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墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal-Coy项目区土地利用/土地覆被的空间配置

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墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal-Coy项目区 土地利用/土地覆被的空间配置 Spatial Configuration of Land-use/Land-cover in the Pujal—Coy Project Area,Huasteca Potosina Region,Mexico Humberto Reyes Hem ̄adez,Miguel Aguilar Robledo,Juan Rogelio Aguirre Rivera,Javier Fortanelli Martfnez 文章分析了墨西哥圣路易斯波托西州(San Luis Potos[)东部 的Huasteca Potosina地区Pujal—Coy项目区的土地利用/土地覆被 的配置和空间重组的关系,同时分析了土地利用,土地覆被变化 Tamuin市,共包括720 km 。第二阶段从1978年开始,包括2300 km2其中还包括San Vicente Tancuayalab市 】。总体来看,灌溉面 积约3000 km 。 与该地区主要的环境状况间的相互关系。土地利用/土地覆被的 变化是通过对不同日期的卫星图像的分析和解译确定的。不同研 虽然在Pujal—Coy项目的早期,由被畜牧业和“闲置土地”(正 式名称为原始植被覆盖区)极大改变的自然植被所形成的牧场, 向种植油料作物,农产品和谷物的灌溉土地转变,从而引起并造 成了农业地带的加速扩大,但由粗放饲养业向集约农业转换的计 划只是部分地实现了。最近,由该项目所推动的土地利用方式恢 复到这样的程度,目前,土地利用/土地覆被的变化表明了一个 完阶段对于变化的确定与当前的主导自然因素相关。研究结果表 明,农业活动的空间配置最初是由区域发展项目的实施造成的, 并与诸如土壤类型,坡度和气候等制约因素密切相关。特别是前 者所代表的因素导致了目前农业活动分布格局的建立。 明确优势,即养牛的牧场土地开始转向种植业。 引言 土地利用和土地覆被代表的两个因素,很好地证明地球表面 然而把养牛业的调整归因于社会经济、文化和政治因素被少 数作者所广泛证明 ,但对于该地区中种植业和养牛业土地利 用的构造和空间重组中环境条件的影响到目前为止尚未进行深入 分析。在这一背景下,文章分析了1973~2000年间Huasteca Potosina地区的Pujal—Coy项目区目前的土地利用/土地覆被的配 的变化源于长期的人类活动。一方面,土地覆被指的是覆盖地球 表面的自然产生的植被,另一方面,土地利用的特点是指人类对 特定植被类型进行的土地整理,活动和产品生产,从而对土地覆 被的改变或持续。遗憾的是,来自这一过程的影响往往是与森林 砍伐,生态系统的退化和破碎,荒漠化和水文循环的破坏,生物 多样性的丧失,人类群体脆弱性的增加有关” 】。依赖于在任何 置和重组过程中环境条件的影响。文章说明了在世界上的一些热 带和亚热带地区土地利用/土地覆被的空间配置中环境状况所起 的重要作用。 特定地区现行的不同自然、社会经济和技术条件,土地利用的变 化可能会暂时性或永久性的引发其他变化,或导致土壤退化最终 造成土地被遗弃。一般而言,对他们的转化和恢复的可能性与相 关原因之间间可能是深刻的亦或是肤浅的:越是深远和持久的土 研究区概述 Pujal—Coy项目区位于北纬21。37 ~22。28 ,西经98。 07 ~98。50 之间,在地形上属于墨西哥沿海平原的海湾省 区,总面积3056 km ,其中包括墨西哥圣路易斯波托西州东部 的Ebano、Tamuin和San Vicente Tancuayalab市。 地利用模式,其潜在的逆转或调整越难 。 在20世纪后半期,基于集体机械化农业和密集畜牧业系统 的发展,墨西哥的热带和亚热带地区实施了一系列的区域发展项 其中Tampaon河位于研究区的中心,是流经这一平原区的主 要干流河,其河水用于092号灌溉区。Moctezuma河位于San 目旨在推动停滞的经济区。Pujal—Coy项目是正式名称为“拉丁美 洲的最大灌溉区”的一部分,包括位于帕努科河(Panuco River) Vicente Tancuayalab市的东部,是圣路易斯波托西州和韦拉克鲁斯 州(Veracruz State)的自然边界,其河水用于灌溉。而Moctezuma 较低的盆地区总数达7200km 的水田地。特别地,Pujal-Coy项目 位于圣路易斯波托西州较低的盆地地区的Huasteca地区,沿着 Tampaon.Moctezuma河与Tamesi河的河漫滩分布;这一项目是作 为一项复杂的土地利用变化计划来规划的,该计划将包括对占主 河和Tampaon河的合并处产生了帕努科河(图1)。 