全 文 ：锯 渊
1 9 9 6年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
三 z同 ／
VOL 16，No．2
Apr．， 1996
、 1
生态位适宜度模型及其在土地利
用适宜性评价中的应用
欧阳志云 王如松 符贵南 。／
(中国科学院生态环境研究中心．北京，10085) (湖南桃江县土地管矗局) 一 ／< _，／，．
摘要 生志适宜性评价是生态规划的核心，传统的以因素叠加为特征的适宜性评价方法已无法适皇-牛 f‘z
规划发展与应用的要求，本文尝试根据区域发展与资源环境需求的关系，运用生态位理论，提 出丁生态位
适宜度模型，井与地理信息系统技术相结合，运用于桃江土地利用适宜性评价之中，探讨丁可持续发展生
态学 方法 的基础 。
关键词：生态适宜性 张’黼 生 够槐 一 什 ，必1 ’
ECOLOGICAL NICHE SUITABILITY M ODEL AND rrS
APPLICATION IN LAND SUITABILITY ASSESSM ENT
Ouyang Zhiyun W ang Rusong
(Res~rch C,~ter Ec。_E蝴 蛳 船 姐I Sc~ es，c sc m of sc ，8嘶 g-ch ，100085)
Fu Guinan
(Taojia~g Cb n Land B⋯ ．m 瑚 Pro~ime)
Abstract Ecological suitability assessment is an important step in ecological planning
． This
paper，by appling multi—dimension niche concept，developed an ecological niche suitabilitv n10_
die(ENSM )according to the relations between regional development and loca1 res。ur℃e—envi
ronment condition．The ENSM ，combined with geographical information systems(GIS)and
spatial simulation，was used to analyze regional resource and environmental features， and t。
identify the suitability of regional resource and environmental factors to regional development
．
An application of the ENSM in land use planning of Taojiang county was disscussed，
Key words： ecological suitability，land Use planning，GIS，ecological planning
生态规划系指运用生态学原理及其相关学科的知识，通过生态适宜性分析，寻求与自
国家自然科学基金资助项 目。
收稿 日期 1995 03 27
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生 态 学 报 1 6卷
然和谐、资源潜力相适应的资源开发方式与社会经济发展途径。随着区域资源衰竭 、环境污
染、水土流失等问题加剧 ，通过生态规划方式协调人类活动与 自然及资源的关系，自60年
代以来 ．叉重新受到人们的重视。McHarg通过其杰出的工作 ，使生态规划在高速公路上的
选线、土地利用、森林开发、流域开发、城市与 区域发展等得到了广泛的应用，并逐步发展成
为以生态因素叠台为特征的生态适宜性分析方法及生态规划流程’。 。
随着生态规划应用对象的扩大 ．所面临的任务由单目标的规划，逐步扩展到多目标多属
性 ，涉及区域 自然、社会、经济许多方面的综合性规划。McHarg因素叠合方法已不能满足规
