喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异.pdf
《喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月生态学报 .:/.基金项目:国家重点研发计划()收稿日期:网络出版日期:通讯作者 .:.:./.王锦宇 关颖慧 吴秀芹.喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异.生态学报():.():.喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异王锦宇 关颖慧 吴秀芹 北京林业大学水土保持学院 云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站 北京 北京林业大学水土保持国家林业局重点实验室 北京 摘要:景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径 以喀斯特断陷盆地为研究对象从自然、社会、景观格局三个维度选取 个评价因子构建景观生态风险评价指标体系通过空间主成分分析的方法评价研究区 年的景观生态风
2、险时空演变格局并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系 结果表明:()年喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势生态环境整体好转()景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性南部更甚 和 年研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区 年及其以后高风险区面积显著减少低风险区面积显著增加但南部个别区县的风险水平未明显改善()年间除建设用地外不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低 到 年耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域而建设用地在高风险区的面积仍高达.()景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异 研究初期各风险区对地形的选择
3、性较强低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强高风险区倾向分布在高地形位区间随时间推移不同等级风险区对地形的选择性减弱地形对景观生态风险的影响逐渐减小人类活动对景观生态风险的影响日益凸显关键词:喀斯特断陷盆地空间主成分分析景观生态风险地形 :.().():/.:().().().:景观生态风险是指在自然或人为因素影响下景观格局与生态过程耦合可能产生的不利后果 在城市化进程快速推进和生态保护日趋重要的双重背景下景观生态风险评价能够从景观格局和生态学视角评估区域的生态环境状况为区域的生态保护决策以及进一步开发建设提供可靠的科学依据近年来国内外学者从景观格局演变、景观生态过程等多方面针对不同区
4、域、选用不同方法进行了景观生态风险评价 研究尺度涉及行政区、城市群、流域、生态脆弱区以及自然保护区等多个层级 研究方法基本可以划分为两类:一是早期的基于风险源汇的景观生态风险评价即将景观类型分为促进生态过程发展的“源”和延缓生态过程发展的“汇”在设定的评价目标单元中计算生态风险二是基于景观格局的评价方法即基于景观生态学的理论通过景观镶嵌体评价生态风险强弱该方法广泛应用于土地利用变化驱动下的生态风险评价 关于景观生态风险评价的研究多集中在类型和景观水平上的景观格局指数计算对于自然条件和土地利用模式较为复杂的地区代表性有限尤其是地形对景观生态风险的影响缺少关注且现有研究多为静态的景观格局分析忽略了
5、景观尺度上生态系统的动态演变过程 总的来说目前关于景观生态风险评价并无统一标准不同区域甚至同一区域不同学者的评价方法均有差异 喀斯特断陷盆地位于珠江、长江中上游隶属国家“两屏三带”中的黄土高原川滇生态屏障是石漠化综合治理重要类型区之一 断陷盆地石漠化区独特的盆山共存结构使得周边山地高出盆地 且其自然降水与岩溶高原、峰丛洼地、岩溶槽谷等其他石漠化类型区存在显著差异气候干热水资源矛盾更为突出加上该区石漠化治理起步晚、投入少石漠化治理难度相对更大生态环境更加脆弱 这一特殊的自然本底条件和不合理的土地利用方式使得喀斯特断陷盆地的景观生态风险难以通过景观格局指数直接衡量如何构建适用于喀斯特断陷盆地的景观
