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基于GIS-RS的贵州喀斯特石漠化空间格局与演化机制研究

兰安军  
【摘要】: 喀斯特地区具有一类最典型的脆弱生态环境和复杂的人地系统,其脆弱性表现出环境变异敏感度高、环境容量低、承灾能力低、稳定性差、生态系统竞争程度高、生物量小等鲜明特征。在占陆地面积12%的喀斯特地区,荒漠化主要表现为严重的土地石漠化。喀斯特石漠化指在喀斯特脆弱生态环境下,人类不合理的社会经济活动,造成人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、岩石逐渐裸露、土地生产力衰退丧失,地表在视觉上呈现类似于荒漠景观的演变过程。 中国喀斯特分布面积超过124·10~4km~2,约占全国总面积的13%,其中以贵州为中心连接桂北、滇东、湘西及川东南等地连成一片的区域所占的面积最大,是全球最大、最集中连片的喀斯特区,喀斯特是贵州的最基本的省情。特殊的喀斯特人地系统,使得石漠化问题在中国乃至于世界喀斯特地区都具有显著性和典型性,从全球视野研究贵州石漠化的空间格局、发育演化和驱动因子,对指导喀斯特地区的石漠化防治具有重要的意义。 根据地球信息科学、喀斯特环境学、社会经济统计学等相关学科理论,在遥感和地理信息系统技术的支撑下,分析和探讨了贵州喀斯特石漠化的空间分布格局、发育演化机制和驱动因子,并进行了高原—峡谷二元地域结构单元中典型样区的石漠化信息提取方法、石漠化景观生态格局及其变化和治理工程的生态效益遥感监测等专题内容对比分析,多尺度地开展喀斯特石漠化问题的研究。全文分两个部分共九章,第一部分为贵州省石漠化空间格局与演化机制,第二部分为石漠化治理典型样区对比分析。主要内容和结论包括: (1)论述了目前喀斯特石漠化研究的主要进展,提出喀斯特石漠化是发生在特定脆弱生态环境区域的土地退化。目前国内外有关石漠化问题的研究内容集中在现象的描述、概念的界定、空间分布和成因的分析等方面,但诸多问题研究深度总显不够。因此,将贵州喀斯特石漠化的空间格局与演化机制作为论文的主体研究内容。 (2)分析了全省喀斯特石漠化的宏观空间格局。在石漠化等级体系的基础上,在遥感和地理信息系统的支持下,采用人机交互式目视解译方法,建立了1:10万的石漠化空间数据库,结果显示目前贵州省中度以上石漠化面积13187km~2,占到7.49%,轻度以上石漠化面积35920km~2,占到全省的20.39%。无论是石漠化发育强度,还是石漠化土地面积比重,贵州均处于西南各省区之首位,形势十分严峻。从空间格局差异来看,贵州石漠化呈现出南部重、北部轻;西部重、东部轻的分异特征。根据石漠化的严重程度和影响石漠化分布格局的岩性、地貌等条件,将全省共分为11个石漠化强度区,各区具有明显的区内一致性和区域差异性。并根据小尺度地形差异,提出石漠化三维空间组合的三种模式,为特定区域的石漠化生态治理工程提供依据。 (3)探讨了石漠化的发育演化机制。喀斯特石漠化是区域自然背景因素和不合理的人类活动共同作用下的产物。在历史发展过程中,形成特殊的人地地域系统,表现出严重的人地矛盾对立。就贵州省来看,主要表现为:资源、区位优势与经济落后的矛盾、自然资源的有限性与资源掠夺性开发、传统农耕方式与山区不合理用地结构矛盾、低人口承载力与高人口密度、高自然增长率的矛盾、保护意识薄弱与喀斯特环境易破坏、难恢复的矛盾等。根据石漠化发生、发展过程,挑选出16个指标来进行驱动因子分析,将各可能因子分属三类指标,即环境背景类指标、人口特征类指标、人地关系类指标。结果表明,对喀 斯特石漠化起主导控制作用的囚于有9个,按其贡献率从大到小的顺序依次为植被覆盖率 。H宾斯特而积>河网密度>未利用地>耕地>平均海拔高科>十地里偷~草地>大丁二5”坡地 面积。根据建立的喀斯特石漠化综合动力指数模型,指示了各地石漠化进一步退化的潜在 趋势。提出石漠化发土的三个基本环节为:毁坏开荒一水十流失一六百裸露。 门根据高原一峡谷地域结构特点,在高原区和峡谷区分别选取具有代表性的研究样 【,进行案例分析。由于研究尺度变小,故在石漠化信息提取时采取了与个省石漠化提取 不同的方法,进行光谱分析法、监督分类法和野外调查法的比较,并提出多源数据融合的 优化方案选择。提取结果显示,花江样【是全省石漠化极为严重的【域,石漠化退化卜地 向积占土地总面积的70%,约为全省平均水平的3.5倍,石漠化程度高,强度、极强度石 漠化占了很大比例。清镇样区的石漠化程度略高于个省平均水平,石漠化面积六十地总而 积的30%,约为全省平均水平的l.5倍,且以轻度、中度石漠化为主。分析导致石漠化的 人地矛盾,花江样区 (5)应用景观生态学的原理和方法,分析了喀斯特高原区和峡谷区地表覆被(LUC)。 石漠化的景观生态格局与变化,通过多样性指数、形状指数和破碎度等指标,揭示出不同 地域结构单元中石漠化的景观生态格局规律。利用多时相遥感数据,分析石漠化景观格局 的变化、景观斑块的转化趋势和强度,并以此作为石漠化恢复和重建工程的牛态效果评价 的有力依据。


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