湿热岩溶山区县级小尺度生态经济功能区划

周慧杰 周兴 李史干 吴燕婷 刘云东 朱杰 周强

摘要：【目的】探索湿热岩溶山区县级小尺度生态经济功能区划方法，为其生态经济建设提供理论支持和决策参考，也为湿热岩溶山区生态经济功能区划提供借鉴方法。【方法】以广西大新县为例，在实地调查研究基础上，对湿热岩溶山区县级生态经济功能区划尺度和背景因素的特殊性问题进行分析，把握区划的特殊性和具体要求，从而确定区划的思路与方法。【结果】岩溶山区县级生态经济功能区划等级体系以两个等级为宜，可取行政村级边界作为划分边界；划分指标筛选重点考虑湿热岩溶山区特殊的背景因素，遵照发生历史一致性原则，使用主导標志法，自上而下划分。广西大新县可划分为5个生态经济功能区，下含10个生态经济功能亚区。同时，基于地形起伏度，核算各区人口承载力，并结合各区特征，提出各区发展方向。【结论】研究建立的湿热岩溶山区县级小尺度生态经济功能区划方法具有较强的针对性和可操作性，对相应区域生态经济建设具有一定的指导意义和应用价值。

关键词： 生态经济；功能区划；岩溶山区；广西大新县

中图分类号： K909 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）06-1125-08

Abstract：【Objective】Method of county-level small scale eco-economic functional zoning in damp-hot karst mountainous areas was explored in order to provide theoretical support and decision-making reference for the ecological economic construction of Daxin County， and provide referential method of eco-economic functional zoning for damp-hot karst mountainous areas. 【Method】On the basis of field investigation for Daxin County， Guangxi， this paper analyzed the particularity issues on scale and background factors of county-level eco-economic functional zoning in damp-hot karst mountainous areas， and studied the particularity and specific requirements， so as to determine the thoughts and methods for eco-economic functional zoning. 【Result】It was suggested to divide two grades in county-level eco-economic functional zoning， using administrative village-level boundaries. Zoning selection criteria needed to focus on investigating the background factors in damp-hot karst mountainous areas， followed the principle of historical consistency， used the method of dominant markers and divided from top to bottom. Accordingly， five eco-economic functional zones and ten eco-economic functional subzones were distinguished in Daxin County， Guangxi. At the same time， based on relief amplitude， capacity of the population in each zone was calculated， and development direction for each zone was put forward combining the characteristics of each zone. 【Conclusion】The established method of county-level small scale eco-economic functional zoning in damp-hot karst mountainous areas is targeted and operable. This it is of important guiding significance and application value in the corresponding regional eco-economic construction.

Key words： eco-economy； functional zoning； karst mountainous areas； Daxin County， Guangxi

0 引言

【研究意义】湿热岩溶山区是以湿热气候地带岩溶山地地貌为主的区域，在我国主要分布在西南岩溶区一带（万晔，1998），尤以桂中和桂北、黔西南、湘西南、粤西北、川东南和鄂西南较集中（吴应科等，1998），是我国经济社会发展、自然资源赋存及生态环境均较独特的地域单元。该区域内有色金属矿产、水电资源、旅游、农业气候等资源丰富，但生态环境极其脆弱，经济社会发展较落后，人地关系十分紧张（李阳兵等，2006；周慧杰等，2012），严重制约其可持续发展。因此，研究湿热岩溶山区生态经济功能区划，可为该区域生态经济建设提供指导，从而促进经济社会与资源环境协调发展。【前人研究进展】生态经济功能区划是指从区域自然、经济社会复合生态系统的整体功能出发，综合全面考虑自然要素和人文要素空间组合的相似性和差异性，将研究区域划分为不同类型及等级的生态经济单元，为区域经济持续发展提供指导。我国生态经济功能区划起步较晚，但有其他专项区划的方法体系可借鉴，因此发展较快，目前已取得一定的成果。随着县域经济的发展，特别是生态脆弱区的可持续发展问题越来越多地受到政府和学术界的重视，生态经济功能区划已逐渐由国家级大尺度区划深入到县级小尺度，且重点研究区域向生态脆弱区转移。胡宝清等（1999）以广西融水苗族自治县为例对山区农业生态区划进行研究；王腊春等（2000）以贵州普定县后寨河流域为例对岩溶山区生态环境区划进行研究，将研究区划分为四个生态治理模式区；刘玉龙等（2010）构建了黄土高原区县域生态经济功能区划的指标体系，并应用于吴起县的功能区划；吕详（2015）以四川省犍为县为例，根据生态功能区划的理论与方法，完成了犍为县的生态功能分区，并针对相应生态功能区的主要生态问题提出了管控制度和发展方向。在区划方法上，引入辅助RS、SPSS（王景伟等，2007）、数值分类法（刘伟等，2013）和GIS（鲁莎莎等，2016）等技术手段，从定性走向定量分析，逐渐形成了一套较完善的方法体系。【本研究切入点】现阶段县级小尺度的生态经济功能区划多是套用大尺度的区划理论框架，在很大程度上未能体现县级尺度区划的特殊性和具体要求。特别是岩溶山区县域尺度的区划，未能很好地结合岩溶生态经济复合系统的特点。【拟解决的关键问题】以湿热岩溶山区县域生态经济复合系统为研究对象，在实地调查研究基础上，探讨生态经济功能区划的方法，并应用于广西大新县生态经济功能区划研究，以期为该区域生态经济建设提供理论支持和决策参考，同时为湿热岩溶山区生态经济功能区划提供可借鉴方法。