6、生态风险评价指标体系是亟待解决的关键问题鉴于此本文以西南喀斯特断陷盆地为研究对象从自然、社会、景观格局 个维度选取 个评价因子构建景观生态风险评价指标体系采取空间主成分分析的方法确定指标权重评价研究区 年的景观生态风险动态演变并通过地形位指数和地形分布指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关生 态 学 报 卷:/.系 研究结果可为喀斯特断陷盆地土地利用管理、生态保护与修复提供科学依据 研究区概况喀斯特断陷盆地主要分布在滇东攀西一带是青藏高原隆升产生的断裂活动所引起的断块差异沉陷及侵蚀和溶蚀作用共同形成的山间盆地 研究区包括云南、四川、贵州 省交界处的 个区县面积达.万 位于东经 和北纬
7、 具体见图 该区属亚热带季风气候干湿分明季节性干旱严重降水多集中在 月 喀斯特断陷盆地特殊的地质构造体系和强烈的构造运动导致该区形成了盆山共存的地质分异构造盆地平面形态近似封闭的椭圆形盆地内地形平坦四周为断块山地为岩溶流域的主要补给区洼地底部多有落水洞、竖井分布可利用的耕地资源和水资源均有限 相对于喀斯特峰丛洼地、高原和槽谷等岩溶地貌区断陷盆地的地形起伏大海拔悬殊气候垂直分带明显盆地周边山区石漠化严重植被立地条件较差群落稳定性和生态系统多样性不高图 喀斯特断陷盆地地理位置.数据来源与研究方法.数据来源研究所用数据包括土地利用数据、数据、降水量数据、土壤可蚀性因子(值)数据、数据、其他基础地理信
8、息数据及社会经济统计数据 土地利用数据:来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(:/./)空间分辨率为 包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地共 个一级地类以及水田、旱地等 个二级地类 该数据集土地利用类型综合评价精度达到 以上在相关研究中得到了广泛应用 数据:来自地理空间数据云(:/./)空间分辨率为 降水量数据:来源于国家气象科学数据中心(:/./)的逐月气象站点数据 土壤可蚀性因子:来自第一次全国水利普查水土保持情况普查土壤可蚀性因子成果栅格数据空间分辨率为 数据:来自 期 王锦宇 等:喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异:/.于美国航空航天局()提供的 数据集(:/./)
9、空间分辨率为 时间分辨率为 个月采用最大值合成法由月数据合成年数据 其他基础地理信息数据:包括居民点数据等来源于全国地理信息资源目录服务系统(:/./)比例尺为:万为 格式文件 社会经济统计数据:来源于各省市统计年鉴 为研究方便本研究中数据坐标系统均统一为 投影坐标系栅格数据分辨率统一为.研究方法.景观生态风险评价()生态风险评价因子选取 本文结合喀斯特断陷盆地生境的复杂性和多样性考虑到指标的可获得性并参考前人研究从自然、社会、景观格局 个维度选取了高程、坡度、降水量、土壤可蚀性、距居民点距离、距工矿用地距离、人口密度、香农均匀度指数()、蔓延度指数()、地表覆被类型、植被覆盖指数共 个评价因
10、子构建景观生态风险评价指标体系(表)其中距居民点距离的栅格数据通过 软件中的距离计算工具得到香农均匀度指数和蔓延度指数基于土地利用数据在 软件中使用移动窗口法得出植被覆盖指数由年 最大值表示 各个指标的分级依据详见表内 级分别表示低风险、较低风险、中风险、较高风险和高风险表 景观生态风险评价指标及分级标准 指标类型 评价因子分级标准 级 级 级 级 级 参考依据自然 高程/坡度/()降水量/土壤可蚀性因子/().研究区情况社会 距居民点距离/人口密度/(人/)景观格局香农均匀度指数.地表覆被类型有 林 地、灌 木林、疏林地、其他林地、高覆盖度草地、湖泊、水库坑塘水田、中覆盖度草地、河渠旱地、低
11、覆盖度草地、滩地、沼泽地永 久 性 冰 川雪地城镇用地、农村居民点、其他建设用地、沙地、裸土地、裸岩石质地植被覆盖指数.()空间主成分分析()该方法是将输入的多个波段数据变换到一个新的空间中对原始空间轴进行旋转而成的新的多元属性空间 本文将空间主成分分析的方法引入景观生态风险评价中通过空间主成分分析得出空间载荷图、各个成分的贡献率和累计贡献率将累计贡献率超过的成分确定为有统计学意义的主成分再根据特征值、载荷矩阵等利用数理统计方法计算每个因子的权重然后通过 地图代数工具将各因子进行加权叠加得到最终的景观生态风险评价结果 具体数学表达式如下:()()式中 表示景观生态风险评价结果表示第 个栅格对应
12、的第 个主成分表示第 个主成分的特征贡献率生 态 学 报 卷:/.地形位指数和地形分布指数计算鉴于喀斯特断陷盆地地形地貌复杂对当地景观生态风险影响较大故引入地形位指数和地形分布指数对研究区地形和景观生态风险的关系进行深入探讨()地形位指数 综合考虑坡度和高程两个最能表征地形因素的因子 公式如下:()()()式中 为地形位指数 和 分别为研究区任意栅格单元的高程和坡度 和 分别为研究区的高程平均值和坡度平均值 高程和坡度值越大其地形位指数越大反之则越小()地形分布指数 用来研究地形因素对景观生态风险的影响可以简化为不同地形位梯度上生态风险的分布频率 为了消除地形位梯度与景观生态风险等级面积之间的
