四川省雜谷腦河流域景觀格局與生態(tài)脆弱性評價研究.pdf

1、岷江江上游是四川省乃至西部地區(qū)重要的生態(tài)屏障,天然林保護工程的重點實施區(qū)域和長江上游的生態(tài)屏障,且長期以來人類不合理的資源開發(fā)和利用方式造成人口.資源.環(huán)境之間的矛盾日益突出,成為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的主要限制性因子,造成生態(tài)環(huán)境脆弱化且已危及到長江流域的生態(tài)安全。基于此背景下,本文以岷江上游干旱河谷-雜谷腦河流域為研究對象,借助空間信息技術(shù)(RS、GIS和RS),以1980-2006年四期遙感數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源,結(jié)合地形分析,從時間序列上和

2、空間尺度上對研究區(qū)域的土地利用及其景觀格局進行了深入分析,運用土地利用圖譜模型對土地利用類型的數(shù)量變化、時空演變過程和空間轉(zhuǎn)移規(guī)律進行了剖析,在此基礎上,對研究區(qū)域開展生態(tài)環(huán)境脆弱性的評價研究,探索生境脆弱性生態(tài)區(qū)的生態(tài)恢復途徑和方法,以期為研究區(qū)的生態(tài)保護和可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎和科學建議,對該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的恢復與重建、流域可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要的戰(zhàn)略意義。本文得出的結(jié)論如下:
　　 (1)研究區(qū)域內(nèi)各景觀類型面積、斑塊數(shù)量

3、與優(yōu)勢度分布不均衡,差異明顯。區(qū)域自然景觀(森林景觀、草地、灌木林地、巖石裸露地等)占絕對主導地位,面積總和均達到90％以上,而半自然景觀、人為景觀(采伐跡地、農(nóng)地、居民地等)占據(jù)較小的比例,說明雜谷腦河流域以自然景觀主導區(qū)域景觀格局特征,人為景觀則明顯處于支配地位。
　　 (2)1980-2006年雜谷腦河流域的土地利用類型變化表現(xiàn)為林地和未利用地面積減少；灌木林地、草地、耕地、居民地和水域面積增加的態(tài)勢,林地面積減少的最大,

4、未利用地面積減少的最小:灌木林地面積增加的最大,水域面積增加的最小。
　　 (3)采用5×5km的格網(wǎng)作為統(tǒng)計單元,并在ArcGIS的支持下,對土地利用綜合程按自然斷裂法(Natural Break)對土地利用綜合度進行空間聚類,獲取其空間分布格局,土地利用綜合程度較高的區(qū)域主要在雜谷腦河流域沿岸的區(qū)域,歸因于區(qū)域氣候適宜,適宜人口生存,人類的干擾程度較大,呈現(xiàn)出不同土地利用兼?zhèn)涞母窬脂F(xiàn)狀。
　　 (4)林地的重心坐標變

5、化相對較為復雜,變化趨勢為高緯度-低緯度-高緯度；草地重心坐標由低緯度向高緯度轉(zhuǎn)變,高海拔梯度的分布頻率逐漸增加；灌木林地的重心坐標由低緯度區(qū)域向高緯度、高海拔區(qū)域轉(zhuǎn)變,變化較為曲折性；未利用地的重心坐標由高緯度低海拔區(qū)域向低緯度高海拔區(qū)域轉(zhuǎn)變。
　　 (5)河谷區(qū)(1980-2001年)形成森林-耕地-水域等交錯的區(qū)域景觀格局；2006年形成森林-灌木林地-耕地等交錯的區(qū)域景觀格局；亞高山區(qū)主要形成森林-灌木林地-草地等交錯的

6、亞高山針葉林帶景觀格局；半高山半山區(qū)主要形成草地-灌木林地-林地等交錯的亞高山灌叢草甸帶景觀格局,該地帶是森林景觀向草地景觀的過渡地帶；高山區(qū)主要形成草地-未利用地-林地等交錯的高山草甸帶景觀格局。
　　 (6)居民地在各個坡度分區(qū)上都有分布,主要集中分布在平坡上,水域主要集中分布在平坡區(qū)域,居民地和水域都是在無坡向區(qū)域的面積達到最大；林地和灌木林地都是在陡坡上處于優(yōu)勢地位,林地主要分布于半陽坡和半陰坡區(qū)域,灌木林地在陽坡上的分

