三峡工程竣工后,在三峡库区形成1000多平方公里的狭长水库,淹没陆地面积巨大。三峡水库水位的涨落除受降雨、径流等自然气候因素影响外,主要受到水库“冬蓄夏排”运行调度的控制。在三峡库区,海拔145~175米的涨落区内,形成与天然河流涨落季节相反、涨落幅度达30米、面积达300多平方千米的消落带。在三峡库区范围内,三峡水库长江干流和各支流消落带面积广、类型多,在坡度较小面积较大的平缓河谷地区,形成以库湾、湖盆为主的消落带。消落带库湾地区由于坡度缓、面积大、人口密集,人类活动与消落带的相互影响频繁、复杂,是消落带重点土地利用地区。且大部分库湾地区地处偏僻,农业生产活动是当地主要土地利用模式,粗放的农业生产带来广泛的面源污染,影响库区环境健康。目前过度的土地开发利用一定程度上对消落带库湾生态安全带来不利影响。人工蓄水及人为土地利用等原因造成库湾地区消落带生态系统结构较自然生态系统更为单一,生态系统功能不稳定,生物多样性不高,生态系统服务功能价值与消落带以外地区相比较差。本文选取了三峡库区消落带土地人为利用和未利用方式下典型库湾生态系统进行对比研究,综合运用环境生态学、景观生态学、生态系统生态学、以及生态经济学等理论和方法,在地理信息系统技术支持下,深入分析消落带不同土地利用方式对库湾生态系统景观格局和生态系统结构变化的影响,探讨消落带库湾生态系统服务功能和价值的变化,在此基础上运用能值分析方法评价当前消落带库湾生态系统不同土地利用模式的生态经济效益,为三峡库区消落带土地资源的合理利用和管理提供指导建议。论文主要研究结论如下:(1)根据2014年和2015年土地利用实地调查结果,研究区乌杨湾消落带库湾生态系统当前土地利用方式主要为农业生产,具体土地利用模式包括种植业、养殖业和渔业,农业生态系统是乌杨湾库湾生态系统的主体。白家溪库湾消落带无人类活动干扰,其土地为未利用方式,形成自然演替状态下的草地生态系统。由于受三峡水库水位周期性波动的影响,消落带库湾不同海拔地区土地每年均受到不同时间长度的淹水影响。乌杨湾不同农业生产活动时间依据不同海拔区域的土地出露时间而有所不同。对不同库湾土地利用类型及分布格局的分析表明,乌杨湾消落带土地类型主要以水田和旱地为主。水田主要分布在160~175m区域,以种植水稻为主;旱地包括玉米、菜地、花生、红薯等,主要分布在165~175m区域;水域主要指池塘,分布在165m以下地区,在夏季通常用来养鱼。白家溪库湾土地利用类型种类较少,主要为自然状态下演替形成的草地、灌丛和林地,其中草地面积较大,为主要土地类型。(2)对研究区乌杨湾和白家溪库湾消落带生态系统景观空间分布格局的研究表明,乌杨湾夏半年景观类型主要受库湾种植业生产活动影响,水稻、玉米、红薯、花生和不同种类蔬菜作物的种植使得库湾景观类型更为多样;冬半年受三峡水库蓄水影响,乌杨湾景观类型主要由淹水水域构成。白家溪库湾景观空间分布格局主要受到消落带水位涨落的影响。对景观格局指数的研究表明,乌杨湾和白家溪库湾生态系统在景观水平上和类型水平上的景观格局指数均表现出显著差异。景观水平上,乌杨湾斑块数量、斑块密度显著高于白家溪库湾,其景观异质性程度和景观多样性指数也显著高于白家溪库湾。类型水平上,白家溪库湾不同景观类型斑块面积和斑块密度整体上均小于乌杨湾,景观破碎化程度显著低于乌杨湾。人为土地利用活动对乌杨湾库湾生态系统的干扰作用使其景观斑块较白家溪库湾趋于破碎,景观形状变得更为复杂。(3)对不同土地利用方式库湾生态系统结构的分析表明,消落带水位波动和乌杨湾当地农业生产活动主要主要影响了库湾生态系统水环境、土壤环境,以及库湾植物群落结构的变化。