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人类生境退化及毁灭问题,如区域物种数量减少或消失、水土流失、土地荒漠化等的风险评价研究,可为区域生态风险预防与管理提供客观依据和技术支持。其中以较成熟且最终为区域风险管理和决策的提供理论和技术支持的生态风险评价框架为研究思路,以较大尺度上的生境退化问题为评价终点,强调区域环境异质性和风险源综合性的区域生态风险评价研究发展较快且有较强应用性。
论文基于生态风险评价理论及研究框架,以Arcgis9.0、Erdas8.3为平台,借助景观格局指数、空间分析模型、数理统计模型,以景观生态学、综合自然地理学、土地资源学、生态经济学为理论基础,探讨研究区高、中、低不同覆盖度草场的荒漠化这一生境退化问题与多种风险源的时空耦合机制,进行不同覆盖度草场的风险值度量,以期准确了解该区草场荒漠化的特征,为其草场可能发生荒漠化的预防及其防治工程建设的合理布局提供理论依据。
鄂托克前旗位于内蒙古自治区鄂尔多斯市南部,地处毛乌素沙地腹地,属中温带干旱、半干旱大陆性气候,干旱、风大、沙多,植被类型属典型草原向荒漠草原的过渡带,草原的退化、沙化非常严重。该旗目前大农业经济发展以牧业为主,虽在2000年开始实施禁牧、休牧、生态移民等草原建设和沙化防治工程及措施,部分地区草场的荒漠化面积和程度有所逆转,但总体来看由于其恶劣的自然条件、脆弱的环境基底、加之农业土地资源的过度开发利用,特别是草场资源的滥牧,滥樵及粗放式的经营、对禁牧区、休牧区的不合理划分和后期管理,使得该旗草场的荒漠化形势严峻。对于鄂托克前旗的草场荒漠化进行其风险评价,具有较强典型性,这对于该区草原的荒漠化防治具有重要的现实指导意义,也可为相似地区的草场荒漠化研究提供借鉴。
论文基于遥感影像解译、专题图件、数据矢量化及标准化,结合野外踏勘,分析了导致该区草场发生荒漠化的风险源类型、强度和时空分异特征;生态风险受体的易损性特征;及草场荒漠化的时空变化;接着通过构建草场荒漠化与多种风险源之间关系的空间回归模型,表征了研究区草场荒漠化的风险程度及空间分异特征。全文共分为三部分:第一部分为理论研究部分,包括绪论、生态风险评价研究进展、生态风险评价理论和方法归纳,及研究区界定;第二部分为草场荒漠化的风险源、生态受体及评价终点的时空变化分析:第三部分为多种风险源压力下草场发生荒漠化的暴露.响应机制分析及风险度的空间表征。
在草场荒漠化的时空特征分析中,基于研究区1991、1996、2000、2005年四期共12景TM影像专题解译,借助Arcgis9.0平台和Fragsta3.2景观格局指数软件,分析其总体土地利用特征和草场的景观格局特征,并以四个时段上表现出的草场荒漠化过程划分荒漠化图谱类型,分析了12种草场荒漠化类型的空间区位及其可能原因,为风险源的确定提供了筛选依据,并为暴露-响应机制分析提供生态响应数据。
在风险源时空特征分析中,论文判断其的基础包括:以往研究经验、实地情况调研、科学研究者、当地管理者和农牧户的认知,及遥感影像专题图的时空特征。筛选后的风险源包括人为扰动和自然扰动,人为扰动方面探讨了区域人口、农业活动、畜群压力、道路、居民点、人工平沙地等事件对周边草场的影响:自然扰动方面则探讨了原生沙地的侵蚀可能、气象因素中的干燥度指数和降水变率的空间异质性等。草场生境的易损性分析则考虑其自身群落类型、及生境中的气、土、地形、水等要素,从群落类型、气候状况、土壤理化性质、地质地貌特征、水资源状况等五个方面进行其易损性特征分析。
在风险度表征部分,风险程度定量化对于渐进性环境退化问题的风险评价是一个难点,为进行风险程度量化,常采用期望值替代概率分布,或选用某种或某些算子对有关的量的数学组合,即“风险度”表达式。论文采用“风险度(risk)=危险度(hazard)·易损度(vulerability)”表达式,其评价过程包括压力格局构建(即危险度空间分布)、受体易损度评估及风险度表征。其中压力格局构建包括:多种风险源的危险度划分、重要性分析及综合危险度评价;受体易损度评估包括:易损度指标选取、各指标分级和权重赋予及综合易损度评价:风险度表征则应用其表达式将危险度与易损度评价结果进行空间拟和。风险度评价结果表明:高覆盖度草场荒漠化的风险格局表现为中部及东北部地区相对风险最大,且属高压力导向草场,其风险管理应以风险源的预防和治理为重点;中覆盖度草场荒漠化的风险格局表现为各镇中部出现团块状高风险区,且属高易损度导向草场,其风险管理应以易损性因素的改良为重点;低覆盖度草场荒漠化的风险格局具有较明显从东向西风险度逐渐增大的特征,且属危险度和易损度均高的草场,其风险管理须从风险源和易损因素两个方面同时着手预防治理,高、中、低覆盖度草场的风险格局为区域草场的风险管理提供了明确的空间标识。
综上所述,论文以生态风险评价框架为研究思路,以较大尺度上的渐进性环境问题为评价终点,探讨了研究区高、中、低不同覆盖度草场发生荒漠化类型与多种风险源的时空耦合机制,考虑到不同压力因子对草场的综合压力格局的重要性不同,需结合历史的退化规律来进行对现状的风险预期,因而将追踪到的不同覆盖度草场的退化类型的空间格局进行随机采样,分别建立压力因子层与各退化类型之间的空间对应关系,从地统计特征出发寻找出不同压力因子与各种退化类型之间的相关关系,为压力格局构建提供量化的客观依据,在此基础上结合受体的易损度评价,采用风险度表达式得出研究区草场荒漠化的风险度空间分异,并通过分析草场斑块单元的危险度与易损度等级的统计特征,进行草场荒漠化的风险管理措施导向的客观判定,为区域草场荒漠化的风险评价提供了新的思路。