陕北农牧交错区土地利用景观动态与优化途径研究

论文摘要

本文以陕北农牧交错区为例,通过系统分析农牧交错区的发展特点与问题,认为农牧交错带是我国典型的问题区域、重要的生态屏障和国家重大的战略要地,优化区域土地利用结构与布局,是解决目前所面临问题的关键。论文试图在理清北方农牧交错区自然状况与经济发展特点基础上,进一步以地处陕北农牧交错区的榆林市为典型案例,采用遥感、GIS、模型模拟和景观指数分析相结合的方法,进行景观生态类型的划分和景观类型格局变化特征的分析;深入开展典型区域土地利用景观格局动态的模拟研究,测定区域主导的土地利用景观过程;借助于空间相关分析技术,揭示土地利用景观变化的时空格局与驱动机制;探讨实现土地资源可持续利用和区域可持续发展的科学理念与模式,从而为新时期优化调整区域土地利用政策、维护区域及相邻地区的生态安全、探索协调农牧交错生态脆弱区经济发展与生态保护关系的可行途径,提供决策参考依据。论文着眼区域“土地格局变化”和“优化途径”主题,开展了土地利用景观动态及其优化途径的实证研究。主要研究内容包括:1)论述了选题依据及其研究意义,分析了农牧交错区的区域特点及其面临的关键性问题,梳理了相关研究的近今进展;2)探讨了基于遥感信息源与GIS技术的土地类型景观识别、划分标准、定量指标与方法:3)对土地利用景观格局的动态变化进行评价和模拟分析,侧重揭示其时空变动的类型特征及区域差异的规律;4)基于多元回归模型方法,进行了土地利用景观变动的驱动机制分析,探讨了土地利用景观类型转换的主导人文驱动力;5)应用景观生态学原理和专家决策方法,进行了研究区土地利用景观生态设计及其优化途径的初步探讨。论文研究取得以下主要进展和结论:（1）陕北农牧交错区是生态脆弱、资源富集、乡村贫困的特殊区域,实现资源、生态、经济和社会的协调与可持续发展,具有十分重要的现实意义。在系统梳理相关研究成果与进展,以及土地利用景观动态研究的理论与方法的基础上,将“土地格局变化”和“优化途径”作为论文研究的主题,梳理提出了陕北农牧交错区域4个方面的突出特点,即生态脆弱性、要素复杂性、矛盾尖锐性、变化频繁性。（2）土地利用景观的类型结构及其空间分异,受区域尺度大小的深刻影响,采用多尺度分析有利于深入揭示土地利用景观格局的形成机制、演化规律及优化途径。论文根据研究对象及其尺度的不同,建立了榆林市全区、北部风沙滩区和横山典型县域等不同尺度区域的系列土地利用遥感影像数据库及其社会经济数据库。将榆林市土地利用景观类型划分为6个一级类、20个二级类;在县域尺度上结合应用SPOT5高分辨率遥感影像,将横山县土地利用景观类型划分为6个一级类、25个二级类。并借助于GIS技术与景观格局分析法,可实现对不同尺度的土地利用景观类型特征、结构格局及其动态变化时空差异性的模拟与分析。（3）区域土地利用景观变化受自然、经济、社会和技术等因素的综合影响,深入理解和深刻揭示这些因素变化特征、影响机理与作用模式,是全面认识区域土地利用动态、人文驱动机制及其社会经济效益等多方面复杂系统问题的重要前提.论文以榆林市1985、1995、2003年三期Landsat TM遥感影像的解译结果为基本信息.研究发现草地与耕地类型互转的“大进大出”,是本地区土地利用景观变化的重要特点,也反映出农用地利用粗放与管理无序的问题。总体而言,1985-2003年的土地利用景观破碎度增大、景观多样性增高,以及景观类型的分离度差异明显,表明陕北农牧交错区的土地利用的人类活动增强,土地景观类型退化的趋势尚未得以扭转。（4）土地沙漠化是陕北农牧交错地区土地利用景观动态变化的主要自然过程之一。特别是其中的陕北长城沿线地区,由于自然环境本身的脆弱性,再迭加近20多年来地区能源矿产资源开发、工业园区建设等人类经济活动的强烈作用,其土地利用景观类型格局发生了显著的变化,尤其是诱发了土地沙漠化的严重发生,土地退化程度不断加剧。土地沙漠化景观类型质心分布向西南、东北方向的扩展,严重威胁着西南部和东北部黄土区的生态安全。总体而言,该地区土地利用景观发生变化的部位主要在南部定边、靖边县境内的低山丘陵区,以及毛乌素沙漠边缘地带和东南部黄土丘陵沟壑区。（5）区域土地利用景观格局的形成和演化,是自然因素和人文因素共同作用的结果,其中人类经济活动的影响具有主导作用。榆林市土地退化与人口压力增大、过度土地利用等有直接关系,而人类不合理的土地利用是土地退化的主要诱发因素,其实质也是由于当地人口的过快增长、农牧业技术相对滞后和土地承载力不协调的深层次矛盾所造成的。