1 湿热岩溶山区县级小尺度区划特殊性问题分析

1. 1 县级生态经济功能区划尺度的特殊性问题

（1）等级体系。地域差异是区划的基础。地域分异规律有不同的尺度之别，区划的尺度不同，所采用的等级体系也不同（郑度，2008）。县域具有一定地域分异空间，但空间范围相对较小，也就使得县域同时兼备生态经济功能的地域差异性和差异的有限性两大特性。在县域，如果只实行一级划分，则与地市级尺度下二、三级划分的结果相似，不能客观反映县域生态经济功能的分异，降低区划意义；若进行三级区划，由于生态经济功能的地域差异的有限性，容易破坏生态经济系统的完整性（卢浩和王青，2011），违背了区划的整体性原则。本研究认为，对县级尺度区划，生态经济功能等级划分以两个等级为宜，第一级为生态经济功能区，第二级为生态经济功能亚区。

（2）分区边界。关于分区边界，从区划可操作性和统计资料可获性出发，一般采取与行政边界一致的原则，关键问题在于取哪一级的行政边界。考虑到数据的可获得性，通常取乡（镇）级别边界为划分边界，但县级区划尺度较小，对规划单元的特征相对一致性要求较高。而在许多乡（镇）地域内，特别是岩溶山区，地貌、水文、植被等自然要素差异较大，很难满足小尺度区划的质量要求。本研究认为，取行政村一级的边界作为划分边界，能更好地满足小尺度区划对区划单元的特征相对一致性的要求，区划结果更科学，更具实践指导意义。

（3）数据的可获得性。由于目前的统计和普查制度的原因，对县级尺度区划，数据的可获得性有时会成为较大的难题。特别是行政村一级资料，很难得到准确、全面的统计数据。这就严重制约了定量分析方法在县级尺度区划的运用和质量。本研究认为，针对这一问题，改变已有区划方法的固有思维模式，在一些地域分异规律比较容易把握的县域，加入定性分析方法的应用研究，是相当有意义和有必要。

1. 2 湿热岩溶山区生态经济功能区划区域背景因素的特殊性问题

（1）发生一致性原则。湿热岩溶山区复合生态系统要素繁多，演变历史复杂。目前，许多区划仅考虑划分对象的现代特征、现代过程方面的相似与差异，甚至仅用数据指标作简单的聚类，对研究区域生态经济复合系统的时空演化过程、地域分异的影响机制缺乏研究，可能难以保证对划分单元的发生同一性。黄秉维（1962）提出，区划要严格遵照发生历史一致性原则要求，查明研究区地域系统演化历史，把握研究区地域系统的特征、时空演化过程及其机制。

（2）关于划分指标筛选。湿热岩溶山区复合生态系统由于形成的自然、人文环境背景独特，明显表现出三个特性：一是岩溶地质作用发育，自然生态环境脆弱；二是处于湿热气候区，水热条件有利于植被发育，生物资源丰富；三是地处西南山区，人居环境恶劣，人地关系较紧张（袁道先等，2002）。这些特性决定了在区划过程中要充分考虑其特殊的环境背景因素，有针对性地筛选划分指标。

（3）关于区划的方法和途径。对大尺度的地域划分，通常采用主导标志法，运用自上而下顺序逐级划分的演绎法途径；对小尺度的地域划分，则多采用自下而上顺序逐级合并的归纳法途径。本研究对岩溶山区县级小尺度区划使用主导标志法，即自上而下的划分途径。一是湿热岩溶山区生态经济复合系统演化受地质条件制约，地域分异规律较明显，相关要素地理相关性较明确，主导因子比较容易确定（曹建华等，2004）；二是运用自上而下的划分方法，能客观把握和体现生态经济复合系统分异的总体规律，能更好地把握地理相关性和贯彻发生同一性原则；三是能较好地避免定量分析方法受村级行政单元统计数据可获得性限制的问题。

