【摘要】：景觀格局優(yōu)化是構(gòu)建良好生態(tài)環(huán)境、促進人與自然和諧發(fā)展的有效途徑。林業(yè)作為包含森林、濕地等極具生態(tài)意義的生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)領(lǐng)域,已成為生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)事業(yè)建設(shè)的主體,在生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。目前已有大量研究以森林和濕地等高生態(tài)服務(wù)功能的景觀為研究對象進行了景觀格局優(yōu)化研究,形成了以構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)為主流思想的優(yōu)化方法。景觀格局優(yōu)化內(nèi)涵包括景觀數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化,二者結(jié)合是實現(xiàn)景觀格局全面優(yōu)化的完整過程。但目前景觀格局優(yōu)化研究多從單一內(nèi)容進行分析,較少結(jié)合數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)探討景觀格局優(yōu)化,優(yōu)化過程和方法有待進一步改進和完善。研究基于景觀斑塊的數(shù)量變化和空間特征,提出了“景觀數(shù)量結(jié)構(gòu)一—景觀轉(zhuǎn)換傾向分析——景觀空間結(jié)構(gòu)”這一完整的景觀格局優(yōu)化思路。從生態(tài)的角度,以促進區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展為宗旨,基于國民經(jīng)濟社會發(fā)展的階段特征和�？谑邪l(fā)展現(xiàn)狀,研究先采用系統(tǒng)動力學(xué)模型對�？谑芯坝^變化機制進行了模擬,選擇了 2025年海口市最佳的景觀數(shù)量組成方案;再結(jié)合景觀適宜性和林地生態(tài)效益分析,從斑塊尺度根據(jù)景觀轉(zhuǎn)換傾向分析實現(xiàn)了最佳景觀數(shù)量組成方案約束下的斑塊景觀類型轉(zhuǎn)換;最后采用粒度反推法、累積耗費距離模型、空間網(wǎng)絡(luò)及水文分析等方法基于景觀轉(zhuǎn)換后的景觀格局構(gòu)建了�？谑械纳鷳B(tài)網(wǎng)絡(luò),確定了生態(tài)源地和生態(tài)節(jié)點詳細(xì)的建設(shè)方案,實現(xiàn)了景觀數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有機結(jié)合。研究結(jié)果表明:(1)系統(tǒng)動力學(xué)模型能有效模擬景觀變化中多重因素復(fù)雜的相互關(guān)系,�？谑芯坝^格局變化的系統(tǒng)動力學(xué)模型具有較高的模擬精度。通過模擬不同的發(fā)展情景,得到2025年�？谑芯坝^格局的慣性發(fā)展模式、土地規(guī)劃模式、生態(tài)優(yōu)先模式和協(xié)調(diào)發(fā)展模式等4種景觀數(shù)量組成方案,協(xié)調(diào)發(fā)展模式能最好的適應(yīng)海口市未來的發(fā)展,是最佳景觀數(shù)量組成方案,對景觀轉(zhuǎn)換傾向分析和景觀格局空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有約束作用。景觀數(shù)量調(diào)整方案為耕地、園地和未利用地分別有849.34hm2、6843.48 hm2和 478.53 hm2轉(zhuǎn)換為 3389.44 hm2 林地、937.52 hm2 草地、1027.38 hm2水域和2817.01 hm2建設(shè)用地。(2)研究從地形地貌、土壤條件、環(huán)境因素和人為干擾等4個適宜性的主要影響方面選取了 10個評價指標(biāo)構(gòu)建了適宜性評價體系,對海口市7種森林類型以及草地、建設(shè)用地進行了適宜性評價,發(fā)現(xiàn)不同的景觀類型在空間分布上表現(xiàn)出3種不同的適宜性分布趨勢:次生闊葉林、桉樹相思類、其他人工林、灌木林和草地在�？谑心喜窟m宜而北部不適宜,紅樹林和木麻黃椰樹類在�？谑袞|北部適宜而西南部不適宜,橡膠林和建設(shè)用地在�？谑形鞅辈窟m宜而東南部不適宜,造成這種適宜性分布格局的主要原因是地形地貌和人為干擾。不同景觀類型的適宜性差異明顯,適宜性的排序為:桉樹相思類橡膠林建設(shè)用地其他人工林木麻黃椰樹類灌木林草地紅樹林次生闊葉林,相比天然林,人工林對�？谑猩鷳B(tài)環(huán)境的適宜性較強,這與海口市特殊的地理位置和自然環(huán)境關(guān)系密切。(3)從涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧等8個方面選取25個指標(biāo)構(gòu)建了生態(tài)效益評價體系,�？谑械牧值厣鷳B(tài)效益每年產(chǎn)生價值39.21億元,其中固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、凈化大氣環(huán)境等影響區(qū)域生態(tài)平衡的生態(tài)服務(wù)功能價值較高。