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吉林省辽河流域生态环境因子时空变化及综合评价研究

刘畅  
【摘要】:吉林省辽河流域属生态脆弱区,流域人口稠密,人类活动剧烈,自然资源被超负荷开采,在自然因素和人文因素的共同作用下,研究区生态环境明显退化,水源涵养能力逐年减弱,严重的影响了研究区和下游辽宁省经济和社会的可持续发展。 为了解吉林省辽河流域生态环境变化的过程和主要驱动因子,分析研究区生态环境因子的时空变化特征及规律,本文以多源多时相遥感数据和大量社会统计数据为数据源,借助“3S”技术,对地形、气候、水文、土地利用/覆盖、植被、人口等生态环境因子进行提取,并分析其变化特征。研究区地势由东向西逐渐降低,区内32%的地区坡度大于5°,较易发生土壤侵蚀,辽河水系周边地区发生土壤流失的程度也较高;采用“回归分析+残差”的插值方法来获取研究区1957~2011年气候数据,发现1957~2011年间研究区年平均气温总体呈上升趋势,而降水量呈减少趋势,研究区气候向干暖化发展,暖冬和极端降水气候的出现频率增加;从区内东辽河和招苏台河径流量和输沙量的变化,得出2000~2010年东辽河的水土流失有增加趋势,而招苏台河水土流失程度减弱;1999~2011年辽河主要干支流的监测断面除辽河源和拦河闸监测断面的污染物浓度满足地表水水质要求,其他监测断面的COD和NH3-N浓度都严重超标,且招苏台河和条子河的NH3-N浓度有增加趋势。 基于1989年、1996年、2000年、2008年和2012年卫星遥感数据提取研究区土地利用/覆盖信息,运用土地利用变化模型和土地利用图谱理论对土地利用变化的时空变化规律进行剖析,发现区内的优势地类为耕地,且随着研究区农业快速的发展,对耕地的需求也在不断增加;1989~2000~2012年的土地利用图谱的变化模式也说明在研究前期,人们的环境保护意识较弱,林地转换为旱田是前期土地利用变化的主要模式;而研究后期主要为发展城乡建设;基于2001年~2011年每月MODIS影像提取区内植被覆盖信息,分析其时间和空间变化规律,发现区内年均NDVI自西北向东南递增,年均NDVI呈增加趋势,整体上研究区的植被覆盖有所好转。 基于吉林省统计年鉴、四平市年鉴等社会经济统计数据,以各县市行政单元为单位,利用各县市人口和牲畜密度和变化量来探讨区内人类活动的强度和变化规律。分析后发现1984~2010年间区内总人口处于增加阶段,但年均增加率呈减少的趋势,研究区在2011年后总人口数量将进入减少阶段;1989~2011年牲畜总量呈增加趋势,但区内草场大多数呈现过度放牧状态,除辽源市区外各地区饲养牲畜量已超出当地草场可承受范围,会加剧区内生态环境的恶化。 根据生态环境因子的时空变化对生态环境因子进行响应性分析和生态环境演变驱动力分析,结果表明,研究期间,区内生态环境要素对气候条件变化的响应程度较低;本文利用主成分分析法确定了以农业生产、技术水平、经济发展和气候条件为主的人文因素和自然因素是吉林省辽河流域生态环境变化的主导因素;在驱动力分析的基础上,利用因子分析法对研究区生态环境状况进行综合评价,结果发现1989~2011年,东辽县、辽源市区和伊通县的生态环境状况有所下降,其他地区生态环境质量均有一定程度改善。 因此,在全球变暖的背景下,要想确保研究区生态环境健康稳定的发展,应加强对农业生产的管理和监督,改变传统耕作方式,推广适应气候变化的农业技术体系,改变现有畜牧养殖管理方式,调整产业结构。本文的研究结果可以为研究区乃至全流域生态系统功能恢复提供理论基础和科学依据,对确保流域经济社会发展和构建与水环境相协调的河流生态系统具有十分重要的战略意义。


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