在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的雙重影響下,我國(guó)西北干旱的綠洲區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化,其中最突出的問(wèn)題就是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水資源無(wú)序過(guò)度開(kāi)發(fā)利用。人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境變化的脆弱性顯著增大,人口數(shù)量的增加、對(duì)有限資源的過(guò)度依賴及全球變暖等都意味著人類(lèi)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境比以往更加敏感和脆弱。甘肅省敦煌市氣候極端干旱,生態(tài)十分脆弱。近些年來(lái),由于人口數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)和耕地規(guī)模不斷擴(kuò)大,水資源消耗過(guò)度,環(huán)境明顯退化,著名的人類(lèi)文化遺產(chǎn)莫高窟及自然奇觀鳴沙山、月牙泉等的存衍受到嚴(yán)重威脅,引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。因此,本文將該區(qū)域作為研究對(duì)象,以1987、1990、1996、2000和2007年五期的Landsat—5TM遙感影像、1954—2008年的氣候觀測(cè)資料和1987—2007社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等為數(shù)據(jù)源,綜合應(yīng)用實(shí)地調(diào)查、“3s”技術(shù)、生態(tài)空間分析、模型模擬等方法,從不同角度和層次分析敦煌市近20年來(lái)的生態(tài)環(huán)境演變過(guò)程及驅(qū)動(dòng)機(jī)制,并提出了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)的途徑及可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)的模式,為該區(qū)域水土資源的合理利用和生態(tài)保護(hù)提供依據(jù)。得到了以下基本結(jié)果和認(rèn)識(shí)： 第一,敦煌市土地利用/覆蓋變化的總體特征分析。敦煌綠洲主要分布在海拔1200m以下(占總面積的98.4%)、坡度小于1°的區(qū)域(占總面積的61.01%),且呈現(xiàn)明顯的依水分布態(tài)勢(shì)。在過(guò)去的20年間,敦煌市荒漠包圍綠洲的獨(dú)特的景觀格局基本沒(méi)有改變。在8類(lèi)土地利用/覆蓋類(lèi)型中無(wú)植被區(qū)所占比例最大,達(dá)85%以上。 第二,敦煌市土地利用/覆蓋變化的時(shí)空特征分析。在時(shí)間上,總體表現(xiàn)為植被覆蓋空間范圍收縮,生態(tài)明顯退化�？臻g上,耕作區(qū)邊緣植被覆蓋程度有所增加,耕地向外擴(kuò)張；水域濕地、高、中、低覆蓋度草地和灌木林地均為從斑塊的邊緣區(qū)域逐漸向中心區(qū)域萎縮,無(wú)植被區(qū)則呈現(xiàn)出完全相反的變化趨勢(shì),主要是從斑塊邊緣向外逐漸擴(kuò)張。 第三,敦煌市土地利用/覆蓋類(lèi)型的演變方式、方向、規(guī)模和速度分析。敦煌市土地利用/覆蓋演變方式各異,呈現(xiàn)出單向演變?yōu)橹?漸次演變和逆向演變相對(duì)較少的特點(diǎn)。土地利用/覆蓋演變的方向和規(guī)模存在較大差異,耕作區(qū)的增加主要是由部分草地和無(wú)植被區(qū)轉(zhuǎn)變而來(lái),水域濕地和林地則向草地轉(zhuǎn)變,總面積變小,高覆蓋度草地轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈采w度草地、中覆蓋度草地轉(zhuǎn)變?yōu)榈透采w度草地、而低覆蓋度草地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)植被區(qū)、城建用地主要由耕作區(qū)和無(wú)植被區(qū)轉(zhuǎn)變而來(lái)。2個(gè)時(shí)段的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分別為0.56%和0.66%,反映出后期LUCC的強(qiáng)度相對(duì)于前期更加劇烈。 第四,敦煌市土地利用格局演變的情景模擬�；贛arkov過(guò)程模型和CLUE-S模型對(duì)敦煌市土地利用格局進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè),模擬結(jié)果精度較高。通過(guò)修正土地利用/覆蓋類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)移概率矩陣,設(shè)置自然發(fā)展型、生態(tài)保護(hù)型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展型和綜合發(fā)展型四種情景模式,可以看出在不同的情景模式下,研究區(qū)域土地利用/覆蓋空間格局差異較大。綜合發(fā)展型情景比較全面的考慮了生態(tài)環(huán)境恢復(fù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等的需要,模擬結(jié)果較好,是一種比較理想的發(fā)展方式。 第五,敦煌市生態(tài)環(huán)境要素變化分析。依據(jù)實(shí)際測(cè)定的樣方生物量與對(duì)應(yīng)的土地利用/覆蓋類(lèi)型的面積擬合曲線,估算地表生物量。表明近20年來(lái)地表生物量共減少170856.52t,年均減少5.8%0,其中天然綠洲生物量?jī)魷p,人工綠洲生物量?jī)粼?總生物量減少與天然綠洲生物量減少有很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系�；谏锪康拇笮『蛯�(shí)際功用估算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,20年間共減少43127.44×104元,年均減少2156.37×104元。隨著直接使用價(jià)值增加,間接使用價(jià)值減少較快。這意味著人工生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的較快增長(zhǎng)是以自然生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的減少為代價(jià)的,表明人類(lèi)活動(dòng)已顯著影響到區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。 第六,敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析。在本文研究時(shí)間尺度內(nèi),引起敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的因素主要來(lái)自自然和人文兩個(gè)方面。在全球氣候變化的大背景下,溫度升高對(duì)植被生長(zhǎng)具有一定的影響,而土地開(kāi)墾、灌溉、旅游等人類(lèi)活動(dòng)加大了對(duì)水資源的需求,擠占生態(tài)用水,這是植被退化、自然生態(tài)系統(tǒng)萎縮的主要原因。從主成分分析和逐步回歸分析的結(jié)果看出,人文因素是生態(tài)環(huán)境演變的主要驅(qū)動(dòng)因素,尤其是人口增長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、技術(shù)進(jìn)步和生活水平,最終的結(jié)果都可歸結(jié)為對(duì)水資源的影響。 