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《西南大学》 2010年
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三峡库区(重庆)典型区县土地利用/覆被变化及其生态环境效应分析

彭月  
【摘要】: 长期以来,人类改造自然的脚步从未停止过,而地表系统的土地利用/覆被格局正被这些人类活动不停的改变着,这种改变一方面导致自然环境发生变化,另一方面直接作用于人类社会、经济的发展。土地利用/覆被变化已成为全球变化研究的一个重要内容。三峡库区自然地理条件复杂,是我水土流失严重的生态脆弱区之一。在经济加速发展、快速城市化进程的大背景下,随着重庆市的直辖、三峡工程的实施,区内人类活动持续的干扰着土地利用/覆被格局,影响着区域生态环境变化。土地利用/覆被研究是区域生态环境变化研究的基础,通过监测三峡库区土地利用/覆被的动态变化,研究土地利用/覆被变化过程和机理,可以为了解区域生态环境的演替过程、掌握区内自然和社会环境变化、提高三峡库区的生态环境质量及区域土地资源的可持续利用提供参考。三峡库区面积巨大,主要分布在重庆市和湖北省两个地区,其中绝大部分在重庆市境内,这里也是土地利用/覆被变化较明显的地区。同时,为了便于收据资料的收集,我们选择三峡库区(重庆)为主要研究区域,结合不同的自然地理条件与社会经济差异,选择了江津区、忠县、巫溪县和奉节县4个典型区县作对比。以1986年、1995年、2000年和2007年4期土地利用数据为基础,结合遥感影像、自然地理和社会经济数据建立地理信息数据库,分别对区内土地利用/覆被格局、动态机制进行分析;对土地利用/覆被变化趋势进行模拟;从自然和社会两方面对比土地利用/覆被变化的驱动因素差异;从生物多样性、土壤侵蚀、景观生态变化、生态系统服务价值以及生态风险等方面探讨了三峡库区(重庆)土地利用/覆被变化的生态环境效应。结果表明: 1.耕地和林地始终是三峡库区(重庆)主要的土地利用/覆被类型。其中,耕地以旱地居多:林地以有林地和稀疏林地为主。研究区幅原辽阔,区域差异明显:下游地区的巫溪县和奉节县林地最多;中游地区的忠县以耕地为主:上游的江津区内耕地和林地都较多。从土地利用类型的多样化程度来看,下游地区的土地利用类型多样化更高,理论上这里的土地利用景观稳定性更高。在上游地区和中游长江周边立地条件较好的地区,土地利用程度较高,下游地区的土地利用程度相对较低,特别是周边高海拔的山区上地利用程度更低。 2.1986年以来,三峡库区(重庆)的耕地先增后减,林地先减少后增加,草地和未利用地的面积持续减少,水体与建设用地面积持续的增加。上游的江津区和中游的忠县土地利用变化趋势同三峡库区(重庆)较一致,下游的奉节县和巫溪县同三峡库区(重庆)土地利用变化差异明显。从土地利用/覆被类型变化速率来看,耕地、林地和草地的相对变化率更高,空间分布较分散,水体和建设用地变化的区域则更集中。利用不同的卫星影像,直观的展示了研究区内森林景观演替、耕地与草地转化、城区快速扩张和新城镇的兴起等4种土地景观变化过程。对未来土地利用/覆被变化趋势的模拟表明:三峡库区(重庆)的耕地和草地面积减少,林地、水体和建设用地面积增加。江津区和忠县的变化趋势同三峡库区(重庆)的相似,下游的奉节县和巫溪县的明显不同。奉节县的耕地、林地和草地面积持续减少,水体和建设用地面积增加;巫溪县的耕地、林地、水体和建设用地增加,草地大幅度减少。通过垦殖指数来定量耕地的变化,从1986-1995年,耕地变化不明显:1995-2007年,垦殖指数明显增加,在空间上的差别明显,在库区上游的重庆市主城区负增长强烈,而在开县、武隆县和巫山县等地正增长较强。4个典型区县中,江津区和忠县的耕地变化数量和速率都比奉节县和巫溪县更强;林地变化集中研究区东部、南部和西北部,在地势较高的山地,林地正向变化明显,逆向变化在库区上游、中游和下游地区都有集中分布。 3.对土地利用/覆被变化自然驱动因素分析发现:海拔与坡度制约着土地利用/覆被类型分布,耕地多在中低海拔的缓坡区,林地和草地与之相反,水体与建设用地的海拔较低,坡度较小。