新疆艾比湖流域平原区景观生态安全研究

论文摘要

本文以干旱区典型内陆湖泊——艾比湖流域的平原区为研究对象,依据现代地学、生态学、景观生态学及生态安全等相关理论,综合运用“3S”技术、野外调查与验证、定位-半定位监测、预案分析、地统计学分析、生态安全评价/预测模型等技术手段,从景观尺度就新疆艾比湖流域平原区的生态安全问题进行探讨,定量分析并预测其生态安全演变趋势及时空分布特征,针对性地提出研究区生态安全调控措施。本文对丰富干旱区景观生态学及生态安全的研究内容、指导艾比湖流域及类似干旱区内陆湖泊流域的生态环境保护与恢复、促进区域社会经济与生态系统的可持续发展具有一定的理论价值和实践意义。主要研究工作和结论如下:1.在对国内外生态安全研究进展进行综述的基础上,认为当前生态安全的研究已从理论探讨为主,发展为理论与方法相结合并用实例进行论证分析趋势,但总体上,生态安全研究尚处于初级探索阶段;生态安全评价是生态安全研究的基础和核心之一。景观生态安全评价是景观生态学及生态安全研究的一个热点和新的领域,有着极其广阔的理论与实践上的创新潜力。2.通过对干旱区湿地景观的概念、意义和特征的分析,认为景观的现代含义是指具有时空异质性镶嵌结构的复杂系统,干旱区的湖泊湿地是干旱区独特而又重要的景观生态类型之一,它是干旱区景观生态安全格局的重要结点和关键区域,其与干旱区山地-绿洲-荒漠（MODS）三大系统共同构成了干旱区内陆湖泊流域的山地-绿洲-荒漠-湖泊（MODLS）耦合生态系统。在此基础上,论文提出了基于湖泊流域的干旱区流域景观格局变化的特征。3.构建了基于遥感影像特征及“3S”技术的景观生态分类体系并对研究区进行了景观生态类型的划分,研究认为景观生态分类建立在尺度的基础之上,不同尺度上的分类单元在纵向上构成了自景观带至景观元的多等级景观生态分类系统;研究区的景观生态类型可划分为1个景观类（3个景观亚类）,8个景观系,13个景观型,且该分类系统属于景观生态分类等级阶梯中的中尺度分类段。4.从植物群落层次和土壤层次系统分析了研究区及各类景观的生态属性,得出如下结论:①植被是景观生态系统重要组成要素和最显著的特征标志,研究区主要植被类型为荒漠、草原和草甸,共有33个植物群落,其中小蓬荒漠、梭梭荒漠、刚毛柽柳荒漠、白梭梭荒漠等各类荒漠的面积较大,其总面积合计约占研究区总面积的74.10%,芦苇草甸、含胡杨的芦苇草甸、含半灌木的芦苇草甸、矮嵩草草甸等面积也较大;②土壤是植物赖以生存的物质基础,也是所有其他景观要素的综合反映,研究区主要土壤类型共有26种,其中以石膏灰棕漠土所占比例最大,占研究区面积的19.03%;棕钙土、荒漠风沙土、草甸盐土、盐化草甸土、栗钙土和灌耕灰漠土的面积也较大。5.通过分析1990-2005年研究区景观格局和景观变化,包括景观多样性和均匀性、景观斑块形状、景观破碎化程度、景观结构变化和斑块类型的转化等,得出如下结论:1990-2005年间,研究区各景观格局指数在时空上均存在较大差异;各景观类型中以盐碱地、林地、草地和戈壁的转出率较高,而以农田、人居地的转入率较高,景观组分构成没有大的变化,戈壁依然是研究区景观的基质。景观格局变化对区域生态影响主要表现为:农田斑块数量和面积的增加,加大了区域水资源利用压力;林地、草地斑块面积减少,使得平原区绿洲遭受风沙危害的可能性增加;沙地、戈壁和盐碱地斑块面积减少,使绿洲区域的生态环境变化呈现不同特征;湿地斑块面积增加,则对减少艾比湖流域沙尘危害较为有利。6.通过构建的基于景观尺度的生态安全的评价模型和CA-Markov景观格局预测模型,并采用预案分析的方法对研究区进行景观生态安全的静态评价、动态评价和预测评价,得出如下结论:①研究区景观生态安全状况大致可以分为3个层次,一是以河流、湖泊及沼泽为主的湿地景观所在区域,其生态安全程度相对较高;二是以农田及人居聚落景观为主的人工绿洲区域,其生态安全程度处于相对中等状态;三是人工绿洲外围的各种荒漠景观所在区域,其生态安全程度相对较低。②1990-2005年间,研究区生态安全状况呈现“V”字型变化趋势,其中生态安全评价指数相对较低的区域的面积所占比例呈现先增加后减少、总体上趋于增加的状态;而生态安全指数相对较高的区域的面积所占比例呈现先减少后增加、总体上趋于减少的状态。③对研究区2020年景观格局模拟结果显示,B方案模拟结果的景观生态安全状况要明显好于A方案的模拟结果;与2005年相比,A方案模拟结果的生态安全评价指数较低区域的面积所占的比例变化不大,而评价指数较高的区域的面积所占比例却有所减少,研究区生态安全程度总体有所降低;B方案模拟结果的生态安全评价指数较低区域的面积所占的比例有所减少,而生态安全评价指数较高区域的面积所占的比例相应增加,研究区生态安全程度总体有所提高。7.结合景观生态学与生态功能区划的原理,利用“3S”技术,将研究区划分为3个景观生态功能区和7个景观生态功能亚区。最后在此基础上,从工程建设和环境管理两个方面提出了跨流域调水、干涸湖底盐漠治理及建立MODLS大系统综合平衡的景观生态保护战略等研究区生态安全的调控措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第一节 研究背景
• 第二节 生态安全研究综述
• 第三节 研究内容、方法和技术路线
• 第四节 资料及数据来源
• 第五节 所用遥感数据的处理方法
• 第六节 小结
• 第二章 干旱区景观、湿地特征及研究区概况
• 第一节 干旱区景观与干旱区湿地特征
• 第二节 研究区概况
• 第三节 小结
• 第三章 研究区景观生态分类及生态属性调查
• 第一节 研究区景观生态分类
• 第二节 研究区景观生态属性调查
• 第三节 小结
• 第四章 研究区景观格局、变化及其对环境影响分析
• 第一节 景观格局指数的计算方法
• 第二节 研究区景观格局分析
• 第三节 研究区景观变化分析
• 第四节 小结
• 第五章 研究区景观生态安全评价及预测
• 第一节 研究区景观生态安全评价
• 第二节 研究区景观格局模拟及生态安全评价预测
• 第三节 小结
• 第六章 研究区景观生态功能区划及生态安全调控措施
• 第一节 研究区景观生态功能区划
• 第二节 研究区景观生态安全调控措施
• 第三节 小结
• 第七章 结论与展望
• 第一节 主要结论
• 第二节 存在的问题与研究展望
• 参考文献
• 附录
• 后记