 面 积 的
, 散布于 地 势较高的地段 , 水源不
足 , 灌 溉 条件
、 热 量 条件 较差 日均 温
℃积温 为 ℃左 右 , 而 且 土 壤熟化
程度低 , 耕层浅 一 。 , 肥力低 , 距居
民点较远 , 交通相对不便 , 人工辅助能投入
有限 , 不利于功能的发挥
渗育性稻 田湿地 该类湿地面积为
, 占全县稻 田湿地的 该
类湿地多分布于低丘沟谷坡地 , 水分及光
热条件能满足双季稻生产需要 日均温
℃积温 一 ℃ , 其土壤多为渗
育性水稻土 , 受地下水影响较小 冬干期地
下水深在 以下 , 但受水的垂直和
侧向漂洗作用较明显 , 无机养分流失较重
本类湿地离居 民点较近 , 人工辅助能投入
较多 , 生产力比淹育性稻 田湿地高
储育性稻 田湿地 枚县醋育性稻 田
湿 地共 , 占全 县 稻 田湿 地 的
该类湿地多分布于溪河冲积平原 ,
地 面平缓开 阔 , 光热条件优越 日均温妻
℃积温超过 ℃ , 水源充裕 , 自流灌
溉 灌水季节土壤耕作层为还原环境 , 冬干
期地下水位降到 以下 , 土壤肥力高 ,
多为耕作性能较好的储育性水稻土 醋育
性稻 田湿地分布区居 民点集中 , 交通方便 ,
故人工辅助能投入多 , 是生产条件最好 、 生
产力最高的稻 田湿地类型
潜育性稻 田湿地 该类湿地面积为
, 占全县稻 田湿地的
该类湿 地 主要分布于 山 、 丘 、 岗间沟谷地
段 , 受 山地及 山荫影响 , 光热条件较差 日
均 温 ℃积温 一 ℃ 因侧 流
水及地下水的影响 , 排水困难 , 终年淹水
土质粘重 , 泥脚甚深 , 潜育化过程 明显 该
类湿地生产力水平不高 , 系统功能不强
稻 田湿地景观生态系统的空间格局
根据 年完成的土地利用现状详
查资料及土地利用现状图 , 编绘 出枚县稻
田湿地景观生态 系统类型 图 图 然后
运用方格法测算出类型图中每个图斑的面
积 , 并汇总出各类湿地的块体数和总面积
为了更准确地表征稻 田湿地的空间格局 ,
应 用 生 态 学 报 卷
嚷鑫
巨习篡撼团黔篡一 二
圈圈然黑男黔
恤皿摺篮轰罗袭急
蛋昌沈纂麟器瓢
。
巴乙二 兰刀 ‘。
图 枚县稻田湿地景观生态系统类型图
,
吕
外
以枚县全境为研究样地 , 以 , 为一
个样方 , 对样地进行全覆盖取样 , 然后利用
所获得的基础数据计算出各类稻 田湿地的
密度 、频率 、景观比例和优势度 表 结
果表明 , 枚县 类稻 田湿地中 , 潜育性稻 田
湿地块体数量不少 , 块体多呈树枝状 , 分布
范围广 , 出现的海拔高度变幅大 , 其密度达
表 收县稻田湿地景观生态系统空间格局特征值
, 仅次于渗育性稻 田 , 而频率和优
势度均居 类湿地中的首位 , 说明其在稻
田湿地景观空间格局的形成中起着重要的
作用 ‘ 渗育性稻 田湿地虽然总面积不大且
单个块体面积很小 , 但其块体数 目多 , 分布
范围广 , 块体多为条带状 , 镶嵌于潜育性稻
田湿地两侧 , 由于其个体数 目多 , 故其密度
居 类湿地的首位 , 而频率和优势度均居
第 位 , 说明它对稻 田湿地景观空间格局
也有较大意义 醋育性稻 田湿地主要分布
于海拔高度低 于 的溪河 冲积平原 ,
总面积及单个块体的平均面积均居 类湿
地之首 , 其景观 比例为 但是储育
性稻 田湿地块体数 目不多 , 密度和频率较
小 , 使其在稻 田湿地景观空间格局 中的作
用降低 , 其优势度只有 , 仅居第
位 淹育性稻 田湿地多呈条状或小块状散
布于海拔 以上的局部地段 , 其块体
数 目少 , 单个块体的平均面积小 , 其景观比
