江漢平原土地利用景觀格局演變及生態(tài)安全評(píng)價(jià).pdf

1、土地是人類(lèi)賴以生存的和繁衍的第一資源，土地資源具有生產(chǎn)和養(yǎng)育功能、承載功能和生態(tài)功能。土地覆被是指自然營(yíng)造物和人工建筑物所覆蓋的地表諸要素的綜合體，偏重于土地的自然屬性；土地利用是人類(lèi)根據(jù)土地的特點(diǎn)，按一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)目的，采取一系列生物和技術(shù)手段，對(duì)土地進(jìn)行的長(zhǎng)期性或周期性的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。由于人類(lèi)不斷加大對(duì)土地資源索取和改造的力度，水土流失、森林消失、土地退化、沙漠化、鹽漬化和各種環(huán)境污染現(xiàn)象愈發(fā)突出，人類(lèi)越來(lái)越意識(shí)到土地利用及由此帶來(lái)的

2、土地變化不僅僅是簡(jiǎn)單的資源問(wèn)題，更是全球變化的重要組成部分和造成全球環(huán)境變化的重要原因。因此將土地利用/覆被變化和區(qū)域生態(tài)安全、社會(huì)保障等區(qū)域發(fā)展問(wèn)題緊密結(jié)合，研究土地利用/覆被變化對(duì)人類(lèi)社會(huì)生存和可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)的反饋?zhàn)饔煤鸵约叭祟?lèi)的響應(yīng)機(jī)制是地理學(xué)研究的重要課題。
　　 江漢平原位于湖北省中南部，是我國(guó)湖泊密集度最大的淡水湖群區(qū)。從區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略上來(lái)看，江漢平原位于東部屬于武漢城市圈的范圍，西部屬于“宜一荊一荊”城市群，是湖北省

3、東西兩大城市集群相接和交匯的重要區(qū)域，本身也是沿長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，區(qū)位優(yōu)勢(shì)十分明顯，發(fā)展?jié)摿薮?；江漢平原由于優(yōu)越的自然地理?xiàng)l件和悠久的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)歷史，自古以來(lái)物產(chǎn)豐富，是湖北省主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域和糧食主產(chǎn)區(qū)、我國(guó)重要的商品棉生產(chǎn)基地；同時(shí)，江漢平原以其獨(dú)特的湖群、濕地分布特點(diǎn)，是湖北省重要的湖泊濕地生態(tài)區(qū)和武漢城市圈的生態(tài)屏障，對(duì)維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全具有重要作用。由于江漢平原自然、區(qū)位條件優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，是我省承接

4、東部發(fā)達(dá)地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的重要區(qū)域，又承擔(dān)著糧、棉生產(chǎn)和區(qū)域生態(tài)維護(hù)等多種社會(huì)、生態(tài)功能，其土地生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)受著高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)與利用以及各種外界壓力的干擾。多種角色的疊加使江漢平原成為我國(guó)較為特殊的地理區(qū)域，因此針對(duì)江漢平原區(qū)域開(kāi)展土地利用/覆被變化研究，了解區(qū)域土地利用類(lèi)型變化的趨勢(shì)和特點(diǎn)，分析區(qū)域土地覆被景觀格局演變的影響因素，并對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，不僅是當(dāng)前地理學(xué)研究的重要領(lǐng)域，也對(duì)促進(jìn)區(qū)域人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展有著重

5、要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　 本文的主要內(nèi)容共分為8章：
　　 第一章為緒論。闡明了本研究的意義；通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量研究資料的收集和整理，從土地利用/覆被時(shí)空演變規(guī)律、土地利用/覆被變化驅(qū)動(dòng)力、土地利用/覆被變化環(huán)境效應(yīng)研究和景觀格局演變與生態(tài)評(píng)價(jià)等方面梳理了土地利用/覆被變化及生態(tài)效應(yīng)的研究進(jìn)展；同時(shí)通過(guò)江漢平原區(qū)域相關(guān)研究實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的研究多從某一側(cè)面對(duì)江漢平原區(qū)域的土地利用/覆被變化進(jìn)行分析，21世紀(jì)以來(lái)江漢平

6、原土地利用/覆被變化和景觀格局時(shí)空演變的總體分析較少，也很少出現(xiàn)對(duì)江漢平原整體范圍生態(tài)安全狀況的定量分析。
　　 第二章為本文的研究方案。在第一章研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有研究中暴露出來(lái)的問(wèn)題，確定了本文的研究目標(biāo)：完善國(guó)內(nèi)對(duì)江漢平原20多年來(lái)土地資源和生態(tài)狀況演變過(guò)程的了解，增強(qiáng)對(duì)江漢平原景觀格局形成的影響因素和驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究深度，為我國(guó)平原湖區(qū)土地資源合理利用、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的治理和改善、生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)劃與管理以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境