2 大新县生态经济复合系统要素空间分异的影响机制

大新县位于广西西南部边陲，处于云贵高原向华南丘陵过渡带上，属典型的湿热岩溶山区。地貌以岩溶石山为主，属南亚热带季风气候，温湿多雨，雨热同季，多年平均气温21.3 ℃，平均降雨量1362 mm。大新县下辖14个乡（镇）154个村级行政单元，土地总面积27.42×104 ha，人口30.38万人。2015年，全县地区生产总值为99.44亿元，人均生产总值为32775元，农村居民人均纯收入8868元，城镇化率为26.4%，经济发展水平低于广西平均水平。

2. 1 地质构造作用奠定了大新县地貌、水文格局的基本框架

地貌的生成与演变是在地壳构造运动基础上，岩石物理结构和化学性质在外生营力综合作用下不断塑造的结果。根据《广西壮族自治区区域地质志》（广西壮族自治区地质矿产局，1985）及《广西通志·自然地理志》（广西壮族自治区地方志编纂委员会，1994）的记载，其中对研究区地质、地貌及水文发展史的研究表明，在漫长的地质历史时期，大新县域内地壳主要经历了三次较强烈的地壳变动，从而奠定了其地貌、水文分布的基本框架。

2. 2 地貌分布格局主导着大新县生态环境的区域分异

由于地层岩性的差异，从东南部到西北部，石山与土山相间展布。石山和土山呈现出两类截然不同的生境。石山区现存植被主要为石灰岩灌丛，土山区主要为次生常绿阔叶林、季节性雨林和人工针叶林。与土山比较，石山区生态环境较恶劣，地下洞穴纵横，水文动态变化大，旱涝交迭，地表水下渗严重；坡度大，水土流失十分明显，地质灾害频繁；母岩风化后组分容易被水带走，土壤的生成速度慢，土层薄，被破坏以后很难恢复，生态环境脆弱。

2. 3 地形地貌条件制约着大新县社会经济活动的空间分布

如图1所示，从生产条件上，大新县域东北部和西北部为峰丛洼地，地形切割强烈，峰丛连绵，洼地发育，地表径流容易转入地下变成地下水，造成地表缺水而干旱，不利农业生产，可耕地贫乏，地下水埋藏较深，地表河流缺失或深切成峡谷，岸高水低，难以利用，对工农业生产造成较大的不利影响；南部为峰林谷地，地下水埋藏相对较浅，北西向大型谷地发育，沿谷地地表水系发达，地表有松散堆积物，农业生产条件相对较好；中部以峰林臺地平原为主，地表水系发育，地下水埋藏浅，利于工农业生产，经济相对较发达。从生产布局来看，大新县域内山地以水源林和用材林为主；丘陵地区发展畜牧业和经济林；谷地耕作条件较好，用于发展粮食作物；桃城和雷平一带，由于地势平坦，水源条件好，是工农业比较发达的区域。从城镇布局来看，大新县各城镇多位于地势较低平的岩溶盆地和开阔的谷地中，呈近格子状分布，排列有一定的方向性。整体而言，大新县城镇空间格局与该区地貌有较好的关联性，主要受岩溶盆地和谷地控制，多位于北西向和北东向的地质断裂的交汇处。

2. 4 水文环境地域差异严重制约生产布局和人口分布

水文环境从两个方面强烈影响一个地区人们的生产和生活，进而制约着该区域的生产布局和人口分布。一是在地表河流发育的区域水资源丰富，便于人们生产和生活；二是河流下游流域，通常水系发达，地势平坦，适于发展经济和人口聚集。实地调研发现，在大新县黑水河下游流域，特别是在地表河系发育的桃城和雷平等区域农业、工业较发达，而在地表河系欠发育的东北部区域，农业以旱作粮食为主，土地产出率低。

2. 5 优势自然资源影响不同区域的生态经济功能

自然资源可分为两种：一是一般性自然资源，如土地资源和水资源，其规模和质量主要与区域的地貌、水文条件有关；另一种是地域优势资源，其在特定的地域有大规模的分布，如旅游资源、锰矿资源和生物资源。优势自然资源对所在区域的生态经济功能有较大影响。大新县旅游资源非常丰富，旅游景点众多，已开发利用的景点42个，其中国家特级景点1个，国家一级景点6个，国家二级景点15个，国家三级景点20个。但县域旅游景点空间分布不均，主要分布于硕龙镇和堪圩乡，旅游业已发展成为当地的支柱产业。同样，大新县锰矿资源十分丰富，储量居全国首位，但主要分布于下雷镇，采矿业和矿产加工业成为下雷镇主导产业。西大明山自然保护区（小明山片）、恩城自然保护区、下雷自然保护区等3个自治区级自然保护区生物资源比较丰富，生物多样性保护、石漠化防治和水源涵养等生态功能是其主导功能。