该地区基本上是一个略向西南方倾斜的宽广平原,包括位于 Tamu in市北部穿越在高山丘陵带的小面积低丘陵和分散的低山 区,海拔高度介于100~150m之间,坡度为4%~15%;最低海 体地位的广阔的畜牧业向依靠灌溉的集约化农业转变。这一项目 计划分两个阶段进行,第一阶段从1 973年开始,在Eballo和 AMBIO Vol 37,No 5,July 2008 AMmO ̄ ̄权为瑞典皇家科学院所有拔高度为15m,位于Tampaon河和Moctezuma河的交汇处。地质 底层由沉积岩组成,主要是晚白垩世的细屑岩,占该地区的 363 http://w忡ambio—chinese.tom 图1 Pujal—Coy项目区在墨西哥的Huasteca Potosina地区的位置 80%,其余地区则为第四纪冲积层,主要集中于河漫滩区。在 Tamu i n市西部有一段狭长的石灰岩边缘区,以及小面积的砾 方法 为了确定先前的土地利用配置及以后的重组织情况,研究中 使用了四景具有地理参考的陆地卫星影像:三景空间分辨率为 60m的多光谱扫描仪系统(MSS)影像(1973年5月,1985年10 月和1990年10月),和一景2000年4月的30m分辨率的增强型 岩区和由泻湖及其他永久水体占据的沼泽区[1o1。 根据卡彭(Koppen)的修订分类法,研究区北部、中心和西 部地区的盛行气候,对应于夏季降水的温暖半湿润气候(Aw (e) gw ),作为该气候类型中最干旱的一种,占本地区85%以上的 区域。这一气候类型表现为年平均气温24.5℃,年均降雨量为 870 mm。越往南,气候变得更加湿润,并被列为夏季降水的半 湿润气候(Aw (e)gw );这介于前者(较为干旱)和位于研究 专题制图仪(ETM+)影像。使用1866年克拉克椭球体,这些图 像被投影到通用模轴墨卡托托坐标系统(UTM)的第14分区。在 目前的分析中,有l099 X 1459个像素被认为是MSS影像中的 区以西的具有最大降水量的狭长地带Aw,之间。这一气候类型表 现为年均降雨量1 350 mm和年平均气温25℃。该地区的降雨模 式具有明显的季节性特点,在7、8月间有一段相对干旱的时期。 分景,有2521 X 3161个像素被认为是ETM+影像的分景(总 共达到5770 km ),他们共同组成了总的研究区。这些具有预先 地理参考的数字图像是由墨西哥国立自治大学(UNAM)地理研 究所提供。 利用IDRISIK软件和MSS影像的第2,3,4波段及ETM+影 像的第5和7波段对这些影像进行数字化处理。基于整个研究区 364 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 AMBIO Vo1.37,No.5,July 2008 的先验知识,选取研究区的每一个土地覆被属性作为训练样本, 以获得有良好代表性的样本和野外数据集。通过各种图像增强融 合的显示,对训练样本进行屏幕数字化和编辑。首先,作为样本 区的多边形被界定为以下土地利用类型:三种不同类型的热带森 层、植被类型、土地利用潜力、灌溉面积、海拔及坡度的各矢量 图层输出到1DRISI K软件中,利用先前开发的变化图制作新的叠 加地图。这一程序能够建立起土地利用的变化和每个所描述的变 数之间的对应关系。 林(低棘刺、低落叶、中高半落叶),灌溉农业,非灌溉农业,牧 场,次生灌木丛,次生林,水体,和人类居住区。 通过使用土地变化图与每个非生物因素之间的交叉表中的数 据,进行了大量的统计分析。首先,进行相关性分析以调查各变 量的统计行为。结果表明所有变量呈显著相关(r >0.83),并 且土壤类型代表了大多数的相关变数。因此,土壤类型被选为指 标变量。相反,降水量这一变量表现出最大的独立性,所以与土 通过这一流程所生成的特征文件含有统计信息,以帮助确定 根据多维属性空间中的分离性进行的分类效果是否良好。利用可 分离性措施,如分歧度、转化的分歧度以及欧氏距离对训练样区 相应的土地覆被特征进行评价,从而确定各波段的每个覆盖类型 的光谱特征曲线。随着对各波段的土地覆被类型的分离,分析了 其相应的直方图。若这些直方图没有呈正态分布时,训练样区的 界线将被重新界定,程序也将再次运行。此外,由于难以对三种 热带森林类型进行很好的区分,这些类型被归被成同一类型,同 样对于两种农业类型也如此。 然后利用最大似然监督分类法… 处理最终的特征,产生 壤类型相同,也被选为下一阶段的分析。 相关的变化信息及对应的覆盖表层从有关数据库中获取,并 输出到PC—ORD v.4软件中。该计划的目标是在今后的研究期间, 即1985~1990和1990~2000期间,通过DECORANA计划利用 无倾向对应分析法(DCA)实施一种多变量分类分析。由于目的 是确定自1986年以来,国家基金对r'ujal—Coy项目区的开发资助 结束后所发生的变化趋势,所以只包含了这些期间。 分类的土地利用/土地覆被图以进行变化监测。