LUCC的景观生态效应与土地利用优化配置研究——以重庆市巴南区江南新城为例

摘要

长期以来人类对土地空间利用和食物生产属性的价值取向，以及对土地的自然生态功能属性认识不足，造成大量具有重要生态作用的森林、湿地、农田等生态用地转换成了城镇住宅、商业、工业等建设用地，由此引起土地利用/覆被的巨大变化，特别是人工建筑将土地下垫面硬化后改变了地表的覆盖状况和生物地球化学循环过程，从而导致生态系统内部各要素之间的不协调，对区域水热循环和局部气候产生不利影响，引发区域“热岛效应”、洪涝灾害、水土流失和生物多样性破坏等一系列生态问题，并最终导致区域乃至全球生态功能衰退和生态危机的发生。在国家倡导新型城镇化和生态文明建设的重要时期，从景观生态学角度探讨重庆市巴南区江南新城在城市化过程中土地利用/覆被变化（LUCC）的景观生态效应，从景观的角度分析LUCC对区域生态系统的影响，进而以景观生态优化为目标引导土地利用优化配置，最终从土地利用的角度维护区域生态功能和保障区域生态安全，这对巴南区江南新城建设生态城市和生态文明等具有重要价值和意义。主要结论如下：
　　（1）土地利用/覆被变化（LUCC）特征
　　2010-2015年，巴南区江南新城LUCC呈现出以建筑景观面积的增加，农田、自然等景观面积的缩小为主要变化方向，以城镇用地大规模侵占耕地、园地、林地等为主要变化过程的特征，且这些变化多集中于研究区低丘缓坡区。同时，研究发现，该时段内巴南区江南新城的生态景观，尤其是自然生态景观基本无增加来源，这说明研究区的土地利用表现出城市化的典型特征。
　　（2）LUCC对景观指数的影响
　　斑块类型水平上的景观指数方面，自然景观中大量景观斑块（特别是小斑块）被占用，导致剩余斑块面积和数量减少、斑块形状趋于规则化，剩余斑块分布聚集性提高但连接性降低；农田景观是研究期间斑块面积和数量减少幅度最大的类型，耕地破碎化和分散化现象较为明显；建筑景观中村庄斑块数量和面积大量减少，斑块密度有所降低，聚集度降低而分离度增大，分布趋于分散、斑块连接性降低，城镇用地、公路和其他建设用地斑块面积和数量均大幅度增大，斑块密度增大，城镇用地因组团城市化发展而聚集性有所降低，公路聚集性降低而其他建设用地聚集性提高，分离度均降低，连接性增强；疾病景观裸地在研究期间仅有3个斑块转化为了城镇用地和村庄进行利用，分离度增大，其余指数均下降，这与其呈小斑块分散分布特点有关。
　　景观水平上的景观指数方面，表现为整体斑块数量和斑块密度下降，景观破碎度有所下降，这主要与小斑块的生态景观转化为了大斑块的城镇等建筑景观有关；边缘长度和密度下降，斑块间物质、能量、物种及其它信息交换的潜力和相互影响的强度减弱；分维数降低，斑块形状趋于规则化，人为影响增强；聚集指数升高，但分离度增大，分布聚集性因增加了大斑块得到了增强，但斑块连接性下降，斑块间生态联系受到削弱；多样性指数和均匀度增大，主要是由于人工建筑景观的面积比例大幅度提高，与农田和自然景观面积比例差距缩小，造成整体景观均衡性和异质性升高，这种类型的异质性增大和均质化发展表明的是景观生态系统内部稳定性的降低。
　　（3）LUCC对景观生态质量的影响
　　在景观生态组分方面，不仅具有高功能的生态景观被大量占用，而且有着重要栖息地功能的大斑块林地、河流生态通道也在一定程度上受到侵占，生态景观的平均生态服务当量降低，景观生态功能受损；在景观生态格局方面，生态景观的分离度变大、连通性减弱，景观分布也趋于分散、破碎化增强、边缘生态效应减弱且斑块形状趋于规则化，这些变化将阻碍斑块间的物质、能量和信息的交流，减弱生态系统生态功能的发挥，引起生境质量下降和生态景观的格局状况变差；在景观生态干扰方面，对生态具有负效应的疾病景观裸地和农田景观中的坡耕地虽然得到一定的控制，其面积有所减少但幅度较小，仍会对研究区生态系统产生不良影响，特别是对无植被覆盖的裸地以及坡耕地的水土流失威胁，而不可避免的是，人工建筑干扰强度的大幅度提高，增强了对自然生态系统等的生态干扰，使得区域景观生态压力增大。
　　（4）景观生态效应分析与景观生态优化建议
　　通过对区域景观指数和景观生态质量的变化分析，发现巴南区江南新城土地利用/覆被变化对区域景观生态系统具有负面的生态影响，造成景观生态系统的生态状况变差。对此，基于景观生态思维和区域实际，可采取以下优化措施：加强生态用地管理，划定生态红线，制定生态补偿机制等方法保护重要的生态用地组分；加强高标准基本农田的建设，提高农田生产力，缓解耕地资源紧张局面，节约集约利用建设用地，尽量减少对自然生态景观的占用；根据景观生态学“集中与分散原理”，结合巴南区实际，构建“三山三带”的景观生态安全格局；合理对自然疾病裸地进行生态利用，对坡耕地进行生态退耕，在建筑景观与自然生态组分间建设生态缓冲区，减少对自然生态系统的直接干扰强度等。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究进展

1.3 研究目的与意义

1.4 研究内容、方法与技术路线

1.5 研究理论基础

1.6 本章小结

第2章 研究区概况与数据处理

2.1 研究区概况

2.2 景观数据库建立

2.3 本章小结

第3章 LUCC特征分析

3.1 土地利用/覆盖类型结构特征

3.2 LUCC的幅度

3.3 LUCC的转移矩阵

3.4 LUCC的动态度

3.5 LUCC的三维特征

3.6 本章小结

第4章 LUCC对区域景观指数的影响

4.1 景观指数选择

4.2 斑块类型水平上的景观指数变化

4.3 景观水平上的景观指数变化

4.4 本章小结

第5章 LUCC对区域景观生态质量的影响

5.1 景观生态质量评价方法

5.2 景观生态质量评价指标选取原则

5.3 景观生态质量评价指标体系

5.4 景观生态质量综合评价模型

5.5 景观生态质量变化

5.6 本章小结

第6章 景观生态效应分析与景观生态优化建议

6.1 巴南区江南新城LUCC的景观生态效应

6.2 巴南区江南新城的景观生态优化建议

6.3 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 研究特色

7.3 不足与展望

参考文献

附录

致谢

发表论文及参加课题情况