例 、频率均居 类湿地之末 , 密度也仅居第
位 , 故其优势度也居 类湿地之末 , 对整
个稻 田湿地景观空间格局的作用很小
湿地类型
淹育性稻田
渗育性稻 田
滋育性稻 田
潜育性稻田
俄 钾 三
履厂下厂一一一一百一夏一一一一顶丽比例 孩一 粼
二
—一 优势度
。 趁
兰当
。 黑
。
。 。
稻田湿地景观生态系统功能特征
能量转换状况
能量输入结构 在枚县 , 输入稻 田
湿地的总能量中 , 太阳能占绝对优势 , 人工
辅助能仅占很小比重 , 在人类 目前 尚不能
大规模地控制太阳能输入量的情况下 , 人
工辅助能对系统的功能和生产力水平却有
至关重要的作用
枚县稻田湿地景观生态系统接受的人
工辅助能包括有机能和无机能两类 , 有机
能与无机能之 比为 , 表 明该县稻
田湿地人工辅助能投入结构以无机能和有
机能大体相当为特征 表 在投 入的有
增刊 李晓青等 江南丘陵稻田湿地景观生态系统功能与效益研究
表 故县稻田湿地景观生态系统人工辅助能投人结构
, 仲 , 衅 舰翻 , 对
项 目 无机能 有机能
化 肥 农 药 机 械 油 小
沙
电
℃
只宁
人 力 畜 力 有机肥 种 籽
能 量
· 一
比 重
表 不同地区稻田湿地景观生态系统能 转化状况比较
件 倪偏 比
丽一面一一一一一一 , 一飞萨正能写几息 至声矗丽写总 一 主产品能与无优
’
每生斧匕。 云
’
粮涵
’
投人能之 比值 投入能之 比值 能投人之 比值 消耗无机能
浏
枚 县
长江流域
亚热带山丘区
机能中 , 以有机肥占绝对优势 , 为 , 业 区稻 田湿地相 比 , 枚县稻 田湿地能量转
而人 力投入 在有机 能投入 中所占 比重甚 换效率普遍较高 表 , 这主要是由于该
小 , 仅为
·
在无机能投入中 , 以化肥 县稻 田精耕细作程度较高所致
·
同时 , 枚县
和农药的投入最多 , 二者共占 近 稻 田湿地每生产 粮油所消耗的无机
年来 , 水稻生产中人力 、有机肥等精机能的 能却比长江流域和亚热带山丘区高 , 说明
投入量呈 明显的下降趋势 , 而以化肥 、燃油 系统的无机能转换水平不高 , 其主要原因
等为主的无机能投入则呈现增长势头 , 人 在于无机能投入结构不合理 , 化肥 、农药所
工辅助能投入结构有从传统的以有机能为 占比重过高 , 加上土壤中有机肥投入减少 ,
主的结构向现代的以无机能为主的结构转 土壤有机质含量降低 , 结构劣化 , 致使大量
变之趋势 , 目前则处于二者并重的过渡期 以化肥等形式输入的无机能无效流失 , 而
能量产出结构 枚县稻 田湿地产 出 用于转化为产品的无机能减少 , 从而使单
的总能量为 火 护
一‘ , 其 中以稻 位重量产品所需消耗的无机能增加
谷为主的主产品能量占 , 以稻草 物质循环状况
秸秆为主的副产品能量占 所产 江南丘陵地区稻 田湿地物质循环途径
出的主产 品中 ,
·
为 当地 居 民所 消 主要是投入的物质经作物吸收 , 转化成有
耗 , 用作饲料 , 用作种籽返 机质成分贮存于植物体内 , 作物收割后 , 一
回稻 田 , 以商 品形式输出到县外 部分以秸秆等形式直接还 田 , 一部分以主
副产品中 , 杏 用作燃料 ,
·
作为 产品形式被人类利用后还 田
, 或用作饲料
饲料 , 直接返 回稻 田
二
经家畜家禽利用后还 田 包括畜禽粪便直
’
能量转换效率 与我国南方主要农 接还 田和动物产品经人利用后还田 , 返 回
应 用 生 态 学 报 卷
农 田的各种物质与新投入的物质一道 , 经
,