7、布比陰坡偏多,草地的分布剛好相反,且草地和灌木林地在坡向上的分布差異明顯。
　　 (7)1980-2006年穩(wěn)定型圖譜單元在各類變化模式圖譜單元中占比例較大,占研究區(qū)總面積的92.5245％,面積最大的圖譜變化模式為“林地-林地-林地-林地”；前期變化型次之,變化面積6758.28hm2,占研究區(qū)總面積的3.1005％,面積比例最大的變化模式是“林地-灌木-灌木-灌木”；后期變化型面積比例最大的變化模式是“林地-林地-林地--灌

8、木”；中間過渡型面積最大的變化模式是“林地-林地-灌木-灌木”；反復變化型面積變化類型比例最大的變化模式是“林地-灌木-草地-林地”；持續(xù)變化型是面積最小的圖譜單元,其面積最大變化模式是“未利用地-草地-灌木林地-林地”,形成草地-灌木林地-林地等交錯的亞高山灌叢草甸帶的格局現(xiàn)狀。
　　 (8)粒度效應的研究所采用的景觀指標中:斑塊數(shù)量、斑塊邊界密度、蔓延度、分維數(shù)和景觀斑塊聚集度有明顯的粒度效應,它們隨粒度的增加表現(xiàn)出有規(guī)律的

9、變化趨勢；斑塊邊界密度、蔓延度和景觀斑塊的聚集度沒有出現(xiàn)粒度突變效應；景觀多樣性指數(shù)和分離度在這次研究中沒有出現(xiàn)明顯的粒度效應,對粒度變化的敏感程度較低。
　　 (9)林地景觀的聚集度最大,分離度最小,其次是草地,表明林地在所有景觀類型中集中分布程度最高,構(gòu)成了區(qū)域的控制性景觀,草地在所有景觀類型中集中分布程度較高,構(gòu)成了區(qū)域的主要景觀類型；水域景觀的聚集度指數(shù)最小,分離度較大；居民地的分維數(shù)最小。
　　 (10)聚集度

10、指數(shù)呈逐年減少的趨勢,蔓延度的指數(shù)呈逐年增加的趨勢,且平均斑塊面積減小,區(qū)域景觀破碎化程度加劇,結(jié)果造成景觀多樣性、景觀均勻度呈現(xiàn)遞增,景觀優(yōu)勢度減小,景觀多樣性和優(yōu)勢度兩指數(shù)呈現(xiàn)出一定的負相關關系,景觀多樣性和均勻度兩指數(shù)基本上呈現(xiàn)出一定的正相關關系,反映了各景觀類型所占比例差異減小,而且景觀類型組成成分分布較均勻,景觀類型的分布由集中趨向分散交錯,景觀斑塊分布的均勻程度較大,景觀的完整性減弱,連通性降低,景觀的異質(zhì)性增強。
　

11、　 (11)草地、未利用地作為研究區(qū)內(nèi)面積比重較大的景觀組分類型,其保留率一直較高；林地和灌木林地具有較高的轉(zhuǎn)入率和轉(zhuǎn)出率,轉(zhuǎn)入率要大于轉(zhuǎn)出率,且雙向變化最劇烈；水域保留率高的原因主要是受林區(qū)深切峽谷的地形庇護:居民地等更容易受到人為的影響,其保留率得以維持或快速變化。
　　 (12)從預測的面積來看,居民地面積一直呈現(xiàn)增加的趨勢,耕地和未利用地呈現(xiàn)減少的趨勢,草地、林地和水域呈現(xiàn)先減少而后增加的趨勢,灌木林地呈現(xiàn)先增加而后減

12、少的趨勢,表明經(jīng)過18年的的恢復,人工林和次生天然林的逐步演替,其生物量將會增長,其生態(tài)屏障功能,如水源涵養(yǎng)、水土保持、徑流調(diào)節(jié)、生物多樣性保護等也將逐步恢復,區(qū)域生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量得到了好轉(zhuǎn),再次表明天然林的生態(tài)恢復是一個很緩慢的過程。
　　 (13)計算土地利用變化的終極狀態(tài)概率,并將其換算為各用地類型占地面積,本文首次將終極狀態(tài)概率和CA-Markov相結(jié)合,創(chuàng)造性地對研究區(qū)域的土地利用進行模擬和預測,其最終結(jié)果表明:耕地、灌