13、量纲差异本研究引入地形分布指数探究不同地形位梯度下各景观生态风险等级区的分布特征 公式如下:/()式中 为地形分布指数为第 级地形位内第 种景观生态风险等级区的面积为第 种景观生态风险等级区的总面积为第 级地形位梯度的总面积本研究将地形位指数分为 个梯度 为研究区总面积 当 时表明该风险等级区在该地形位梯度上的分布比例大于该风险等级区占研究区总面积的比例所以将 的区间设定为该风险等级区的优势区间 地形分布指数曲线越平缓表明某种风险等级对地形差异的适应性越大反之表明某种风险等级区对地形具有较强的选择性 结果与分析.景观生态风险演变格局.评价因子风险分析随时间推移部分评价因子的空间格局会发生变化但
14、高程、坡度、土壤可蚀性因子、距居民点距离短期内基本不会发生变化(图)高程、坡度因子的风险水平呈现“北高南低”的空间分布格局土壤可蚀性因子中高、较高风险等级区主要分布于研究区北部降水量因子的风险等级大致呈现中部低、南北高的空间格局距居民点距离因子的生态风险等级呈现以居民点为中心向外围依次降低的趋势 年间工矿用地面积明显扩张距工矿用地距离因子风险较高的区域面积也逐渐增加人口密度也显著增长北部风险等级较南部低均匀度指数和蔓延度指数因子的风险分布状况较为接近高风险区均分布在研究区北部和南部地表覆被类型因子中、低和较低风险区面积占比较大植被覆盖指数因子的风险等级在 年和 年以较低风险为主之后风险等级明显
15、降低.景观生态风险评价结果利用空间主成分分析和数理统计方法计算出各期评价因子权重基于 计算得出 年的景观生态风险评价结果采用自然断点法将其分为 级:低风险区(.)(图)并得出各风险等级区对应的面积(图)空间上研究区整体呈现“北高南低”的分布格局 年前高、较高风险区集中位于研究区北部即木里县、盐源县、西昌市等市县这些地区多为山地高程和坡度较高土壤可蚀性高 同时研究区南部如昆明市西山区、官渡区、五华区及曲靖市的麒麟区等这些地区人口密集、人类活动强度大建设用地占比高植被覆盖度低导致景观生态风险处于较高水平 年后风险等级较高的区域明显减少但南部个别区县的风险等级无明显变化甚至有不降反升的态势尤其是上述
16、昆明市、曲靖市城区 总的来看随时间推移喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势 低、较低风险区面积分别由 年的.、.增加到 年的.、.增加了.、.中风险区和较 期 王锦宇 等:喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异:/.高风险区面积变化不大高风险区的面积呈显著下降趋势由 年的.下降到 年的.面积降幅为.以上结果反映出研究区整体生态安全水平逐步改善生态状况整体好转.景观生态风险地类分布基于 统计工具得到 年研究区不同地类在各景观生态风险等级区的面积及比例(表)可以看出耕地在低风险区的面积占比由 年的.提高到 年的.较高和高风险区的面积有所下降 林地在 年整体生态风险水平较高较高和高风险
17、区的面积占比总计为.随着时间的推移分布在高风险区的林地面积显著减少到年其占比仅为.林地的生态安全水平逐步提生 态 学 报 卷:/.图 喀斯特断陷盆地各评价因子风险等级空间分布.升 草地在低风险区的面积占比由 年的.提高到 年的.在高风险区的面积占比由.下降到.年水域在高风险区的面积占比由.下降到.建设用地在高风险区的面积不断增大 年占比高达.生态安全水平有所下降 未利用地在 年主要分布在较高风险和高风险区占比高达.年其主要分布在中风险、较高风险和较低风险区风险水平明 期 王锦宇 等:喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异:/.图 年喀斯特断陷盆地景观生态风险等级图.图 年喀斯特断陷盆地各生
18、态风险等级区面积.显降低综上除建设用地外其余用地的生态风险等级都呈现出显著降低的态势说明该地区的生态修复已见成效生态环境持续改善.景观生态风险地形梯度分析由坡度和高程数据根据公式()计算出研究区的地形位指数为反映各景观生态风险等级的优势地形区间采用自然断点法将地形位指数分为 个梯度(图)由地形位指数的定义可知高程和坡度越大地形位指数的梯度越高 并根据公式()将研究区地形位指数分别与、年的景观生态风险等级分布图叠加计算研究区 年各生态风险等级在不同地形位梯度上的分布指数(图)以生 态 学 报 卷:/.揭示各生态风险等级分布与地形之间的关系表 年喀斯特断陷盆地各地类的生态风险面积及比例 年份风险等
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 喀斯特 盆地 景观 生态 风险 演变 及其 地形
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。