银川盆地土地变化生态效应时空差异分析

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通过对银川盆地土地变化生态效应测评,从时空尺度全面地反映研究区域的土地变化情况,充分了解银川盆地土地利用演变规律,利用生态效应测评方法分析和量化土地变化生态效应,发现人为活动造成的环境污染和环境破坏引起生态系统结构和功能的变化,可以为未来土地利用规划提供依据。近年来由于众多人为因素,导致银川盆地耕地、林地、水域面积锐减,生态环境恶化迅速。本文基于栅格尺度和县域不同尺度,从‘‘土地利用变化时空差异性分析”和“生态效应时空差异性分析”两大方面入手。首先,通过解译1993、2000、2007、2014年四个时期的遥感影像,进行解译获取土地覆被类型图,并分析土地变化幅度、动态度、结构变化和各土地利用类型重心变化;利用土地类型数据等格网化粮食产量数据,综合应用相关软件和模型计算NPP、固碳释氧、保水量、防风固沙五个生态服务功能的物质量,揭示银川盆地的生态效应的时空变化规律,并用正交多项式最小二乘法研究各个生态服务功能之间的协同与权衡关系,并探讨了城市热岛效应对生态服务价值的影响。研究结论如下:(1)土地利用变化幅度较大,综合土地利用变化动态度剧增。1993-2014年银川盆地建设用地急剧扩张,沙地、戈壁增长较快,平原早地/水浇地、中覆盖度草地和低覆盖度草地、湖泊坑塘有较大幅度减少;城镇用地、水库坑塘、耕地的单一动态度最大,综合土地利用变化动态度增加剧烈,在2007-2014年银川盆地的综合土地利用变化动态度达到历史最高,为0.76%。(2)土地利用重心定向移动,耕地急剧减少。近22年期间耕地所占比重持续下降,低覆盖度草地所占比重略有减少,城镇用地所占比重增加剧烈,低覆盖度草地与灌木林所占比重略有增加,其他土地覆被类型变化基本保持稳定。耕地的重心大幅度向西北方向移动;建设用地、草地、林地先向北移动,然后又向东南移动。建设用地与耕地的变化呈“一进一退”的趋势。(3)粮食产量总量增加,但区域差异大。 1993--2014年银川盆地的高产粮区重要分布在黄河沿岸区域,在耕地减少的情况下,粮食高产量区从北向南、从西到东呈现“小-大-小-大”的趋势,粮食总产量仍保持增长趋势,这是单位面积产量增加的结果。(4)生态功能区域差异大。耕地对银川盆地NPP的贡献率最大,其次有林地、灌木林、疏林地等。农田保水是银川盆地保水的主要来源,银川盆地的NPP平均值总体呈现出“南北低中间高、西高东低”的空间格局。各区、县的年单位面积的保水量、年保水量总和呈先增大、后减小的趋势。1993-2014年银川盆地单位面积的防风固沙量变化呈现逐渐减小趋势,但银川盆地总的防风固沙总却是逐渐增加的,说明生态环境状况有逐渐变好趋势。(5)银川盆地生态服务价值总体提升,但生态服务价值区域差异大。22年间,各区县的生态服务价值在不同程度上都得到了一定的提升,提升幅度较大的区域分布在银川盆地中部。各区县的生态服务价值的差异明显,平年均增长2.7%。(6)银川盆地各生态服务功能之间粮食生产与极端NPP存在权衡关系;防风固沙、保水与极端粮食生产存在权衡关系;NPP与防风固沙、保水存在协同关系;保水与防风固沙存在协同关系。本文的创新点是: (1)银川盆地属干旱区典型区,分析方法较新。银川盆地受干旱气候与东部季风气候交错影响下的银川盆地土地变化生态效应研究较少;并采用正交多项式最小二乘法拟合曲线来研究生态系统服务功能之间的协同与权衡关系,它是利用间接平差原理详细推导了相关模型和公式,考虑了自变量和因变量的同时,试图实现正交距离残差平方和最小,可以在实测数据少的情况下可以较好保证精度;(2)探讨了目前热点问题—热岛效应对生态服务价值的影响;(3)本研究在选用测评模型时根据研究区的实际对其进行修正,使其更加接近研究区的实际情况。
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