基于CLUE-S模型的中国大熊猫分布区近40年土地利用/覆被变化及驱动力研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzwxy105
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土地利用/覆被(LULC)变化是全球变化的主要原因之一,亦是当代景观生态学研究的热点之一。随着人类活动范围的日益扩大,LULC变化的影响已经扩展到距离城市较远的保护区,导致众多野生动物面临着栖息地破碎化甚至丧失的风险,诸多濒危物种如大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的栖息地也未能幸免。大熊猫是中国特有的珍稀濒危野生动物,也是世界生物多样性保护的旗舰物种。上世纪90年代以来,我国建立了多个自然保护区,大熊猫野生种群得到有效保护,种群数量有所恢复。但全国第四次大熊猫调查结果显示,由于栖息地的破碎化,野生大熊猫被分为33个孤立的种群。通过栖息地恢复和生境廊道建设逐步减少LULC变化导致的生境碎片化,是保护大熊猫野生种群及栖息地的关键环节。然而,目前对大熊猫现有分布区及周边区域的LULC变化及其驱动机制知之甚少。因此,从整体上了解大熊猫栖息地LULC的时空变化,分析引起LULC变化的驱动因素,利用模型预测LULC变化的发展趋势,提出土地可持续利用的对策,对大熊猫栖息地的保护具有重要意义,同时也对大熊猫国家公园(GPNP)的LULC规划与生态恢复具有参考价值。本研究以我国现有大熊猫分布区为研究范围,涵盖了大熊猫国家公园及周边地区,以年代际(1980、1990、2000、2010、2020)的LULC地图为基本数据源,建立了大熊猫分布区LULC转移矩阵,分析了LULC的时空变化趋势;选取了8个主要的LULC变化驱动因子(包含了社会经济因子、地形因子、距离因子),运用Logistic回归模型定量地分析了各驱动因子对LULC变化的影响作用和LULC变化的驱动机制;通过对比分析保护区内外LULC变化及其驱动力差异,评估了保护区对大熊猫栖息地LULC的保护作用;基于大熊猫分布区LULC的变化及其驱动机制,应用CLUE-S模型预测了自然发展、保护优先、经济优先三个不同发展情景下的研究区域2030年和2050年的LULC格局,为大熊猫分布区的土地规划与生态保护提供科学依据。本课题主要研究结果总结如下:(1)大熊猫栖息地LULC年代际变化愈加剧烈(从286 km~2/十年增加到14,803km~2/十年),总变化率达到了8.95%;LULC变化的主导过程包括耕地向建设用地和自然植被的转化,以及自然植被向耕地、建设用地和其他土地的转化;到2020年,耕地和自然植被面积分别减少了1,120 km~2和1,100 km~2,建设用地和未利用地面积分别增加了1,120 km~2和600 km~2。(2)LULC变化是由多种因素驱动的,不同时期的驱动因素不同,其中GDP增长和人口增长是LULC变化的主要驱动因素,距居民点距离、坡度和GDP变化分别对自然植被转化为耕地、建设用地和未利用地有重大影响。(3)保护区内外的LULC组成、LULC变化驱动力存在较大差异,保护区外的LULC变化速度约是保护区内的5倍,保护区内LULC变化的主要驱动因素是GDP变化和距居民点距离。(4)利用CLUE-S模型对2020年的大熊猫分布区LULC进行了模拟,结果Kappa为79.8%,说明CLUE-S模型能较好地对大熊猫分布区LULC进行预测。三种不同的预测情景如下:自然发展情景下,大熊猫分布区建设用地增长速度较快,到2050年,建设用地的增长率为40.79%,总增长面积为672.08 km~2,为满足对建设用地的需求,耕地和自然植被面积分别减少了1,546.76和2,557.36km~2;保护优先情景下建设用地的增加速度减缓,到2050年建设用地增长率为15%,面积仅增长232.98 km~2,而自然植被面积稳步增加,增长了803.68 km~2,基本恢复到1980的水平;经济优先情景下建设用地增长速度加快,到2050年建设用地增长率为68.64%,面积增长1,647 km~2,而耕地和自然植被面积分别减少1,520和2,588 km~2。保护优先和经济优先情景的自然植被在2050年相差了4,300km~2。本文研究结果揭示了保护区对大熊猫栖息地的重要意义,为保护区的土地资源、社会经济和环境生态协调发展提供了重要的理论依据。根据研究结果,本文提出了以下保护建议:(1)发挥自然保护区作用,加强对保护区的管理,控制人类活动的干扰;(2)改善当地的产业结构,促进保护区经济发展;(3)建立长期LULC变化监测机制,适时调整保护规划和栖息地恢复计划。
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