森林類型的面積對生態(tài)效益影響較大,總生態(tài)效益排序為桉樹相思類(149997.61萬元)次生闊葉林(74140.82萬元)其他人工林(59044.65萬元)木麻黃椰樹類(48200.39萬元)紅樹林(29823.48萬元)橡膠林(27002.86萬元)灌木林(3935.03萬元)。森林生態(tài)效益總價值與單位面積森林的生態(tài)效益價值之間存在明顯不同,紅樹林和次生闊葉林的生態(tài)效益最高,凸顯出不同森林類型發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能的差異。(4)基于景觀類型的適宜性評價和生態(tài)效益評價,結(jié)合斑塊的相鄰概率和生態(tài)源地的空間位置,提出了景觀轉(zhuǎn)換相鄰概率、生態(tài)源地歸屬指數(shù)、生態(tài)源地距離指數(shù)、適宜性指數(shù)和景觀轉(zhuǎn)換價值指數(shù),最終形成景觀轉(zhuǎn)換傾向性指數(shù),實現(xiàn)了景觀數(shù)量優(yōu)化和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有機結(jié)合。景觀轉(zhuǎn)換傾向性指數(shù)綜合考慮了景觀轉(zhuǎn)換的主要影響因素,取得了良好效果。以最佳景觀數(shù)量組成為約束,景觀轉(zhuǎn)換傾向性分析確定了景觀轉(zhuǎn)換的面積并實現(xiàn)了空間精準(zhǔn)定位,景觀轉(zhuǎn)換過程中共有3094.42hm2的斑塊由生態(tài)效益較低的景觀類型轉(zhuǎn)換為生態(tài)效益較高的景觀類型,為�？谑猩鷳B(tài)建設(shè)提供了良好的科學(xué)參考。(5)次生闊葉林、紅樹林、橡膠林、麻黃椰樹類、桉樹相思類和水域等6種景觀類型是組成海口市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的景觀類型。利用粒度反推法和主成分分析法從整體連通性的角度確定1400m粒度的景觀組分結(jié)構(gòu)是生態(tài)源地選取的合適參考,選取生態(tài)源地36個,共32394.83hm2,總體分布趨勢為西北分散但規(guī)模較大、東南集中但規(guī)模較小。生態(tài)源地規(guī)模的差異較大,主要受人為干擾和地形地貌的影響。新增生態(tài)源地的規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)為91.40 hm2,需通過轉(zhuǎn)換14個斑塊共11.07hm2來實現(xiàn)單個生態(tài)源地的空間連接。景觀轉(zhuǎn)換傾向分析使得生態(tài)源地的總規(guī)模擴大了 1362.70hm2,對生態(tài)源地的強化效果十分明顯。(6)考慮坡度的影響,利用顯性和隱性生態(tài)阻力面構(gòu)建了綜合生態(tài)阻力面,顯性和隱性生態(tài)阻力面存在明顯的差異區(qū)域,凸顯出生態(tài)環(huán)境的脆弱局部和生態(tài)陷阱,主要位于紅城湖以及城區(qū)與美蘭機場之間的區(qū)域。不同阻力區(qū)域具有不同的功能,生態(tài)緩沖區(qū)占總面積的39.21%,以保護生態(tài)源地為主要功能;保護利用區(qū)占總面積的25.99%,以保護為主、開發(fā)為輔為主要利用方式,可進行適當(dāng)經(jīng)營生態(tài)產(chǎn)業(yè);重點發(fā)展區(qū)占總面積的18.16%,是經(jīng)濟社會重點發(fā)展的區(qū)域;協(xié)調(diào)管制區(qū)占總面積的11.98%,應(yīng)強調(diào)生態(tài)建設(shè)的實施,從整體上協(xié)調(diào)人地矛盾和景觀格局的空間關(guān)系,對人為干擾進行相應(yīng)管制;限制開發(fā)區(qū)占總面積的4.66%,應(yīng)結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)合理規(guī)劃區(qū)域發(fā)展,以生態(tài)保護和修復(fù)為主要建設(shè)方向。(7)�？谑械�81條生態(tài)廊道總長度402.46km,其中最長生態(tài)廊道長18.68km,生態(tài)廊道將生態(tài)源地連接成整體,是生態(tài)廊道建設(shè)的重點。海口市有耕地生態(tài)廊道33條、園地生態(tài)廊道30條、林地生態(tài)廊道11條和建設(shè)用地生態(tài)廊道7條,不同的生態(tài)廊道具有相應(yīng)的功能,應(yīng)結(jié)合景觀基質(zhì)進行分類建設(shè)。根據(jù)生態(tài)廊道的長度和累積生態(tài)阻力將生態(tài)廊道分為7條一級風(fēng)險的生態(tài)廊道、31條二級風(fēng)險的生態(tài)廊道、28條三級風(fēng)險的生態(tài)廊道、14條四級風(fēng)險的生態(tài)廊道、1條五級風(fēng)險的生態(tài)廊道,風(fēng)險等級較高的生態(tài)廊道與長度較長的生態(tài)廊道分布格局一致,主要受人為干擾的影響。