阿拉尔垦区土地利用景观格局演变与生态风险评价研究
近年来,人们不断进行开荒扩地,激化了人地矛盾,对区域的土地利用/覆被变化及其相关内容进行分析研究,不仅能探索地表土地利用类型的动态变化情况,而且能够再现人类活动对土地利用变化的影响,对区域景观生态建设、环境保护、生态文明建设和生态环境健康有序发展提供科学指导。阿拉尔垦区作为西北典型的人工绿洲区域,不仅是抵挡塔克拉玛干大沙漠北移的重要生态屏障,也是国家西部大开发战略和“一带一路”倡议中的重要一员,发挥着带动南疆地区生态文明建设和经济发展的核心作用。垦区地表淡水资源匮乏,土壤盐渍化现象严重,随着人口不断增加,盲目开垦土地资源,引发一系列生态环境问题。研究阿拉尔垦区土地利用景观格局演变和生态风险能够为垦区粮食安全、水土资源合理开发利用和土地利用结构调整提供一定的思路。因此,本文基于1990—2019年间259景阿拉尔垦区Landsat遥感影像数据（空间分辨率为30×30 m）和相关统计数据,在SPSS、ENVI、e Cognition、Arc GIS、GIS+、Fragstats、Geo Da等软件的支持下,进行多时相遥感影像融合,对比不同分类算法的精度后,筛选出最佳分类方法进行土地分类,结合经典的景观生态学和空间地统计学算法,进而对阿拉尔垦区1990—2019年长时间序列的土地利用/覆被的动态变化进行了分析,探讨了垦区耕地面积变化的驱动因子,开展了景观格局的演变研究,对阿拉尔垦区进行了区域生态风险评价,揭示了垦区生态风险的空间变化规律和空间关联关系。研究结果表明:（1）对不同分类方法的比较:通过对多时相面向对象、多时相基于像元和单时相面向对象3种分类算法的精度比较,结果表明多时相面向对象算法的分类结果最佳（总体精度OA为0.96,Kappa系数为0.95）,多时相面向对象分类算法可以在原本分类精度较高的支持向量机分类算法基础上,尽可能的避免了“错分”和“漏分”现象,从而提高了分类精度。（2）阿拉尔垦区的土地利用时空演变特征:阿拉尔垦区在近30年间耕地、园地、水体和建设用地的面积呈现出持续增加的大趋势,林草地和未利用地面积呈减少趋势;各土地利用类型之间转换频繁,主要发生的区域为塔里木河沿岸和垦区西北部;耕地减少的区域主要分布在塔里木河沿岸地区,耕地主要被转化成为园地和林草地。（3）阿拉尔垦区耕地面积变化的驱动情况:阿拉尔垦区近30年耕地面积变化的主要驱动因子为总人口、第一产业和棉花价格,3个主要驱动因子对研究区耕地面积整体表现为正向作用,其中第一产业对耕地面积增加的驱动力最大。（4）阿拉尔垦区的景观格局演变特征:从斑块类型水平上看,1990—2019年阿拉尔垦区耕地景观趋于破碎化,水体和建设用地景观趋于均衡化;从景观水平上看,阿拉尔垦区的景观丰富度和异质性增加;连续30年间,景观格局在2005年发生突变,景观破碎度、复杂度和多样性显著增加,景观连通性降低。阿拉尔垦区中的塔里木河沿岸区域景观指数空间分布较为均匀、人类活动频繁、景观结构完善,景观格局呈现出以塔里木河沿岸区域为核心向偏远区域蔓延趋势,其中向东北和西南方向的扩张趋势更为明显。（5）阿拉尔垦区的生态风险评价特征:1990年,阿拉尔垦区以高生态风险的未利用地为主,至2000年高生态风险区显著减少,较低风险区在原有位置向外延伸;至2019年呈现出向景观类型为耕地的中低风险区演变趋势。1990—2019年间生态风险等级降低,主要变化的位置为塔里木河沿岸区域和垦区西北部。阿拉尔垦区1990—2019年间的全局Moran’s I均为正值,整体呈增强趋势,高—高聚集区呈现出由外向内收缩的空间变化趋势,低—低聚集区呈现出由中心区域向外扩散的空间变化趋势。基于以上研究,本文系统地分析了阿拉尔垦区1990—2019年间的土地利用/覆被变化情况,探究了垦区景观格局的演变过程,并基于景观格局指数构建了生态风险评价指标,对垦区生态风险进行了评价分析,以期为阿拉尔垦区土地信息监测、合理利用土地资源提供参考。
- 作者：
- 宋奇
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2021年
- 导师姓名：
- 彭杰
- 中图分类号：
- F301.24；X826
- 关键词：
- 土地利用/覆被变化；多时相；生态风险评价；长时间序列；景观格局
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- 基金项目：
- 政府间国际科技新合作重点专项“土壤综合观测与智能服务平台研发与应用”（项目编号:2018YFE0107000）的部分研究成果,课题主持人:彭杰教授（塔里木大学）%兵团中青年创新领军人才项目“棉田土壤剖面盐渍化的卫星遥感监测研究”项目编号:2020CB032)的部分研究成果,课题主持人:彭杰教授（塔里木大学）%国家重点研发计划“新疆干旱区盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范”（项目编号:2016YFC0501400）的部分研究成果,课题主持人:彭杰教授（塔里木大学）