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吕梁山位于黄土高原东岸,作为山西省的生态屏障,也是省内重要的生态功能区,因其地理位置特殊,区域生态环境较为脆弱,长期以来受到高度关注。土壤污染、水土流失等一系列的生态风险突出;随着城镇化进程加快,人地矛盾日趋尖锐,区域生态安全隐患加大,影响山区人民的生活质量和社会经济的可持续性发展。本研究利用吕梁山2000、2010和2020年土地利用现状数据、社会经济等数据,基于景观生态学和遥感原理,运用Arc GIS10.2、Fragstats4.2、IDRISI、Geoda、SPSS23.0等工具,分析土地利用和景观格局变化,评价其生态风险性和生态系统服务价值;在此基础上利用景观形态空间格局分析(MSPA)与最小累积阻力模型(MCR)构建吕梁山生态安全格局,并对生态安全格局进行优化。主要研究结果如下:(1)土地利用变化特征吕梁山各土地利用类型中,林地面积最大。2000-2020年,耕地面积持续减少,建设用地和水域面积逐年增加。单一土地利用动态度差异显著,综合土地动态度均低于1%,土地利用程度增强。从土地利用转移类型来看,不同土地景观类型均出现不同程度和方向上的转化,其中耕地为主要转出类型,林地和建设用地则是主要转入类型。从土地利用空间变化来看,耕地、林地、草地和建设用地为主要变化类型,建设用地空间迁移距离最远,为21.33km;整体景观在纬向上移动的距离大于经向。(2)土地景观格局变化特征从类型水平来看,吕梁山的主要景观类型是林地和草地。破碎化程度最高的是草地,最低的是水域。斑块外部边缘和内部构造呈现出复杂性和不规则性。从景观水平来看,区域内景观异质性变化明显,内部空间结构向多样化发展。从景观格局的空间异质性来看,受到多因素影响,吕梁山景观形状更为复杂和不规则,景观破碎化程度加剧,异质性程度上升,各类型间不断转化,变化更为活跃。(3)土地景观生态风险特征2000年、2010年和2020年的吕梁山平均景观生态风险指数分别为0.3296、0.3293、0.3181,生态风险呈下降趋势。低生态风险区分布于北部管涔山、云中山及其周边县区,中部关帝山、南部火焰山及附近地区,逐渐向西部延伸。中风险区主要分布在耕地以及部分耕、草地相间分布区,多是坡耕地。高风险区分布在靠近省会城市的区域以及晋北地区。不同时期吕梁山土地景观生态风险各等级间出现相互转化,以部分中风险区向低风险区转化为主,带来整体风险水平的降低。(4)生态系统服务价值特征2000年、2010年和2020年吕梁山生态系统服务总价值分别是4959.257亿元、5027.983亿元、5092.736亿元,服务价值呈递增趋势。生态系统服务价值构成中占比最高的用地类型依次是林地、草地和耕地。从结构变化来看,废物处理和食物生产这两项功能的价值降低,其它功能有所增加。土壤形成与保护功能的价值量最高,占吕梁山服务总价值的20%以上;水源涵养功能的价值增加量最高,20a间共增加28.284亿元。从空间变化来看,高、中、低价值区的空间分布与低、中、高生态风险区基本一致。各价值等级间相互转化,低价值向中等价值的转化促使整体服务价值的提高。(5)土地景观风险水平与生态系统服务价值的相关性分析在2000、2010和2020年,风险水平与生态系统服务价值的Spearmen相关系数分别为-0.665**、-0.674**、-0.683**。二者全局空间自相关系数分别为-0.333、-0.357、-0.362,空间聚集程度减弱,分布更为离散。吕梁山局部空间相关性呈现5种模式,不显著、低风险-高价值、低风险-低价值、高风险-高价值和高风险-低价值。其中不显著区域面积占比50%以上,以零散分布的耕地及草地为主。低风险-高价值和高风险-低价值区的空间集聚也较为明显,与生态风险水平和生态系统服务价值的分布基本一致。(6)土地景观生态安全格局构建先通过景观形态空间格局分析与景观连接度评价,识别出吕梁山重要生态源地。再基于最小累积阻力模型与重力模型对潜在廊道进行划分,识别出重要廊道、一般廊道和节点,构建吕梁山2020年生态安全格局。生态源地主要分布在自然保护区和森林公园及其周边,呈南北走向。潜在生态廊道全长约459.855km,总面积约636.35km~2,约占研究区总面积的1.25%。其中14条重要生态廊道,15条一般生态廊道。重要生态廊道分布在吕梁山脉北部和中部,其中一条重要廊道连接南北两端贯穿整个研究区,连接大部分的自然保护区和森林公园。识别出25个生态节点,主要分布在研究区的北部和中部,可作为物种迁徙时的“踏脚石”。从生态源地保护、生态廊道建设和生态节点布局三个方面出发,构建对吕梁山“五区一带”生态安全格局。