广东东源县域土地利用的生态环境效应与可持续发展研究

摘要

山区水源地的发展涉及原住民的生存与发展以及山区水源地生态系统的良性维持，在我国较长时期内仍将是一个有待更加深入探索和实践的领域。东源县位于东江中上游，是广东典型的山区县和重要水源地。担负着广州、东莞、深圳、惠州、香港等地的优质饮用水供水任务的新丰江水库库区主体位于东源县域内。
　　 本研究以东源县域为研究对象，在野外调查和前人工作的基础上，分析它的自然资源条件，并借助多时相遥感影像从区域生态系统尺度分析它的土地利用/覆被变化(LUCC)格局与过程，进而评价基于LUCC的景观格局、生态服务价值、生态脆弱性和宏观生态环境效应，采用生态足迹方法和NREF可持续发展指标体系分析研究区的可持续发展能力，综合探讨山区饮用水源地的可持续发展的模式，并对其空间结构、生态补偿机制以及发展路径进行了深入探索，为粤北山区可持续发展和走生态文明之路提供理论指导。本研究取得如下结论和认识：
　　 ⑴依托TM遥感影像对不同时期的土地覆被信息指示，近21年东源县的土地利用变化速率较前一时期提高，土地利用度也有所增强，从1986年的2.45上升到2007年的2.81，土地利用动态度从26％上升到27.3％。1986年东源县的优势地类为林地(77.11％)、水域(9.39％)和耕地(8.06％)，三者合占县域面积的94.55％，其中林地是东源县最主要的土地覆被类型。2007年东源县尽管不同的土地覆被类型之间发生了较频繁的转移，但林地、水域占优势的格局并未发生改变，只是建设用地所占比例从2.41％增至3.76％，耕地所占比例从8.6％进一步减少到7.67％，未利用地所占比例从1.27％减少到0.15％。
　　 ⑵生态景观学指标分析土地利用变化指示，东源县的生态景观破碎化趋势明显。1986～2007年21年间，拼块数量12030个增加到16506个，拼块的平均面积却从141.71hm2减少到114.68hm2。同时，拼块之间的大小差异也进一步扩大，面积标准差从1986年的400491 hm2增加到400502 hm2，分维数从1.48减小到1.44。
　　 ⑶基于遥感解译的土地利用数据对研究区生态系统的生态服务价值及其变化计算分析指示，东源县1986、1996和2007年的生态服务价值分别为751508×104元、751483×104元、752797×104元，多年平均约75×108元/年。各种土地利用类型中森林用地产生的生态服务价值最大，约为总价值的74.42％，其次是水域，约为总价值的22.53％。高服务价值的地区主要是西部新丰江水库地区和东南部丘陵山地，这些地区有大片面积的森林和水域存在。低服务价值的区域主要以中部的城镇建成区为中心向周围扩散，体现了城镇用地的扩展趋势。
　　 ⑷依托ArcGIS平台的生态脆弱性评价指示，东源地区生态脆弱性指数在0.2787-0.7391之间。东源县生态脆弱性中脆弱度为主，中、低生态脆弱度地区，分别占东源县总面积的71.26％和20.71％，其中高脆弱性地区主要分布在西部新丰江水库。
　　 ⑸用景观格局指数、生态服务价值和生态脆弱性指数等分析区域生态环境效应显示，近21年来东源县域的土地利用/覆被变化没有造成其生态服务价值巨大变化，但县域景观的破碎度逐步增加，生态服务价值高的地区也是生态脆弱性高的地区，支撑生态服务价值的资源和生态基础不牢固。
　　 ⑹生态足迹分析指示，近11年东源县的生态承载力总体上都大于生态需求，呈现出生态盈余状态，区域生态系统处于一种相对可持续状态。2007年东源县人均生态承载力为1.4447 hm2·cap-1，人均生态足迹需求为0.8561 hm2·cap-1，生态盈余为0.5887 hm2·cap-1。
　　 ⑺依据NREF(Needs satisfied，Resoureces limited，Environment valued，Futurebetter)区域可持续发展指标体系计算指示，2003-2008年东源县的可持续发展总能力不断增长，但上升的幅度减缓。构成可持续发展总能力的满足需要能力、资源保障能力、环境支撑能力和未来发展能力等四大发展能力不能协调增强。其中，环境支撑能力有3年呈减弱状态，未来发展能力有2年呈绝对减少状态，说明水源地的发展仍有以资源消耗与生态环境破坏为代价的时段。
　　 ⑻由于环境保护压力、经济发展受限和生态补偿并存，山区水源地发展模式表现出不同的特征。东源县域可持续发展模式包括：空间结构上要强化功能区划，增长动力上要构建生态补偿机制，发展路径上主要通过发展生态科技优化产业结构和布局。结合行政范围，运用研究区的土地利用格局、景观格局特征、生态服务价值和生态脆弱性等分析结果，可以把研究区划分为新丰江水库水源涵养功能区、灯塔盆地生态农业发展功能区、东江沿岸河谷平原生态产业发展区和东部山地丘陵水土保持功能区。
　　 ⑼对东源县外溢的生态服务价值分析指示，以优质水权为核心的生态补偿机制可以较好地解决新丰江饮用水源地生态补偿遇到的主要问题，包括生态补偿的对象、考核标准、方式和监督保障体系等。新丰江水库饮用水源地生态补偿标准可以通过水源地最大支付意愿的问卷调查提出初步方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究目的与意义

