中國是世界上生態(tài)脆弱區(qū)分布面積最大、脆弱生態(tài)類型最多、生態(tài)脆弱性表現(xiàn)明顯的國家之一北方農(nóng)牧交錯帶是我國面積最大、空間跨度最長、農(nóng)牧交錯特征最典型的生態(tài)脆弱區(qū),是我國華北地區(qū)重要的生態(tài)屏障。陜西省榆林地區(qū)是我國北方農(nóng)牧交錯帶的典型地區(qū)。本文以榆林地區(qū)為研究區(qū),采用遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)相結(jié)合的手段,以景觀生態(tài)學(xué)、氣候?qū)W、數(shù)理統(tǒng)計等學(xué)科為理論指導(dǎo),選取氣候因子、土地覆蓋、多時相遙感數(shù)據(jù)以及經(jīng)濟(jì)和人口壓力等因素,綜合分析了研究區(qū)生態(tài)環(huán)境時空變化及其脆弱性狀況。利用趨勢分析、突變分析、小波分析和景觀格局指數(shù)等方法,定量分析了研究區(qū)氣候因子、土地覆蓋與景觀格局和植被覆蓋度的時空變化特征,構(gòu)建了生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系,并利用信息集成模型定量評價了研究區(qū)的生態(tài)脆弱性狀況,為我國干旱半干旱地區(qū)生態(tài)研究和環(huán)境評價提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。得到以下結(jié)論： (1)1970-2010年,榆林地區(qū)氣候轉(zhuǎn)暖,降水量季節(jié)和年際波動較大,太陽輻射量下降明顯,干旱現(xiàn)象日益明顯,氣候變化所引起的生態(tài)脆弱性增加。近40年來,榆林地區(qū)年際氣溫波動上升,增幅范圍在1.4-1.8℃之間,高于全國平均水平,冬季和春季的增溫對氣溫增幅貢獻(xiàn)較大。春、秋和冬季的氣溫指標(biāo)趨于活躍。年降水量波動較大,變化趨勢不明顯。夏季降水量減少明顯,春季降水量略微增加。春季降水量周期性變化頻率減少,其他三個季節(jié)的頻率增加。太陽輻射下降,且周期變化不明顯。 (2)1985-2010年,榆林地區(qū)土地覆蓋與景觀格局變化所引起的生態(tài)脆弱性的空間差異增大。隨著退耕還林(草)工程的實(shí)施,榆林地區(qū)東南部的林地面積增加,水體面積增加,耕地和草地面積減少；未利用土地和建設(shè)用地保持持續(xù)增長的趨勢,主要分布在研究區(qū)的西北部,土地退化和城市化進(jìn)程加劇。因此,土地覆蓋引起的生態(tài)脆弱性在西北部是增加的,在東南部是減少的。景觀格局變化以]995年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1995年前,景觀的破碎程度逐漸減小,平均斑塊面積逐漸增大,斑塊間連通性逐漸增加,空間異質(zhì)性和景觀斑塊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性減��；1995年后,景觀格局呈現(xiàn)相反的趨勢。與2000年相比,2010年榆林地區(qū)景觀格局較復(fù)雜,破碎程度較大,異質(zhì)性和邊緣效應(yīng)較明顯,連通性較差,易受到外界干擾和脅迫作用,生態(tài)環(huán)境比較脆弱。 (3)2000-2011年,榆林地區(qū)植被覆蓋所引起的生態(tài)脆弱性在東南部是在減少的,在西北部的部分地區(qū)是增大的。2000-2011年榆林地區(qū)植被覆蓋在時間尺度上呈現(xiàn)波動增長的趨勢,極高覆蓋度(Pv0.70)、高覆蓋度(0.7Pv0.50)和中等覆蓋度(0.50Pv0.30)的面積明顯增加,其他等級覆蓋度的面積呈現(xiàn)出不同程度的減少。從空間尺度上,2000-201]年榆林地區(qū)植被覆蓋度呈現(xiàn)“東南高、西北低”的態(tài)勢。近12年來,植被覆蓋度在東南部增加明顯,而西北部增加不顯著,且植被退化現(xiàn)象依然存在。 (4)2000年和2010年榆林地區(qū)的生態(tài)脆弱性時空分布上呈“西北部趨于脆弱,東南部趨于穩(wěn)定”的態(tài)勢。與2000年相比,2010年榆林東南部6個縣市的生態(tài)脆弱性降低,中部2個市縣的生態(tài)脆弱性基本不變,西北部毛烏素沙漠邊緣地帶4個縣市的生態(tài)脆弱性增加。2000年榆林地區(qū)氣候較干旱,植被覆蓋比較低,耕地和未利用土地的面積比較大,致使整個地區(qū)生態(tài)環(huán)境較脆弱,但因經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在空間上差異不明顯,人為脅迫或干擾作用較小,因而生態(tài)脆弱性空間差異不明顯。2010年人為因素作用在空間上體現(xiàn)得相對明顯。在退耕還林(草)工程推動下,東南部林地面積增加,植被覆蓋度明顯提高,氣候比西北部相對濕潤,經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對緩慢,人類活動的負(fù)面影響相對較小,因而生態(tài)脆弱性水平比較低,且有改善的趨勢。西北部地區(qū),植被覆蓋度增加不明顯,且未利用土地面積增加,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,城市化進(jìn)程加劇,人類活動影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他生態(tài)脆弱性驅(qū)動因子的變化幅度,導(dǎo)致生態(tài)脆弱性程度增加。 復(fù)雜的地理環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)條件決定了榆林地區(qū)生態(tài)環(huán)境的敏感性和脆弱性,導(dǎo)致了生態(tài)脆弱性的時空差異。通過定量地評價和分析榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性的驅(qū)動因素和脆弱性程度及其時空分布規(guī)律,為區(qū)域生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和治理供理論基礎(chǔ)和決策依據(jù),為我國北方農(nóng)牧交錯帶生態(tài)環(huán)境調(diào)查和監(jiān)測提供技術(shù)支持。