7、的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展提供支持。同時(shí)介紹了本文的基本研究?jī)?nèi)容，包括江漢平原土地利用/覆被信息綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、1987年至2010年江漢平原土地利用/覆被時(shí)空變化分析；1987年至2010年江漢平原多尺度景觀格局演變分析；江漢平原景觀格局梯度與影響因子響應(yīng)分析和江漢平原土地生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)。并對(duì)研究中所使用的方法、技術(shù)路線和研究區(qū)范圍、整體情況進(jìn)行了介紹。
　　 第三章為江漢平原土地利用/覆被信息綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信

8、息系統(tǒng)技術(shù)整合了江漢平原范圍內(nèi)15個(gè)縣市共2823406公頃范圍內(nèi)1987年、1995年、2000年、2005年、2010年5個(gè)時(shí)期各地類(lèi)土地利用/覆被數(shù)量變化、空間變化情況；對(duì)應(yīng)時(shí)空范圍的景觀格局變化情況；研究區(qū)范圍遙感影像數(shù)據(jù)、研究區(qū)的數(shù)字高程模型、坡度數(shù)據(jù)、坡向數(shù)據(jù)、土地質(zhì)量數(shù)據(jù)；研究區(qū)歷年來(lái)的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展數(shù)據(jù)等，并以該數(shù)據(jù)庫(kù)為后期各項(xiàng)研究的基礎(chǔ)平臺(tái)。
　　 第四章為1987年至2010年江漢平原土地

9、利用/覆被時(shí)空變化分析。通過(guò)1987年、1995年、2000年、2005年和2010年5個(gè)時(shí)相的土地利用情況為基礎(chǔ)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)度模型、土地利用綜合程度模型、重心模型和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等方法對(duì)江漢平原土地利用時(shí)間變化與空間分異進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)江漢平原的土地利用特點(diǎn)以耕地為主導(dǎo)利用類(lèi)型，耕地質(zhì)量普遍較好，水域面積豐富，土地開(kāi)發(fā)利用程度高。研究期間，各土地利用類(lèi)型變化幅度差異大，區(qū)域分異明顯，1987年至2010年耕地是變化數(shù)量最大的地類(lèi)，

10、共減少74589.51 hm2；水域是面積增長(zhǎng)最大的用地類(lèi)型，但湖泊水域面積呈下降趨勢(shì)；從土地利用變化的區(qū)域分異來(lái)看，東部地區(qū)土地類(lèi)型變化的幅度高于西部地區(qū)。研究期內(nèi)江漢平原土地利用類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)化模式以耕地和水域之間的相互轉(zhuǎn)化為主體，耕地轉(zhuǎn)換為水域的面積最大，但主要是轉(zhuǎn)換為坑塘水面；耕地、水域和自然保留地之間的相互轉(zhuǎn)化密切；建設(shè)用地主要為單向轉(zhuǎn)入趨勢(shì)，研究期間增加12995.62hm2，大部分來(lái)自于耕地。江漢平原土地利用變化過(guò)程中帶

11、來(lái)的主要問(wèn)題有耕地?cái)?shù)量減少幅度大，人均耕地面積減小，建設(shè)用地增長(zhǎng)快，人地矛盾日漸突出；土地利用程度逐年提高，土地壓力增大；生態(tài)用地面積減小，特別是林地、湖泊、自然保留地面積持續(xù)縮減，區(qū)域環(huán)境壓力增大。
　　 第五章為江漢平原多尺度景觀格局演變分析。通過(guò)從江漢平原總體尺度和10×10km網(wǎng)格尺度兩個(gè)水平上對(duì)江漢平原范圍內(nèi)各種景觀類(lèi)型的斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度、平均斑塊面積、面積加權(quán)形狀指數(shù)和面積加權(quán)分維度指數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和分析，研究發(fā)現(xiàn)耕

12、地景觀斑塊個(gè)數(shù)增加，斑塊面積減小，帶來(lái)斑塊密度的上升，斑塊形狀日趨復(fù)雜，平原東部和東南部各指數(shù)的變化幅度大于平原西部地區(qū)；林地、草地、自然保留地景觀各指數(shù)在江漢平原整體尺度上表現(xiàn)為覆被面積減少，在平原上分布更不均勻，逐步向西部、西南部退縮，同時(shí)斑塊個(gè)數(shù)減小、斑塊平均面積增大，形狀變復(fù)雜；水域景觀斑塊個(gè)數(shù)增加、平均斑塊面積減小，破碎度上升，同時(shí)斑塊的形狀變得簡(jiǎn)單，水域景觀的空間分布也變得更不均勻；建設(shè)用地景觀斑塊增多、平均斑塊面積增大、斑