在监督分类方法 中,每一分类的光谱响应向量都模拟有一个多元正态分布,这些 模型的参数从训练样本估计获得。仅仅依靠每个独特像素的光谱 DCA的主要目标是描述样本单元和其属性间的关系,因此, 地理单元(土壤、气候、农业)及其相应的植被覆盖变化过程在 小尺度的空间中尽可能地准确。最终产品通常为二维图表(但不 响应,最大似然分类器将各个像素分配到一种候选土地覆被类型 中。 通过实施一些实地考察来核实当前的土地利用/土地覆被, 地形的自然状况及与之相关的土地利用情况。纠正所发现的分类 是必须这样),其中相似的属性和单元表现为彼此接近,而不同 实体相互分开。DCA是基于倒数平均,但不存在伪坐标轴的问 题,也没有第一坐标轴中对立点的压缩,而后者是因子对应分析 (FCA) 的特征。 中的每个错误,并将归类错误的像素分配到正确的类别中。通过 对比地面的参考数据,进而对土地覆被结果图的准确性进行评 价。首先,为了对比1973、1985和1990年的分类结果图中的准 确性,将分类结果与由国家地理、统计与信息研究所” l‘‘放牧率 评估技术委员会-[i5]出版的地图,及由植物学家J.Rzedowski起草 的圣路易斯波托西州植被图It 61进行比较。 此外,利用随机的分层抽样方法,通过IDRISI K软件得到了 包含研究区500个控制点的覆盖面。对于每一个点验证对其监测 到的变化和相关的环境条件(土壤类型,降水,坡度,是/否灌 溉)。将这些点的信息输出到STATISTICA 6.0软件中,通过逐步 统计法进行多元判别分析(MDA)。 多元判别分析是判别分析的延伸,且和多方差分析 (MANOVA)相关,并共享许多相同的假设与检验。通常,在一 2000年影像分类结果准确性的评价是通过对比以前在该地区 采集的参考数据进行的。为了这样做,将先前定义的每一个类别 中的要素建立相应的数字档案,以代表“真实”的土地覆被;最 后将这些与所获得的分类结果进行对比。这一过程所产生的交叉 数据表或错误矩阵,显示出所谓“真实”的土地覆被与地图中所 表示的分类间的关系及相对误差。对总的分类精度进行测评,结 果为87%的像素归类正确。 输出地图例尺为1:125 000。通过这种方式,1973、1985、 1990和2000年的土地利用/土地覆被图得以精细制作,图中主 要包括以下几类:1)热带森林,2)牧场,3)作物用地,4)灌 项研究中它包括几个变量,以确定哪一个(些)促进了不同组之 间的差别。在这种情况下,我们得到总的方差矩阵和协方差矩 阵;同样地,我们获得组内共有的方差矩阵和协方差矩阵。 通过多元F检验,我们比较了这两组矩阵,以确定组间是否 有任何显着性差异(针对所有变量)。对于多元方差分析或多方 差分析这一过程是相同的。分析共有两个步骤:1)F检验(Wilks’ lambda)是用来测试判别模式作为一个整体是否显著;2)若F检 验表现显著,然后对每个独立变量进行评估,查看在一组的均值 中哪些明显不同,并用来对其他因变量进行分类。在这种情况 木丛,5)次生林,6)水体。 考虑到MSS影像的空间分辨率一一最初像素尺寸为79m X 79m,后来重新采样的像素尺寸为60 in×60m,这与2000年的 下,多元判别分析(MDA)用来确定哪个(些)变量是土地利 用变化的最佳预报值。 ETM+影像分辨率(像素尺寸为30m×30m)有差别,因此在 比较样图前,通过图像收缩程序将ETM+影像的像素大小减少, 结果和讨论 1973年在该项目开始时,所研究的低地中最流行的活动中是 对基于牧场和次生灌木丛的自由放牧基础上的广泛的养牛业。农 业被视为次要活动,其重要性次干养牛业,仅限于河岸区(由冲 以使所有图像的空间分辨率均统一为60m×60m。 通过地图叠加和表格交叉 ”】,1973~1985期间、1985~ 1990期间和1990~2000期间,土地利用发生变化和保持不变的 区域被定位与量化。这样,构造出每个研究阶段表征土地利用/ 土地覆被变化的地图和表格。 将先前制作的对应于土壤区、等降雨线、气候类型、地质底 AMBIO Vo1.37,No 5,July 2008 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 积土形成肥沃河漫滩)。因此,牧场占地667.1 km ,为区域总面 积的21.8%,耕地面积占449.6 km (占14.7%),热带森林占地 面积为982.7km (占32.1%)(表1,图2)。牧场主要分布在Tamu[n 365 市,那时被大范围的从东持续到西的热带森林所包围。农业用地 羁 主要集中在Ebano市东北部的Moctezuma河和Tampaon河的河岸 区(图3a)。 1973~1985年,超过731 km 的热带森林被砍伐;这归因于 项目的实施,其中包括诸如提供农民进行彻底的森林砍伐行动。 在同一时期,牧场地的面积只有微不足道的3.82 km 的减少,而 l I 耕地面积增加了259.4 km (表1,图2)。养牛业用地和林地的加 速转化造成耕地面积的扩张,尤其在Ebano和Tamufn市的北部最 为明显。