农作物吸收后重新参与系统物质循环过
程 本文主要讨论稻 田湿地 、 、 循环
转化状况 , 并以此代表系统物质循环特征
枚县稻 田湿地 、 、 的投入含无机
态和 有机 态两 种形 式 , 无机 态 的 、 、
主要来源于各种化肥 , 有机 态的 、 、
则主要来源于各种有机肥 、 、 的输出
主要以第 性产品的形式实现 调查表明 ,
枚县稻 田湿地 中 、 、 的循环转化状况
有明显的差异 的投入量较高 , 且以无机
为主 约 占 总投入的 , 、
投 入较少 , 其 中 的 投 入 中有 机 略高
占
’
总投入的 , 投入则主要
依赖无机 约 占 总投入的
表 放县稻田湿地景观生态系统 、 、 的投人产出结构
一 ,
, 卜
、 的产出以主产品为主 , 而 产出则以
副产品最多 表
与我国南方主要农业 区稻田 比较 , 枚
县稻 田湿地 产投 比略低 , 而每生产单位
重 量粮油的耗 量也比较低 表 , 因而
其水平相差不大 然而 , 按照一般标准 , 在
年降水量妻 的地 区 , 每形 成
粮油 只需 左右 , 可见枚县 转化
’
效率仍然偏低 与 的转化则趋 向另一
极端 , 其产出大大超过投入 , 产投 比分别为
和 , 其原因在于近年稻 田湿地的
投肥结构 不合理 , 、 投 入过少 , 对稻 田
湿地产生不利影响 据调查 , 全县稻 田中有
缺 , 缺 , 并由此而降低了系统
的整体功能
砰
元 紊 投入量 ·
·
产出量 ·
一
,
有 机 合 计 主产品入
副产 品
产出与投人
之 比值 每生产 粮油的消耗量
表 ‘ 不同地区稻田湿地景观生态系流 转化状况比较
一。 一血 讲 韶 晒 砂。
地 区 投入量 · 一 ,
合 计 无 机 有 机
产投比 每生产 粮油
的消耗量
饮 县
长江流域
亚热带山丘区
鱼
。
。
稻田湿地景观生态系统效益分析
生态效益
光能利用率 根据前人的经验 ,
计算出枚县稻 田湿地各种作物的光能利用
率 表 结果表明 , 各种作物的光能利用
率差异较大 同时 , 根据该县稻 田湿地的耕
作制度及各种耕作方式所占比重 , 计算出
稻 田湿地的平均光能利用率为 , 高
于该县旱地的平均光能利用率 ,
增刊 李晓青等 江南丘陵稻 田湿地景观生态系统功能与效益研究
这是 因为稻 田湿地处于季节性水淹条件
下 , 氧化还原作用交替进行 , 土壤养分处于
高度活化状态 , 有利于农作物吸收利用 , 从
而获得较高产量
表 , 故县稻田湿地景观生态系统主要作物的光能利用
状况
卜 脚
俄 亡 讲
作物品种 单 产 生物产量 光能利用率
能流密度 二
食
· 一
”
,
· 一
早 稻
中 稻
晚 稻
油 菜
绿 肥
、
资源利用程度 作物生长发育过程
中 , 在理 想的光 、热 、 水 、 气和养分条件下 ,
与环境的关系协调程度最高 , 其产量也最
高 , 这一产量即为作物的自然生产潜力 但
是 , 在农业生产中 , 作物的实际产量与自然
生产潜 力之间总存在一定差距 , 这 种差距
实际上是对作物与其生长环境协调程度的
反映 , 差距愈小 , 则协调程度愈高 , 作物产
量愈高 , 反之 , 则 自然资源利用率就低 根
据计算 , 牧县稻田湿地的 自然生产潜力为
· 一‘ , 而 年实际 产量 只有
· 一‘ , 资源利用率为 , 尚
有较大开发潜力
产量波动状况 就稻 田湿地而 言 ,
反映系统稳定性高低的指标很多 , 其中产
量在时间上的变动状况是一个 比较有效的
指标 根据 一 年的统计资料分
析 , 枚县稻 田湿地的单产水平虽然在过去