消落带每年长时期的淹水对库湾落干期水质的变化有较大影响作用,而农业生产土地利用活动对库湾水体氮磷元素的影响作用相对较小。对库湾土壤环境的分析结果则表明,乌杨湾农业耕作活动以及大量化肥和有机肥的施用对土壤有机质和氮磷钾等营养元素含量的变化有较大影响作用。消落带长期淹水情况也对库湾土壤不同营养元素的含量有重要影响。不同土地利用方式对消落带库湾植物群落结构的变化产生较大影响,乌杨湾群落物种主要以一年生草本植物为主,水稻、玉米等物种重要值较高,而白家溪库湾多年生草本植物占优势地位,狗牙根、雀稗、苍耳等物种的重要值较高。自然演替和人为利用下的消落带库湾的不同植物物种在其生长过程中,各自形成了对周围环境变化的适应策略,因此导致其物候期、覆盖度和高度的变化各不相同。研究区不同库湾各海拔区域植物群落生物量的变化差异显著,总体上看,白家溪库湾生态系统草本植物群落生物量大于乌杨湾农作物生物量。对不同库湾物种多样性的分析结果则显示,受到淹水和农业生产种植的影响,乌杨湾物种多样性总体上要略低于白家溪库湾;而自然演替状态下的白家溪库湾,海拔相对较高的区域因淹水时间相对较短,其物种多样性比低海拔区域的要高。(4)不同土地利用方式对消落带库湾生态系统的服务功能产生较大影响。乌杨湾库湾生态系统主要由农田生态系统、养殖生态系统和渔业生态系统构成。其中,农田生态系统服务功能类别较多,主要包括食物供给、初级生产、土壤保持、气体调节、涵养水源等功能;而养殖生态系统和渔业生态系统的主要服务功能为食物供给功能。白家溪库湾主要为草地(次生湿地)生态系统,其服务功能范围广、类型多,包括了生物多样性维持、初级生产、土壤保持、调节水文、净化环境,以及科研教育等不同类型的服务功能。对不同土地利用方式生态系统服务功能价值的估算结果显示,人为利用影响下的乌杨湾农田生态系统和养殖生态系统的食物供给价值较高,渔业生态系统的水文调节价值较高。而自然演替状态下的白家溪草地生态系统服务功能价值总量高,支持服务和调节服务价值显著,对三峡库区消落带生态系统结构的稳定和生态系统的健康发展具有重要意义。(5)对消落带库湾不同土地利用模式系统的能值指标评价表明,乌杨湾种植业系统化肥、农药等不可更新的人工工业辅助能的能值投入量较高,约占系统资源投入能值量的80%,环境资源能值投入比重较小。种植业生产活动由于大量使用了不可更新资源,环境负载率较高,对消落带生态环境产生较大压力。养殖业和渔业系统能值投入主要由人工可更新有机能构成,约占系统能值投入的80%,因而系统的环境负荷相对较低。白家溪库湾草地生态系统主要消耗可更新自然环境资源,环境负载率较小。乌杨湾不同利用方式农业生态系统能值产出率较高,各农业生态系统均有较强的资源利用效率和较高的经济产出效率。养殖业和渔业生态系统能值可持续性指标值较高,具有较好的可持续发展前景,但当前研究区养殖业利和渔业利用模式对系统资源的利用程度不高,生产经营处于不发达阶段。对消落带不同土地利用模式的生态经济效益的能值分析表明,白家溪库湾草地生态系统生态效益价值较高,对生态环境的贡献大,但目前不具备经济效益。乌杨湾种植业系统和渔业系统均具有较好的生态效益和经济效益;养殖业系统的经济效益较高,但生态效益为负,对生态环境的贡献较小。综合来看,消落带土地资源的利用不仅产生了直接的经济效益价值,还具有功能多样的生态效益价值。在今后对消落带土地资源的利用中,政府可通过适度发展、调整库湾不同农业产业结构配置、减少不可更新资源的使用、以及提高公众的生态保护意识等措施,来加强对消落带生态环境和生态系统的保护,使消落带土地资源得到有效管理和合理利用,充分发挥消落带生态系统的经济效益和生态效益功能。