然而,粗放养牛业向以灌溉为基础的集约农业的预期转 化尚没有完成。到1 990年,在项目第二阶段开始的时候变得更 为明显,因为该地区的次生植被变得很常见,且主要分布在San 豢 b l鍪臣  譬瓣 年份 Vicente Tancuayalab市和Tamu[n市的北部与中部地区(图3b)。 1986年,到该项目的财政支持正式中止时,研究区的土地利 图2 1973-2000年墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal-Coy项目区的 土地利用/土地覆被变化 用/土地覆被变化空间重构的研究已经运转起来,但其环境成本 也很高。事实上,自1978年以来,有证据表明原先在该地区盛 行的养牛业在回升。此外,1985~1990年间该地区的农业活动 有一个意外的转变。在此期间,牧场地的面积大幅增加,超过了 510 km ,而耕地面积却减少了185.69 km 。这已经证明以往的 土地使用方式正在发生变化,在下个十年中这一趋势变得更多明 显。到1990年,牧场地达到了1175.4 km (占总面积的38.5%), 比农业用地的两倍还多,农业用地仅占523.3 km。(17.3%)(表 1,图2和图3b、C)。 别特性。各种不同土壤的组合大约可确定出1 3个土壤小区(表 2,图4)。 薄层土和疏松岩性土位于最高的地块上,在Tamu in市的北 部和西部。疏松岩性土是浅层土壤,位于丘陵地区,范围较小; 这些土壤常混有薄层土且有岩石出露。其土壤肥力多样,由于其 土壤厚度和其它物理性质的限制造成了其农业用途的局限性。薄 层土通常更浅且常伴有坚硬岩石,位于陡峭山坡与缓坡过渡区。 这些土壤的大部分在农业实践和生产方面具有局限性” 。 2000年,在San Vicente Tancuayalab市和Tamufn市,牧场地 扩散到整个区域,几乎包括了全部区域。到2000年,专门用于 这项活动的土地增加了792.9 km ,面积从1990年的1 175.4 km 达到了1968.2 km ,超过了区域总面积的64%(表1,图2)。在 Tamu[n市的北部和San Vicente Tancuayalab市的西南地区,这种 增长尤为明显。农作物用地仅占整个项目区面积的16%,即仅比 潜育土,分布在Ebano和Tamufn市南部的洪水易发区。较膨 转土来说,这些土壤含有较少的膨胀粘土和较多的有机质,所以 在农业和畜牧业方面限制较少。潜育土包含一层能周期性湿润的 土层,如能保持合适排水,其土壤肥力足够农业使用。淋溶黑土 出现在研究区的北部稀少的丘陵区。这些土壤含有一层丰富的有 机质和养分层;虽然其土层厚度取决于当地地貌,但通常高于 1m。淋溶黑土用于畜牧业的结果令人满意。 膨转土是最丰富的土壤类型,位于三市的低地区,约占区域 总面积的66%。这些土壤位于平地、缓坡、梯田或低地区;他 1973年超出了73 km 。该地区的灌溉设施仅有670 km ;此外, 在项目第二阶段建设的大部分基础设施已经失效或毁坏(图3d)。 虽然Pujal—Coy项目区土地利用的重新定位归因于社会经济, 文化和政治因素的影响,但在政府停止对这一项目的资助后的调 查报告结果表明,土壤和地貌的自然属性是解释土地利用,土地 覆被配置的其他因素。土壤单元的空间分布和土地利用形式间的 ■0口口a B 们具有致密纹理结构,有机物含量较低。膨转土的一个共同特点 是膨胀粘土占优势,且通常含高岭石,由于其极易受潮从而阻碍 了其农业用途。一方面,当地表水分过多时,膨转土容易发生流 森牧作次次水 关系也证明达一观点。 月灌林 地术 林场物生生域 失;另一方面,当它们变干时又很容易发生裂纹:表层土壤向下 移动造成土层的逆转,这些特性使其难于耕作 】。 1985~1990年的DCA分析结果表明在第一坐标轴,按热带 Pujal—Coy项目区5种主要的土壤类型为:膨转土(Vertiso1)、潜 育土(Gleyso1)、薄层土(Leptoso1)、疏松岩性土(Regoso1)和淋溶黑 土(Feozem)。一股来说,这些土壤单元不是孤立的,而是通过特 定的土壤单元和其相关的单元类型间的优势形成了一些固定的微 小区域,且随化学、物理状况的不同每个小区都表现出不同的类 森林一次生植被一牧场一耕地的序列土地利用/土地覆被呈现梯 度变化(图5a、b)。然而,次生植被的变化含有很大程度的梯度, 并表明在一个时期内这一趋势不够清晰。同样,环境状况的分级 表1 t 973.1 985、1 990和2000年墨蓖哥Huasteca Potosina地区Pulal—Coy项目区的土地幂 用,土地覆被 面积(km。),年 土地利用/土地覆被森林 牧场 作物用地 次生灌木l从 t973 982.72 667.10 449.62 615.13 287.16 1985 251.64 1990 l78 2 1175.45 102.16 663.28 709。06 1032.83 368.22 31.O2 1968.20 51O.33 523.37 523.37 189.44 249。