全球城乡居住区的扩张机理及对生物多样性的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘志涛 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 方创琳 |
| 关键词 | 城乡居住区 生物多样性 扩张机理 全球 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 人文地理学 |
| 英文摘要 | 人类世背景下，城乡居住区扩张已成为改变地球表层环境的关键驱动力，其通过多级传导引发的隐性生态风险尚未得到系统揭示。面对全球人口的快速增长、城镇化的快速推进，厘清城乡居住区的扩张机理及其通过级联耦合对生物多样性的影响，对协调城乡发展和维护生态系统稳定具有重要的理论价值和实践意义。本文构建了全球城乡居住区与生物多样性级联耦合的理论框架，开发了高精度全球城乡居住区数据集（GURS），定量解析了2000-2020年全球城乡居住区扩张特征与机理，评估了其对生物多样性的多级影响。主要研究结论如下： （1）构建了全球城乡居住区与生物多样性级联耦合的理论框架。该框架揭示了城乡居住区动态演变通过跨时-空-尺度的多层级耦合，对生物多样性产生间接、远程、累积和非线性影响的过程。在数理层面构建了宏观-微观概念模型，分别刻画了外部冲击通过耦合交互逐步影响多系统的稳定性和功能，以及系统内的微观单元的状态变化导致系统状态转移并产生级联效应的机制。在认知层面总结了级联耦合的四大基本特性：多级性（影响的多级传递），超限性（影响多级传递的跨空间、跨尺度、跨领域能力），时滞性（多级传递过程中影响的滞后显现）和隐秘性（影响多级传递的不易观测性）。在应用层面解析了全球城乡居住区受人类需求驱动扩张，侵占自然土地和耕地，并通过土地破碎化、扰动、置换等多路径影响生物多样性的理论机理。 （2）揭示了全球城乡居住区扩张的时空特征与动态规律。基于“面积-亮度”二维分类框架、统计分布动态交点法和多元全球数据，自主研发了总体时空精度超过91%（卡帕系数超过0.85）的全球城乡居住区数据。数据分析结果显示，2000-2020年全球城乡居住区面积增长47.4%（新增46.88万km²），其中集聚分布的城市居住区面积的增量更高，而零散分布的乡村居住区的总面积更大。全球城市居住区41.89%源自乡村居住区转化，乡村居住区扩张侵占耕地和自然土地面积达到32.48万km²，是城市居住区的2.26倍。全球城乡居住区扩张主要侵占耕地（30.2万km²），其次是林地（9.2万km²）。居住区土地利用强度下降推动全球城市居住区面积额外增长5.26%（3.14万km²），乡村居住区面积额外增长29.68%（18.95万km²）。 （3）解析了全球城乡居住区扩张的驱动因素和复杂机制。人口数量是核心驱动力，对城市和乡村居住区面积变化的解释能力分别占所有因素的城市47.39%和52.86%。此外，城市居住区扩张还主要受产业结构（16.90%）、城市居住区利用强度（9.48%）、城镇化率（9.00%）、人均GDP（7.58%）及驱动，而乡村居住区扩张还主要受乡村居住区利用强度（19.58%）和城镇化率（14.16%）影响。因素的非线性影响显著，人口数量、城镇化率、人均GDP、居住区利用强度等因素对城乡居住区扩张的影响均存在突变阈值。因素交互作用存在城乡差异，产业结构与人口交互主导城市居住区扩张，城镇化与利用强度交互主导乡村居住区扩张。路径机制表明，工业化（87%）和城镇化（64%）通过间接效应主导城市居住区扩张，而乡村居住区扩张主要受社会经济因素直接驱动。集约化策略对城乡居住区扩张均具显著抑制作用（β=-0.28/-0.35）。 （4）评估了全球城乡居住区扩张对生物多样性的综合影响。2000-2020年，全球城乡居住区动态变化直接侵占和间接干扰了2126.37万km²栖息地，导致局地物种多样性最高下降37.9%（全球平均下降1.98%），局地受威胁物种最高丧失12种（全球平均丧失0.24种）。其中，城市居住区动态变化导致的物种多样性下降率（3.25%）和局地受威胁物种损失（0.36种）高于乡村居住区动态变化（1.09%和0.14种），但乡村居住区动态变化的影响范围更大。综合范围和强度的物种加权生物多样性下降面积（SBDA）指标显示，间接干扰对生物多样性的影响是直接侵占的2.27-7.83倍，乡村居住区动态变化的影响是城市居住的1.01-1.33倍。到2100年，全球城乡居住区动态变化预计将累计导致2767.6-5138.1万km²的SBDA。未来紧凑型居住区发展模式能够显著减少对生物多样性的负面影响，其中乡村居住强度的提高对SBDA的减少作用是城市居住强度提高的2.6倍。 |
| 学科主题 | 人文地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 207 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217271]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘志涛. 全球城乡居住区的扩张机理及对生物多样性的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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