1.1.1 可持续发展成为全球共识

1.1.2区域可持续发展成为地理综合研究的重要领域

1.1.3饮用水源地可持续发展引起社会的特别关注

1.1.4县域可持续发展在中国具有特别重要的研究意义

1.1.5广东东源县域的实际情况

1.2国内外研究评述

1.2.1 区域可持续发展研究进展

1.2.2土地利用与覆被变化研究

1.2.3基于LUCC的区域生态环境效应研究

1.2.4生态足迹分析法的应用

1.2.5饮用水源地生态补偿机制研究

1.3研究内容、方法与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2研究方法

1.3.3技术路线

1.3.4创新特色

1.4论文完成的主要工作量

第2章研究区概况

2.1区域范围及地理位置

2.2自然地理条件

2.2.1 区域地质基础

2.2.2地貌特征

2.2.3气象气候

2.2.4河流水系

2.2.5植被土壤

2.2.6矿产资源

2.3环境质量

2.3.1大气环境

2.3.2水环境

2.3.3声环境

2.3.4降雨

2.3.5 固体废物

2.4社会经济

2.4.1 经济发展

2.4.2社会进步

第3章土地利用/覆被变化分析

3.1数据获取

3.2所用方法

3.2.1 影像处理与土地覆被解译

3.2.2土地利用/覆被变化转移矩阵

3.2.3土地利用/覆被变化度量

3.3土地覆被分类

3.4格局与变化过程分析

3.4.1 1986年～1996年10年间

3.4.2 1996年～2007年11年间

3.4.3 1986年～2007年21年间

3.5本章小结

第4章土地利用的生态环境效应分析

4.1景观格局变化分析

4.1.1 评价指标筛选

4.1.2景观格局变化

4.1.3结果分析

4.2生态服务价值分析

4.2.1 分析方法

4.2.2生态服务价值计算

4.2.3结果分析

4.2.4空间分布及其变化

4.2.5讨论与结论

4.3生态脆弱性分析

4.3.1 现状

4.3.2 成因

4.3.3评价与结果

4.4本章小结

第5章区域可持续发展测度分析

5.1可持续发展测度与评价方法

5.1.1 可持续发展指标体系(DSR)

5.1.2绿色GDP

5.1.3生态足迹模型

5.1.4 NREF可持续发展指标体系

5.2东源县的生态足迹分析

5.2.1 计算方法

5.2.2 2007年东源县生态足迹计算与分析

5.2.3 1997-2007年东源县生态足迹计算与分析

5.2.4结果分析

5.2.5讨论与小结

5.3 NREF可持续发展指标体系测度

5.3.1指标的选取

5.3.2测评方法与过程

5.3.3测评结果

5.3.4东源县可持续发展能力分析

5.4本章小结

第6章 山区饮用水源地可持续发展模式探讨

6.1山区饮用水源地发展模式评价

6.1.1 国外模式

6.1.2国内模式

6.1.3山区水源地可持续发展模式特征

6.2东源县可持续发展模式

6.2.1 SWOT分析

6.2.2东源县可持续发展模式构建

6.3空间结构-强化功能区划

6.3.1 分区原则和依据

6.3.2分区方法与结果

6.3.3东源县可持续发展空间布局

6.4增长动力-构建新丰江水库饮用水源地生态补偿机制

6.4.1 建立生态补偿机制理论依据和现实依据

6.4.2新丰江水库饮用水源地生态补偿机制构建

6.4.3探索建立新丰江水库饮用水源地优质水市场

6.4.4健全新丰江水库饮用水源地监督管理机制

6.4.5新丰江水库饮用水源地生态补偿最大支付意愿调查

6.5发展路径-发展生态科技和生态产业

6.5.1 大力发展有机物多层利用的生态农业

6.5.2建设零排放生态工业园区

6.5.3发展农业科技型生态旅游

6.6研究区可持续发展的对策和建议

6.6.1 自然资源持续利用和生态环境有效保护

6.6.2经济持续发展

6.6.3社会持续发展

6.7本章小结

第7章结论与研究展望

7.1 结论

7.2创新之处

7.3研究展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

攻读博士学位期间参与的课题

致 谢

附 件