。余年中出现过各种变化状况 , 但其总的
趋势是逐步增长 , 与旱地作物 比较 , 这一趋
势更明显一些 , 而稳定性更强一些 , 这从计
算出的稻 田和旱地主要作物单产的变差系
数可得到更明确的反映 ’ , 经计算 , 水稻单
产在 年里的变差系数为 , 而作为
旱地主要作物的大豆和棉花单产在伺 一时
期的变差系数分别为 。“ 和
经济效益
建国以来 , 枚甚稻 田湿地粮食生产有
了较大发展 , 粮食播种面积和单产水平都
有较大幅度提高 年 , 枚县全县平均
每个劳动力生产粮食 , 人均纯收入
元 , 在全省各县 中仅次于长沙 、 湘潭 、
湘阴 县 , 居第 位 据对 户种植水稻
农户的调查 , 年人均总收入为
元 , 人均纯收入为 元 , 其中水稻生
产纯收入为 元 然而 , 从总体上看 ,
枚县稻 田湿地的投入产出效率不高 , 且经
济效益 呈现下降趋 势 , 年代末期 , 每
元投入可获纯收入 元 , 年代 , 每
元投入可得纯收入 元 , 而 年每
元投入只能获得纯收入 一 元 全县稻
田 湿 地 平均 单 位 面 积 的年 纯 收 入 仅 为
元 ·
一‘ , 与旱地相 比 , 其经济效
益偏低 究其原因 , 不仅在于稻 田湿地景观
生态系统的功能和生产力水平 尚待进一步
提高 , 而且与国家的经济发展形势和经济
政策密切关联
综合效益
为了综合分析稻 田湿地与旱地的效益
差异 , 选取代表生态效益 、 经济效益和社会
效益的 项指标 , 在专家评定的基础上 , 采
用 层 次分析 法 确 定 各指标 的权
重 , 最后计算出稻 田湿地和旱地的综合
效益指数 表 计算结果表明 , 旱地的综
合效益高于稻 田湿地 , 但必须指出的是 , 旱
地综 合效益高于稻 田湿地 , 主要是 由于旱
地经济效益高于稻 田湿地所致
应 用 生 态 学 报 卷
衰 彼县稻田湿地与早地景观生态系统综合效益比较
, , 七 璐 时 衅 倪“扣 五
第 层次 第 层次 效益指数
因 子 权 重 因 子 权 盆 稻 田漫地 早 地
生态效益
经济效益
光能利用率
写
生物生产力
一
资源利用率
写
单位面积总收入
、 元 一 一
单位面积纯收入
元 · ,
产投 比
农产品商品率
。
粮食 自给程度
一
‘
。 。
社会效益
〕
。
。
综合效益
结 论
江南丘陵地 区的稻 田具备湿地的一
般特性 , 又受到人类活动的很大影响 , 是一
种人工 一 自然湿地 该区稻 田湿地包括淹育
性稻 田湿地 、渗育性稻 田湿地 、醋育性稻田
湿地 、潜育性稻 田湿地等基本类型 , 其中潜
育性稻 田湿地和渗育性稻 田湿地在稻 田湿
地空间格局中起较为重要的作用
江南丘陵地 区稻 田湿地景观生态系
统具有较优越的 自然环境条件 , 加上人类
长期的精耕细作 , 形成了比较合理的结构 ,
系统功能较强 , 具体表现在其能量转换效
率及 自然资源利用程度较高等方面
江南丘陵地 区稻 田湿地景观生态系
统与旱地景观生态系统 比较 , 具有较高的
生态效益和社会效益 , 但经济效益较差 , 综
合效益也明显不如后者
参考文献
王 飞等 论湿地及其保护和利用 自然资源
学报 , 一
朱志辉等 我 国陆地生态系统的植物太阳 能
利用率 生态学报 , 一
肖笃宁等 沈 阳西郊景观格局变 化的研究
应用生态学报 , 一
张 超等 计量地理学荃础 高等教育出版
社 , 北京
赵焕臣等 层次分析法 —一种简易的新决策方法 科学出版社 , 北京
徐 琪 湿地农 田 生 态 系统的特点及其调
节 生态学杂志 , 一
,
·
鲍
·
,
, ,