ll 36.8l 次生林 水城 576.68 65.57 54.32 366 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 AMBIO Vol 37,No 5,July 2008 (图5c)也反映出格局不够清楚。在坐标轴1的右边,仅有明显 的农产品质量较低的浅层土壤(I、II和IV),与之相对应的是没 有遭受采伐或处于向牧场地或作物用地转化的热带森林。V、VIII 和x土壤小区出现在等级空间的中心,以中等质量的土壤为主 (即疏松岩性土和盐性膨转土),同时含有向牧场地转化的重要组 分。XI、XII和XIII土壤小区也出现在同一空间,尽管这一区域 也出现了高质量的土壤,但似乎这里正在向次生植被转化(图 5b)。 在平缓山区Ix和VII小区的膨转土位于第一坐标轴的左边, 与传统的非灌溉作物用地相关。在第一坐标轴灌区(R)和非灌 区(S)用地似乎已经彼此接近,这表明与土壤湿度管理相关的 植被空间格局的独立性。不同降雨量的地区按从低到高的降水梯 度从左至右排列,表明农业一低降水,热带森林一高降水和牧场 地中等降水彼此相关。然而,1250mm与1350 mm的降水区表 在1990~2000期间,总的热带森林次生植被一牧场耕 现出与这一格局的不协调(图5a、c)。 地的梯度仍然存在,但向牧场地和次生植被的转化集中于坐标轴 1的中心(图5d、e)。同样明显的是,与前一时期对应的梯度相 比,向次生植被的转化量正在减少,而向耕地的转化则明显位于 坐标轴1的左端(图5e)。 与土地利用,土地覆被的总体梯度相一致,土壤小区的分级 表明了农业土壤质量的分级梯度,其范围从位于山峰和陡峭山坡 的薄层土与疏松岩性土,到位于山麓和非河岸低地区的淋溶黑土 和膨转土或相关的疏松岩性土等中等质量的土壤带,直到位于丘 图3 1 973、1 985,1 990和2000年墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal- Coy项目区的土地利用/土地覆被转化 陵低地和河岸地区的膨转土。这种方式下的梯度很明显,如在坡 度和深度方面低质量的土壤,与初级的或与正经历向农业活动转 化的热带森林地区相关联;在深度或砂砾存在或盐分方面中等质 量的土壤与牧场相关联,而河岸的土壤则与倾于成为耕地的区域 相关联(图5d)。 的区别能力可以接受一一 值接近0表明完美的判别能力。第二 个模型包含了土壤小区这一变量,从而减少了F值和50%的典型 相关性(0.38%),此外它提高了 值,这意味着,两个变量混 灌溉地和非灌溉地分别与高质量和低中质量的土壤相关。同 样在坐标轴1从左向右,降水梯度范围发生在低(850 mm)到 杂了这一测试值的区别能力;尽管如此,这两个模型具有显著的 统计意义。 在1990~2000期间,第一个模型表明,坡度仍然是区别变 高(1350 mm)之间(除略有不协调的1250 mm地区)。这似乎 表明了一种与源自降雨的水分相反的格局,即降雨量最多的地区 与浅层土壤和陡峭坡地相重叠,而降雨量少的地区与中高品质的 农业用地相对应(图5d、f)。 化检测的最好变量,其典型相关为0.74。相反, 值(0.45)表 明与1985—1990期间相比,模型的区别能力略有提高。第二个模 型同前一模型一样,仍包含土壤小区这一变量,从而造成了F值 (模型一为35.2;模型二为17.0)的下降,并提高了 值(0.77)。 在这两个时期中,没有对第二坐标轴进行解释,因为相比第 一轴(r 分别为0.83和0.85)来说,它对判定系数贡献很小(r 分别为0.10和0.04)。轴和判定系数的相对值之间相关的重要性, 在因子对应分析(FCA)中通过合适的或典型的值(特征值)进 行了定义;但是,在无倾向对应分析(DCA)中对FCA缺陷的改 与1985~1990期间类似,土壤变量的引入减少了测试的区别值。 然而,这两个模型也具有显著的统计意义。 考虑到研究区内存在的每个土壤单元的特性,可以发现他们 与地貌密切相关。由此,疏松岩性土主要分布在低山地区,而薄 正影响了特征值和轴结构间的一致性。这表明了通过等级空间和 原始多维空间之间的距离的判定系数(r )的等级效力评估。作 为观测值的一个函数,可以像这种情况下,由是否仅分析第一轴 的数据结构决定,或包含一个或更多其他轴的数据结构。 层土主要分布于陡峭地和下降的平缓坡地上。相反,膨转土主要 分布在平坦地点或缓坡,一股为梯田或低地。 值得一提的是:1)膨转土,硬质的土壤类型,占本研究区 与先前的分析相符,多维分析的结果表明,坡度和土壤小区 是在1985~1990和1990~2000期间分析的群组中能进行最好区 分的变量(表3)。这意味着这两个变量在Pujal—Coy项目区的土 地利用/土地覆被变化中是统计相关的。 在1985~1990期间,模型一表明,坡度是区别发生变化的 最好变量(典型相关为0.71)。