1985-2003年,榆林市治沙种草与造林对土地利用类型转换贡献率为74.55%,其主要转换方式是未利用地转向草地和林地;农业结构调整贡献率为11.85%,主要是耕地转向草地、林地与草地;土地退化贡献率为6.48%,表现为草地、耕地、林地与水域转向未利用地;开垦耕地贡献率占4.05%,表现为草地、未利用地、林地与水域转向耕地。（6）陕北农牧交错区土地类型景观优化的根本途径,在于科学协调区域人地关系,实现资源、生态、经济、社会的有机统一和良性循环。该地区土地利用景观生态设计应突出体现“三性”,即景观生态规划与可持续发展目标的一致性,景观生态设计与土地利用规划的协调性,景观生态格局与土地利用模式的耦合性。论文分别从专家决策支持、景观类型分异的视角,具体研究了土地利用景观生态设计及优化的模式和途径。论文研究力求在以下4个方面有所创新:（1）论文注重理论分析与实地观测、调研相结合,定性与定量相结合,模型分析与专家辅助决策相结合,成果应用、理论总结与模式归纳相结合,充分利用遥感与GIS技术、数据模型与景观指数分析等量化方法综合集成的优势,并且注重着眼于从榆林市域.北部长城沿线地区-横山县等三种空间尺度,开展土地利用景观类型格局、动态与机制的深入研究,揭示土地利用景观格局变化的尺度差异与效应,拓展了土地利用/覆被变化研究的理论与方法。（2）着眼于北方农牧交错带的区域问题、战略地位和持续发展的实证分析,重点以地处农牧交错区的陕北榆林市为典型案例,面向陕北农牧交错区“土地格局变化”和“优化途径”两个主题,围绕数据采集与建模→土地景观类型划分→土地景观格局动态分析→土地景观变化机制模拟→土地利用景观生态设计与优化途径这一主线组织论文研究。（3）重视新技术应用与模型开发。以榆林市为例,建立了土地利用景观分类体系,试图构建从TM遥感影像直接测定土地利用景观类型及植被盖度变化等特征量和诊断土地利用景观动态的数理分析模型。通过“3S”技术集成,将纠正过的多时相影像数据进行GIS管理,开发自动采集影像信息用于监测和评估土地利用类型格局时空变化规律的指标体系与技术方法;实现土地利用类型动态信息格网化,并借助空间相关分析,揭示土地利用类型景观变化同主导的自然与社会经济因子的关系,进而实现对土地利用类型景观动态评估及其分析。在多信息源利用、多模型方法集成方面取得了新进展。（4）瞄准区域决策实践目标。基于对研究区土地利用景观动态变化的分析及其主导的人文传导机制的认识,按照统筹人与自然和谐发展的理念和要求,着眼陕北农牧交错区域、北部风沙滩区与南部黄土丘陵区、横山县等不同的尺度及其土地利用景观结构的差异,面向区域可持续发展目标,深入开展土地利用结构调整与优化布局的实证研究。充分利用景观生态设计的原理、循环经济的理论和统筹协调决策的方法,开展了陕北农牧交错区土地利用景观生态设计及其优化途径研究,提出促进农牧交错区土地可持续利用和实现区域可持续发展的策略及政策性建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 农牧交错带是典型的问题区域
• 1.1.2 农牧交错带是重要的生态屏障
• 1.1.3 陕北农牧交错区是国家重大的战略要地
• 1.1.4 优化区域土地利用是问题的关键所在
• 1.2 研究内容与方法
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究方法
• 1.2.3 数据来源
• 1.2.4 研究技术路线
• 1.3 论文特色与新进展
• 1.3.1 论文特色与创新点
• 1.3.2 论文研究进展
• 第二章 国内外土地利用景观动态基础理论及其研究方法
• 2.1 土地利用景观研究基础理论
• 2.1.1 分形理论
• 2.1.2 景观生态学理论
• 2.1.3 土地生态经济理论
• 2.1.4 土地可持续利用理论
• 2.1.5 人地关系地域系统理论
• 2.2 土地利用景观动态研究趋势
• 2.2.1 国外研究现状与趋势
• 2.2.2 国内研究进展与趋势
• 2.2.3 国内外土地利用变化研究特点
• 2.3 土地利用景观动态研究模型方法
• 2.3.1 土地利用变化特征描述模型
• 2.3.2 土地利用变化模拟和解释模型
• 2.3.3 土地利用变化预测与决策模型
• 第三章 北方农牧交错区区域特征及相关研究进展
