本文關鍵詞：漓江流域土地利用變化及生態(tài)效應研究

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【摘要】：土地利用/覆蓋變化是全球環(huán)境變化的重要內容,影響和改變著不同尺度生態(tài)系統(tǒng)的結構和服務功能。了解土地利用/覆蓋變化及其生態(tài)效應對于探索可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)管理和維護生態(tài)安全具有重要意義。漓江流域是世界重要旅游目的地,屬于典型喀斯特地區(qū),生態(tài)環(huán)境脆弱。近年來伴隨城鎮(zhèn)化和旅游活動的快速擴張,土地利用變化顯著,局部地區(qū)面臨環(huán)境污染、生物多樣性降低、土地退化等眾多生態(tài)環(huán)境問題,已引起全社會的高度關注。為揭示人類干擾影響下漓江流域生態(tài)系統(tǒng)結構和功能變化,本文按照“格局—過程—效應”的研究思路,應用3S技術和多個時相的遙感影像數據,研究了漓江流域1973-2013年間土地利用演化特征及驅動機制,從多角度分析土地利用變化對漓江流域生態(tài)服務價值和生態(tài)風險時空分異的影響,提出了漓江流域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展對策,以期為漓江流域區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設提供技術支持和科學依據。本研究取得的主要結論如下:(1)1973-2013年漓江流域土地利用變化分析顯示,林地作為主要土地利用類型持續(xù)增加、耕地不斷減少、建設用地快速增加、水域先增后減、草地先減后增,未利用地持續(xù)增加。土地利用類型分布具有明顯的坡度和高程差異,林地集中分布在坡度大于8°的區(qū)域,耕地和建設用地集中分布在8°以下的區(qū)域,水域和未利用地主要分布在15°以下的區(qū)域,草地各坡段均有較大面積分布。從不同高程來看,林地集中分布在海拔200~500m和500~800m的區(qū)域,耕地、建設用地、水域和未利用地集中分布在海拔500m以下的區(qū)域,草地集中分布于200~500m的區(qū)域內。40年間漓江流域土地利用整體動態(tài)度,先下降后上升,2000-2013年間達最高值,景觀變化劇烈,土地流轉頻繁。不同時段林地和耕地的動態(tài)度均呈現持續(xù)增加趨勢,水域的動態(tài)度均較小,建設用地的變化速度最快,遠高于其他土地利用類型。1973-2000年受城鎮(zhèn)建設離散點狀發(fā)展、林果種植分散經營等因素影響,研究區(qū)景觀破碎化程度不斷加劇,斑塊復雜性升高,開始向細粒景觀轉化。2000-2013年受城市集聚發(fā)展、林果種植規(guī)�；⑼烁�林等因素影響景觀破碎化程度不斷下降,斑塊分布趨向于規(guī)則化,又開始轉向粗粒景觀。從不同土地利用類型來看,林地和建設用地破碎化程度先升后降,斑塊間距離減少,聚集程度增加,耕地破碎化程度不斷增加但仍呈較高的聚集狀態(tài),水體的聚集度較高,以集中分布為主,草地斑塊空間關系變化不明顯,斑塊分布較為均衡,未利用地趨向于集中分布。1973-1986年研究區(qū)土地利用變化主要受農林種植結構調整、填水造陸以及毀草用于農林開發(fā)等因素驅動。城鎮(zhèn)化進程加速、產業(yè)結構調整、果業(yè)種植等是1986-2000年土地利用變化的主要驅動力。城鎮(zhèn)快速擴張、工業(yè)化、旅游業(yè)快速發(fā)展、農業(yè)種植結構調整以及林業(yè)生態(tài)建設是2000-2013年土地利用變化的的主要驅動因素,此階段建設用地和林地大幅增加,土地利用變化劇烈。(2)40年間漓江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值持續(xù)增加,凈增8.27×108元,林地的生態(tài)服務價值最大,是生態(tài)系統(tǒng)服務的主體部分。各坡度段單位面積生態(tài)服務價值隨坡度增大而增加,不同時段25°坡度段均具有最高的單位面積生態(tài)服務價值,15~25°坡度段均具有最大的生態(tài)服務價值總量。單位面積生態(tài)服務價值隨高度增加而增大,高海拔地區(qū)具有較高的單位面積生態(tài)服務價值,四個時期200~500m高程帶均具有最高的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值。1973-2000年各單項服務價值貢獻率變化不大,2000-2013年受建設用地快速增加的影響,水源涵養(yǎng)功能迅速下降。研究期內漓江流域生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)、支持等服務性功能遠大于生產和文化性功能。從各單項服務價值變化趨勢來看,氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、土壤形成與保護、生物多樣性保護、原材料和娛樂文化功能的價值持續(xù)增加,水源涵養(yǎng)功能價值先增加后減少,廢物處理和食物生產功能持續(xù)下降。