黄土丘陵沟壑区多尺度土地利用变化特征及其演变驱动力研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张秋菊 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2004-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 傅伯杰 |
| 关键词 | 土地利用变化 驱动要素 典范对应分析 典范相关分析 多元逐步回 归分析 参与式乡村评价 尺度效应 生态环境建设 退耕还林还草 黄土丘陵 沟壑区。 Land Use Change Driving factors Canonical Correlation Analysis Canonical Correspond Analysis Multivariate Stepwise Regression Analysis Participatory Rural Appraisal Scale Effect Eco-environment Construction “Grain for Green” Project Hilly Area of Loess Plateau of China. |
| 其他题名 | Multi-scale Characteristic of Land Use Change and its Driving Factors in the Semi-arid Hilly Area of the Loess Plateau, China |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 土地利用变化及其驱动机制研究是当今全球变化研究的热点领域，也是可持续发展研究的一个重要主题。本文选择处于我国乃至世界水土流失最为严重的黄土丘陵沟壑区进行多时空尺度土地利用变化及其驱动机制研究。研究按照尺度扩展的主线从小流域、县域、地区不同空间尺度与10 年、20 年、40 年的不同时间尺度展开，探讨了各时空尺度土地利用格局变化特点，辨析了各尺度影响土地利用变化的主要社会经济驱动因子，讨论了土地利用变化的尺度效应，为进一步探讨黄土丘陵沟壑区大尺度范围景观格局演变与水土流失作用机理打下基础，对于黄土丘陵沟壑区水土流失综合治理与区域可持续发展综合决策有着非常重要的科学指导意义，同时为多尺度土地利用变化与尺度效应研究提供了很好的案例。 本文在内容上和方法上有如下特点： 内容上，抓住土地利用变化是人地关系的复杂性、动态性表现这一实质，从不同的时空尺度研究二者相互作用的所导致的土地利用变化特点，判定引起变化的主要驱动要素，寻求协调人口、资源、环境相互关系，实现区域生态环境建设与社会经济协调发展的对策。 方法上，本文注重多学科的交叉与综合，有三个方面的新进展。第一，将源于社会科学的乡村参与式调查方法引入到生态环境建设研究中，分析了农户作为生态环境建设主体，其自身的文化水平与所从事的经济活动与对退耕还林还草生态环境建设机遇与挑战的感知及对策的关系，是对传统的生态环境建设可行性探讨的一个有益的补充；第二，将源于植物生态学中的排序方法引人到土地利用与自然环境相互关系的探讨中，丰富了土地利用变化驱动因子判定方法；第三，将异质性、等级理论、尺度效应等景观生态学的重要思想应用于土地利用变化研究中，并探讨了土地利用变化的尺度效应。 通过研究得到以下主要结论： （1）小流域尺度土地利用变化特点与驱动力系统以多时段土地利用图、土壤图、坡度图为基础，应用GIS 技术和CANOCO 植被排序程序与概念化逻辑诊断模型对纸房沟小流域1958-1999 年间多时段土地利用变化分析得出：1958-1999 年40 余年时间段内纸房沟小流域主要的土地利用变化过程是耕地面积的减少与林地面积的增加及草地面积的波动，但各时段土地利用变化的过程与速率有很大差别。从景观角度来看，流域内有绝大多数的农业景观斑块的土地利用类型在5 个时段内至少发生了一次变化，变化斑块面积超过流域总面积的一半。从不同坡度土地利用结构分析表明：林地面积在各坡段均有增加；草地面积在中坡段与陡坡地有增加；耕地面积在各坡度内均呈减少趋势， 且以在陡坡段与中坡段的降低幅度最大。从1958 年到1999 年间，我国在社会经济方面所进行的改革对土地利用变化产生了深刻影响。农村家庭联产承包责任制的执行、社会主义市场经济体制的改革、人口与计划生育政策的贯彻都从不同侧面不同程度上对土地利用变化产生影响，促进了农业用地结构的调整，这些政策的继续执行仍将是未来影响土地利用变化的驱动因子。国家纸房沟小流域自1976 年开始的水土保持综合治理试验与示范工作，集中投入了大量的人力与物力开展植树种草修梯田筑坝地等活动，是纸房沟小流域土地利用结构合理调整的重要驱动力。以土壤与坡度为主要代表的景观自然属性对土地利用的空间分布与时间变化都有着显著的影响。采用参与式农户评估方法分析了纸房沟小流域内农户对退耕还林还草工程的认识、态度。