喀斯特土地利用系统演变机制与优化调控模式研究 ——以广西都安为例

论文摘要

喀斯特脆弱生态环境是困扰我国西南地区可持续发展的关键因素,与之密切相关的喀斯特土地利用研究备受关注。本文在充分吸收、借鉴地理科学、土地科学及系统科学等相关学科理论、方法和研究成果的基础上,从结构与格局、时空演变、动因与机制、可持续利用评价、优化调控模式等方面探讨喀斯特土地利用系统研究的基本理论与方法。利用1977、1988、1999和2005年都安喀斯特土地利用类型数据,综合集成模型法、“3S”技术、网格法和人工神经网络法等多种研究方法,进行喀斯特土地利用系统演变机制与优化调控模式的实证研究。主要研究结论如下:(1)都安喀斯特土地利用结构中裸岩地比例最大,耕地以坡耕地为主;土地利用集中化指数普遍偏低,土地利用处于落后状态;都安喀斯特土地利用系统演变呈现无序度先升后降再升的态势;土地利用格局变化具有不稳定性和多向性的特点。(2)都安喀斯特土地利用结构变化中起主导作用的土地利用类型是裸岩地、灌丛地和坡耕地;未发生变化的土地利用类型占总面积的50%以上,发生变化的主要土地利用类型是:有林地退化为灌丛地、疏林地和草地,灌丛地、草地退化为裸岩地及裸岩地中小土块和林草地被开垦为坡耕地;土地利用变化空间分布特征表现为灌丛地被开垦为坡耕地最为广泛,变化方向主要是灌丛地和裸岩地中小土块被开垦为坡耕地;各区域各类型土地利用变化步调不一,系统演变呈现波动变化的态势。(3)都安喀斯特土地退化是人地矛盾剧烈恶化的结果。土地退化程度加剧发展,空间分布由县城向东西两侧扩展,空间变化类型表现为:扩展型、逆转型和稳定型。(4)都安喀斯特土地利用系统对降雨量、岩性、土壤、地貌、海拔高度和坡度等因素的影响均表现出明显的敏感性。人口因素、经济因素、农民富裕程度、农业科技进步、政策与法规和能源消费结构等因素是都安喀斯特土地利用系统演变的重要动因。外驱动力因素对耕地面积变化的影响最大,对裸岩地的影响相对较弱。(5)都安喀斯特土地可持续利用评价结果在空间上区分为:不可持续性、弱可持续性、中可持续性、较强可持性、强可持续性等五个等级。系统的优化调控模式主要为:果—药复合栽培与节水节地型种植业模式、封山育林与牧业并行发展模式、农林复合经营模式、丘陵谷地高效特色生态农业模式、异地安置模式等五种模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 土地利用系统演变及其机制研究是LUCC研究的重要内容
• 1.1.2 喀斯特脆弱区PRED的迫切需要
• 1.1.3 喀斯特土地利用系统研究的不足
• 1.1.4 喀斯特土地利用系统深入研究的需要
• 1.1.5 都安喀斯特土地利用系统的典型性
• 1.2 国内外相关研究综述
• 1.2.1 土地利用研究的系统理论与方法
• 1.2.2 土地利用变化格局、过程、机制与环境效应研究
• 1.2.3 土地可持续利用研究
• 1.2.4 喀斯特土地利用系统研究
• 1.3 本课题有待研究的科学问题
• 1.3.1 喀斯特土地利用变化驱动机制
• 1.3.2 喀斯特土地可持续利用评价
• 1.3.3 喀斯特土地利用系统优化调控模式
• 1.3.4 喀斯特土地利用系统多种研究方法的综合集成
• 1.4 本课题研究的理论基础
• 1.4.1 系统科学理论与方法
• 1.4.2 人地关系地域系统理论
• 1.4.3 区域可持续发展理论
• 1.4.4 景观生态学理论
• 1.5 研究内容与方法
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法
• 1.6 研究思路与技术路线
• 1.7 本章小结
• 第2章 喀斯特土地利用系统研究的基本理论和方法
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 系统及其结构与功能
• 2.1.2 土地利用系统及其结构与功能
• 2.1.3 喀斯特土地利用系统及其基本特征
• 2.1.4 喀斯特土地利用系统演变的动因与机制
• 2.2 喀斯特土地利用系统结构与格局分析
• 2.2.1 喀斯特土地利用结构分析
• 2.2.2 喀斯特土地利用空间格局分析
• 2.3 喀斯特土地利用系统的时空演变分析
• 2.3.1 喀斯特土地利用系统演变的时间动态过程
• 2.3.2 喀斯特土地利用系统演变的空间差异
• 2.4 喀斯特土地利用系统演变的动因与机制分析
• 2.4.1 喀斯特土地利用系统演变的动因与机制定性分析
• 2.4.2 喀斯特土地利用系统演变的动因与机制定量分析
• 2.4.3 喀斯特土地利用系统演变内驱动力制约机制
• 2.4.4 喀斯特土地利用系统演变外驱动力驱动机制
• 2.5 喀斯特土地可持续利用评价
• 2.5.1 喀斯特土地可持续利用评价内容
• 2.5.2 喀斯特土地可持续利用评价指标体系
• 2.5.3 喀斯特土地可持续利用评价方法
• 2.5.4 喀斯特土地可持续利用评价过程
• 2.6 喀斯特土地利用系统优化调控分析
• 2.6.1 喀斯特土地利用系统优化调控原理
• 2.6.2 喀斯特土地利用系统优化调控依据与设计
