精河县不同情景下土地利用/覆盖变化(LUCC)及生态风险评价

摘要

地表是生态地表系统各圈层相互作用的综合体，而LUCC能较好地表征综合体的分异特征。LUCC是生物圈与各圈层相互作用的结果，它不仅对生态和环境有重要的影响，而且对人类的经济发展也有重要的意义。精河县位于艾比湖流域内，其县域内包含了艾比湖湿地国家自然保护区，以及精河绿洲。该区域是艾比湖流域最为典型的区域，它不仅具有典型干旱区生态环境，且具有干旱区独特的湿地环境及生物多样性资源。精河县拥有较为多样的土地利用/覆盖类型，土地资源较为好。但是，艾比湖流域的精河县土地利用/覆盖的生态系统状况尚未得到客观的评价。因此，评价模拟预测干旱区内陆湖流域的生态风险的时空分布特征是非常有意义的。
　　本文以干旱区艾比湖流域典型区域—精河县为研究区，选取了1990年，1998年，2007年，2015年的Landsat影像为数据源得到各年的土地利用/覆盖类型图。基于4期的土地利用/覆盖图，构建生态风险模型，得到4期的生态风险的空间分布图。筛选影响LUCC变化的驱动因子，构建CLUE-S模型，然后通过对CLUE-S模型的精度验证后，以2015年为研究初期，通过CLUE-S模型，预测模拟2023年自然发展情景，耕地保护情景以及水资源保护情景下的土地利用/覆被的空间变化。基于不同情景下的2023年的土地利用/覆盖得到生态风险空间分布图，并进行分析。得到的结论如下：
　　（1）1990-2015年，精河县的未利用及其他地类的分布面积大且较为稳定。耕地类型面积呈稳定增长的趋势。从统计数据可知，1990-1998年，湖泊面积的变化不大，较为稳定，而在1998-2015年，艾比湖湖泊面积急剧缩减。当然这与人类的开发利用有非常紧密的的关系。
　　（2）1990-2015年，较高生态风险区占精河县的大部分区域，且空间分布较为稳定。低生态风险区域的面积最小，主要分布于艾比湖湖泊区域。中生态风险的面积波动较大，该区域主要分布于耕地与其他地类的过渡带。高生态风险区域面积约占精河县总面积的5.19%，4.43%，12.58%，8.08%。分布在艾比湖湖泊滩地以及研究区东部荒漠区域。在1990-2015年，Moran’s I指数分别为，0.6620，0.7265，0.7034，0.6649，且均通过P=0.05水平的显著检验，呈显著正相关性。
　　（3）以2007年模拟2015年的土地利用/覆盖情况，验证模型精度，精度达83.67%。利用CLUE-S模型，根据本文设计的3种情景模拟预测2023的土地利用/覆盖情况。耕地保护情景下的土地利用/覆盖的空间分布变化较为明显，其次是自然发展情景，最后是水资源保护情景。自然情景下的艾比湖东南区域缩减。荒漠的面积增大，主要向北部延伸分布。耕地保护情景下，耕地的面积大幅度增加。林草地类型以及未利用地依旧是耕地类型的主要转换类型。水资源保护情景下，荒漠的面积缩减。在耕地区域部分耕地转换为林草地。林草地面积有所增加，有助于研究区的生态的改善。将对研究区的生态安全有积极的影响。
　　（4）3种不同的情景下的较高生态风险区域分布最大，尤其是在耕地保护情景下。低生态风险区域的面积最小，而在水资源保护情景下面积最大。艾比湖区域依旧是低生态风险区域主要分布的位置。水资源保护情景下的中生态风险等级面积最大，其次是自然发展情景，最后为耕地保护情景，面积分别为192164.24hm2，171333.13hm2，133752.4hm2。水资源保护情景下的土地利用/覆盖的生态风险程度较低对于生态环境而言更好。耕地保护情景下的土地利用/覆盖的生态风险较大。2023年不同情景的生态风险的Moran’s I的值分别为0.6336，0.5855，0.5900，具有均呈较为显著正相关。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.3研究目标、内容和方法

本章小结

第二章 研究区概况

2.1 研究区地理位置与范围

2.2自然地理及生态环境概况

2.3 社会经济发展概况

本章小结

第三章 数据来源及处理

3.1 数据来源

3.2 数据处理及方法

3.3 CLUE-S模型

本章小结

第四章 基于土地利用/覆盖变化的精河县生态风险评价

4.1 精河县土地利用/覆盖变化分析

4.2 景观格局指数的时序变化

4.3 基于土地利用/覆盖的生态风险空间分异特征

本章小结

第五章 基于CLUE-S模型的精河县LUCC变化情景模拟

5.1 CLUE-S模型

5.2 模型文件准备

5.3 CLUE-S模型验证

5.4 CLUE-S驱动因子

5.5基于CLUE-S模型的精河县土地利用变化情景模拟

本章小结

第六章 基于LUCC情景模拟的生态风险评价

6.1不同情景模拟下的景观格局指数分析

6.2生态风险指数的时空分异特征

6.3生态风险指数的空间自相关分析

6.4 不同土地利用/覆盖类型的风险变化

6.5对艾比湖流域生态环境未来可持续发展的建议

本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 不足与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参与的课题

致谢