论文摘要
西北内陆干旱地区属于生态环境脆弱区,如何协调区域水—生态环境—经济发展之间的矛盾,使自然生态系统与人类生态系统实现生物共生与可持续协调,一直是有待解决的重要科学问题。本论文从地区经济发展和生态环境建设可持续发展应用实际出发,以景观生态学为理论指导,借助3S技术,探讨了干旱区生态环境脆弱的典型代表区域之——精河县LUCC和景观格局变化并对研究时段内生态安全进行评价。本文从宏观上运用3S技术,首先利用变化像元检测法对精河县1972—2005年33年间LUCC变化区域进行提取。详细分析了4个时段间LUCC的转移和动态变化并在此基础上进行了土地利用动态度变化分析。然后以景观生态学理论为基础,基于景观异质性原理、尺度效应和自然等级理论选择14个景观格局指数对研究区4个时段景观格局进行了基于类型水平和景观水平的分析。最后采用基于PSR-AHP的框架,从LUCC、景观格局变化和社会经济影响因素出发,对区域生态安全影响的角度初步建立了区域生态安全系统评价体系,提出了适合于精河县生态安全评价的指标体系、权重及指标值的确定方法,并对研究区1990,2001和2005年的生态安全状况进行了分析评价。结果表明:1972～2005年的33年中,精河县LUCC的总体变化趋势是绿洲面积有小幅度扩张,其中人工绿洲面积扩张尤为显著,天然绿洲面积减少。在地类上主要表现为耕地和人工林面积的持续增加的同时天然草地面积的骤减。这些变化的产生和研究区阶段性的人口增长,开荒力度的加大以及上世纪90年代中后期开始的退耕还林,还草有很大关系。研究区水域面积的变化受艾比湖湖面面积的变化影响较大,变化不显著,但总体上呈缓慢增长的趋势。盐渍地面积的变化经历了先扩张后减小的一个过程。1990年达到最大值,但到2005年面积又有很大程度减少。沙地面积小幅度减小。其他地类的面积始终呈增加趋势且发生面积转移的概率始终较高。33年来研究区土地利用变化速度较快,综合土地利用动态度达2.23%,其中耕地的变化速度最大。从研究时段来看,中间时段的变化速度相对前后期更快。目前精河绿洲总体以外部扩张为主,荒漠类型所占比例逐步减小。景观在各个研究时段的也发生显著变化。总的来说,整个研究区景观的密度持续增大,最大斑块指数先减小后增大,面积加权形状指数减小,形状趋于规则;斑块间的最邻近距离减小;景观中不同斑块类型的团聚、延伸程度减小,表明1972年时景观中的优势斑块类型的连接性较2005年好,逐渐向具有多种要素的密集格局演变,景观更加破碎。同时不同斑块间的分离度增大,也说明景观破碎化程度加深。从香农多样性指数和香农均度指数的变化可以看出,景观的多样性增加,且均度增强。景观多样性及破碎化程度增加,也反映了土地利用越来越丰富。分析其原因,在1972—2005年期间,人类活动作用于景观斑块的同时,廊道景观也发生了显著的改变,改变了整个绿洲的物质流、能量流和信息流网络体系结构,从而改变了绿洲斑块的格局,使得景观破碎度增加、多样性增加等。在绿洲内部,斑块形状的复杂性随着农业化水平的提高而降低,使得斑块间的连通行增强。但同时绿洲不断向边缘扩张,耕地面积不断增大,使得绿洲景观形状的复杂性和不规则性增加,斑块数增加且破碎度增加。基于PSR-AHP框架,对研究区1990,2001和2005年的生态安全状况进行了分析评价。其1990、2001和2005年生态安全指数分别为0.5230,0.6438和0.5962,表明生态安全总体趋势呈现良性发展,但在其间存在一定波动。本研究旨在探讨改革开放30多年以来精河县土地利用和景观格局变化对当地生态安全的影响,为政府部门生态环境的建设提供决策依据。