【摘 要】
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流域土地利用/覆被变化(LUCC)与景观格局演变及其对生境质量的影响研究已成为学术界的热点问题,其对优化流域土地利用、维护生态环境服务功能,促进区域可持续发展具有重要的理论和现实意义。本文以江汉平原四湖流域这一典型的生态脆弱区为研究区,以遥感与地理信息技术和景观生态学的理论方法为支撑,借助流域内的2000~2020年LandsatTM/ETM/OLI系列影像、年平均气温、降水数据、夜间灯光指数、人
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)
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流域土地利用/覆被变化(LUCC)与景观格局演变及其对生境质量的影响研究已成为学术界的热点问题,其对优化流域土地利用、维护生态环境服务功能,促进区域可持续发展具有重要的理论和现实意义。本文以江汉平原四湖流域这一典型的生态脆弱区为研究区,以遥感与地理信息技术和景观生态学的理论方法为支撑,借助流域内的2000~2020年LandsatTM/ETM/OLI系列影像、年平均气温、降水数据、夜间灯光指数、人口和单位面积GDP等数据,采用土地利用转移矩阵、景观指数、Logistic回归分析、InVEST模型、空间数据探索和CA-Markov模型等方法,分析了该流域土地利用/覆被类型的时空演变规律和驱动力,揭示了流域景观格局的时空变化特征,在此基础上,针对土地利用/覆被变化分析流域生境质量的时空分布特征,并设定不同的情景模拟预测未来四湖流域的生境质量的演变规律,主要结论如下:(1)通过统计四湖流域的土地利用类型面积、计算斑块出现概率(PLAND),可得2020年耕地(水田、旱地)的面积占比达到68.27%,PLAND值高达63.99%,四湖流域的景观分配不均匀,优势景观类型是耕地。根据土地利用转移分析得知,近20年来,随着社会经济的发展,耕地不断受到侵占,并向水库坑塘、建设用地等人工表面转移。湖泊、河流等自然湿地不断萎缩,总体表现为净支出;而建设用地不断扩张,面积增幅为2.15%,呈净收入变化。由此推断,土地利用类型的变化将对生境质量产生威胁。(2)通过景观指数分析法和移动窗口分析法分别揭示流域整体景观格局变化和空间分布特征。表明,斑块趋于分散,形状愈加复杂,景观聚集度和连通性降低,景观异质性程度增加,景观优势度减弱,景观结构逐渐破碎化。湖泊及坑塘等水体周边城镇乡村,沿江城市是景观破碎化的重点区域,同时景观多样性和均匀度高,景观形状复杂,体现流域经济发展和城市化加速对景观格局的影响。西北部丘陵林地、湖库区以及东部天然湖泊区的优势景观类型只有一到两类,人为干扰较小,景观聚集度与景观连通度较高。(3)通过Logistic回归分析得知2000~2010年期间四湖流域土地利用及景观演变的主导驱动机制为DEM、坡度、年平均气温等自然环境因素,但随着社会经济的发展,社会经济因素也是促使土地利用变化的重要驱动因子,其中夜间灯光指数、单位面积GDP和人口作为主要的人为因素的解释变量。(4)通过InVEST模型计算生境质量,受土地利用/覆被类型和景观格局变化的影响,从2000~2020年期间,生境质量不断下降,生境质量平均值由0.4977下降至0.4842;生境退化不断增强,生境退化指数最大值由0.1555上升至0.1593;生境质量等级呈现西北、东部高,中部低的空间分布特征。生境质量的等级转变方向主要为中等级向低等或较低等级转移。生境质量和退化指数具有明显的空间集聚关联,表现为Moran’s Ⅰ值均大于0.生境质量热点区域集中于东部湖泊、西北部丘陵湖库区,与景观聚集度和连通度高的分布区域大致相同,冷点区域则集中于中部平原城镇乡村集中区域。生境退化度高的区域与景观破碎度高的区域分布大体一致。(5)综合利用CA-Markov和InVEST模型预测2030年四湖流域的生境质量分布可知,相较于自然变化情景的生境质量,自然保护情景下的较高与高等级生境质量分布面积占比更高,退化强度减弱,更有利于区域生物多样性的维护,提高生态系统服务功能,促进区域可持续发展。
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