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西南喀斯特地区为我国典型的生态脆弱区,强烈不合理的人类活动导致其自然环境的严重退化。以优化景观空间结构与生态系统稳定性为目的的适应性景观生态设计将为喀斯特地区的生态重建提供典型范例和科学依据。
本研究以桂西北喀斯特峰丛洼地环境移民示范区为研究区域。通过对比两个典型研究区(AOI)内移民前(1996年)历史航空影像与移民后(2004年)IKNOS高分辨率卫星图像,集成景观格局、农户参与和结构优化依据,提出适应性景观生态设计的初步框架,建立喀斯特峰丛洼地小尺度景观分类系统。在分析生态过程的基础上,提出喀斯特峰丛洼地适应性景观生态设计的优化模式。
(1)遥感监测结果表明,环境移民前后喀斯特峰丛洼地景观格局变化强烈,在地貌(FORM)、土地利用(USE)、景观组别(GROUP)的各个特征层次,移民后景观类别数和斑块数均较移民前急剧增加,出现5种新类型,景观整体破碎度增加,人工景观类型增加;斑块几何形状更加复杂,其中耕地的形状指数(LSI)达到8.88,此外,斑块间的比邻边长缩小,菜园、耕地的比邻指数(UI)分别高达53.9%和56.6%。景观呈多样化趋势。
(2)景观空间数据表明:两个AOI内不同景观类型的空间转移变化主要发生在耕地、灌丛、人工林、牧草地和荒草地5种景观类型中。移民迁出区耕地总面积不但没有增加,反而有所减少,共减少0.401 km2,其中变为人工林、荒草丛和牧草地就分别为0.1038 km2、0.0764 km2、0.0547 km2,占全部转移面积的19.40%,14.26%和10.22%:原有景观中面积增加最多的是灌丛,净转移量为0.0953 km2,占全部转移面积的17.75%,占AOI总面积的6.35%。而新类型景观人工林,新增面积0.1244 km2,是全部景观中转移量面积最大的类型;而非移民迁出区的景观空间转移恰好相反,灌丛遭到严重破坏,减少了0.0293 km2。其次,次生林的面积也大量减少,由原来的0.0472下降为0.0274 km2。通过对照发现,环境移民工程使得迁出区土地利用效率提高。
(3)地貌类型与生态过程数据分析:对不同坡度和海拔的土地利用类型进行分层分析,发现移民迁出区各层次利用类型变化明显,但变化比例不够协调。尤其是斜坡和缓坡的综合利用效率低,结合土壤养分、水分、植被等主要生态过程数据,对主要地类进行适宜性评价定级,经局部均衡模型得到耕地、人工生态林、牧草地的最佳优化比例由原有的7.68%、9.08%和6.96优化为9.01%、13.62%和12.38%。
(4) PRA农户调查表明,环境移民缓解了人地关系的矛盾,提高了耕地的利用效率、加强了农户环境意识、增加了经济收入以及抵御自然灾害风险的能力,有力地保证了退耕还林政策的顺利实施和多种经营的推广。但仍然存在4个问题。一是潜在移民人数仍然很高。二是农户种植行为的商业化,忽视了对土地的可持续性利用。三是配套措施不够完善。四是特色产业和文化受到冲击。
(5)景观预案结果显示,以粮食安全A、经济优先B、生态保护C以及特色产业D为目标的四套预案中,移民迁出区农户倾向B预案,综合经济、生态、社会效应来看D预案的适应性和可持续性较好。