本文關(guān)鍵詞：基于景觀格局變化的黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)與分析

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【摘要】：黃土丘陵溝壑區(qū)地表破碎、植被覆蓋率低,水土流失嚴(yán)重,不合理的土地利用方式使土地生態(tài)系統(tǒng)面臨巨大壓力,自然資源的掠奪性消耗,生態(tài)環(huán)境不斷退化。及時(shí)了解黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前狀況、生態(tài)恢復(fù)的程度、生態(tài)恢復(fù)的發(fā)展方向等,可以為調(diào)整和改進(jìn)區(qū)域生態(tài)恢復(fù)方案提供依據(jù)。本研究以景觀生態(tài)學(xué)理論、遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)分析方法為指導(dǎo),嘗試結(jié)合黃土高原特有的溝壑縱橫的景觀特點(diǎn),從縣域尺度和小流域尺度進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法的研究和探討,結(jié)合相應(yīng)尺度的數(shù)據(jù),科學(xué)的進(jìn)行景觀格局類型劃分,通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查,利用GIS空間分析、遙感圖像處理分析和GPS的定點(diǎn)觀測(cè)技術(shù),對(duì)地處黃土丘陵溝壑區(qū)的彭陽(yáng)縣生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：(1)景觀格局基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析。根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)源尺度效應(yīng),黃土丘陵區(qū)彭陽(yáng)縣域內(nèi)高建堡、虎溝小流域作為研究區(qū),縣域尺度上選擇30米的TM遙感影像為數(shù)據(jù)源,土地利用確定以縣和一級(jí)分類劃分6大類景觀格類型：耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和未利用土地。小流域按高建堡和虎溝典型綜合治理小流域生態(tài)恢復(fù)措施劃分景觀類型,選擇2.5米高分辨率遙感影像。兩個(gè)尺度的景觀格局在研究時(shí)間段內(nèi)均發(fā)生了巨大變化,縣域尺度耕地面積由1995年83235.21hm2減少到2015年的70002.49 hm2,草地面積由1995年的89782.18 hm2減少到2015年的70002.49 hm2,彭陽(yáng)縣土地利用結(jié)構(gòu)從以耕地及草地、未利用地為主的景觀轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆莸睾透鼐坝^為主的高度異質(zhì)化的景觀生態(tài)系統(tǒng)。小流域尺度上,高建堡小流域從治理前坡耕地、未利用荒草地占90.8%,到混交林和水平梯田占60.99%,生態(tài)恢復(fù)景觀由以坡耕地為主轉(zhuǎn)換為水平梯田、灌草地和混交林為主�；闲×饔蛴芍卫砬捌赂睾臀蠢没牟莸卣�88.17%到灌草地和水平梯田占66.79%,生態(tài)恢復(fù)景觀由以坡耕地為主轉(zhuǎn)換為水平梯田。小流域景觀以水平梯田、灌草地、混交林和經(jīng)果林為主。高建堡小流域生態(tài)恢復(fù)措施是荒山整地造林和坡改梯工程為主,虎溝小流域則是退耕還林(草)和坡改梯工程為主的生態(tài)恢復(fù)模式。(2)小流域景觀格局受地形影響,生態(tài)恢復(fù)景觀在小流域內(nèi)呈現(xiàn)出不同的分布的特點(diǎn)。海拔方面：兩個(gè)小流域的生態(tài)恢復(fù)景觀都呈現(xiàn)溝底、溝坡、梁峁坡、梁峁頂立體治理,景觀鑲嵌的結(jié)構(gòu)。高建堡小流域以溝坡為主占流域總面積的44.46%,梁峁坡和溝底面積次之,與小流域處在黃土丘陵溝壑區(qū)地貌吻合。虎溝小流域則以梁峁坡為主占流域總面積的42.54%,溝坡和梁峁頂面積相當(dāng),與小流域處在黃土殘塬地貌吻合。坡度方面：高建堡小流域以15-25。的陡坡為主占流域總面積的42.43%,8-15。的斜坡占流域總面積的33.31%�；闲×饔騽t以15-25。陡坡為主占流域總面積的45.55%,8-15。的斜坡和25-35。的急坡為主,占流域總面積的45.62%,坡度較陡。因此在斜坡和陡坡區(qū),生態(tài)恢復(fù)景觀類型分布最廣,景觀類型最多,混交林和水平梯田在陡坡出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。