本文創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在：定量地分析了榆林地區(qū)氣候、土地覆蓋與景觀格局和植被覆蓋度的時空變化特征,揭示了各生態(tài)脆弱性的驅(qū)動因素和表征的時空變化特征,并結(jié)合其他生態(tài)脆弱性驅(qū)動要素(如地形地貌、人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等)來構(gòu)建生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系。采用相同的數(shù)據(jù)處理方法和具有可擴(kuò)展特性的信息集成模型評價了榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布規(guī)律,為不同學(xué)科(如遙感、地理信息系統(tǒng)、景觀生態(tài)學(xué)等)開展生態(tài)環(huán)境研究提供了切入點(diǎn)和思路,實(shí)現(xiàn)了不同學(xué)科在生態(tài)環(huán)境脆弱性研究中的綜合應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：X171;P237
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖索引
表索引
INDEX OF FIGURE
INDEX OF TABLE
第1章 緒論
    1.1 選題背景與意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
    1.3 研究內(nèi)容與目標(biāo)
    1.4 研究方法與技術(shù)路線
    1.5 論文章節(jié)安排
第2章 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源
    2.1 研究區(qū)概況
    2.2 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)預(yù)處理
        2.2.1 氣象數(shù)據(jù)
        2.2.2 土地利用數(shù)據(jù)
        2.2.3 遙感數(shù)據(jù)
        2.2.4 社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)
第3章 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性的氣候成因分析
    3.1 氣象因子的分析方法
        3.1.2 變化趨勢分析
        3.1.3 周期性變化分析
        3.1.4 極端變化分析
    3.2 榆林地區(qū)氣候因子的年際變化特征
        3.2.1 氣溫年際變化特征
        3.2.2 降水量年際變化特征
        3.2.3 太陽輻射年際變化特征
        3.2.4 氣候年際周期變化特征
    3.3 榆林地區(qū)氣候因子的季節(jié)變化特征
        3.3.1 氣溫季節(jié)變化特征
        3.3.2 降水量季節(jié)變化特征
        3.3.3 太陽輻射季節(jié)變化特征
        3.3.4 氣候季節(jié)性周期變化特征
    3.4 氣候變化對生態(tài)脆弱性的影響
    3.5 小結(jié)
第4章 榆林地區(qū)土地覆蓋變化對生態(tài)脆弱性的影響分析
    4.1 土地覆蓋制圖與時空分析
        4.1.1 土地覆蓋的制圖方法
        4.1.2 土地覆蓋的時空分析方法
        4.1.3 景觀格局的分析方法
    4.2 榆林地區(qū)土地覆蓋的變化特征
        4.2.1 土地覆蓋制圖及精度評價
        4.2.2 土地覆蓋的空間格局與動態(tài)變化
        4.2.3 土地覆蓋類型的時空變化
        4.2.4 土地覆蓋對生態(tài)脆弱性的影響
    4.3 榆林地區(qū)景觀格局的變化特征
        4.3.1 景觀格局的空間特征
        4.3.2 景觀格局的時間特征
        4.3.3 景觀格局對生態(tài)脆弱性的影響
    4.4 小結(jié)
第5章 榆林地區(qū)植被變化與生態(tài)脆弱性分析
    5.1 植被指數(shù)的數(shù)據(jù)處理
    5.2 植被覆蓋度的估算
    5.3 植被覆蓋時間序列分析
    5.4 榆林地區(qū)植被覆蓋度的時空變化
        5.4.1 植被覆蓋度的時間變化
        5.4.2 植被覆蓋度的空間變化
        5.4.3 不同縣市植被覆蓋度的時空變化
        5.4.4 不同土地利用類型植被覆蓋度的時空變化
    5.5 植被覆蓋變化對生態(tài)脆弱性的影響
    5.6 小結(jié)
第6章 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性評價
    6.1 生態(tài)脆弱性評價方法
        6.1.1 生態(tài)脆弱性評價的理念
        6.1.2 生態(tài)脆弱性評價的指標(biāo)選擇
        6.1.3 生態(tài)脆弱性的評價模型
        6.1.4 生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)的處理方法
        6.1.5 生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)處理
    6.2 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性評價的結(jié)果與分析
        6.2.1 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性的總體評價
        6.2.2 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性的時空變化
        6.2.3 榆林地區(qū)生態(tài)脆弱性分析與討論
    6.3 生態(tài)環(huán)境治理與恢復(fù)的對策和建議
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論與討論
    7.1 研究結(jié)論
    7.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
博士期間科研情況

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2891527