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基于GIS的喀什地区生态安全综合评价研究

阿依努尔·买买提  
【摘要】:生态环境是地球上所有生命生存及可持续发展的主要空间,是社会经济发展的基础与必要条件。在过去几十年中,伴随着人类活动日益加剧和全球气候变化,全球各地的生态环境受到了不同程度的影响。生态安全问题已成为全世界各国家和区域关心的热点话题。在党的十九大报告中,把“生态文明建设”作为实现中华民族伟大复兴的重要内容,提出了许多新思想、新理念、新战略,有力推动了我国生态文明建设的发展。从“生态文明建设”的主要内容可知,生态安全是生态文明建设的基础与前提保障。过去30年,随着社会经济发展与气候演化,喀什地区的生态系统功能与结构发生了很大的变化,导致了当地人们生存环境的破坏与退化,严重制约了该地区社会经济的可持续发展。因此研究分析喀什地区多年社会经济活动和全球变化背景下产生的生态影响机理,对该地区社会经济可持续发展具有非常重要的意义。本研究首先采用生态模型,计算不同时期土地利用类型的生态服务价值,生态足迹及生态承载力的时空变化特征;其次应用生态盈余/赤字、生态压力指数评估研究区生态安全,以达到客观评价该地区生态安全的目的;最后利用人居环境质量综合指数对喀什地区人居环境综合质量进行评价,探讨人居环境综合质量与生态安全状况之间的关系,并提出相应的生态安全保护与调控建议,为维护喀什地区生态安全提供一定的参考价值。其主要结论如下:(1)本研究以遥感数据为基础,通过监督分类方法获取喀什地区1985、1995、2005和2015年的土地利用数据。借助主成分分析法,结合社会经济数据、气象数据以及水文数据对引起该地区土地变化的驱动因素进行分析。结果表明:在过去30年,喀什地区土地类型之间发生显著的变化。其中耕地、林地、建设用地和沙地属于面积增加性土地类型,而草地、水体、盐碱地、湿地和未利用地属于面积缩小性土地类型。从土地利用驱动因素分析结果可知,引起喀什地区土地变化的第一主成分是社会经济因素、第二主成分是政策与科技技术因素、第三主成分是自然因素。(2)本研究中利用土地类型数据和单位面积生态系统价值系数,应用谢高地等人在Castanza的生态系统服务价值模型基础上改进的模型,计算喀什地区1985、1995、2005和2015年生态系统服务价值,并借助ArcGIS平台,制作研究区空间分辨率10 km×10 km的1985、1995、2005和2015年生态系统服务价值空间分布图。结果表明:在1985-2015年间,喀什地区生态系统服务总价值从1985年的6860089万元减少至2015年的6563389万元。整体上虽呈减少趋势,但并不是单一的减少趋势,而表现出先增加后又减少的变化趋势。1985-1995年期间喀什地区生态服务价值呈现增加趋势,净增加量为157950.2万元,年均增加量为15795万元,而1995-2015年则呈现出相反的趋势,净减少量为454650万元,年均减少量为22732.5万元。由于后20年喀什地区生态系统服务价值损失量大于前10年的增加量,因而该地区的生态系统服务总价值仍然处于减少的状态,生态系统服务功能持续退化,生态系统逐渐被破坏,可认为喀什地区生态服务功能总体呈现衰退趋势。(3)本研究中应用生态足迹模型和生态承载力模型分别计算了喀什地区1985、1995、2005和2015年的生态足迹和生态承载力。生态足迹结果表明,在1985-2015研究期间,喀什地区人均生态足迹表现为逐渐增加的趋势,其从1985年的2.495hm~2/人增加到2015年的4.687 hm~2/人,增加了2.192 hm~2/人,年均增加量为0.073hm~2/人。喀什地区的生态足迹组成不平衡,6种生态足迹中耕地和草地的生态足迹之和占总生态足迹的80%以上,其中耕地的生态足迹比例呈持续增加的趋势,而草地的比例趋于减少。生态承载力结果显示,在过去30年喀什地区人均生态承载力趋于减少,其从1985年的2.6 hm~2/人减少到2015年的1.97 hm~2/人,人均承载力损失量为0.63 hm~2/人,而总生态承载力表现为逐渐增多的趋势,其从1985年的6808.4×10~3 hm~2增加到2015年的8865.84×10~3 hm~2,总生态承载力净利润为2057.44×10~3 hm~2。(4)由生态赤字结果表明,在1985-2015年间喀什地区生态赤字不断增加,由1985年的0.105 hm~2/人(生态盈余)减少到2015年的-2.718 hm~2/人(生态赤字),以此推断生态系统的供应能力逐渐下降。喀什地区生态压力指数总体呈上升趋势,其从1985年的-0.042(生态较安全)上升到2015年的0.576(较不安全),其中2005-2015年期间上升速度最快。生态安全处于以下三种状态:(1)1985-1995年较为安全状态;(2)1995-2005年稍不安全状态;(3)2005-2015年较不安全的状态。从空间分布来看,1985年各县的生态压力指数从小到大顺序为:塔什库尔干县英吉沙县麦盖提县叶城县喀什市疏勒县泽普县巴楚县疏附县岳普湖县伽师县莎车县。1995年各县的生态压力指数从小到大顺序为:麦盖提县塔什库尔干县喀什市英吉沙县泽普县巴楚县叶城县疏勒县疏附县伽师县岳普湖县莎车县。2005年各县的生态压力指数从小到大顺序为:麦盖提县塔什库尔干县疏附县巴楚县泽普县疏勒县叶城县莎车县岳普湖县伽师县喀什市英吉沙县。2015年各县的生态压力指数从小到大顺序为:塔什库尔干县麦盖提县喀什市巴楚县疏附县叶城县伽师县岳普湖县疏勒县泽普县英吉沙县莎车县。由此说明,喀什地区生态安全变化有明显的时空差异,生态压力不断增加,生态安全受到威胁。(5)喀什地区人居环境质量综合指数由西北部向南部和东部依次递减,其主要表现形式为城市地区向非城市地区依次递减的圈层结构,高级别行政区比低级别行政区高的层级结构。人居环境质量综合指数平均值显示,喀什市人居环境质量为最佳,其次为泽普县和疏勒县,而塔什库尔干县和叶城县最差。由2015年生态安全指数空间分布与人居环境质量综合指数空间分布可知,两者之间存在着既相同又区别的相关关系,如;塔什库尔干县、疏勒县、泽普县、叶城县、莎车县、麦盖提县、岳普湖县、巴楚县等的生态安全状况和人居环境质量综合指数之间存在着一定的换位关系,说明生态安全状况与人居环境实际情况不一致,人居环境存在区域差异,居民对周边人居自然环境的需求有待考虑,很有必要将人居环境指标纳入区域生态安全的指标体系中。综合以上,开展喀什地区生态安全研究对喀什地区各有关部门掌握好该地区生态安全状况及其变化趋势,及时做出控制和治理措施等方面具有非常重要的理论与实践意义。


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