土地利用/覆盖变化(Land Use and Cover Change,LUCC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)与国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)合作进行纲领性交叉科学研究课题,然而随着人类对土地资源索取和改造力度不断加大,致使区域水土流失、土地沙化、盐碱化和植被退化等各种环境问题的加剧,不仅直接影响到生态系统的结构和功能演替,而且严重危害区域生态安全格局。小三江平原位于三江平原的核心区域,是我国沼泽的主要分布区。50余年来在人口速增、农业现代化技术的提升和人类活动的干扰下,已由昔日“北大荒”成为今日的“北大仓”,成为我国重要的商品粮生产基地,并由此引发诸多的生态环境问题。基于此,本文以Landsat/MSS、TM遥感影像为主要信息源,在RS和GIS支持下,借助于土地利用变化、图谱信息和景观格局等模型,分析1976-2013年间土地利用时空演变特征和景观格局的空间变化和生态过程,基于自然环境和社会经济等驱动因子深入探讨土地利用景观格局演变的内在驱动机制,借助景观生态学“格局-过程-效应”的理论,从自然资源状态、环境生态压力和自然与环境响应出发,基于景观层面构建区域景观生态安全评价模型,揭示景观格局时空演变规律与区域生态过程响应的内在机理,以此探究景观生态安全区的生态恢复措施和途径,为区域湿地资源生态恢复、保护、生态重建和持续发展的规划决策提供重要的科学依据。研究结果表明:1)1976-2013年,小三江平原地区LUCC发生重大变化,土地利用格局由以湿地等自然景观为主的自然混合景观逐步转变为以农田等人为景观为主的区域格局现状,区域土地格局结构日趋不合理。其中,1976年土地利用结构以自然景观(未利用地、草地和林地)为主,面积比例为68.28%;2000年和2013年自然景观所占面积比例分别为38.20%和19.62%,人为景观(耕地和居民工矿用地)的面积比例分别达到了 51.99%和78.19%。研究区内耕地、林地和居民工矿用地增加,草地、未利用地和水域面积减少,草地接近极端的下降趋势。2)土地利用程度综合指数从1976年的188.39增加到2013年的269.12,且在各个行政单元都呈现增加趋势,保护区在三个时期的指数值都是相对最小。前期变化型是研究区面积最大图谱单元,面积比例为36.92%,面积最大图谱类型为“未利用地耕地-耕地”;面积最小图谱单元是反复变化型,占总面积的6.55%,“耕地-林地-耕地”是该类型的最大面积图谱模式,后期变化型的是“未利用地-未利用地-耕地”;持续变化型的为“未利用地-林地-耕地”。3)耕地和林地景观斑块数目先增加而后减少,草地、水域和未利用地景观斑块数目呈现持续的减少趋势,居民工矿用地景观斑块数目呈现增加趋势;林地、草地、未利用地和耕地景观的最大斑块周长、面积和平均斑块面积、周长都具有很好的正相关关系,林地、草地、未利用地景观呈现减少趋势,耕地景观呈现增加趋势;斑块数量随着粒度增加而呈现复杂变化;景观斑块聚集度和分维数随粒度增加呈现有规律变化;聚集度随着颗粒递增呈现线性递减趋势,散布与并列指数呈现线性递增变化趋势;景观多样性和均匀度指数没表现出现明显的粒度效应。4)多样性指数和均匀性指数由1976年1.3488和0.7528降分别降到2013年的0.7928和0.4436,景观优势度则由1976年的1.2362增加到2013年的1.7922,区域各景观组分分布趋向不均匀化,面积比例差异性增加,均匀程度减小,景观格局受到某一种或者几种优势景观类型支配地位增强,优势景观类型对景观整体的控制作用增强,景观完整化程度好,区域景观呈现出以耕地为基质,未利用地、林地、草地、水域和居民工矿用地等呈补丁状散布于之中的景观格局,与该区域的自然条件、经济发展程度和区域产业结构相关。5)耕地景观在1976-2000年和2000-2013年的转入贡献率分别为55.34%和80.50%,转入贡献率要高于转出贡献率;居民工矿用地景观转入贡献率要高于转出贡献率;水域、草地和未利用地景观转出贡献率要高于转入贡献率;林地→耕地、草地→耕地和未利用地→耕地在1976-2000年间贡献率分别为30.50%、1.86%和47.28%;耕地、林地和水域景观具有较高的保留率,而草地和未利用地景观具有较低的保留率,2000-2013年耕地景观的保留率最大,为94.85%,草地景观最小,仅为0.59%;林地→耕地、草地→耕地和未利用地→耕地等变换基本反映景观组分动态变化的主导驱动因素。