划实践的需要。自80年代以来 ，许多从事生态规划理论及实践的生态学者．规划工作者硬景
观设计师，均进行了大量的探索。先后建立与发展了整体综台法，数学组合法，园素分析 ，逻
辑组台法 等生态适宜性分析方法。然而 ．这些方法多是以 McHarg方法为基础发展起
来的，或是针对特定的研究 目标 ．或是针对 McHarg方法中自然因素简单叠加的缺陷而提出
或设计的。 ，在本文中，尝试根据区域发展对资源及 自然环境条件的需求．及其与区域现状
条件的匹配关系，运用生态位理论，建立生态位适宜度模型，为定量分析区域发展与资源开
发的生态适宜性提供基础．并以桃江农业发展为例 ，运用地理信息系统技术，研究 了生态位
适宜度模型在农业土地利用规划中的应用。
1 生态位适宜度模型
1．1 发展的资源要求与需求生态位
生态位的概念自Grinel 191 7年首先明确定义以来，其概念从 Grinel的“生物在栖息地
所占据的空间单元”，Ehon的“物种在生物群落中的地位和作用”．到 Hutchinson将生态位
拓展为既包括生物的空间位置及其在生物群落中的功能地位，还包括生物在环境空间的位
置，即所谓的“超体积生态位”。超体积生态位的定义为综合描述生物在其生境中对资源谱的
利用方式提供了理论基础。
区域的发展必须有资源为基础．在这里取资源的广义定义，即包括发展所要求的自然环
境、社会经济条件因素以及物质资源 ，从而构成一个多维的资源需求空间。不同的发展措旋
与途径的资源需求空间是不一致的。如农业生产不仅要求合适的气候条件，地理条件与土壤
条件，还要求劳动力及其它物质的输入等．这些条件构成农业生产的资源需求空间；而工业
布局、城镇发展 ．更多关心的是交通、原材料、市场 以及地理条件等因素，这些因素构成其
资源需求空间。为了描述的方便 ，不妨称区域发展对资源的需求所构成的多维空间，为区域
发展的资源需求生态位．简称为需求生态位
发展的资源需求 ，即需求生态位，通常涉及很广，全面分析所有的“资源维”是很困难的。
因此．在实际工作中．通常根据区域资源特征，分析那些可能成为制约条件的资源因素
1．2 发展的要求与现状条件的匹配——生态适宜度模型
区域发展对资源的要求构成需求生态位．而区域现状资源也可以构成对应的资源空间，
两者之间的匹配关系．反映了区域现状资源条件对发展的适宜性程度，其度量可以用生态位
适宜度来估计 。当区域现状资源条件完全满足发展的要求时．显然生态位适宜度为 l，而当
资源条件完全不能满足其对应的资源要求时．生态位适宜度为 0。
发展对资源环境的要求通常可以分为 3类 ，第 1类必须满足其最低要求，而且越丰富越
好；第 2类是在资谭可供给的范围内存在一个适宜区间．即既不能低于一定值，也不能高于
某个值．资源供给过少及过多均将成为限制因素，如农作物对温度环境的要求即属于这一
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2期 欧阳志云等 ：生态位适宜度模型及其在土地利用适宜性评价中的应用
类；第 3类即现状值愈低愈好 。如区域灾害频率越低越好，即属于这一类。因此，我们可以有
下列模型估计生态适宜度。
对第 1种情形 ，有 ：
当 < D⋯
当 n～ < S < D⋯ (1)
当 S > D⋯
式(1)中，x 为 i种资源的生态位适宜度指数 ，S 为i资源现状的测度，D 为对 i资源要求测
度 ，D⋯ 为 i资源要求的低限，D， 为 i资源的理想要求值 ，足 为 i资源的风险性测定，常用
保证率来测度。
对于第 2种资源需求情形，有： ．
n
D⋯
一
，
B
当S ≤ D⋯ 与 S ≥n 一
’ R 当D⋯ < ，≤ D (2)
· R， 当 D < S < D ～
式 (2)中，n一为资源要求的上限，其它符号与(1)式意义相同。
对于第 3种资源需求情形，有 ：
D B ⋯ ⋯ 一 D⋯ < S ≤ D⋯ (3)
S，> D⋯
(3)式 中的符号意义均与(1)、(2)式相同。
而有的资源很难用连续的数量来描述或表达 ，如土壤质地 ，通常划分为沙土、壤土、粘