13、木林地和未利用地面積呈現(xiàn)減少的趨勢,灌木林地和未利用地減少的幅度遠大于耕地,草地和林地的面積呈現(xiàn)增加的趨勢,林地增加的幅度較大,水域的面積基本上沒有發(fā)生太大的變化。
　　 (14)強度侵蝕的主導植被類型是耕地和草地區(qū)域,中度侵蝕區(qū)域集中分布在灌木林地地帶,輕度侵蝕和微度侵蝕的主導植被類型是落葉闊葉林和針闊混交林,其中微度侵蝕主要集中分布于灌木林地,無侵蝕和微度侵蝕的主要植被類型是針葉林,總體而言,從控制土壤侵蝕強度的能力大小看:

14、針葉林>落葉闊葉林>針闊混交林>灌叢>草地>農(nóng)用地。
　　 (15)雜谷腦河流域生態(tài)脆弱性評價,可以劃分為5個等級,依次分別為:EVI低于25為微度脆弱,其所占的面積比例為2.7040％；EVI在26-40之間為低度脆弱,其面積比例為36.0134％；EVI在41-55之間為中度脆弱,面積比例為29.8752％；EVI在56—70之間為高度脆弱,面積比例為19.5512％；EVI高于70為極度脆弱,面積比例為11.8562％,其

15、中微度和低度脆弱區(qū)所占比例之和僅為38.7174,說明區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)總體運行狀態(tài)一般,且有31.4074％左右的面積屬于重度和極度脆弱區(qū),表明生態(tài)環(huán)境問題依然嚴峻,氣候干燥、土壤貧瘠、干旱缺水和地質(zhì)災害貧乏是其生態(tài)脆弱性形成的自然基礎,人類活動加劇尤其是不合理放牧和大量墾荒是生態(tài)脆弱性進一步加劇的重要人為根源。
　　 (16)現(xiàn)有的生態(tài)脆弱性評價,幾乎都是單向性的,沒有對評價結(jié)果進行獨立的驗證,在查閱文獻的基礎上,本文創(chuàng)造性地提出

16、了生態(tài)脆弱性評價結(jié)果的驗證方法,通過網(wǎng)格的中心點提取平均蓋度和環(huán)境脆弱度評價值,對兩者進行回歸分析,研究兩者之間的關系,該結(jié)果表明植被指數(shù)決定了大于3/4左右的生態(tài)脆弱性區(qū)域,從某種意義上講區(qū)域植被覆蓋密度很大程度上可以決定著一個地區(qū)的生態(tài)脆弱性程度,通過研究植被蓋度與生態(tài)脆弱度之間的這種關系,為我們提供了根據(jù)植被指數(shù)來驗證生態(tài)脆弱度評價結(jié)果的可能性,表明評價結(jié)果能夠較好地反映研究區(qū)域生態(tài)脆弱性實際情況。
　　 (17)對不同海

17、拔、坡向生境脆弱度的三維趨勢面模型的分析可知,生境脆弱度較低的區(qū)域集中在半山半高山區(qū)域,在海拔3400-3800米之間是其主要的分布區(qū)；其次是河谷區(qū),在該區(qū)域隨著海拔的升高,脆弱度呈現(xiàn)減少的趨勢；在亞高山區(qū)和高山區(qū),隨著海拔的升高,脆弱度呈現(xiàn)增加的趨勢。各海拔帶生境脆弱度隨坡向的變化不是特別明顯,總體上是呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢。
　　 (18)生境脆弱度在坡度方向呈現(xiàn)“U”變化曲線,而在坡向方面呈現(xiàn)緩慢遞增的趨勢,生境脆弱度較低的區(qū)

18、域主要集中分布于坡度在21-420和坡向在60-1600之間的交叉區(qū)域,坡度在42-900區(qū)間,隨著坡度的增加,生境脆弱度呈現(xiàn)增加的趨勢；坡度600-900范圍內(nèi),隨著坡向的增大,evi呈現(xiàn)“U”變化曲線,生境脆弱度在陽坡和半陽坡(180-2100)較小,而在陰坡和半陰坡(28-800和320-3600)較大。
　　 (19)生境脆弱度在高程方面呈現(xiàn)“U”變化曲線,而在坡度方面呈現(xiàn)弧度較大的下降圓弧曲線,生境脆弱度較低的區(qū)域主要