坡向方面：半陰坡、半陽(yáng)坡是景觀類型分布最廣,即此坡度區(qū)間景觀類型最多,由于氣溫、降水、光照等條件在空間上具有坡度分異特征,景觀類型在不同坡向的分布情況表現(xiàn)出較大的差異。溝底、陡坡急坡、半陰坡是今后生態(tài)恢復(fù)治理的重點(diǎn)區(qū)域,應(yīng)采取自然恢復(fù)與人工經(jīng)營(yíng)相結(jié)合的措施,因地制宜、合理布局,提高生物多樣性。(3)小流域水土保持效益分析。結(jié)果顯示：在空間分布上,高建堡小流域微度侵蝕、輕度侵蝕和中度侵蝕零星鑲嵌分布于峁頂、梁峁坡面、溝底位置。而由于地貌不同,虎溝小流域微度侵蝕、輕度侵蝕和中度侵蝕零星分布于黃土殘塬、峁頂、梁峁坡面等位置。兩個(gè)小流域其他侵蝕類型分布相似,強(qiáng)烈侵蝕、極強(qiáng)烈侵蝕鑲嵌于溝坡位置,而大面積的是梁峁坡面主要是梯田的位置侵蝕強(qiáng)度達(dá)到極強(qiáng)烈,侵蝕模數(shù)多在8000 t/(km2·a)以上。從坡度分析,微度侵蝕在各坡度等級(jí)上的面積占比隨坡度上升而遞減,更高強(qiáng)度等級(jí)的比例相應(yīng)增加；平均侵蝕模數(shù)與坡度呈現(xiàn)正相關(guān)�？傮w上,侵蝕強(qiáng)度分布受坡度影響明顯,隨著坡度的上升,侵蝕強(qiáng)度增大。從生態(tài)恢復(fù)景觀角度出發(fā),水平梯田和退耕還林(草)平均侵蝕模數(shù)一直保持最低,未利用荒草地及坡耕地平均侵蝕模數(shù)較高。隨著生態(tài)恢復(fù)治理時(shí)間變化,平均侵蝕模數(shù)整體減小,水土流失的狀況得到控制,強(qiáng)烈侵蝕以上面積減小,占陡坡以上區(qū)域面積在治理后急劇減少。小流域水土流失狀況得到極大改善,綜合治理等生態(tài)恢復(fù)工程措施的實(shí)施使小流域植被、生態(tài)很快恢復(fù),進(jìn)一步減少土壤侵蝕量,做到保水保土,減少水土流失。(4)根據(jù)NDVI結(jié)果顯示彭陽(yáng)縣1995-2015年NDVI年度變化趨勢(shì)較為明顯,植被覆蓋度狀況總體改善良好,中高覆蓋度植被從1995年的346.59km2到2015年的1123.92km2,共計(jì)增加777.33km2。高覆蓋度植被面積,由1995年的127.8654km2增加到2015年的330.6654km2,漲幅8%,中高覆蓋度和高覆蓋度植被到2015年占縣域面積的43.7%,生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。改善區(qū)域包括輕度改善區(qū)、中度改善區(qū)以及高度改善區(qū)占彭陽(yáng)縣總面積的80%以上,主要集中在東北部的丘陵溝壑水土流失治理區(qū),其中高度改善區(qū)的面積顯著占全縣總面積的35%左右。彭陽(yáng)縣以小流域的小治理帶動(dòng)區(qū)域的大治理,通過(guò)生態(tài)恢復(fù)措施的實(shí)施,伴隨著小流域植被恢復(fù),從時(shí)間序列上反映出植被蓋度不斷提高,植被的保持水土功能增強(qiáng),促進(jìn)了植被的進(jìn)一步恢復(fù),水土流失得到有效控制,生態(tài)恢復(fù)效果顯著。(5)縣域生態(tài)服務(wù)價(jià)值分析。結(jié)果顯示：在黃土丘陵溝壑區(qū)典型草地中,地上生物量與植被指數(shù)(NDVI)呈顯著正相關(guān),復(fù)相關(guān)系數(shù)均大于0.6,應(yīng)用植被指數(shù)檢測(cè)典型草原生物量是一種簡(jiǎn)單可行的方法。應(yīng)用NDVI建立的生物量回歸模型,模擬草地地表生物量的效果好。經(jīng)過(guò)修正計(jì)算彭陽(yáng)縣20年生態(tài)價(jià)值,生態(tài)服務(wù)價(jià)值空間格局變化顯著,處于穩(wěn)步增長(zhǎng)階段,由1995年的82189.24萬(wàn)元,增加到2015年的1394353.30萬(wàn)元。彭陽(yáng)縣通過(guò)退耕還林(草)工程、水土保持及生態(tài)恢復(fù)工程使得該區(qū)域的水保生態(tài)恢復(fù)效果顯著,各類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值中,草地所占比例最大,土地利用/覆蓋變及景觀格局的變化相對(duì)穩(wěn)定,區(qū)域土地的資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境重建正有條不紊的進(jìn)行。
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S157

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