土及其中间类型组成的系列。这类用类型描述的资源，通常可以在资源需求中给予对应的表
达，再以土壤质地为例 ，如某种作物以壤土为最好，沙壤次之，粘壤勉强适宜 ，粘土不宜等，其
适宜度可以分别用 1．0，0．75，0．5及 0来表示。这类资源的适宜度的估计，有时需要用间接
的方法或实际经验判断。
区域发展的资源需求生态位是一个多种资源所构成的多维空间。根据谢尔福德限制性
定律 ，任何一个生态因子在数量上或质量上的不足 ，就会使该种生物衰退或不能生存n 。显
然，这个定律也适合于分析区域发展与资源的关系，即，在区域发展需求生态位中，任何资源
因素的现状条件，在数量或质量上的不足，即当接近其可利用的限度时，就会成为区域发展
(严格意义上，应是某种发展途径或措旋)的制约因素。因此，在多维资源需求的生态空间中，
只要有一种资源不能满足需求的最低要求，即有一种资源的生态位适宜度为 0，贝』整个生态
位适宜度为 0。固此，多维资源的生态位适宜度指数可用下式估计 ：
一 ( )“ (4)
(4)式中， 为J发展措旋或途径的生态位适宜度指数， ，为i资源因素对J发展措施或途
径的生态位适宜度指数。生态位适宜度指数的大小反映了区域现状资源条件对发展需求的
适宜性程度，从而可以根据生态位适宜值的大小建立初步的区域发展方案与措旋 。
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生 态 学 报 16卷
3 桃江农业土地利用生态适宜分析
桃江县位于湖南省中北部，面积 2063km ，是一个以种植业为主的山区农业县。在这里，
以桃江土地利用适宜性评价为倒，根据该县农作物布局，柑桔、楠竹等农业发展的资源要求，
运用生态位适宜度模型 ，分析评价各土地单元对不同土地利用要求适宜性等级，为桃江农业
发展与农业布局提供基础 。
在本研究中，以该县 l：l0万地形图为底图，运用地理信息系统 EPPI 7作空间模拟的
工具 。
3．1 土地的农业适宜性等级
在这里，农业主要是指以水稻等农作物为
主的农业生产，在桃江作物的布局主要受制于
热量、水分、土壤状况、水土流失、自然灾害频率
等因素(表 1)。运用生态位适宜度模型及地理
信息系统进行空间模拟分析。结果表明，在桃江
对 农 业 利 用 无 任何 障 碍 的土 地 有 2．53×
3．0 hm ，占全县土地面积 的 12．3％．从其分布
来看 ，主要分布在桃花江下游的两岸及资江沿
岸及东南角的灰山港等地(图 1)，进一步 比较
现状土地利用，可以发现．这些最适宜的土地 ，
基本上都在水稻分布区内，这也表明在桃江 ，目
图 1 桃江土地农业适宜分布圈
Fig．1 Taojiang land suitability for crops
前，最好的土地基本上 已用于水稻生产。而农业不适宜的土地主要分布于西南山区，这个地
区坡度较大，地貌多为中低山。
表 1 橇江土地的农业生态适宜性评价表
Table 1 Evaiuafio~ matrix of land snltabflity for crops
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2期 蟛=阳志云等 ：生态位适宜度模型及其在 一地利用适宜性评价中的应用
3．2 土地的林业适宜性
在分析桃江土地的林业适宜性时，考虑到桃江气候条件基本上对林业产生不构成明显
的制约，因此，评价因素主要针对地形、地貌、土壤条件及土地利用等方面。在分析土地利用
对林业的影响时，根据桃江 目前耕地面积步的特点 ．规定凡现在耕地(除坡度大于 25 外)
均不作林业用地 ．因此，有林业用地适宜性评价矩阵(表 2)。通过与桃江实际条件的匹配及
生态位适宜度的计算，结果表 明，在桃江有宜林地 12．27×10 hm ，占全县总面积的 j9．4 ，
其中最适宜土地有 6．2×10 hm。．主要分布在低矮丘陵区(图 2)。
表 2 桃江土地的林业适宜性评价表
Table 2 Eva|aation matrix 0f Iand suitability for forest
3．3 楠竹发展的土地适宜性