结果表明：农户的文化水平及其所从事的主要经济活动，都在一定程度上影响其对退耕还林还草政策所带来的机遇与挑战的感知与对策；退耕政策给小流域生态环境建设与农业可持续发展带来了机遇与挑战，但绝大多数农户对退耕政策持支持态度；对退耕政策小流域内农户生产生活方式的响应将会给小流域农业可持续发展带来一些潜在的问题。 （2）县尺度土地利用变化特点与驱动力系统以遥感影像数据、土地利用详查数据和统计数据为基础，运用土地利用动态变化模型与典范相关分析方法对安塞县1980-2001 年间多时段土地利用变化特点与耕地变化驱动机制及自给能力的地区差异作了分析，结果表明：安塞县1980-2001 年土地利用变化的总特点是：耕地、水域与未利用地面积 的大幅度减少；林地、牧草地与居民点及工矿交通建设用地的快速增加。各时段土地利用结构变化、年变化速率、土地利用变化动态度等土地利用变化特征有很大差异。 通过典型相关分析判定安塞县耕地变化主要受到人口变化率、年降雨量、粮食总产量、种植业产值比与总人口等自然与社会因子的综合影响。可见，进一步有效执行人口计划生育政策，控制人口增长是退耕还林的根本保障；加强水利灌溉设施、修建梯田、坝地等高产稳产基本农田建设来提高耕地单产，使农业摆脱靠天吃饭的困境，保证一定的粮食产量是进一步退耕还林还草重建生态环境的基础。采用耕地动态度、粮食生产力相对指数和粮食自给能力相对指数三个指标，定量分析了安塞县各乡镇耕地在全县粮食生产中的相对重要性与粮食自给能力的相对水平，辨识了县域内粮食生产与粮食自给的薄弱乡镇，为县域内制定各乡镇退耕还合理林还草进度与科学布局基本农田建设等决策提供依据。 （3）区域尺度土地利用变化特点与驱动力系统.以遥感影像数据、土地利用详查数据与为基础，运用土地利用动态变化模型，分析了延安地区1980-2001 年间土地利用变化的特点；结合社会经济统计数据，采用多元逐步回归分析方法对土地利用类型变化作了诊断性判定；以延安50 年（1949-1999）统计资料为基础，分析延安地区50 年来耕地变化特点，并运用土地利用概念化逻辑诊断模型探讨了延安地区耕地变化的驱动机制，结果如下：延安地区1980-2001 年间土地利用结构变化的总体趋势是耕地、水域、未利用地面积的减少与园地、林地、牧草地及城乡工矿交通建设用地的增加。各时段土地利用结构变化、年变化速率、土地利用变化动态度等土地利用变化特征有很大差异。1980-2001 年间延安地区土地利用变化存在明显的空间差异：延安市园地、居民工矿与交通用地的变化水平为全地区最高水平；安塞县耕地、园地、林地与牧草地的相对变化率高原全地区平均水平。多元回归分析判定1980-2001 年间，总人口数量、人口自然增长率、粮食总产量、化肥施用量、机械总动力及人均纯收入等是延安地区土地利用变化的主要社会经济驱动因素。延安地区近50 年来的耕地变化主要表现有三个方面的特点： 1949-2000 年间，延安地区耕地总面积变化总体趋势是逐年降低；具有较高生产力水平的四田（坝地、梯田、水平埝地、水浇地）面积快速增长引起耕地内部结构发生了较大变化；经济作物面积增加粮食作物面积减少为主要表现的耕地种植结构变化。延安地区耕地面积减少主要是20 世纪80 年代以来国家对黄土高原以水土流失综合 治理为目的的土地利用结构调整的结果。除此而外，耕地减少的主要受到人口数量变化、农村经济发展与农业技术进步及城乡工矿、交通建设用地增加几个方面的影响。（4）土地利用变化尺度效应与生态环境建设 以1980、1986、1996、2000、2001 年安塞县与延安地区土地利用详查数据为基础，采用土地利用动态度指标表征土地利用变化特征。以纸房沟小流域、安塞县、延安地区的耕地变化与人口总数相关分析为例，探讨土地利用变化驱动机制的时间与空间尺度效应。结果表明：随着研究空间与时间尺度的改变，土地利用变化特点与驱动机制的复杂性与不确定性更加突出，对大区域土地利用变化生态响应的评价研究更加困难，对大区域土地利用结构有效调整与科学管理更加复杂。土地利用变化尺度效应表明生态环境建设是一个协调人口、资源、环境之间复杂关系的系统工程。只有将退耕还林还草为主要措施的西部生态环境建设与区域经济持续协调发展统筹考虑，才能保证退耕还林还草工程的顺利实施。 |
| 学科主题 | 系统生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-24 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/676]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张秋菊. 黄土丘陵沟壑区多尺度土地利用变化特征及其演变驱动力研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2004. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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