强震后汶川县土地利用动态变化及其生态效应研究

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“5·12”地震对汶川县土地利用及生态环境造成巨大破坏,加之近年来城镇化、工业化快速发展,土地粗放利用,经济发展模式缺乏生态环保理念,给区域生态环境恢复和保护带来严重威胁,致使人地矛盾问题更加突出。研究区是我国水源涵养区和生态服务功能保护区,具有重要的生态地位和作用。但由于区域内山高坡陡谷深,岩体松散破碎,地震所引发的次生地质灾害将长期存在,导致生态恢复成果保存难度大,生态环境状况需要长期追踪监测。因此研究该地区灾后恢复重建过程中土地利用及其生态环境存在的典型问题,为生态恢复方案调整和管理部门精准施策提供数据支撑,对促进区域生态文明建设和可持续发展意义重大。论文按照“格局-过程-效应”的研究思路,基于“3S”技术、野外观测和室内试验等研究手段,对研究区土地利用进行解译,计算土地利用变化强度和景观格局指数;定量计算研究区植被覆盖度及土壤侵蚀,分析其时空变化特征;采用生态价值当量法,对研究区的生态服务价值进行评估;根据改进的压力-状态-响应(P-S-R)模型,构建震后汶川县生态风险评价指标体系,利用层次分析法和熵权法,对汶川县震后十年间的生态风险进行综合测度。主要的研究结论如下:(1)建立汶川县土地利用解译标志,对震后2009-2018年间土地利用进行遥感解译。发现研究区林草地占绝对优势,裸地和耕地次之,水域、建设用地和其他土地相对较少;十年间林草地面积减少最多,共减少113.72 hm~2,而建设用地增加最多,增加106.88 hm~2;从变化率来看,其他土地减少率最大,建设用地增幅最大。总体来看,研究区土地利用变化强度不大,但转向建设用地的态势较明显,且仍在加强。从土地利用空间变化特征来看,最活跃的地区位于岷江干流及其主要支流的两侧,这些区域应作为土地利用变化重点监测区域。从土地利用景观格局来看,林草地斑块的连通性最高,是优势景观类型,但优势斑块类型的连接度逐年降低,景观逐渐趋于破碎化,斑块的形状逐渐趋于复杂化,表明区域土地利用受次生灾害及人类活动干扰较大。(2)利用像元二分模型计算了研究区十年间植被覆盖度,发现植被恢复效果显著,受破坏区域的植被覆盖度明显增加,但波动较大,表明区域植被抗扰动能力较弱,因此应重视自然修复,加强封山育林。研究了该区土壤侵蚀情况,发现平均侵蚀模数由2009年的408.8875 t/km~2.a降至2018年的394.2790 t/km~2.a,土壤侵蚀强度不断降低,尤其是震后生态恢复初期最为明显,表明震后各项修复措施作用下,区域生态环境得到极大改善。分析了研究区生态系统服务价值,得出该地区生态服务价值整体呈上升趋势,但是部分年份略有下降,表明研究区生态修复成果明显,但保存难度大,生态系统稳定性较差。(3)对区域生态风险进行了定量评价,发现研究区平均生态风险指数呈现下降态势,生态环境持续好转,整体表现出:2009-2012年快速下降,2012-2015年适度下降,2015-2018年缓慢下降。分析发现,研究初期区域经济快速恢复、生态环境快速修复,均极大提高了研究区的抗风险能力;中期由于次生灾害仍然时有发生,加之植被生长发育的周期性等综合因素影响,区域生态风险指数下降幅度有所放缓;中后期因自然灾害、建设用地扩张和人类活动加剧,影响了生态风险降低的速度。(4)研究时段内,震后汶川县受破坏区植被覆盖明显增加,土壤侵蚀强度显著降低,生态风险整体呈下降趋势,表明震后各项修复措施、生态保护政策对区域生态环境的恢复起到了极大的作用。但是汶川地震后区域生态环境脆弱,生态系统稳定较差,部分区域生态环境波动较大,容易受外界干扰,今后区域发展仍然要以生态保护为主,减少对脆弱生态系统的扰动,促进区域绿色可持续发展。
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