楠竹是桃江一种重要的可更新生物资源 ，合理开发利用楠竹资源可推动桃江林业一加工
业的发展。由于桃江良好的气候及土壤条件．自50年代 以来，由于原有常绿阔叶林的砍伐与
破坏 ，引起楠竹的侵入，并逐步取代原来的植物群落 ，竹林面积自 50年代的 1_33×10 多公
顷，增加到 1 991年的 3、6×10 hm 。由于桃江气候条件完全可以满足楠竹生长发育的需要．
楠竹的发展主要受制于土壤母质，地形地貌以及土地利用的影响(表 3) 综合分析上述几种
因素及其组合关系，结果表明，在桃江适宜发展槠竹的面积达 9．4×10 hm。，占全县土地面
积的 46 ，其中最适宜面积为 3．2×10 hm (圉 3)
图 2 桃江土地林业适宜分布图
F ．2 Tao~ang land suitabil[ty f∞ forest
图 3 桃江捕竹发展的适宜分布
F 3 Ta。 ng had su／tahilty
for commerda[hamhoo foTest
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生 态 学 报 1 6卷
3．4 茶叶发展的土地适宜性
茶叶是桃江重要的经济作物，其面积 曾一度发展到 1．07×10 hm ，由于受到市场不稳
的冲击以及发展的盲目性，茶园面积自1980年以来逐年下降，现稳定在O．6×10 hm：左右。
根据茶叶生长发育的特点以及茶叶质量与环境的关 系，在桃江土地的适宜性等级主要取决
于降水、土壤类型、地形地貌等因素 在评价其适宜性时，通常还考虑 交通条件及距居民
点的远近(表 4)。综台分析结果表明，桃江适宜发展茶叶的面积很大，达 5．53×10 hm ．为
全县总土地面积的 2l ，而其中仅有 0．8×10 hm 对茶叶生长很适宜，多分布在平岗地(图
4)
表 3 桃江楠竹发展的土地适宜性评价表
Table 3 Evaluation matrix of land stlitability for commercial bamboo forest
虽适宜
M ost sui讪 k
收适宜
Second s table
勉 强话 宜
Rare suitable
不适宜
Uoguitahte
降水 R n ．I ~>2000 mm 150C 2000 mm
地 貌 Topograph~ 岗地 Tabte had 低 丘 陵 Low Ⅱ
坡度 Stop~ 5，5一 l5 <5 ，15 2O
距错民点远近 <2kal 2 3km
Distance from ~stdetce plot
土地 利用
Land use
1OOO一 1g00一 < 1000 mm
高丘睦，低山 Hl hJ]ty land
20 25 > 30
> 3km0
水田、果园，城镇居民 I{i地
Pad ,orchard urban had
3 5 柑桔发展的土地适宜性
果树作为一类农作物适宜性极广 在进行桃江农村发展规划中，曾就果树的发展征询
桃江农业技术人员及湖南省有关专家的意见，认为根据桃江气候地理特点及目前果树生产
发展的趋势，桃江果树发展应重点考虑柑桔、祧 、梨、李、梅及板栗。因此，在果树发展适宜性
分析中，主要针对这几种果树进行土地适宜性分析。
在进行果树适宜性分析时，主要根据地形地貌、土壤、小气候条件及土地利用进行分析。
结果表明，在桃江柑桔发展适宜区主要分布在资江沿岸及东南角的灰山港区。次适宜区也
多分布于资江以北地区。而这两个地区正是过去发展柑桔所忽视的。桃、梨、李、梅等果树适
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2期 l衍FH志云荨 ：生态位适宜度模型及其在土地利用适宜性评价中的应用 l1 j
宜性 广J．其发展主要受制于地形及土壤条件 ，这 落叶果树的适宜区主要分布在桃花江下游
盆地．此地区地形多为岗地及低矮丘陵。
囤 4 桃扎发展杀叫的适直土地分布圈
Fig．4 Tao~iang land suitability r tea
簪 T
封特 ctr·．
5 桃江不同士地利用类型的上地适宜 吐分布