第七,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的影響。兩種土地利用/覆蓋類(lèi)型相互替代的比量關(guān)系中,耕作區(qū)替代關(guān)系明顯,每增加1km2最少替代1.33km2的灌木林地,最大可替代42.57km2的低覆蓋度草地。 敦煌市自然植被和人類(lèi)活動(dòng)的用水量此消彼長(zhǎng),總用水規(guī)模在6.3×108m3左右。自然植被用水量從1987年的3.0727×108m3減少到2007年的2.17×108m3,凈減少達(dá)30%,20年累計(jì)減少量達(dá)9.5017×108m3。人類(lèi)活動(dòng)用水量從1987年的3.3157×108m3增加到2007年的4.093×108m3,20年累計(jì)增加量達(dá)5.9155×108m3。 根據(jù)水土平衡原理估算出,常規(guī)地面灌溉條件下,研究區(qū)域適宜綠洲面積為653.45km2,在節(jié)水灌溉條件下,適宜綠洲面積為909.65km2,均遠(yuǎn)小于目前的實(shí)際面積。 第八,基于目前敦煌市生態(tài)環(huán)境面臨的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì),為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展,需要從水資源可持續(xù)利用、生態(tài)修復(fù)和重建、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、制度保證及生態(tài)規(guī)劃制定等多方面入手保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境,并建立適度人口發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源節(jié)約高效、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和文化遺產(chǎn)保護(hù)的相互依存、相互制約的可持續(xù)發(fā)展模式,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)區(qū)又快、又好的發(fā)展。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類(lèi)】：X171.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 研究目的及意義
    1.3 研究思路
    1.4 研究?jī)?nèi)容及框架
第二章 生態(tài)環(huán)境演變相關(guān)理論綜述
    2.1 綠洲研究
    2.2 生態(tài)環(huán)境演變研究
    2.3 土地利用/覆蓋變化（LUCC）研究
    2.4 土地利用格局動(dòng)態(tài)演變模擬研究
    2.5 生物量估算研究
    2.6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值估算研究
    2.7 生態(tài)環(huán)境演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究
第三章 研究區(qū)域概況
    3.1 研究區(qū)域位置及范圍
    3.2 研究區(qū)域自然地理概況
    3.3 研究區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況
    3.4 研究區(qū)域存在的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題
第四章 研究所用數(shù)據(jù)及其處理方法
    4.1 研究所用數(shù)據(jù)
    4.2 數(shù)據(jù)處理方法
    4.3 遙感數(shù)字圖像分類(lèi)精度評(píng)價(jià)方法
    4.4 敦煌市土地利用/覆蓋類(lèi)型劃分
第五章 敦煌市生態(tài)環(huán)境格局的時(shí)空演變研究
    5.1 引言
    5.2 敦煌綠洲空間分布與典型環(huán)境因子的關(guān)系分析
    5.3 土地利用/覆蓋類(lèi)型時(shí)空演變分析方法
    5.4 敦煌市土地利用/覆蓋類(lèi)型的演變特征和規(guī)律分析
    5.5 本章小結(jié)及討論
第六章 敦煌市土地利用/覆蓋格局演變情景模擬研究
    6.1 引言
    6.2 基于馬爾可夫（MARKOV）過(guò)程的土地利用時(shí)間變化模擬模型
    6.3 基于CLUE-S的土地利用空間變化模擬模型
    6.4 敦煌市土地利用/覆蓋格局動(dòng)態(tài)演變模擬
    6.5 本章小結(jié)與討論
第七章 敦煌市生態(tài)環(huán)境要素變化分析
    7.1 引言
    7.2 生物量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的估算方法
    7.3 敦煌市地表生物量動(dòng)態(tài)變化分析
    7.4 敦煌市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化分析
    7.5 本章小結(jié)及討論
第八章 敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的驅(qū)動(dòng)因素分析
    8.1 引言
    8.2 敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的驅(qū)動(dòng)因素選取及處理
    8.3 敦煌市生態(tài)環(huán)境演變驅(qū)動(dòng)因素的定性分析
    8.4 敦煌市生態(tài)環(huán)境演變驅(qū)動(dòng)因素的定量分析
    8.5 本章小結(jié)及討論
第九章 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的影響分析
    9.1 引言
    9.2 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的機(jī)理分析
    9.3 研究方法
    9.4 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)敦煌市生態(tài)環(huán)境演變的影響分析
    9.5 本章小結(jié)及討論
第十章 敦煌市生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)的途徑及可持續(xù)發(fā)展模式探討
    10.1 敦煌市生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)的途徑
    10.2 敦煌市可持續(xù)發(fā)展模式探討
第十一章 全文主要結(jié)論、創(chuàng)新、不足及展望
    11.1 研究結(jié)論
    11.2 研究創(chuàng)新
    11.3 研究不足及展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間研究成果
致謝

【引證文獻(xiàn)】

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1 馬利邦;牛叔文;楊麗娜;;基于Markov和CLUE-S模型的敦煌市土地利用/覆蓋格局情景模擬[J];生態(tài)學(xué)雜志;2012年07期

本文編號(hào)：2874156