题名 | 黄土高原景观格局变化及生态效应模拟 |
作者 | 任艳姣
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答辩日期 | 2020-06
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 吕一河
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关键词 | 景观格局,生态效应,土地变化模拟,生态恢复,黄土高原
Landscape Pattern, Ecological Effects, Land Use Change Modeling, Ecological Restoration, Loess Plateau
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学位名称 | 理学博士
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其他题名 | Simulation of landscape pattern dynamics and its ecological effects in China’s Loess Plateau
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学位专业 | 生态学
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英文摘要 | 景观格局动态是全球环境变化的重要方面,可通过 土地利用 覆盖变化来表征,是研究自然格局过程与人类社会相互关系的切入点。黄土高原作为世界上最大的黄土堆积区 、 典型 生态环境脆弱区以及中国生态恢复的重点区,分析其地表景观格局变化的动态过程及驱动机制,模拟其未来演变趋势及潜在生态效应,对于深化 其 生态环境 变化 研究、指导生态恢复实践 、 实现土地退化零增长目标,促进区域可持续发展 具有重要科学意义 。本研究以黄土高原为研究区,详细剖析了区域生态恢复前后景观格局演变过程,定量分析其时空分异特征,基于大量自然和社会经济统计资料,对景观格局演变驱动机理进行探讨,利用地理加权模型对影响因素作用程度的空间异质性进行刻画;并基于 EVI 遥感图像及InVEST 模型等对景观格局变化带来的生态效应进行科学评估,在此基础上结合区域规划政策及生物地理分区 进行 情景 设定,耦合 Markov 及 FLUS 模型,对该区域景观格局未来演变趋势及潜在生态效应进行预测与模拟,以期为区域 景观管理实践提供参考与借鉴。主要结论如下:
(1 )黄土高原土地利用呈现阶段性变化特征 1990 2000 年草地和湿地退化,耕地和建设用地扩张,林地稍有增加; 2000 2015 年林地、草地和建设用地增加,耕地锐减。后一时段,北部建设用地剧烈扩张,生境斑块破碎化程度加大;中部及西南部林草恢复,斑块类型趋于 简化 ,破碎化程度及多样性有所降低。土地利用变化影响因素作用程度呈显著的时空变化:海拔是四大地类空间分布共同的 控制性 因素,中部区域海拔和坡度 与 林地分布 呈显著正相关关系,与耕地分布呈负 相关 ;年降水量和年均温对林草地的影响空间表现一致;海拔、坡度和到公路的距离对建 设用地分布均呈负向影响;生态恢复有效促进中部及西部林草面积占比增加;城镇人口增加对区域植被恢复呈现不利影响; 农民收入增加与 1990 2000 年 东南部建设用地扩张、 2000 2015 年 西部耕地减少均 呈 显著正相关 。
(2 )北部和西部农灌区、东南部城镇和耕地集中区生境异质性高,西北部荒漠区生境异质性低; 2000 2015 年全区生境质量呈好转趋势,中部和西南部植被恢复显著区生境异质性和生境质量指数增加,渭汾河流域、延河流域生境质量改善突出,东南部及北部建设用地扩张区生境质量指数有所降低。产水量空间分布格局相对稳定,自东南向西北趋于减弱;该时段内中部及西部产水量明显下降, 2015 年全区产水量降至 421.9 6 亿 m 3 ,河口 龙门区及北洛河和延河流域下降突出。 2015 年全区单位面积土壤保持量增至 753t/hm 2 ,总量达 471 亿 t渭 汾河流域和河口 龙门区及延河流域增加显著。该时段约 87% 的 耕 地 粮食 单产显著增加, 2015 年粮食总产 量 达 4667 万吨;渭 汾河流域约占全区粮食总产的44% 46%46%,且在该时段增产突出。
(3) 在 2000 2015 历史趋势情景 下 土地利用剧烈变化, 2030 年全区林草地 、耕地和建设用地面积占比分别达 22.33% 、 39.07% 、 26.75% 和 4.98% 2010 2015历史趋势情景 下, 土地利用变化 减 缓 而 经济快速增长, 2030 年四大地类占比分别达 21.95% 、 38.04% 、 28% 、 5.12% 。生态保护情景主要表现为林草地和耕地变化:林草面积占比加大,耕地占比逐渐减小。与 2015 年相比,历史趋势情景1 中西北部荒漠草原区及西部高原沟壑区林地面积占比增加显著,生态保护情景1 、 2 、 3 中,东南部林地面积占比显著增加,生态情景 3 增加趋势最突出;历史趋势情景 1 草地面积占比增加区域主要位于西北部及中部,历史趋势情景 2 中相同区域增长趋势明显减弱,生态保护情景中,中部及西南部草地面积占比显著增加,而在西北部边缘农灌区显著减少;历史趋势情景 1 中,西北部边缘及中部区域耕地面积占比显著减少,西南部显著增加,历史趋势情景 2 中,北部边缘及东北部耕地面积占比呈增加趋势,生态保护情景中部丘陵沟壑区及西南部高原沟壑区耕地面积占比显著减少 ,北部边缘农灌区显著增加 各发展情景中,东部及北部和西部边缘区建设用地面积占比均显著增加 。
(4) 2010 2015 历史趋势情景综合效应值最高,生态保护情景 1 和 4 次之。相同退耕力度下,林草 植被 混合 恢复 综合效应高于 单纯 草 地恢复 情景;单项效应中,林草混合情景生境质量和土壤保持水平均高于相应的草 地恢复情景区域产水量呈相反 规律 。 2030 年各情景中一半以上的区域粮食 单 产处于 0 50t/km 2 水平; 80% 以上的区域单产降低,集中于东南部,生态保护情景 3 和 6 中,西南部减产较为突出,单产减少 >10t/km 2 的区域面积占比达 34.14% 。 表明土地利用和植被恢复的规划和管理需 综合 考虑 生态效应的权衡,并进行优化。
以上研究对于揭示 区域景观格局 变化机理和定量 评估 生态恢复 的实践成效具有重要科学价值 。 |
页码 | 156
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43631] |
专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
任艳姣. 黄土高原景观格局变化及生态效应模拟[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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