13、塊密度增大，斑塊的復(fù)雜程度加大。
　　 在江漢平原整體景觀格局指數(shù)的演變上，江漢平原范圍內(nèi)的香農(nóng)多樣性指數(shù)由1.0139下降至0.9688，均勻度指數(shù)由0.5570下降至0.5407，蔓延度指數(shù)由61.8750下降至60.1943，散布與并列指數(shù)由55.9097下降至2010年的55.4050，以上數(shù)據(jù)反映出區(qū)域總體的多樣性和均勻水平下降，景觀異質(zhì)性降低，各景觀類(lèi)型之間的連接性減弱，不同類(lèi)型景觀之間的接觸幾率減小。
　　

14、 第六章為江漢平原景觀格局梯度與環(huán)境因子響應(yīng)分析。通過(guò)對(duì)江漢平原6種景觀的類(lèi)型指數(shù)和整體景觀水平指數(shù)運(yùn)用RDA方法進(jìn)行梯度分析可以發(fā)現(xiàn)，地形地貌(平均高程、地形起伏度)、氣候(年均降水量、溫度季節(jié)性)、人口(人口密度)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展(地區(qū)生產(chǎn)總值密度)、區(qū)位條件(距中心城鎮(zhèn)距離、路網(wǎng)密度)等5個(gè)方面選取的8個(gè)影響因子對(duì)各景觀類(lèi)型指數(shù)和整體景觀水平指數(shù)的解釋比例最低為79.4％，最高為96.7％，都具有較好的解釋效果。
　　 對(duì)于大部

15、分景觀類(lèi)型，人口密度和地區(qū)生產(chǎn)總值強(qiáng)度對(duì)景觀格局變化的作用比較明顯，除建設(shè)用地景觀外，這兩個(gè)因子的增加使其他景觀類(lèi)型普遍出現(xiàn)破碎化的趨勢(shì)；使建設(shè)用地景觀的面積增加，斑塊變大，形狀變復(fù)雜，也使整體景觀格局的多樣性減小，不均勻程度上升。年均降水量對(duì)水域景觀平均斑塊面積的影響作用非常明顯，并起正向作用，年均降水量增大，水域景觀的斑塊將變大，同時(shí)受人口密度和地區(qū)生產(chǎn)總值上升的影響，水域景觀斑塊個(gè)數(shù)增加，兩者疊加的結(jié)果使水域景觀面積上升。

16、　　 第七章為江漢平原土地生態(tài)安全格局演變與生態(tài)保護(hù)措施分析。以第四、五、六章的分析結(jié)論為基礎(chǔ)，對(duì)江漢平原區(qū)域1987年至2010年以來(lái)土地利用數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化，土地景觀覆被格局的演變對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)影響江漢平原區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)安全狀況的因素進(jìn)行了梳理，并構(gòu)建了以生態(tài)承載力指數(shù)、生態(tài)穩(wěn)定指數(shù)和生態(tài)適應(yīng)指數(shù)構(gòu)成的土地生態(tài)系統(tǒng)安全指數(shù)評(píng)價(jià)體系，在10×10km網(wǎng)格尺度上對(duì)江漢平原1987年至2010年土地生態(tài)系

17、統(tǒng)的安全狀況進(jìn)行了定量分析。研究發(fā)現(xiàn)江漢平原土地生態(tài)系統(tǒng)承載力總量減少了40.63×104ghm2，人均生態(tài)承載力也由1.17 ghm2下降至0.97 ghm2，反映了江漢平原區(qū)域范圍內(nèi)用于生物生產(chǎn)的土地面積呈下降趨勢(shì)，生態(tài)承載力水平和人均生態(tài)承載力逐漸降低；同期，江漢平原南部的生態(tài)穩(wěn)定指數(shù)下降較大，各網(wǎng)格的平均穩(wěn)定指數(shù)由0.72下降至0.52；各網(wǎng)格的平均生態(tài)適應(yīng)指數(shù)由0.56下降至0.41，中南部區(qū)域下降的范圍最大。1987年至20

18、10年江漢平原區(qū)域各網(wǎng)格土地生態(tài)系統(tǒng)安全指數(shù)的平均值由1.41下降至1.27，土地生態(tài)安全狀況下降明顯；土地生態(tài)安全指數(shù)的變異程度上升，變化幅度加大，空間關(guān)聯(lián)性下降，空間異質(zhì)程度上升。
　　 在以上分析的基礎(chǔ)上將江漢平原范圍劃分為生態(tài)城市優(yōu)化區(qū)、生態(tài)綜合開(kāi)發(fā)區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)和生態(tài)安全控制區(qū)四個(gè)功能分區(qū)，并設(shè)定了四個(gè)功能分區(qū)的主要發(fā)展策略，以完善資源配置與利用的方式。同時(shí)應(yīng)大力改善河流、湖泊、濕地的生態(tài)狀況，積極開(kāi)展江漢平原區(qū)域