Fig．5 Taojiang land sultability for differem purposes
3．6 土地综 合适宜性
综台农业、林业、楠竹、茶叶、果树的单项适宜性分析结果，按照下列二项原则进行综
合适宜性分析。这二项原则包括 一是最适宜原则，即某土地单元的土地干玎用适宜性为单
项适宜性分析中的最适宜土地利用类型；二是当上述 5粪土地利用适宜性冲突时，按农田
果树 荼叶 楠竹一林业顺序确定优先等级。综合结果表明，适宜农业土地占 34，6 果树
18，5 、楠竹 25．1 、茶叶 l，8 (图 5)。
4 讨论
生态适宜性分析是生态规划的核心问题 ．随着地理信息系统技术在生态适宜性评价中
的应用，对生态适宜性评价的定量化方法提 出了新的要求 ，本文所提出的生态位适宜度模
型，也是一个尝试。应用结果表明．该模型有如下几个特征 ；一是生态学意义明确，运用该模
型 ．有利于明确影响适宜性的因素 ，并确定评价指标；二是，该模型为一定量化模型便于运用
地理信息系统及其它计算机技术；三是与因素叠台模拟 ．层次整合模型比较，减少了评价过
程的主观判断的参与，使结果更 为客观。该模型的进一步完善与应用还依赖于资源定量化
评价方法的发展。
参 考 文 献
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生 态 学 报 16卷
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生态工程国际会议将于 1996年 1O月在北京召开
为了促进生态工程科学的发展和交流，在国际生态工程学会、中国国家自然科学基金
委员会等组织的支持下，生态工程国际会议将于 1996年 l0月 7日至 11日在北京举行 。生
态工程是科学拄术领域的一 门新兴交叉学科。它将生态学原理与人类工程实践相结合 ，较
好地解决了环境与发展的矛盾，使人类社会和 自然环境均能受益 。生态工程的特点在于它
的资源综合利用，因而费用低、耗能少、产出全面．为解决当今社会发展中由于环境污染和
资源短缺而带来的许多问题提供了新的思路 。近年来，生态工程学 已经引起 了综合农业 、
环境保护、城乡建设、废物处理、生态恢复和 自然保护等许多领域专家的兴趣。1995年春 ，
国际科联环境问题委员会(SCOPE)成立了生态工程专业委员会 ，中国SCOPE也已成立了
专家小组 。国际生态工程学会的交流活动十分活跃。
在著名生态学家马世骏教授的创导下，生态工程学在我国已有了长足的发展，近年来
随着许多农业生态和环境治理生态示范工程的建立和实施，已经取得了大量的成果和经
验 ，已得到国际上广泛关注和承认。但和国际生态工程学界用信息高速公路联系交流比
较，我国从事生态工程的人员相对比较分散，从大量实践中总结经验亟待进一步提高。
本次会议的主题是农业和环境，内容包括农村持续发展、综合生态农业、污水处理和利
用生态工程、综合水产养殖 、固体废弃物处理和生态利用、生态城镇设计、生态系统修复、
生态工程理论和方法等。大会组织委员会主席是颜京松教授和国际生态工程学会理事长 J．
Heeb博士。这次会议对于展示我国生态工程方面的丰硕成果，促进国际间的学术和技术交
流，引进国外的最新成果，从而在更高的层次上进一步发展有着积极作用。会后拟出版论
文集。
这次在北京召开的生态工程国际会议工作语言为英语，另外将为英语有困难的代表提
供服务。目前大会秘书处 已收到五大洲 35多个 国家 160多位学者的与会 申请 ，涵盖范围包
括国际组织、发达国家和发展中国家，申请与会者来自科研机关、高等院校 、拄术公司、地方
有关组织等。大会特别注意邀请具有丰富经验但平时参加交流机会较少的基层组织派代表
参加，以便将我国有代表性的生态示范工程成果推 向国际，同时引进国际先进技术解决 自
身实践中的现实问题。
大会秘书处设在中国科学院生态环境研究中心(-lk京 100085)。目前大会第一轮通知
已经发出。
(大会秘书长 尹澄清)
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