• 3.1 北方农牧交错区的区域背景条件分析
• 3.1.1 生态脆弱，深受人类活动显著影响
• 3.1.2 要素复杂，区域发展具有不稳定性
• 3.1.3 矛盾突出，统筹协调是发展的关键
• 3.1.4 农牧交织，土地利用类型转换频繁
• 3.2 陕北农牧交错区的区域特点与发展问题
• 3.2.1 研究区域尺度的选择
• 3.2.2 陕北农牧交错区特征
• 3.3 研究区相关的学术研究进展与观点
• 3.3.1 北方农牧交错带区域环境变化研究
• 3.3.2 北方农牧交错带土地利用格局变化
• 3.3.3 北方农牧交错带生态服务价值研究
• 3.3.4 北方农牧交错带土地退化相关研究
• 3.3.5 有关榆林区域发展与土地利用研究
• 第四章 陕北农牧交错区土地利用景观类型特征及其划分
• 4.1 土地利用景观类型的基本概念与特点
• 4.1.1 土地利用景观类型概念与内涵
• 4.1.2 土地利用景观类型标准与体系
• 4.1.3 土地利用景观类型特点和意义
• 4.2 土地利用景观类型划分的技术方法
• 4.2.1 土地利用景观类型划分原理
• 4.2.2 土地利用景观类型划分基本信息源
• 4.2.3 土地利用景观类型划分的技术流程
• 4.3 土地利用景观类型的划分方案
• 4.3.1 土地利用景观类型划分等级体系
• 4.3.2 土地利用景观类型特征分析
• 4.3.3 土地利用景观类型图的编制
• 4.3.4 典型县域土地利用景观类型与制图
• 第五章 陕北农牧交错区土地利用景观格局动态模拟
• 5.1 土地利用景观格局动态模拟的意义与价值
• 5.1.1 反映土地利用景观变化的态势
• 5.1.2 揭示土地利用景观变化的规律
• 5.1.3 解决土地利用景观复杂性问题的新途径
• 5.2 土地利用景观格局动态模拟的方法与模型
• 5.2.1 土地利用景观动态模拟方法
• 5.2.2 土地利用景观动态模拟模型
• 5.2.3 土地利用景观构型表征指数
• 5.2.4 土地利用景观格局动态分析
• 5.3 土地利用景观类型转移格局动态模拟
• 5.3.1 土地利用景观类型转移模拟方法
• 5.3.2 土地利用景观综合与相对动态度
• 5.3.3 土地利用类型变化的总体特征
• 5.4 陕北长城沿线土地利用景观格局动态模拟与分析
• 5.4.1 土地利用景观格局动态模拟
• 5.4.2 土地沙漠化景观的动态模拟
• 5.5 横山县域尺度土地利用景观格局动态模拟与分析
• 5.5.1 土地利用景观转移变化
• 5.5.2 土地利用景观结构变化
• 5.5.3 土地利用景观空间变化
• 第六章 陕北农牧交错区土地利用景观变化驱动机制
• 6.1 土地利用景观格局动态变化模式
• 6.1.1 土地利用景观格局变化模式的涵义
• 6.1.2 土地利用景观格局变化的主导过程
• 6.2 土地利用景观格局变化的驱动机制
• 6.2.1 土地利用景观格局变化影响因素
• 6.2.2 土地利用景观格局动态回归分析
• 6.2.3 土地利用景观格局变化机制分析
• 6.3 土地利用景观类型转换的驱动因子分析
• 6.3.1 自然驱动因子
• 6.3.2 人文驱动因子
• 6.3.3 人文因子驱动景观类型的转换
• 6.4 横山县土地利用景观类型转换的驱动因子
• 6.4.1 自然驱动因子
• 6.4.2 社会经济驱动因子
• 第七章 陕北农牧交错区土地利用景观生态设计与优化途径
• 7.1 土地利用景观生态设计的原理与准则
• 7.1.1 景观生态规划与可持续发展目标一致性
• 7.1.2 景观生态设计与土地利用规划的协调性
• 7.1.3 景观生态格局与土地利用模式的耦合性
• 7.2 土地利用景观生态设计的方法与实证
• 7.2.1 专家决策支持的土地景观系统生态设计
• 7.2.2 基于景观类型分异的土地利用生态设计
• 7.3 陕北农牧交错区的发展导向及其优化途径
• 7.3.1 打破土地利用与生态退化恶性循环链式
• 7.3.2 正确处理资源开发与生态保护关系
• 7.3.3 着力发展生态友好型区域特色产业
• 7.3.4 区域协调发展中能矿资源优化利用
• 第八章 结论与讨论
• 8.1 主要结论
• 8.2 讨论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间参与的科研项目和科研成果