【摘 要】
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黄河流域在中国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位,由于人类活动的加剧,导致黄河流域复杂,脆弱的生态环境更加恶劣。山西沿黄丘陵沟壑区是黄河流域的生态脆弱区,生境质量状况严重影响黄河流域的高质量发展。评价和分析该区域生境质量的自然-人为因素,对针对性的改善黄河流域生境质量、构建生态安全格局和可持续发展起到重大作用。本文选择沿黄丘陵沟壑区柳林县为研究区,分析区域土地利用变化规律,通过InVES
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“铁矿干排尾矿坡面生态恢复侵蚀调控机理研究”(41401619); 山西省自然基金项目“沿黄丘陵沟壑区煤炭资源性县域水土保持生态空间格局的时空演变及驱动力分析”(202103021224143);
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黄河流域在中国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位,由于人类活动的加剧,导致黄河流域复杂,脆弱的生态环境更加恶劣。山西沿黄丘陵沟壑区是黄河流域的生态脆弱区,生境质量状况严重影响黄河流域的高质量发展。评价和分析该区域生境质量的自然-人为因素,对针对性的改善黄河流域生境质量、构建生态安全格局和可持续发展起到重大作用。本文选择沿黄丘陵沟壑区柳林县为研究区,分析区域土地利用变化规律,通过InVEST模型评估2000、2010、2020年的生境质量时空动态特征,采用冷热点分析和相关性分析生境质量的空间异质性,然后进一步分别采用地理探测器、叠加分析研究生境质量驱动因子的空间异质性、驱动因子的梯度范围对生境质量的影响。结果表明:⑴2000-2020年柳林土地利用变化显著,耕地、林地、草地持续减少,水域先略微减少后增加,城乡、工矿、居民点持续减少。土地利用单一动态度中,城乡、工矿、居民点的土地利用单一动态度最大,从0.14增加到84.52。20年间土地整体动态度持续上升,2010-2020年为0.42,达到最高值,土地流转频繁。柳林土地利用转移主要源于城乡、工矿、居民点等建设用地的扩张对耕地、林地、草地大面积的占用。⑵2000-2020年全县生境退化度呈现出“高退化程度等级和中度退化程度等级相间交互分布,弱退化程度、较弱退化程度和较高退化程度等级零散分布”的空间格局,弱退化程度等级沿黄河水系分布,较弱退化程度等级和较高退化程度等级零散分布在柳林。柳林生境退化度逐年增加,中度退化程度和高退化程度等级占比增加了1.9%,弱退化程度、较弱退化程度和较高退化程度等级占比减少了0.94%。2000-2020年全县生境质量整体呈现出“低等级和较低等级交互分布,中、较高和高等级零散分布”的空间格局,中等级集中分布于柳林的东北部和西南部,较高等级和高等级分布于黄河沿线和三川河流域沿线。柳林生境质量逐年降低,低、较低两类生境质量等级面积占比呈现先减少0.1%后增加1.83%的特征;中、较高和高三类生境质量等级面积占比呈现先增加1.36%后减少24.31%的特征。⑶柳林生境质量空间冷热点分布呈现“西热北冷”的格局,热点区域主要位于西部的石西乡、薛村镇、穆村镇和贾家垣乡;冷点区域主要位于东部的陈家湾乡和李家湾乡。2000-2020年间,柳林的热点区域范围逐年降低,而冷点区域范围逐年增加,从一定程度也反映出柳林生境质量逐渐降低。Global Moran′s I指数呈现“先上升后下降”的特征。Moran′s I指数从2000年0.433增加到2010年的0.473,这表明生态环境的保护的全局空间自相关增强明显;而Moran′s I指数到2020年降低为0.119,这表明柳林县各乡镇的生境质量的空间相关性有所减弱。柳林县生境质量的局部自相关呈现大部分区域局部空间不相关,“H-H”集聚区主要位于西部的薛村镇和穆村镇。从时间变化的尺度来看,2000-2020年柳林的“H-H”集聚区发生转变,由以前的薛村镇和穆村镇转变为石西乡。⑷土地利用变化是生境质量分布特征和变化的主导因子,其次是高程。影响因素对生境质量的影响不是独立的,而是多因子共同作用的结果,自然因素和人为因素共同作用时,各因子对生境质量空间分布的差异性表现显著,并呈现非线性增强。柳林县城镇的快速发展和政府政策的实施,导致生境质量变化绝大部分发生在植被覆盖度较高、海拔较低、坡度平缓、气温和降水适中的区域。此外,随着时间的推移生境质量与人口密度,GDP都呈负相关关系。这项结果有助于政府制定合理的政策,更好保护和提高生境质量、生态系统服务功能、生态安全,也为其他地区生境质量变化影响的研究提供参考和依据。
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