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元谋干热河谷地区生态安全评价研究

欧朝蓉  
【摘要】:干热河谷自然生态环境脆弱,人为干扰活动严重,生态环境问题频发,区域生态安全面临严重威胁。开展干热河谷生态安全评价量化研究有利于明确区域生态安全状况及其变化过程,探究其发展趋势,揭示影响地区生态安全的主要障碍因素及障碍形成机制,为干热河谷区域生态风险防范和生态环境保护提供理论依据,从而促进本地区及长江流域生态环境治理。本文以元谋干热河谷区(元谋县全境)为案例地,以3S技术、景观生态学、地理空间分析、数理模型、多元统计分析等技术和方法研究了元谋土地利用、景观格局、生态系统服务价值和植被覆盖度的特征,继而以景观格局指数、植被覆盖度、生态系统服务价值为参数构建景观生态安全度模型分析干热河谷景观生态安全时空异质性;以DPSIR框架模型构建综合生态安全评价指标体系,以熵权物元模型研究各评价指标和综合生态安全等级关联性,基于综合指数模型研究DPSIR分类指标的关联性及综合生态安全发展趋势;构建综合生态安全障碍度模型研究影响因素的障碍度及其变化,辨明主要障碍因素及综合生态安全障碍形成机制。利用遥感和GIS技术对2008年和2016年两期Landsat遥感影像进行解译,分析了元谋干热河谷土地利用和景观格局特征及其变化。研究表明,元谋土地类型以草地、林地和耕地为主。多数土地利用类型变化程度较大,但总体程度较小,土地利用综合指数有小幅的变化。耕地、林地和建设用地面积增长,草地、未利用地和水域面积减少。土地利用类型之间转换频繁,草地转化为其它类型的面积最多,建设用地的转入态势明显,未利用地转出态势明显。区域景观格局复杂程度增加,景观斑块增多,斑块面积缩小,各种景观类型面积差异缩小,景观优势度下降,破碎化程度加深。以地理空间分析和多元统计方法研究了 2008-2016年植被覆盖度的时空异质性,进而以地理回归模型探索高程因素对植被覆盖度的影响。结果表明,元谋植被覆盖度的空间格局与地势走向表现出较高的一致性,植被覆盖度总体均值偏低,中高山区域的高植被覆盖度比例大幅减少,该区域植被生态状况退化。植被覆盖度正向变化区域面积略高于负向变化区域面积,但负向显著性变化区域面积大于正向显著性变化区域。干热河谷对高程引起的降水差异十分敏感,干旱年份降水的显著不足使高程导致的水分和蒸发的差异性对植被覆盖度的作用力更为明显,2012年后高程因素对植被覆盖度的作用明显降低,表明人为干扰因素作用力加强。从生态系统服务静态价值和生态系统服务动态价值两个层面研究了 2008-2016年来元谋生态系统服务价值状况及其变化。结果表明,生态系统静态服务价值中占比重最大的是林地,其次为草地、耕地、水体、未利用地,建设用地对生态系统静态服务价值的障碍作用最大。生态系统服务静态价值略有提高,生态系统服务动态价值在现阶段远低于静态价值,但变化率远高于静态价值,表明现阶段人们对生态系统服务价值重视程度不够,但随着经济和社会发展,动态价值将显著提高。以景观格局指数、生态系统服务价值和植被覆盖度作为参数构建景观生态安全度模型研究元谋景观生态安全时空演化特征。研究表明,景观生态安全格局指数(LESP)、景观生态质量指数(LEQ)及景观生态安全度(LESD)值都属于临界安全值范围,干热河谷景观生态安全处于临界安全状态。景观生态安全度在整体空间和局部空间上存在正相关关系。高值—高值区分布在在元谋东部和南部的中高山区中,低值—低值区主要分布在北部和西部的坝周低山区和中低山区。2016年低值—低值在金沙江沿岸坝周低山及中低山区分割明显,反映了该区域景观趋于破碎化。地形地貌、气候、水文等结构因素对景观生态安全状况的空间分布起决定性作用,而未利用地开发、耕地面积增长、城市扩张及天然林保护、退耕还林等非结构因素作用增强。以DPSIR模型为理论框架建立综合生态安全评价指标体系,利用熵权物元模型和综合指数模型对研究区综合生态安全进行评价,利用障碍度模型量化评价指标的障碍度,分析生态安全障碍形成机制。研究表明,研究区综合生态安全经历了向“极不安全转化”→向“较不安全”转化→向“临界安全”转化→向“较为安全”转化四个阶段,生态安全级别持续提升,但仍然没有真正进入“较安全”级别。时间序列法研究表明虽然未来5年综合生态安全指数呈现缓慢增长,但未来仍将长期处于向“较安全”转化等级。2005年至2015年间元谋综合生态安全的主要障碍因素类型发生变化,大致可以分为三个阶段:2005-2008年间,综合生态安全主要障碍因素类型为经济发展水平;2009-2011年,耕地质量和农业生产条件逐渐成为主要障碍类型,经济因素退居其次;2012年-2015年,人口因素逐渐成为主要障碍类型,耕地质量成为其次。元谋干热河谷综合生态安全主要受制于原生性自然环境的不安全,在经济、社会、土地问题逐步改善的情况下,人口因素成为关键障碍因素。必须通过生态移民和产业转型减少人口对区域综合生态安全的压力,实现生态安全质的转化,促进区域可持续发展。论文在干热河谷景观生态安全时空特征和综合生态安全量化评价方面具有一定的创新性。


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