河西走廊绿洲生态网络优化布局研究

发布时间：2017-12-23 15:29

本文关键词：河西走廊绿洲生态网络优化布局研究　出处：《甘肃农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着新型城镇化水平进程的日益加快,自然环境与人类活动两者协调发展的矛盾越发突出,生境破碎化问题的显现给城市和区域生态规划提出了严峻的挑战,同时也极大地削弱了生态网络的稳定性。绿洲作为干旱、半干旱地区一种特殊的生态组成要素,是干旱地区人类赖以生存、活动与发展的基本场所,对区域生态环境有着重要作用。自古以来,河西走廊地区生态环境就相对脆弱,加之人们对水资源的不合理开发与利用,使得该地区土地荒漠化加剧、水资源短缺、内陆河断流等严峻生态环境问题越来越突出。绿洲是河西走廊生态环境安全、区域可持续发展的保障,对其系统地研究是解决该地区生态问题的关键。生态网络思想源于19世纪,现已在许多发达国家和地区被广泛应用,并取得显著效果。本文以河西走廊绿洲为研究对象,运用景观生态学理论,界定了绿洲生态网络的概念,采用网络分析法与最小成本路径方法相结合的思路,在生态网络理论的指导下,重点分析和确定已有和潜在的生态节点及生态廊道,合理构建河西走廊地区绿洲生态网络并对其进行智能评价,提出河西走廊地区复合型生态网络框架,规划河西走廊地区理想生态网络发展方向和潜在发展区域,以期实现区域生态健康可持续性发展。主要研究结果如下:(1)1985-2013年期间,河西走廊各用地类型面积在不断变化,土地利用整体呈不平衡状态。其中,草地和未利用土地面积经历了先增加后减少的变化过程;耕地、建设用地和水域呈现持续增长的态势,其中耕地“涨势”最为明显达到了0.993,接近于1。研究数据表明:在过去的近30a中,土地利用转换的方向主要为其它类型用地向耕地转换;从景观类型和景观水平来看,在研究时间段内,各类型用地景观格局也发生了较大变化,耕地斑块数量的减小以及平均斑块密度的增大,说明以耕地为主的用地类型在向集约化发展,各用地类型空间连通性在加强,聚集程度在增加。这种趋势在一定程度上有利于农田水利基础设施和建设的开展。(2)选取生物丰度指数、植被覆盖度指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数,作为河西走廊地区生态评价指标,测算出河西21市县的生态环境质量评价结果。采用BP神经网络评价模型,分别对2001年和2013年的生态环境质量进行智能评价,结果表明:嘉峪关市、玉门市、酒泉市、张掖市和山丹县生态环境呈倒退态势,而金塔县、阿克塞县以及古浪县则有所改良,生态环境趋好。bp神经网络评价模型的建立,为后续生态建设提供了科学的考量和评价机制,避免人为、片面的评价模型。(3)根据河西走廊划分的镶嵌体功能区,提取出生态功能区中具有代表性的57个生态节点,建立总长度为3635km的78条生态廊道生态功能区连接网络。研究发现河西走廊生态功能区的生态网络闭合度α指数为0.229、网络线点率β指数为1.368、网络连接度γ指数为0.469,成本比cr指数为0.9875。评价结果指数显示,生态功能区镶嵌体生态网络距离和网络密度值均处于显著低值水平,生态网络特征性一般;从网络密度来看,道路生态廊道的网络密度值为0.1067,平均每个节点的连线数2.56;水网生态廊道的密度值为0.0989,平均每个节点的连线数为1.64。节点之间连线数量的大小反映出两个节点关系的密切程度,无论是道路生态廊道还是水网生态廊道的密度值,均低于一般的网络密度值,表明河西走廊现状生态廊道之间的关联程度偏低,生态隔离现象突出,且主要的生态节点大致分布于绿洲地区,生态系统内部连接性在衰退。(4)复合型生态网络的构建将绿洲生态网络、道路生态网络和河流生态网络进行整合,提取出关键生态节点,并模拟出潜在的生态廊道,就整体而言该网络系统节点数与连接数的宏观统计特征符合幂律分布,为无标度网络,集聚效益好、成长性强。从模拟出的潜在生态廊道分析可以看出,绿洲生态网络与现实中的道路网络和河流网络在空间分布上有差异,分布的不均衡造成了生态断裂点。复合生态网络为今后生态建设提供了有力的理论依据,在今后的工作中应当加强对生态断裂点的生态建设,形成区域生态屏障保护。复合生态网络的建立,验证了在“区域”尺度下进行的绿洲生态网络研究理论上是可行的。(5)根据复合生态网络中存在的核心生态节点和潜在生态廊道,为进一步优化生态网络,提出了“以张掖绿洲为依托,以民乐-张掖绿洲为生态网络核心发展环,以玉门-酒泉-敦煌绿洲生态带、黑河流域生态带和民勤生态带为核心扩展区域”的“一心、一环、三带”的绿洲生态网络格局框架构想。该构想以提高河西走廊生态网络连通性和改善生态环境恶化为出发点,对于提高景观生态系统的连接度,强化生态源地、生态廊道、生态基质间的空间联系,进而维持河西走廊区域生态全局稳定发展具有重要意义。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q14

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