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济宁市土地利用生态安全研究

吕建树  
【摘要】:土地利用变化研究是一个永恒的研究课题,只要有人类的存在、有经济社会的进步和发展,土地利用/覆被状况就会时刻发生变化,进而就会带来巨大的生态环境效应。土地利用生态安全是全球变化IGBP、IHDP两大科学计划的核心研究内容的区域响应研究,涉及地理学、生态学、安全科学等众多的研究领域,是典型的学科交叉性研究,迎合了地理学进行社会经济与自然环境综合研究的特色与优势,充分体现了现代地理学格局、过程以及机制研究的发展趋势。 本文依托国家科技部重大水专项(2009ZX07210-007)与山东省自然科学基金(Y2008E13)项目,选择南四湖流域所在的典型市域——济宁市为研究区域。济宁市处于鲁中南山地丘陵区与鲁西南平原的过渡地带,兼有资源型城市和农业型城市的共同特点,同时也是典型的生态过渡带;特别的,济宁市作为南四湖流域的重要组成部分和南四湖的所在地,其生态与环境状况直接关系到南四湖的水质,乃至对整个南水北调东线工程的水质产生巨大影响。因此,济宁市的土地利用生态安全研究具有典型的示范意义,可为南四湖流域的生态安全研究提供研究范式,对研究区的生态建设和可持续发展、以及南水北调工程东线工程的水质达标有着较大的指导和借鉴意义。 本文收集了1987年、2000年和2008年3期LANDSAT TM/ETM遥感影像、DEM数据、监测数据和经济社会统计数据,系统分析了济宁市的生态环境特点,通过监督分类-人机交互目视解译得到了近20年来的3期土地利用/覆被变化图,分析了济宁市生态系统服务功能的时空变化,并且监测了20年来的研究区植被覆盖度、煤矿塌陷地和盐渍化土地变化趋势,利用RULSE模型模拟了1987年、2000年和2008年的研究区土壤侵蚀的时空分异状况。根据全面性、系统性、代表性等原则,参考国内外的研究成果,建立了“隐患-状态-免疫”的土地生态安全评价指标层次结构模型,构建了土地生态安全评价数据库,利用层次分析法和熵权法进行组合赋权,利用改进的TOPSIS数学模型,以100m×100m栅格为评价单元,对研究区的土地生态安全状况进行动态评价。本文的主要研究结论如下: 1.在充分收集研究区资料和实地调查的基础上,总结了研究区的生态环境特点:人类对环境的胁迫强烈、土地生态环境脆弱以及水环境污染严重。 2.研究区土地类型中耕地面积最大,其次是水域和建设用地,林地、草地、未利用地面积均较小,不同县(市、区)的各地类面积存在较大的差别。研究区的生态服务价值经历了先降低后增长的“V”型发展轨迹,1987年济宁市的生态服务价值功能为127.1974亿元,2000年下降为123.6309亿元,2008年又增加到134.956亿元,湿地水域的单位面积生态服务价值最大,2008年虽然面积仅在12%,但却贡献了51.3%的生态系统服务功能价值,湿地面积的增减对研究区生态服务价值起到至关重要的作用。 3.在1987年~2008年,济宁市的土地生态安全经历了由预警-中警-预警状态的“V”字形变化。1987年,研究区生态安全指数为0.457,处于预警状态,土地生态安全状况不甚乐观,土地生态系统服务功能受到损害;2000年生态安全指数降至最低点,生态安全指数仅为0.411,降为中警状态,人类经济社会发展排放的各种废弃物逐渐增多,土地利用程度日趋加大;2000年后开始反弹,生态安全状况日趋变好,生态安全指数为0.528,超过了1987年的状态,主要是由于生态建设投入加大,生态效益取得一定成果。在空间分布上,研究区较安全和安全级别主要分布在湖东区,主要是因为湖东区的土地利用类型多样,既有森林、湿地、水体、草地、耕地,生态服务功能价值高的地类所占比例较大,由东部丘陵的森林和南四湖作为生态屏障,因而湖东区的土地生态系统较健康,而湖西区由于土地利用类型单一,以大面积的农业生产为主,加之自然条件比较为恶劣,气候较为干燥,河网密度较小,缺乏生态屏障,因此生态安全状况较湖东区明显差。 4.研究区的盐渍化土地主要分布在金乡、嘉祥和鱼台县,土壤侵蚀主要发生在东部的山地丘陵区,近20年盐渍化土地和土壤侵蚀面积逐渐呈递减的趋势,说明济宁市的生态建设和水土保持的治理效果较为显著。近20年,研究区煤矿开采造成的塌陷区面积不断增加;1987年,塌陷区刚刚出现,仅零星分布,面积较小;2000年比1987年有所扩大;随着煤炭产量的不断扩大,2008年的塌陷区面积急剧扩大,塌陷地扩展到绝大部分县市,在中部地区矿区集中地区已呈面状连片分布,全市总面积达到10000hm2,煤炭产量的急剧扩张是塌陷地面积扩大的主要驱动力。


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