相反, 值(0.50)表明了模型 AMBIO Vol 37,No 5,July 2008 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 60%以上;2)大部分的殖民地居民(ejidatarios)不熟悉灌溉和 现代农业系统;3)在Pujal—Coy的低地区农业传统事实上几乎不 存在;4)特别地,贯穿整个研究区只有420 km 的灌溉区,其 余土地仍属于未灌溉地 。虽然开展了详细的农业土壤研究 ”, 但土壤管理(例如膨转土)和其特殊的特征显然在项目实施之前 和实施过程中被明显忽视或低估了。那时,自上而下的管理模式 367 ⅡmⅣvⅥⅦⅦⅨxⅪ Ⅻ 表2墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal—Coy项目送土壤小区确定 土壤小区 土壤单位 LPq+LPk+R 描述 面积(km ) LPk+PHh+RGc(L) RGc+LPq(L1 LPk+VRh,(DL) },l弛+RGc+VRc(L) VRh叶_RGc+Pm(G) VRh )Ⅷl(G) VRc+VRsfS VRsfS VRh VR五十VRc VRh+GLh VRhrG 褥质薄屡土,碎状薄层±和石灰性疏松岩土 碎状薄屡土,典型黑土和石灰性疏松岩土,外表均覆有薄的 固岩帽 石灰性疏松岩土和石质薄层土,外表均覆有薄的坚固岩帽 碎状薄层土和薄层膨转土,均有稳定的坚蓐岩帽 灰性黑土,石灰性疏松岩土葶 钙质膨转土,外表均覆有薄的坚固岩帽 薄屡膨转土,石获性疏松岩土和典型黑土,砂砾层厚度小予7.5cm 薄层嘭转士和典型黑土,砂砾层厚度小于7.5cm 含铬膨转土和盐性膨转土,土表含可溶盐类及钠 盐性膨转土。±表含可溶盐类及钠 薄层膨转土,不受物理或化学性质的限制 薄层膨转土和含铬膨转土,不受物理或化学性质的限制 薄层膨转土和薄层潜育土,不受物理或化学性质的限制 薄层膨转土,砂砾层犟度小予7.5cm. 由国家来实施,同时联邦紧急机构的参与以满足计划的行动和目 超过66%的面积的这一土壤类转成牧场地 而这一活动几乎 标,这就是从未考虑热带土壤管理培训和其战略实施的两个主要 原因。 不需要犁耕。除了难以管理这些土壤外,缺乏灌溉是另一个主要 因素,从而迫使农民在自己的土地上扩大休耕期(降低农业劳动 力成本),并且在多数情况下,实施一年生作物和多年生牧草的 轮耕,这也是在其他热带地区常用的方法 ]。 为了实现对膨转土的充分管理,在几个牧草农业周期之后的 一此外,作为凝聚力、可塑性和粘附性的功能 22,23],膨转土需 要最佳的含水量,以进行耕作和除草。而这只能通过灌溉进行水 分的调节应用(该目标仅能部分满足)和适当的有效机制才能实 现,直到这一土壤类型具备旱作耕种条件。 段有限的期间中,需要一个农作物交替种植的制度,以增加有 这可能是解释它的原因之一,在1985~2000期间,该地区 机质含量,从而改善土壤理化性质l2 。这已经成为面对引入到热 带和亚热带地区的耕作模式(成功应用于该国具有温暖半干旱气 候的其他地区)不足的策略之一,包括Huasteca Potosina地 区_6, 。因此,在保留为牧场一个特定时期后,对一年生作物的 生产采用交替的制度来使用这些土壤的考虑是合理的。 事实上,在1985~1990期间(图3),当土利利用重新配置 开始的时候,这种轮替的土地利用已经发生了,也就是牧场扩展 到研究区的北部和西南部,同是耕地集中于T amP aon河与 Moctezuma河的沿岸。从这个意义上讲,XII和XlII土壤小区的 膨转土与潜育土相关(表2),除了表现出耕种方面的不便,70% 以上的总面积是可以灌溉的,为此自该项目开始以来【27],一直保 3 2 6 7 6 3 3 5 2 l 8 6 9 2 6 0 4 5 O 3 3 3 3 l 2 持着重要的农业活动,这在最近一个时期(1990~2000年)已 得到明确界定。 5 O 3 9 5 3 O 6 4 2 3 2 O c;4 cr; &J 5 2 O 0 5 0 0 这里值得一提的是,作为养牛业总体趋势的影响,许多位于 灌区的地形也已重新转成牧场;在其他情况下,所选择的作物包 括高粱(Sorghum vulgare Pers.)、大豆(Glycine max L.)以及红 花(Carthamus tinctorius L.),这些需要低的资本投资和技术水平, 而在不利的环境状况下仍可产出可以接受的利润,如Ix小区的 情况。 大多数被薄层土所覆盖的地区,似乎并没有遭到森林的砍 伐,连同疏松岩性土小区,集中了热带森林的最后残留带。在这 些小区的其他地区,那些在项目开始进行了森林砍伐,不久又被 遗弃的地区,连同那些在国家实施Pujal—Coy项目开始时幸存的 砍伐林(图3 d),集中了残余次生林的5O%。这些土壤的特点 是农业活动受到严重限制,同时又缺乏灌溉,这也可以解释为什 图4墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal・Coy项目区土壤小区分布图 么在森林砍伐后,这些地区最早被遗弃或直接又转回到牧场。