濱海鹽堿土區(qū)土地生態(tài)化整治與土地利用格局優(yōu)化研究.pdf

1、土地是人類賴以生存發(fā)展的基本要素，生態(tài)環(huán)境是社會發(fā)展的基本條件，景觀面貌是經(jīng)濟水平提高與國家發(fā)展的判斷標(biāo)準(zhǔn)。按照國家生態(tài)文明的新要求，如何在解決人地矛盾的同時，提升區(qū)域景觀效果與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，已成為亟需解決的關(guān)鍵問題。但目前學(xué)術(shù)界對土地、景觀、生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)籌研究尚處于起步階段，如何在土地整治與土地利用格局優(yōu)化領(lǐng)域融入景觀與生態(tài)要素，如何準(zhǔn)確評價土地整治和格局優(yōu)化效果，還未形成一致的研究思路和方法體系。鑒于此，本文在構(gòu)建土地景觀生態(tài)系

2、統(tǒng)概念模型的基礎(chǔ)上，提出了土地整治與土地利用格局優(yōu)化的研究思路與方法，實現(xiàn)了土地數(shù)量質(zhì)量、景觀視覺效果和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的統(tǒng)一，旨在為黃驊市推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、實現(xiàn)文明轉(zhuǎn)型提供決策依據(jù)和技術(shù)支撐。主要方法及結(jié)論如下:
　　1、厘清了土地、景觀、生態(tài)的內(nèi)涵并構(gòu)建了概念模型。從科學(xué)發(fā)展觀視角審視土地景觀生態(tài)系統(tǒng)，將其分為土地、景觀、生態(tài)系統(tǒng)三個層面，依照系統(tǒng)論基本原理，闡明了三者關(guān)系，構(gòu)建了解譯要素之間關(guān)系的概念模型。概念模型提出土地是

3、景觀和生態(tài)系統(tǒng)的基底，景觀和生態(tài)系統(tǒng)存在交集，太陽輻射、地球內(nèi)能、時間和人類活動是土地景觀生態(tài)系統(tǒng)的演變外部動力，該系統(tǒng)在氣候物理過程與生物地球化學(xué)循環(huán)過程中不斷發(fā)展演化。
　　2、辨析了輕、中、重度鹽堿化土壤與土地利用類型的邏輯關(guān)系及動態(tài)演化過程。從土地利用/覆被變化(LUCC)角度，以RS和GIS為技術(shù)平臺，利用專家知識的決策樹方法和監(jiān)督分類法，解譯了黃驊市1990、2000、2011年不同時期遙感影像數(shù)據(jù)，分別得到了黃驊市土

4、壤鹽堿化分布圖和土地利用類型圖，評述了土壤鹽堿化和土地利用格局動態(tài)演化特征，辨析了輕、中、重度鹽堿化土壤與地類之間的邏輯關(guān)系。黃驊市1990-2011年中度、重度鹽堿化土壤面積減少，輕度鹽堿化土壤面積增加;耕地、鹽堿地和濕地面積明顯減少，建設(shè)用地、鹽田、其他土地、園地、草地和水域面積持續(xù)增加。重度鹽堿化土壤主要集中于鹽堿地，中度鹽堿化土壤主要分布在耕地、園地和草地，輕度鹽堿化土壤主要集中于耕地。
　　3、辨析了景觀格局及其梯度動態(tài)

5、演化過程。依據(jù)景觀格局指數(shù)特點，遴選了10項格局指數(shù)，選取恰當(dāng)研究尺度，選用景觀格局指數(shù)分析和移動窗口分析法，分析了黃驊市景觀格局及其梯度變化。21年來，從類型水平看，耕地形狀趨向規(guī)則，草地形狀變異較大，建設(shè)用地破碎度增加，濕地形狀趨向不規(guī)則，鹽堿地和鹽田破碎度增加，水域變化較小;從景觀水平看，黃驊市景觀整體破碎化程度增加，異質(zhì)性增高;從景觀梯度水平樣帶看，距離中心城區(qū)越遠(yuǎn)，土地景觀類型趨向復(fù)雜多樣，但距海岸線30km范圍內(nèi)，景觀多樣性

6、降低，聚合度上升;垂直樣帶上，由南到北，景觀多樣性上升，聚合度下降。
　　4、核算了鹽堿土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，填補了鹽堿土等地類這一領(lǐng)域的空白。針對濱海鹽堿土區(qū)特點，測量了黃驊市303個樣點，搜集了3市20縣氣象數(shù)據(jù)，獲得了準(zhǔn)確的鹽堿土等地類相關(guān)參數(shù)，依據(jù)光能利用率原理，選擇植被凈初級生產(chǎn)力等方法核算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，提出了準(zhǔn)確的核算參數(shù)及核算結(jié)果，填補了鹽堿土等地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算的空白。2011年，黃驊市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服

7、務(wù)價值大小依次為:濕地＞水域＞園地＞耕地＞草地＞其他土地＞鹽田＞鹽堿地＞建設(shè)用地;1990至2011年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值持續(xù)減少，21年間共減少了12.32億元。
　　5、提出了基于景觀生態(tài)效應(yīng)的土地整治工程設(shè)計方法。利用累積阻力模型，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為阻力，構(gòu)建了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)工程，確定了黃驊市生態(tài)安全格局;在生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)上選取兩個項目區(qū)，針對土地平整工程、農(nóng)田水利工程、道路工程和農(nóng)田防護(hù)工程，分別從傳統(tǒng)角度和景觀生態(tài)學(xué)角度提

8、出了土地生態(tài)整治設(shè)計方法。經(jīng)驗證，整治后兩個項目區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)更加合理，景觀格局得到優(yōu)化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值得到提高。
　　6、提出了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生態(tài)安全格局的土地利用格局模擬與優(yōu)化方法。創(chuàng)建了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、生態(tài)安全格局和土地利用格局的結(jié)合點，結(jié)合CA-Markov模型，提出了以生態(tài)源地和中高等基本農(nóng)田為限制因素，以生態(tài)安全格局等為影響因素的不同情景土地利用格局模擬方法及優(yōu)化格局。經(jīng)驗證，生態(tài)安全格局保護(hù)情景下，生態(tài)系

9、統(tǒng)服務(wù)價值高的地類得到保護(hù)，景觀破碎化程度降低，異質(zhì)性升高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值上升到95.70億元，區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到了有效保護(hù)，尤其是生態(tài)核心保護(hù)區(qū)得到了完全保護(hù)，新增建設(shè)用地為0。
　　綜上，本文以土地景觀生態(tài)系統(tǒng)概念模型為理論指導(dǎo)，創(chuàng)建了辨析土地利用類型及鹽堿化土壤動態(tài)演化、厘清景觀格局及其梯度動態(tài)演化、核算濱海鹽堿土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、土地生態(tài)化整治工程設(shè)計及土地利用格局模擬與優(yōu)化的方法體系。經(jīng)驗證，該理論依據(jù)和方法體系具有科