(8)累積生態(tài)阻力較高的生態(tài)節(jié)點主要位于海口市中部和東南部,突出了�？谑猩鷳B(tài)建設(shè)的盲區(qū)。從生態(tài)節(jié)點的功能及空間形狀特征方面分析了生態(tài)節(jié)點的空間形態(tài),76個生態(tài)節(jié)點共形成69個生態(tài)節(jié)點范圍,共2942.05hm2,其中最大的面積為94.75hm2,最小生態(tài)節(jié)點的面積為21.67hm2,規(guī)模差異明顯。利用空間網(wǎng)絡(luò)分析計算了各生態(tài)節(jié)點范圍的形狀和面積。生態(tài)節(jié)點的建設(shè)中81.17%的面積需要進行景觀轉(zhuǎn)換,突出景觀轉(zhuǎn)換對景觀格局優(yōu)化分析重要的基礎(chǔ)性。利用水文分析確定了 9個生態(tài)節(jié)點范圍建設(shè)為濕地生態(tài)節(jié)點,總面積424.37 hm2,再結(jié)合景觀轉(zhuǎn)換傾向性分析和生態(tài)建設(shè)的需要,確定60個生態(tài)節(jié)點范圍建設(shè)為林地生態(tài)節(jié)點,以及需要進行景觀轉(zhuǎn)換的2388.00 hm2斑塊的景觀轉(zhuǎn)換方式。(9)基于最佳景觀數(shù)量組成方案和景觀轉(zhuǎn)換傾向性分析,利用粒度反推法和累積耗費距離模型構(gòu)建了海口市生態(tài)網(wǎng)絡(luò),生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由36個生態(tài)源地、81條生態(tài)廊道和76個生態(tài)節(jié)點構(gòu)成,這些生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵局部的空間分布因受地形地貌和土地資源利用現(xiàn)狀的影響,呈現(xiàn)出中部稀少、四周集中的總體格局,反映出海口市生態(tài)系統(tǒng)的脆弱局部。經(jīng)過最佳景觀數(shù)量組成分析、景觀轉(zhuǎn)換傾向性分析、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,對�？谑芯坝^格局進行了數(shù)量與空間結(jié)構(gòu)結(jié)合的景觀格局優(yōu)化研究。2025年�？谑芯坝^格局最終組成為:耕地67655.72hm2、園地38189.50hm2、林地 44828.41hm2、草地 6729.81hm2、水域 19371.49hm2、未利用地 299.33hm2、建設(shè)用地51834.47hm2。從對比分析來看,景觀格局優(yōu)化的結(jié)果與協(xié)調(diào)發(fā)展模式相一致,在空間結(jié)構(gòu)上有效提高了生態(tài)系統(tǒng)的整體連通性,能更好地適應(yīng)海口市發(fā)展趨勢,優(yōu)化效果良好,可為�？谑猩鷳B(tài)建設(shè)和景觀格局優(yōu)化方法的改進和完·善提供科學(xué)參考。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)優(yōu)化”的這一完整的景觀格局優(yōu)化過程，，結(jié)合景觀適宜性評價和生態(tài)效益評逡逑價進一步完善景觀格局優(yōu)化分析，將數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化有機結(jié)合，并逡逑為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提出具體的建設(shè)預(yù)案。研宄的主要思路如圖２．１所示。逡逑W邋｜邋Ｈｎ邐■逡逑Ｌｉ逡逑－＝＝＾＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝逡逑ｗｍ邐；邋ｆＢＳＭ逡逑邐１逡逑邐．逡逑里邐．邋：一邐邐逡逑ｎ邋ｉ邋ｈ￣ｉ邐￣邋］＜＾ｉ邋ｉｉ逡逑■邋ｉ邐ｖ」0邋圃ｉ逡逑邐１逡逑圖２．１景觀格局優(yōu)化思路示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｄｅａ邋ｏｆ邋ｌａｎｄｓｃａｐｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ逡逑１８逡逑

南林業(yè)科技大學(xué)博士學(xué)位論文邐基于系統(tǒng)動力學(xué)和粒度反推法的�？谑芯坝^格局優(yōu)化逡逑景觀類型￣邐合并地類邐￣￣地類代碼￣逡逑疏林地邐１２０逡逑國家特別規(guī)定灌木林地邐１３１逡逑未成林造林地邐１４１逡逑采伐跡地邐１６１逡逑宜林荒山荒地邐１７１逡逑其他宜林地邐１７３逡逑耕地邐耕地邐２１０逡逑園地邐ＯＴ±ｉ�。爝姟鲞姡保担板义纤惤�(jīng)濟林邐——逡逑草地邐牧草地邐２２０逡逑水域邐水域邐２３０逡逑未利用地邐未利用地邐２４０逡逑建設(shè)用地邐其他用地邐２５１逡逑
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU984.1;P901

【參考文獻】

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本文編號：2620752