此 外,一些作者指出,坡度和土壤条件使得热带森林的片段得以保 368 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 AMBIO Vo1.37,No 5,July 2008 a b 1∞ 暴 N辑 f ∞ ∞ ∞ 辨 1∞ 瑚 1∞ 2∞ 轴1 轴1 轴1 d 250 e 2∞ 轴1 ∞ 暴乓0 图5 1985~1990期间,墨西哥Huasteca Potosina地区Pujal-Coy项目IE-I-地属性的分级。C,Vs-P符号:耕地。次生灌木丛变成牧草地;P,Vs.C:牧草 地。次生灌木丛变成耕地;p-p:未变牧草地;C-C:未变耕地;S-P:森林变成草地;S-C:森林变成耕地;S.vs:森林变成次生灌木丛;Vs.Vs:未变次生灌 木丛;R:灌溉地;s:非灌溉地;a-f:降水等级(等雨量线);I-Xlll:土壤小区 存[28,29】。 分配进行农作物生产的土地向牧场的转化。此外,考虑到该地区 除了先前的因素,已记录的该地区不稳定的降雨模式,将解 80%以上的区域处于所谓的“技术化旱作农业”计划的管理下, 释该项目头几年和20世纪9O年代高频率的火灾,这加快了最初 这意味着尽管它有适当的基础设施但缺乏有效的灌溉。这可能加 AMBIO Vo]37,No 5,July 2008 AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 369 速了作物土地向牧场地和后来向农业的转化,尤其是在最得天独 厚的洪积平原区域。 suelo en Michoacfin.Una propuesta metodolo gica para el estudio de los procesos de deforestaci6n.Invest.Geo.4 ,1 8-38. 3.Lambin,E.F.,Tumer,B.L.II,Helmut,J.G.,Agbola,S.B.,Angelsen,A.,Bruce,J.W., Coomes,O.T.,Dirzo.R..eta1.20o1. ecausesofland coverchange:movingbeyond the myths.Globa1.Environ.Change 11.261—269. 4.Ⅵ0 ek,EM.,Money,H A.,Lubchenco,J.and Melillo,J.M.1997 Human domination of earth’s ecosystems.Science 277,494—499. 虽然这里进行的分析表明降雨不是一个重要的变量,但它仍 然有助于解释最初用于农业的土地反转向牧场地,特另U是在 1990~2000期间。对于研究区的6个气候站23年的降水量进行 分析,显示这几年该地区未能达到最低的降雨水平一一年均870 rnrn,尤其是在1977~1980,1985~1990和1993~1996期间。据 墨西哥环境部 ],在上个世纪墨西哥记录了4个主要的干旱期 (1948~1952年,1960~1964年,1970~1978年,1993~1996 年),这很大程序地影响了北部各州。值得一提的是,相比历史 5.Klepeis,P.ana Turner,B.L.II.2001 Integrated 1and history and global change sciehce;theexample ofSou山emYucatanPeninsularRegionpro]ect. , UsePolicy f8 27-39. 6 7 8 9 lO. 1l 12 年平均降雨量,圣路易斯波托西州被看作是20世纪9O年代期间 墨西哥各州中降雨量减少较高的州之一(20%的变化);因此,我 们认为这些行为可能也加快了土地利用的变化,并影响了今天的 土地利用/土地覆被的配置。 13 14 15 结论 虽然Pujal—Coy项目开始时,通过国家的支持来促使农业用 l6 l7 18 地的扩张,但土壤类型、坡度、灌溉和气候条件正在推动目前农 业活动的分布格局。农业用地向牧场及用于集约化养牛业饲料作 l9 2O 物的转换现在又在继续,但环境影响更大。早先的研究认为,这 种向先前土地利用的转换持续的原因在于文化、社会经济和政治 方面。在这方面,多变量分析显示出了热带森林向次生植被、牧 2l 22.Urbano,T.P.1992.Tratado de iftotecnia genera1.Mundi—Presensa.Madrid.895 PP. 23.Diel,R.,Mateo,J.M.and Urbano,P.1978.Fitotecnia genera1.Mundi—Prensa,Mad/'id, 814 PP Jersey ̄ t-r-- .场和作物用地的转换梯度,以及依照自身状况的环境状况分级。 