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《中南林业科技大学》 2010年
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区域LUCC的景观生态效应研究

彭保发  
【摘要】:20世纪中期以来,随着人口、资源、环境等诸多全球性重大问题的出现,世界正面临日益严峻的生态问题。土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change,简称LUCC)对区域可持续发展和全球变化产生着较大的影响,在一些区域LUCC引起的景观生态效应也是生态学研究的热点。通过LUCC的景观生态学研究,从景观格局、景观空间镶嵌稳定性和区域生态安全角度对LUCC的景观生态效应进行探讨,对科学评价LUCC与区域生态环境的相互作用机制,准确把握LUCC系统的演变趋势,从而科学合理地开展土地利用活动,实现区域土地的可持续利用和保障区域生态安全具有重要的意义。 基于景观生态学原理,选择位于洞庭湖区域的常德市作为研究区域采用GIS空间分析,比较方法,实地调研与诊断模型,过程分析、生态分析与综合分析评价相结合等方法,对LUCC进行了理论与方法的研究。主要研究结论如下: (1)结合LUCC的相关理论,从土地利用现状、土地动态变化、景观格局等方面分析了常德市LUCC格局特征。 常德市土地类型以耕地、林地及未利用土地为主,武陵区、汉寿县、津市市和澧县土地利用组合结构的主要用地都达到4种类型,桃源县和石门县土地利用组合结构中主要用地类型最少。 LUCC动态变化特征主要体现在:①土地利用数量变化上,1998-2007年间,常德市的耕地、其他农用地、农村居民点用地、未利用土地均有减少的趋势,其中耕地面积减少量最大;②土地利用变化的区域差异上,1998—2007年间耕地面积都在减少,其中武陵区年递减率-0.76%,居于各县(市、区)首位;居民点及工矿用地中,鼎城区、安乡县、汉寿县、澧县和津市市呈减少之势,年递减率以澧县为大,其余县(市、区)的都在增加;未利用土地以桃源县和澧县减幅最大,年递减率分别为-0.58%和-0.47%。③根据1998—2007年间的土地利用变化,预测2008—2020年市域的耕地、其他农用地和未利用土地将有所减少,其中减少最多的是未利用土地,由2007年的258083.96公顷下降到2020年的230287.34公顷,减少约10.77%,建设用地及其他农用地则呈现增加的势头。 (2)从LUCC驱动力的定性选择入手,利用土地利用类型驱动力灰色系统模型,探讨了常德市LUCC驱动机制。 LUCC,既受自然因素的影响,又受社会经济和政策因素的影响。随着人口的增加和城市化进程的加快,社会经济因素已经成为本区LUCC的主导因子。产业结构的调整和农业人口的变化是常德市耕地、农村居民点用地、未利用地面积变化的主要驱动力,经济因素和人口因素的变化是常德市城市用地面积变化的主要驱动力,经济增长和总人口的变化是常德市独立工矿用地面积变化的主要驱动力,经济发展和技术进步是常德市交通用地面积变化的主要驱动力。 (3)从景观空间格局、景观空间镶嵌稳定性、生态服务功能分析了LUCC的景观生态效应。 对于LUCC景观格局,常德市景观类型组成以林地和耕地为主,其面积分别占景观总体面积的36.96%和25.96%,是调控土地利用景观格局的主要组成部分,构成研究区域优势景观。其次是未利用地、其他农用地、居民点及工矿用地、牧草地。耕地斑块相对均匀,交通运输用地斑块形状最复杂。在整体景观格局中耕地占有优势,对景观总体空间格局影响较大。从研究区域总体来看,景观多样性较大,景观丰富,景观优势度和均匀度较大,景观总体空间格局异质性较高。 针对常德市土地利用/土地覆盖现状,参考国内外现有研究成果调整生态系统服务功能的价值系数,对生态服务价值的变化进行评估,探讨了土地利用/土地覆盖结构的景观生态效应。从生态系统子功能价值变化分析,1998、2003、2007年研究区生态系统单项年服务功能价值中水源涵养功能占首要地位,分别为21.54%、25.49%和25.58%。常德市土地利用正处在调整时期,耕地和牧草地的生态价值减少,林地和水域的生态价值增加,居民点及工矿用地产生负的生态价值也呈现增加趋势,总的生态服务价值增加了3252.55×106元。 常德市景观稳定性整体上差异明显。桃源县景观稳定性最高,稳定性指数3.9723,其次依次为石门县、澧县、鼎城区、临澧县、汉寿县。武陵区土地利用景观稳定性最低,综合水平指数仅0.8435,它们的共同特点是其景观面积和斑块数小,斑块多样性低,景观类型单一,景观空间格局简单。 生态服务功能价值与LUCC景观稳定性存在着明显的相关性。土地利用的变化对土地生态服务价值具有直接的影响,各种用地的生态服务价值变化对调整土地结构将会使生态服务价值和合理利用土地有参考价值。(4)基于生态安全状态体现土地利用方式和景观生态正负效果博弈的思路,从区域生态安全角度评价LUCC的景观生态综合效益,探讨土地利用系统所组成的景观的持续性。 ①常德市2003-2007年间一直处于绝对生态赤字状态,人地矛盾加剧,而且这种趋势逐年增强,这对土地可持续利用是一种威胁。2003-2007年期间生态足迹呈增长的趋势,从总生态足迹来看,2003年为12154041hm2,到2007年达到15230029 hm2,增长绝对额为3075988 hm2;从生态压力指数来看,由2003五年来年的2.27增长到2007年的2.89,生态压力增加了0.62。②常德市LUCC景观生态效应存在过度性利用。区域生态安全指数在5年内,变化幅度在-0.1923--3.255之间变化,常德市的各个县(市)的生态安全都处于一个极不安全状态。其中,津市市除了2005年和2006年外,其生态安全指数是最小的,处于一种极不安全状态。生态安全指数下降幅度最快的为武陵区,从2003年的-0.5672下降到2007年的-3.255。③常德市对土地资源利用效率正在不断提高,但研究期内常德市人均生态足迹均超过人均生态承载力,土地生态系统始终处于超负荷状态,说明了土地利用方式不合理,土地生态系统处于危险状态。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q149;F301

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