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喀斯特生态脆弱区土地利用/覆被变化研究

作　者: 彭建
导　师: 蔡运龙
学　校: 北京大学
专　业: 自然地理学
关键词: 土地利用/覆被变化猫跳河流域喀斯特地区格局与过程驱动力
分类号: F301.2
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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引　用: 18次
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内容摘要

喀斯特地区是典型的生态环境脆弱区。我国西南地区是全球喀斯特集中分布的三大片区之一——东亚片区的中心,近几十年的土地利用变化衍生出一系列生态环境问题,直接威胁到区域社会经济的持续发展和相邻地区的生态安全。近年来,对此问题的研究尽管已经取得了一定成就,但远不能满足需求。本文以位于贵州中部的猫跳河喀斯特流域为对象,以1973年的MSS和1990年、2002年的TM等卫星影像为数据源,运用RS-GIS-GPS集成技术,研究了该地区在过去三十年间土地利用/覆被变化的过程、驱动机制,运用CLUE-S模型模拟、预测了该流域在不同目标情景模式下的土地利用/覆被变化,并运用景观生态学的方法对猫跳河流域过去三十年间的土地利用/覆被变化以及未来不同情景模式下的土地利用/覆被变化的生态效应进行了评价。研究表明:⑴在过去三十年间,猫跳河流域土地利用/覆被发生了比较剧烈的变化。从数量上来看,1973～1990年,变化幅度从大到小依次是旱地>灌木林>水田>裸岩地>其他林地>有林地>灌草地>农村居民点>交通工矿用地>水域>城镇用地;1990～2002年则为旱地>灌草地>有林地>水田>裸岩地>农村居民点>灌木林>水域>交通工矿用地>城镇用地>其他林地。⑵各地类的变化方向和强度存在较大差异。1973年至2002年,耕地总量经历了先增后减的变化。其中水田先减后增,旱地先增后减。有林地处于持续增加之中。灌木林和其他林地在70、80年代经历了较大幅度减少,1990年后,两者变动均不大。灌草地总量在1973～1990年间变化不大,但转入和转出比较频繁,进入90年代后,灌草地显著增加。有林地、水域和建设用地持续增加。裸岩地在70、80年代期间发生了显著的扩张,进入90年代后逐渐缩减。⑶猫跳河流域土地利用/覆被变化存在着较为明显的空间差异,这种差异表现在丘原区和峡谷区之间、丘原区和峡谷区内部不同人类干扰强度地区之间。代表不同自然、人文地域背景的红枫湖镇、羊昌乡、龙场镇以及谷堡乡在土地利用/覆被变化的方向和幅度方面互不相同,在猫跳河流域这样一个面积不大的区域,不同区域土地利用/覆被变化的异质性比较明显。⑷流域土地利用/覆被变化是多种因素交织在一起共同作用造成的,气候变化、人口变化、经济发展、农业技术进步、富裕程度、市场与物价、燃料结构、制度与体制、政策法规等因素的变化驱动着研究区土地利用/覆被的变化。⑸CLUE-S模型能对喀斯特山区土地利用/覆被变化进行较好的模拟和预测。单纯的生态安全目标下林地、灌草地等地类显著增加,裸岩地和耕地大幅减少。单纯的食物安全目标下灌草地会减少,石漠化土地出现明显扩张。经济发展目标下建设用地快速扩张,优质良田会被大量挤占。综合发展模式比较全面地考虑到了经济发展、生态保护以及粮食安全等需要,土地利用变化比较合理。⑹70、80年代,猫跳河流域的景观趋于破碎化,拼块的复杂程度和多样性降低,流域生态服务价值指数从3626.58降到3343.47,这一期间的土地利用具有明显的不可持续性。进