这一分析确认,居民积累的对土壤性质及相应的合适的土壤管理 24.Ru蝗nbe唱,H.1976.FarmiI9ng Systems in the Tropics.Claredon Press,Oxford,PP. ”C 知识,加上在过去十年中普遍存在的缺乏灌溉和艰苦气候条件 等,可以解释今天墨西哥亚热带地区的土地利用/土地覆被的配 置情况。 参考文献与注释 1.De Koning.G.H.J..Veldkamp.A.and Fresco,L.O.1998.Land use in Ecuador:a statistical-analysis at different aggregations levels.Agric.Ecosyst.Environ.70, 23 1—247. 2.Bocco,G.,Mendoza,M.and Masera,O.2001.La din ̄nica del cambio del USO del General de Estad6stica e Informaciodn Ambienta1.Mdxico DF.PP.129_142. 31.The authorsthankstheInstitute ofGeography,UNAM,Mexico,f0rproviding satellite ima ̄es;SAGARPA nd aCNA for he tvalufible information provided:FOMIX—SLP or fproviding hte ifnancing required to carry out hte project(FMSLP一2002-57l51: AMBIO ̄版权为瑞典皇家科学院所有 AMBIO Vo1.37,No 5,July 2008 370 http://www ambio—chinese COIl} 、嚣 ; 警 DGEPUNAMf0me盯 ̄柚32.First submitt20  0p7r0A cd cedep幻ted fo。r 。p。u fbulHicVaito 删n"2O。 D ehce m d0bcetr0 2r0a0 7。 dje。・ ● ed5 Janu'y● Humbe rto Reyes Hern ̄.ndez是圣路易斯波托西自治大学 Coordinaci6n de Ciencias Socialesy Humanidades地理系的一名 全职教授。他的地址:Department of Geography at Coordinaci6n de Ciencias Sociales Y Humanidades.Universidad Aut6noma de San Luis Potosi,Avenida Industrias#1 01。Fracc.Talleres,San Luis Potosi.S.L.P.,Mexico C.P.78494 hreyes@uaslp.mx MigUeI Agu_la r RobIedo是圣路易斯波托西自治大学 Coordinaci6n de Ciencias Socialesy Humanidades地理系的一名 全职教授。他的地址:Department of Geography at Coordinaci6n de Ciencias Sociales Y Humanidades,Universidad Aut6noma de San Luis Potosi,Avenida Industrias梓1 01。Fracc.Talleres,San Luis Potosi.S.L.P.,Mexico C.P.78494。 aguilarm@uaslp.mx Juan Rogelio Aguirre Rivera是圣路易斯波托西自治大学The Instituto de Investigaci6n de Zonas Des6rticas的一名全职教授。 他的地址:Instituto de Investigaci0n de Zonas Des6rticas, Universidad Autbnoma de San Luis Potosi,San Luis Potosi,S.L. P.,Mexico C.P.78494。 iizd@uaslp.mx Javier Fortanelli Martinez是圣路易斯波托西自治大学The Instituto de Investigaci6n de Zonas Des6rticas的一名全职教授。 他的地址:Instituto de Investigaci6n de Zonas Des6rticas, Universidad Aut6noma de San Luis Potosi,San Luis Potosi,S.L. P.,Mexico C.P.78494。 fortanel@uaslp.mx [高孟绪译] AMBIO Vol 37,No.5,July 2008 AMB10 ̄版权为瑞典皇家科学院所有http:// ̄.arnbio—chinese.COIll 371 

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