2. 6 人类经济社会活动促使区域生态环境进一步演化

在大新县域内，人类活动对生态系统的影响主要体现在土地利用上，農业、水库、采矿、道路建设、城镇化、地下水开发和旅游业的发展对生态系统的影响非常显著。经相关性分析显示，大新县森林覆盖率与人口密度呈显著负相关（P<0.05），相关系数为-0.622；与农业人口密度呈极显著负相关（P<0.01），相关系数为-0.867。森林覆盖率是生态环境状态优劣的重要标志，农业人口密度已成为生态环境状态的主要制约因子。本研究调查结果显示，大新县各乡（镇）均有不同程度的石漠化现象，其中最严重的乡（镇）是五山、硕龙、下雷、榄圩、福隆、龙门和桃城。大新县石漠化可分为3种类型：一是开垦耕作或乱采石料造成的石漠化类型，二是乱砍滥伐或火灾造成的石漠化类型，三是过度放牧造成的石漠化类型，都与人类的社会经济活动密切相关。调查还发现，矿山开采造成的局部区域生态环境问题十分突出。大新县西北部下雷镇采矿业发达，且以露天开采开发为主，多年来不合理的开采给矿山生态环境造成严重的破坏。

3 大新县生态经济功能区划

3. 1 区划原则

本研究采用地域分异、区域共轭性原则、综合分析与主导因素相结合、相似性与差异性及可持续发展原则和行政区相对完整性原则。其中，鉴于区划的尺度和研究区域的客观实际，本研究以村级单位作为区划的基本行政单元。

3. 2 区划的方法和途径

本研究采用主导标志法、按自上而下的顺序分两级进行功能区划分，第一级为生态经济功能区，第二级为生态经济功能亚区。首先在对大新县生态经济复合系统现状特征、时空演化过程和影响机制作深入研究的基础上，运用主导标志法划分第一级，然后运用主导标志法进一步划分第二级，并根据功能亚区的分区结果对第一级生态经济功能区进行局部修订，以便使其更符合客观实际，也使亚区的生态经济功能相对单一化，更具有可操作性。具体的分区方法如下：

第一级为功能区，以自然环境的相似性和差异性为依据，选取地貌、水文两个自然环境本底指标作为划分指标。主要基于以下考虑：一是县内各地气候基本相同，水、热等气候因子已不足以作为大新县生态经济分区的主要指标；二是地貌、水文的空间格局对大新县生态经济功能的地域分异起着主导性的控制作用；三是水文因子作为主要分区指标，按流域进行划分，还能较好地体现按流域整体管理的科学思想。

第二级为功能亚区，即生态经济建设规划设计研究的最基本单元，应充分体现功能亚区的基本生态功能和经济功能。因此，功能亚区的划分以区域的生态功能、经济功能相似性和差异性为依据。选取优势自然资源和人类社会经济活动特点为划分主要指标，由于岩溶山区生态环境的脆弱性已成为区域可持续发展的主要制约因素，因而选取植被和水土流失作为参考指标。

同时，为了更好体现综合性原则，在具体划分过程中，辅以空间叠置法和地理相关分析法进行。运用GIS把大新县行政区划图、地质矿产分布图、地貌图、植被分布图、土地利用现状图等反映研究区全貌和生态经济特征的图谱叠加，并参考农业综合区划图、林业综合区划图、林业生态经济区划图、旅游总体规划图，对大新县复杂的自然生态要素与人文发展要素时空变化进行协同分析，揭示出不同地域的生态经济功能，最终确定生态经济功能区划方案。

3. 3 功能区划方案

如表1和图2所示，本研究将大新县划分为5个生态经济功能区，下含10个生态经济功能亚区。其中，东部小明山水源头山地丘陵生态经济功能区（Ⅰ）、东北部地下河域峰丛洼地生态经济功能区（Ⅱ）、东南部揽圩河流域峰林谷地生态经济功能区（Ⅳ）分别对应一个生态经济功能亚区；中部黑水河下游流域峰林谷地平原生态经济功能区（Ⅲ）划分为5个生态经济功能亚区；西北部黑水河上游流域峰丛洼地生态经济功能区（Ⅴ）划分为2个生态经济功能亚区。