1995年来,低海拔平坦地区的耕地减少明显,陡坡耕地有所增加;高海拔区的林地大幅度增加、草地减少、水体和建设用地有所增加。从地貌类型上看,耕地多在低山、丘陵、和喀斯特平原等,林地在中低山分布最多,草地在丘陵与中低山分布明显,而建设用地多集中分布在丘陵与喀斯特平原。从土壤类型上看,紫色土、黄壤、水稻土等面积较大。1986年至1995年,不同地貌类型与土壤类型上的土地利用/覆被变化不明显,1995年以后,变化明显加快,在丘陵与中低山的土地利用变化最快。紫色土与水稻土分布面积最广,立地条件相对较好,人为干扰较重,土地利用变化强烈。对比三峡库区(重庆)4个典型区县耕地变化的主要驱动差异发现:江津区位于库区上游、其经济发展最快,非农业人口快速增长带来的压力是其耕地变化的主要驱动因子;库区下游奉节县的耕地变化主要受科技进步因素与以三峡移民活动为主的人口流动影响:巫溪县耕地变化第一驱动因素是总人口数,其次是人为政策因素(如:农业产业结构调整);忠县位于库区中游,人为政策因素的影响最强。 4.三峡库区是我国生物多样性较高区域之一,生物多样性受土地利用/覆被变化影响明显。①20世纪80年代末以前,森林植被破坏严重使得其生物多样性降低,20世纪90年代以来,虽然森林面积有所恢复,但是生物多样性并未见明显恢复。②草地面积减少,质量下降,草地内生物多样性减少。③研究区内的工程施工、移民、城市扩张等人为活动都影响着区内的生物多样性。④三峡工程蓄水形成的消落区对水体中的藻类、维管植物会有所冲击,但为水生生物也提供了多样的生存环境。不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响差异明显,三峡库区(重庆)境内,耕地上土地侵蚀最高、其次是草地、林地上较低。不同地区来看,库区下游的巫溪县和奉节县耕地上的土壤侵蚀最强,其次是草地和林地;上游的江津区草地上土壤侵蚀最高;中游忠县的林地上土壤侵蚀较高。根据土地利用类型破碎化情况对三峡库区(重庆)内的22个区县进行分类,空间上分属东、中和西3个地区,土壤侵蚀由东向西减弱,分别对应着农草地破碎区、林地破碎区和建水破碎区。较强的土壤侵蚀(强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀)会增加土地利用破碎程度,但是其加剧土地利用景观破碎化的速率同土壤侵蚀级别相反。 5.景观上看,三峡库区(重庆)景观异质性增加,稳定性增强,抗干扰能力增加。1986年-1995年生态系统服务价值变化速率较低,1995年-2007年,区域生态系统服务价值明显加快。模拟发现,2007年后,研究区生态系统服务价值不同程度的增加,区域土地利用具有明显的可持性。从生态风险上看,库区上游和中游地区的生态风险高于库区下游地区。1986年至2007年,三峡库区(重庆)生态风险整体上有所增加,但是高风险区域分布更为破碎,库区下游地区生态风险增加明显。 本研究特色: 从不同空间和时间尺度对比了三峡库区(重庆)土地利用/覆被格局、动态过程、驱动因素以及其生态环境效应,研究内容较全面。综合使用了多种地学的土地利用/覆被变化的指标、模型、统计等方法,同时应用生态学中的分类排序的方法,定量评价了三峡库区(重庆)土地利用类型破碎化同土壤侵蚀等级的关系,表明较强的土壤侵蚀会增加土地利用景观的破碎度,但其加剧的程度同土壤侵蚀等级相反。将生物学的研究方法同地理学研究结合,具有一定特色。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P237;P208;F301

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7 王丽丽;攀枝花市土地利用/覆被变化监测及其时空演变分析[D];成都理工大学;2010年
8 郭家秀;1987-2007年上海土地利用覆被变化及主要驱动力分析[D];上海师范大学;2010年
9 王春晓;基于土地利用结构变化对生态系统服务价值的评价[D];西南大学;2010年
10 马婉丽;1991-2006年无锡市土地利用类型与景观格局变化[D];南京林业大学;2010年
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