6)研究区的生态服务价值由1976年的2.24×1010元减少到2013年的1.28×1010元,年减少率为1.15%;耕地和居民工矿用地景观生态服务价值呈现增加趋势,耕地景观生态服务价值由1976年2.29X109元增加到2013年6.16X109元,未利用地、草地和水域景观的生态服务价值则呈现出下降趋势,未利用地景观生态服务价值下降最大,为1.21×1010万元,草地景观次之,为1.74X 109元,1976年和2000年以未利用地(湿地)的生态价值为主体,在生态系统服务总价值的比例分别为72.07%和53.76%,2013年以耕地景观为主体,比例为48.075%,源于研究区景观格局由原来的湿地基质混合景观格局变为现在的农田基质的农业景观格局,呈现出以湿地为主要景观类型的自然生态系统环境转变为以农田为主要景观类型的半自然生态系统环境。7)3期景观生态安全的全局Moran's Ⅰ指数均为正值,表明景观生态安全表现出较强的空间集聚性,存在高-高和低-低的正相关性,低-高或者高-低的空间负相关;1976年高-高自相关类型集中分布于生态安全Ⅴ级区域,2000和2013年的高-高聚集区分布于河流沿岸和保护区内,高-高集聚区和低-低集聚区呈明显的空间分异特征;1976-2013年景观生态安全呈现高级别向中、低级别转换变化特征,1976年以生态安全Ⅳ和Ⅴ级为主,面积比例为62.36%,2000年的Ⅲ和Ⅳ级占据较大面积比例,占总面积的54.13%,2013年的Ⅰ和Ⅱ级占据优势地位,达到68.34%。8)景观生态环境安全评估一直是生态安全研究领域的前沿学术难题,基于野外调查和遥感定量反演的植被盖度数据,建立研究区植被盖度与区域景观生态安全之间回归关系,在此基础上,探究景观生态安全变化与植被盖度变化的关联性,揭示区域景观生态安全演变与生态系统响应的内在机理。景观生态安全和植被盖度呈现一个较高的正相关关系,相关系数R2为0.90。景观生态安全变化与植被盖度变化的相关系数R2分别为0.96和0.93,具有很高的关联性。景观生态安全变化与植被盖度变化也具有很高的关联性,景观生态安全很好的反映区域生态环境变化信息和生态环境质量状况。9)基于Markov模型对研究区景观生态安全结果进行预测。自2013年一直到最终平衡状态,生态安全Ⅰ级面积比例一直呈现递增趋势,而其它生态等级面积比例呈现递减趋势,生态安全Ⅰ级面积比例在平衡状态为72.64%,占据绝对优势地位,生态安全Ⅱ级次之,为20.54%,生态安全V级最小,仅为1.10%。最终模拟结果与2013年结果相似,呈现生态安全Ⅰ和Ⅱ级占据绝对优势,其它生态等级处于次要支配地位的格局局面。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P901
【部分图文】：
图２－１研究区域地理位置逡逑Ｆｉｇ邋１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ｒｅｇｉｏｎ逡逑２．２研究区自然地理条件逡逑
具体位置见图１。逡逑堪逡逑ｊ逡逑图２－１研究区域地理位置逡逑Ｆｉｇ邋１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ｒｅｇｉｏｎ逡逑２．２研究区自然地理条件逡逑２．２．１地形地貌逡逑研究区域沼泽多发育在靠近山地的低洼地区以及平原上的低洼河漫滩上。这里地势逡逑低平，坡度极缓，汇水条件好。地处古亚洲构造域的交接复合部位，构造发展多阶段、逡逑多旋回、不平衡性明显，地壳活动性较强，因而地质构造错综复杂［｜２１］。该区域的南部逡逑为第三纪初断陷形成的平原，堆积了比较厚重的中生代和新生代成为沼泽大面积形成的逡逑地质基础［５］。在经历了大地构造发展、演化和地块形成阶段的过程中，经历了再生地槽逡逑发展阶段、盖层形成发展阶段和大陆边缘活动带发展阶段［１２２］。同时小三江平原具有广逡逑阔低平的地貌特征，在地质构造上是同江内陆断陷，第四纪以来，特别是全新纪后，形逡逑成了我国著名的冲积平原这种独特的沼泽发育模式［１２｜］，这在世界湿地沼泽的研宄中具逡逑有重要的价值和深远的意义。研宄区内地势相对较低，其高程在０？６３４ｍ之间（见图逡逑２）
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【参考文献】
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本文编号：
2828034