全文目录

第1章选题背景与研究思路  17-25
  1.1 选题依据  17-22
    1.1.1 我国西南喀斯特地区生态建设的紧迫性  17
    1.1.2 LUCC是全球变化研究的前沿领域  17-18
    1.1.3 喀斯特地区LUCC研究的不足  18-19
    1.1.4 LUCC区域案例研究的不足  19-20
    1.1.5 LUCC驱动力深入研究的需要  20-22
    1.1.6 猫跳河流域LUCC的典型性  22
  1.2 研究内容、方法与技术路线  22-25
第2章相关领域研究进展  25-37
  2.1 LUCC的内涵  25-26
  2.2 LUCC计划进展  26-32
    2.2.1 LUCC格局与过程  27-29
    2.2.2 LUCC驱动机制  29-31
      2.2.2.1 自然驱动到人类驱动  29
      2.2.2.2 人口与土地利用/覆被变化  29-30
      2.2.2.3 经济发展与土地利用/覆被变化  30-31
    2.2.3 LUCC模型与预测  31-32
  2.3 喀斯特地区的LUCC研究  32-37
    2.3.1 格局与过程  32-33
    2.3.2 驱动力  33
    2.3.3 资源、生态、环境效应  33-35
    2.3.4 数学建模  35-37
第3章猫跳河流域概况  37-47
  3.1 地理位置  37-39
  3.2 自然地理背景  39-43
    3.2.1 气象气候  39
    3.2.2 地质基础  39-40
    3.2.3 地貌结构  40-42
    3.2.4 河流水系  42-43
    3.2.5 土壤植被  43
  3.3 社会经济概况  43-44
    3.3.1 人口增长  43-44
    3.3.2 经济发展  44
  3.4 空间分异  44-47
    3.4.1 丘原区  45
    3.4.2 峡谷区  45-47
第4章猫跳河流域LUCC格局与过程  47-87
  4.1 数据与方法  47-52
    4.1.1 数据  47
    4.1.2 方法  47-52
      4.1.2.1 影像处理与土地覆被解译  47-48
      4.1.2.2 土地利用/覆被转移矩阵  48-49
      4.1.2.3 土地利用/覆被变化度量  49-52
    4.1.3 技术流程  52
  4.2 土地覆被分类  52-53
  4.3 变化过程分析  53-68
    4.3.1 1973～1990 年  54-64
    4.3.2 1990～2002 年  64-68
  4.4 空间差异  68-83
    4.4.1 丘原区和峡谷区  68-70
    4.4.2 丘原区内部差异  70-76
      4.4.2.1 人类干扰强烈区——红枫湖镇  70-73
      4.4.2.2 人类干扰薄弱区——羊昌乡  73-76
    4.4.3 峡谷区内部差异  76-83
      4.4.3.1 人类干扰强烈区——龙场镇  76-80
      4.4.3.2 人类干扰薄弱区——谷堡乡  80-83
  4.5 本章小结  83-87
第5章猫跳河流域LUCC驱动机制  87-123
  5.1 土地利用/覆被变化中的自然和社会经济因素  87-89
  5.2 数据与方法  89-94
    5.2.1 方法  89-91
    5.2.2 数据  91-94
  5.3 驱动因素诊断  94-98
    5.3.1 因子诊断  94-97
    5.3.2 结果分析  97-98
      5.3.2.1 1973～1990 年的结果  97-98
      5.3.2.2 1990～2002 年的结果  98
  5.4 驱动因子分析  98-119
    5.4.1 气象气候  98-99
    5.4.2 人口变化  99-103
    5.4.3 经济发展  103-108
    5.4.4 农业技术进步  108-110
    5.4.5 燃料结构  110-112
    5.4.6 富裕程度  112-113
    5.4.7 市场与物价  113-114
    5.4.8 制度与体制  114-116
    5.4.9 政策法规  116-119
      5.4.9.1 土地政策  117-118
      5.4.9.2 农业政策  118
      5.4.9.3 林业、生态政策  118-119
  5.5 本章小结  119-123
第6章猫跳河流域LUCC情景模拟  123-141
  6.1 模型选择  123-124
  6.2 CLUE-S模型  124-130
    6.2.1 模型简介  124
    6.2.2 模型原理  124-127
    6.2.3 数据  127
    6.2.4 模拟步骤  127-130
  6.3 模型验证  130-134
  6.4 情景变化模拟  134-139
    6.4.1 生态安全目标情景  134-135
    6.4.2 食物安全目标情景  135
    6.4.3 经济发展目标情景  135
    6.4.4 综合发展目标情景  135-139
  6.5 本章小结  139-141
第7章猫跳河流域LUCC的生态效应评价  141-155
  7.1 评价指标筛选  141-146
    7.1.1 拼块类型级别指标  142-145
    7.1.2 景观级别指标  145-146
  7.2 1973-1990 年LUCC生态效应评价  146-149
  7.3 1990-2002 年LUCC生态效应评价  149-150
  7.4 2002-2012 年可能LUCC生态效应评价  150-153
    7.4.1 生态安全目标情景  150-151
    7.4.2 食物安全目标情景  151-152
    7.4.3 经济发展目标情景  152
    7.4.4 综合发展目标情景  152-153
  7.5 本章小结  153-155
第8章结论与讨论  155-161
  8.1 主要结论  155-158
  8.2 进展分析  158
  8.3 问题讨论  158-161
参考文献  161-171
附录I 猫跳河流域典型土地覆被图片  171-173
附录II 攻读博士学位期间参与课题与学术成果  173-176

喀斯特生态脆弱区土地利用/覆被变化研究

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