3. 4 生态经济功能区亚区人口承载力评价

区域人口承载力的评价是区域人口分布合理性评判的基础。目前，对人口承载力的研究主要从土地资源、矿产资源、水资源、粮食和环境等不同角度入手，选择不同的资源作为限制因子，计算区域人口承载力（张耀军等，2008）。考虑到研究区的特殊性，本研究根据岩溶区地貌类型对人类活动和生态发展的限制，结合地形起伏度，估算各亚区人口承载力。

3. 4. 1 研究区地形起伏度 地形起伏度是一个地区地形和地貌特征的反映，一般用海拔高程和地表切割程度来综合表征。地形起伏度越大，对区域人口承载力的限制也越大（匡耀求等，2008；肖池伟等，2016）。根据《国家人口发展功能区工作技术导则》，地形起伏度的计算公式如下：

RDLS=ALT/1000+[Max（H）-Min（H）]×[1-P（A）/

A]/500（1）

式中，ALT为区域平均海拔高程（m），Max（H）、Min（H）分别为区域最高和最低海拔（m），A为区域总面积（ha），P（A）为区域平地面积（ha）。

本研究使用30 m×30 m分辨率的数字化地形图，选取90 m×90 m网格，计算得出大新县生态经济功能区亚区的地形起伏度指数（表2）。从表2可看出，各亚区地形起伏度分异度较好，其中，地形起伏度最大的是Ⅰ-1，其地形起伏度高达2.003，为中低山地貌，而地形起伏度最小的是III-4，其地形起伏度仅为0.854，为丘陵地貌；II-1、V-1和V-2分别位于研究区东北部和西北部（图1），地形起伏度指数大于1.5，属峰丛洼地地貌，是全县海拔最高、地形起伏度最大的区域。以地形起伏度等于1.0为界，可以将峰林谷地区与丘陵区清楚地区分开来。分别以地形起伏度等于1.5和1.0为界，可将生态经济功能区划分为中低山区—峰丛洼地区、低山—峰林谷地区、丘陵区—岩溶谷地三大地貌组合类型。

3. 4. 2 人口承载力标准 不同的地貌形成了对人类活动和生态发展的限制，从而影响了人口的承载力（周慧杰，2015）。蒋忠诚等（2011）研究认为，岩溶山地、峰丛洼地区人口容量为≤50人/100 ha，峰林谷地、岩溶槽谷区为≤100人/100 ha，岩溶平原区为≤150人/100 ha。同时，部分学者的研究成果显示，岩溶中、低山区的人口密度应与常态山区的中山区一致，为100人/100 ha，岩溶谷地区的人口密度则与非可溶岩低山丘陵区一致，为100～200人/100 ha。综合上述研究结果，根据研究区实际情况，本研究设定研究区各种地貌类型对应人口承载力分别为中低山区—峰丛洼地区50～100人/100 ha、低山—峰林谷地区101～150人/100 ha、丘陵区—岩溶谷地151～200人/100 ha，对应地形起伏度分别为1.500～2.000、1.000～1.500和1.000～0.500。

3. 4. 3 评价结果 基于地形起伏度人口承载力标准，综合考虑城镇对人口的聚集功能和自然保护区对人口的限制作用，得到大新县生态经济功能亚区的人口承载力评价结果（表3）。由表3可知，全县人口承载力富余为24755人，各亚区存在明显差异，人口承载力富余区和人口超载区各5个，人口超载区为I-1、II-1、III-1、III-5和V-2，人口承载力富余区为III-2、III-3、III-4、IV-1和V-1。人口超载区主要处于海拔相对较高的区域，超载程度10%～50%，超载最大的为东北部峰丛洼地水土保持、林牧果业生态经济功能亚区（II-1），其为大新县最典型的峰丛洼地区，属右江流域，地下水深埋；人口富余区主要处于海拔相对较低的区域，富余程度10.0%～30.0%，富余最多的为中部峰林台地平原生物多样性保护、粮糖林果业、生态工业、生态城市生态经济功能亚区（III-2），为县城所在地。

3. 5 生态经济功能区亚区的特征及其发展方向

依据上述评价结果，以及生态经济功能亚区的地形地貌特点、经济社会发展情况，本研究确定了各亚区的社会、经济及生态发展方向（表4）。

4 结论

研究建立的湿热岩溶山区县级小尺度生态经济功能区划方法具有较强的针对性和可操作性，对相应区域生态经济建设具有一定的指导意义和应用价值。

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（责任编辑 邓慧灵）