• 2.7 喀斯特土地利用系统研究的模型分析法
• 2.7.1 模型与模型分析法
• 2.7.2 喀斯特土地利用系统研究的模型分析法
• 2.8 本章小结
• 第3章 都安喀斯特土地利用系统概况
• 3.1 研究区范围
• 3.2 自然地理环境特征
• 3.2.1 地质基础
• 3.2.2 地貌结构
• 3.2.3 岩性
• 3.2.4 气候
• 3.2.5 水文
• 3.2.6 土壤与植被
• 3.3 社会经济特征
• 3.3.1 人口
• 3.3.2 社会经济发展水平
• 3.3.3 交通
• 3.4 特殊的少数民族文化背景
• 3.4.1 封闭的人文环境
• 3.4.2 文化教育与价值观念
• 3.4.3 生产习惯与生活习俗
• 第4章 都安喀斯特土地利用系统时空演变分析
• 4.1 都安喀斯特土地利用类型系统
• 4.1.1 都安喀斯特土地利用分类
• 4.1.2 主要数据源
• 4.2 都安喀斯特土地利用系统结构分析
• 4.2.1 都安喀斯特土地利用数量结构分析
• 4.2.2 都安喀斯特土地利用空间格局的景观生态学分析
• 4.3 系统结构分析小结
• 4.4 都喀斯特土地利用系统时空演变过程分析
• 4.4.1 都安喀斯特土地利用系统时间演变过程分析
• 4.4.2 都安喀斯特土地利用系统空间演变过程分析
• 4.4.3 都安喀斯特土地利用系统演变的空间差异分析
• 4.5 系统时空演变过程分析小结
• 4.6 都安喀斯特土地利用系统退化分析
• 4.6.1 都安喀斯特土地退化强度分级
• 4.6.2 都安喀斯特土地退化动态演变过程
• 4.7 系统退化分析小结
• 4.8 本章小结
• 第5章 都安喀斯特土地利用系统演变机制分析
• 5.1 都安喀斯特土地利用系统演变的动因诊断
• 5.1.1 定性诊断法
• 5.1.2 模型诊断法
• 5.1.3 都安喀斯特土地利用系统演变机制指标体系
• 5.2 都安喀斯特土地利用系统演变内动力制约机制分析
• 5.2.1 降水制约机制分析
• 5.2.2 岩性制约机制分析
• 5.2.3 土壤类型制约机制分析
• 5.2.4 地貌类型制约机制分析
• 5.2.5 海拔高度制约机制分析
• 5.2.6 坡度制约机制分析
• 5.2.7 内动力制约机制小结
• 5.3 都安喀斯特土地利用系统演变外动力驱动机制分析
• 5.3.1 数据来源与研究方法
• 5.3.2 都安喀斯特土地利用变化驱动力指标体系的构建与数据处理
• 5.3.3 1977-1988年都安喀斯特土地利用系统外动力驱动机制分析
• 5.3.4 1988-1999年都安喀斯特土地利用系统外动力驱动机制分析
• 5.3.5 1999-2005年都安喀斯特土地利用系统外动力驱动机制分析
• 5.3.6 1977-2005年都安喀斯特土地利用系统外动力驱动机制分析
• 5.3.7 外动力驱动机制的定性分析
• 5.3.8 外动力驱动机制小结
• 5.4 都安喀斯特土地利用系统退化机制分析
• 5.4.1 都安喀斯特土地退化驱动指标体系建立
• 5.4.2 驱动指标的数据处理与同化
• 5.4.3 都安喀斯特土地利用系统退化的驱动机制分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 都安喀斯特土地可持续性利用评价
• 6.1 都安喀斯特土地可持续利用评价目标和意义
• 6.2 都安喀斯特土地可持续利用评价指标体系和评价单元
• 6.2.1 指标体系构建
• 6.2.2 评价单元划分—网格法
• 6.3 都安喀斯特土地可持续利用评价指标标准化与评价方法
• 6.3.1 评价指标标准化
• 6.3.2 基于人工神经网的喀斯特土地可持续利用评价原理
• 6.4 都安喀斯特土地可持续利用评价过程
• 6.4.1 各指标数据的获取
• 6.4.2 评价网格单元划分
• 6.4.3 评价网格单元数据的提取
• 6.4.4 指标数据的标准化处理
• 6.4.5 评价等级划分与学习样本训练
• 6.4.6 评价结果分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 都安喀斯特土地可持续利用优化调控模式
• 7.1 都安喀斯特土地可持续利用优化调控的重要性
• 7.1.1 都安喀斯特土地资源特点
• 7.1.2 都安喀斯特土地利用存在的主要问题
• 7.2 都安喀斯特土地可持续利用优化调控模式的设计
• 7.3 都安喀斯特土地可持续利用优化调控主要模式
• 7.3.1 果—药复合栽培与节水节地型种植业模式
• 7.3.2 封山育林与牧业并行发展模式
• 7.3.3 农林复合经营模式
• 7.3.4 丘陵谷地高效特色生态农业模式
• 7.3.5 异地安置模式
• 7.3.6 广西喀斯特成功模式借鉴
• 7.4 都安喀斯特土地可持续利用优化调控途径
• 7.5 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 研究结论
• 8.2 主要创新点
• 8.3 研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历