研究期內林地和水域向其他用地類型的轉化帶來生態(tài)服務價值負向流動,耕地、建設用地、草地和未利用地向其他類型轉化帶來生態(tài)服務價值正向流動,各地類轉化為建設用地,價值均呈負向流動,各地類轉化為水域,價值均呈正向流動,主要由于建設用地和水域分別具有最低和最高的生態(tài)服務價值系數。(3)40年間漓江流域大部分鎮(zhèn)(鄉(xiāng))區(qū)處于高和較高生態(tài)服務價值(ESV)區(qū),生態(tài)服務價值整體空間格局基本穩(wěn)定,呈現出北部和東部高、中部和南部低的空間分布特點。生態(tài)服務高值區(qū)主要分布在華江、蘭田、青獅潭、兩水、中峰、界首、溶江等鄉(xiāng)鎮(zhèn),生態(tài)服務低值區(qū)主要分布在桂林市區(qū)以及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)。研究期內大部分行政單元地均ESV等級保持不變,等級變化的區(qū)域主要集中在漓江流域的中部地區(qū),此區(qū)域地類轉換頻繁,干擾活動強。應用格網方法分析生態(tài)系統(tǒng)服務價值的結果表明,1973-2013年漓江流域生態(tài)服務價值處于較高生態(tài)服務等級水平并持續(xù)上升,但局部低生態(tài)服務價值區(qū)逐步趨向于集中連片分布,四個時期生態(tài)服務價值存在明顯的空間正自相關性。研究期內大部分格網單元處于高和較高ESV區(qū),數量逐年增加。生態(tài)服務價值的整體格局基本穩(wěn)定,但空間差異顯著,呈現出中間低四周高的分布特點。高生態(tài)服務價值區(qū)主要分布在漓江流域北部和東部的自然山林地帶,植被狀況良好,受人類活動干擾少,低生態(tài)系統(tǒng)服務價值區(qū),集中分布在漓江流域的中心地帶—興安縣城—靈川縣城—桂林市區(qū)—陽朔縣城旅游經濟帶。(4)1973-2013年間漓江流域生態(tài)風險一直維持在較低水平,但局部地區(qū)呈快速增加之勢,四個時期生態(tài)風險存在明顯的空間正自相關性。研究期內,漓江流域以低和較低生態(tài)風險為主,并逐年增加,中生態(tài)風險先增后減,較高生態(tài)風險不斷下降,高生態(tài)風險面積快速增加,桂林市區(qū)、陽朔等地生態(tài)風險變化顯著。生態(tài)風險的整體格局基本穩(wěn)定,但空間差異顯著,呈現明顯的圈層結構,以興安縣城—靈川縣城—桂林市區(qū)—陽朔縣城為軸向外風險程度逐漸降低。低生態(tài)風險區(qū)主要集中分布在流域北部以及中東部的自然山林地帶,高生態(tài)風險區(qū)主要分布在桂林市區(qū),其他區(qū)域零星分布,面積增加迅速。40年間漓江流域由低級別轉向高級別生態(tài)風險的總面積為296.13 km2,由高級別轉向低級別生態(tài)風險的總面積為965.44 km2,低級別轉向高級別生態(tài)風險的面積持續(xù)下降,高級別轉向低級別生態(tài)風險的面積不斷增加,等級轉變速率不斷加快,流域生態(tài)風險整體下降。(5)漓江流域的生態(tài)風險分布具有明顯的坡度、高程和土地類型差異,1973-2013年研究區(qū)高和較高生態(tài)風險主要分布在0~3°,3~8°兩個坡度段,低和較低生態(tài)風險主要分布在8~15°、15~25°和25°三個坡度段,各研究時段均表現出隨坡度增加生態(tài)風險逐漸下降的分布特點。研究期內低生態(tài)風險面積主要分布在500~800m和800~1200m高程帶,較低生態(tài)風險主要分布在200~500m高程帶,中、較高和高生態(tài)風險主要分布在0~200m和200~500m高度帶,隨著海拔升高生態(tài)風險持續(xù)下降。漓江流域林地分布區(qū)域以低和較低生態(tài)風險為主;1973和1986年耕地以較低、中以及較高生態(tài)風險為主,2000和2013年以較低和中生態(tài)風險為主;建設用地分布的區(qū)域以中、較高和高生態(tài)風險為主,高生態(tài)風險區(qū)域增加迅速;水域分布的區(qū)域以較低、中和較高生態(tài)風險為主;草地分布的區(qū)域以較低和中生態(tài)風險為主;未利用地整體面積很小,分布的區(qū)域以較低和中生態(tài)風險為主。(6)依據研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)風險評價結果以及土地利用現狀,將漓江流域區(qū)劃為生態(tài)城市優(yōu)化區(qū)、生態(tài)綜合開發(fā)區(qū)、生態(tài)農林發(fā)展區(qū)、生態(tài)保育區(qū)四個功能區(qū),并提出分區(qū)發(fā)展策略,以優(yōu)化土地利用方式和資源配置。同時提出實施漓江水系保護工程、改善流域水環(huán)境,加快石漠化治理、保護喀斯特遺產地,加強耕地保護,提高旅游用地效率,加強生態(tài)文明建設、推動旅游產業(yè)轉型升級等生態(tài)環(huán)境建設對策。
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：F301.2
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本文編號：1287400