泰安市區(qū)土地利用變化及生態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、土地利用/覆被變化(簡稱LUCC)是當(dāng)前全球環(huán)境變化研究領(lǐng)域的熱點和前沿問題，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口數(shù)量不斷增多，城市土地利用與土地覆被格局變化很大，經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾越來越突出，開展典型地區(qū)土地利用/覆蓋變化及其環(huán)境效應(yīng)研究是認(rèn)識全球變化的重要途徑之一。 本文針對我國快速城市化的實際情況，以泰安市區(qū)為研究區(qū)，在遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的支持下，以1990年、2005年和2007年土地利用數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，系統(tǒng)分析了研

2、究區(qū)城市土地利用時空演化特征和土地利用類型的轉(zhuǎn)化過程；應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理與方法，研究了土地利用景觀格局空間變化特征，并對未來土地利用變化的趨勢進行了預(yù)測；應(yīng)用主成分分析、線性回歸模型及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對土地利用變化驅(qū)動機制進行了研究；在此基礎(chǔ)上評價了研究區(qū)LUCC的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)以及生態(tài)服務(wù)可持續(xù)性，本研究的主要結(jié)論和成果如下： 1、泰安市區(qū)2005年土地利用結(jié)構(gòu)以農(nóng)用地為主，耕地占41.94％，園地占15.58％，林地占20.21％

3、，城鎮(zhèn)建設(shè)用地占8.39％，農(nóng)村居民點用地為7.38％，水域為3.68％，未利用地為2.82％。 2、從土地利用類型面積變化幅度來看，1990-2005年泰安市區(qū)土地利用類型變化表現(xiàn)為耕地、未利用地和水域面積減少，建設(shè)用地、林地、園地面積增加。在變化速度上，面積減少速度由快到慢依次為耕地、水域和未利用土地；面積增長速度由快到慢依次為城鎮(zhèn)建設(shè)用地、園地和林地。其中城鎮(zhèn)建設(shè)用地的變化屬于快速變化型，其他各類型土地利用變化均屬于極緩慢

4、變化型。 3、泰安市區(qū)土地利用相對變化率存在明顯的區(qū)域差異。研究時段內(nèi)土地利用程度綜合指數(shù)總體上逐漸增大，但均小于300。土地利用程度變化率R>0，從整個市區(qū)來看，土地利用處于發(fā)展期。土地利用程度變化區(qū)域差異顯著，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度大多處于發(fā)展期，但個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用程度處于衰退期或調(diào)整期。 4、從土地利用轉(zhuǎn)移來看，研究期間，土地利用發(fā)生了較大變化。耕地主要轉(zhuǎn)為園地、林地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居民點用地；城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居

5、民點用地的增加主要來自耕地；林地增加的面積主要來自耕地和園地：園地面積的增加來自耕地，未利用地面積的減少主要是轉(zhuǎn)為園地和林地。 5、應(yīng)用數(shù)量分析和分形理論對研究區(qū)城市土地景觀鑲嵌結(jié)構(gòu)進行了分析。結(jié)果表明：研究區(qū)域景觀類型斑塊形狀趨于復(fù)雜和多樣，景觀的整體破碎化程度提高，穩(wěn)定性變?nèi)?。人為活動對景觀的干擾程度不斷加大，景觀形狀趨于復(fù)雜，優(yōu)勢景觀類型面積下降，優(yōu)勢度有所下降，多樣性指數(shù)上升。研究期間，耕地景觀受城市化的影響最為嚴(yán)重，已

6、經(jīng)大規(guī)模、連片消失：園地景觀規(guī)模增大，人為干預(yù)對其斑塊結(jié)構(gòu)的影響不是非常明顯；林地景觀主要呈大面積斑塊聚集分布，景觀格局對人為干擾的響應(yīng)不是很敏感；水體景觀受人為活動的影響不明顯。城市建設(shè)用地是變化規(guī)模最大、變化速度最快的景觀類型，城市化過程對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響。 6、本文在土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的基礎(chǔ)之上，計算土地利用轉(zhuǎn)移概率矩陣，采用馬爾科夫模型預(yù)測未來土地利用變化趨勢。結(jié)果表明：泰安市區(qū)耕地面積在將來的30年內(nèi)將持續(xù)減少，水域

7、也有小幅度減少；與之對應(yīng)的是城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居民點用地持續(xù)增加，另一個明顯的趨勢是園地和林地持續(xù)增加。用灰色GM(1，1)模型進行未來建設(shè)用地數(shù)量預(yù)測，結(jié)果表明以現(xiàn)在的變化趨勢發(fā)展下去，泰安市城區(qū)建設(shè)用地面積將在10年內(nèi)增加17.03％，平均每年增加107.86公頃。 7、將定性分析和定量計算相結(jié)合，采用主成分分析、線性回歸模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法對土地利用變化驅(qū)動力進行了系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明：研究區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動力為

8、人口和經(jīng)濟發(fā)展因子，各因子對泰安市區(qū)土地變化的影響作用大小存在差異。 8、采用區(qū)域生態(tài)風(fēng)險指數(shù)模型，建立土地利用結(jié)構(gòu)與區(qū)域生態(tài)風(fēng)險的關(guān)系，計算了研究區(qū)域不同時空尺度生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。結(jié)果表明：研究期間泰安市區(qū)綜合生態(tài)風(fēng)險指數(shù)由1990年的0.1409上升到2005年的0.1414，生態(tài)風(fēng)險略有增強。生態(tài)風(fēng)險分布在空間上存在顯著差異，1990-2005年泰安市區(qū)生態(tài)風(fēng)險較高的地區(qū)主要是泰山區(qū)的岱廟辦事處、財源辦事處、省莊鎮(zhèn)、邱家店鎮(zhèn)、

9、徐家樓街道辦事處和上高街道辦事處，岱岳區(qū)的范鎮(zhèn)、角峪鎮(zhèn)、北集坡鎮(zhèn)、滿莊鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)、天平辦事處。距離中心城區(qū)較遠的區(qū)域，特別是市區(qū)東北部泰山林地分布較多，工礦、居民點及交通用地比例較小，對生態(tài)環(huán)境的影響較小，生態(tài)風(fēng)險指數(shù)值較低。從空間分布格局來看，指數(shù)值的分布基本沿著城區(qū)和主要交通干線呈線狀或點狀逐步向外減小。 9、采用Costanza等提出的各種土地利用類型生物量系數(shù)的方法，對1990-2005年泰安市區(qū)土地利用變化而引起的生態(tài)