基于电路理论的三峡库区生景观生态安全格局构建及障碍区修复对策研究

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随着城市化进程的加快和人类的频繁活动,造成土地利用结构产生了巨大变化,导致出现区域生态系统服务功能退化和生物多样性降低等各类生态环境问题,给区域的生态环境安全带来威胁。生态安全格局作为我国国土空间开发与保护的三大战略方式之一,构建和完善区域的生态安全格局,对维持区域物种多样性、栖息地完整性及各种生态过程的稳定性至关重要,同样也是实现城市的可持续发展的重要举措。因此,本文以三峡库区为研究对象,通过分析2000-2020年区域的土地景观类型动态变化、景观格局变化和景观生态安全时空变化,对三峡库区生态安全问题进行判断与分析,借助电路理论等方法,按照“源地识别—阻力面构建—廊道提取—夹点、障碍点识别—障碍区提取—生态修复区识别”的研究步骤来构建三峡库区的景观生态安全格局,然后根据三峡库区景观生态安全格局分析结果和判别出的关键生态修复区,从不同角度提出三峡库区景观生态安全修复策略,并进行总结建议。本文主要结论如下:(1)在景观类型分析中:从2000至2020年,研究区的景观类型始终以农业景观和林地景观为主;近20年,农业景观和草地景观面积分别减少了810.17㎞~2和1677.72㎞~2;林地景观、水体景观和建设景观面积分别增加了357.28㎞~2、365.46㎞~2和1769.18㎞~2,整体上库区的景观类型面积变化明显。(2)在景观格局分析结果中:景观类型尺度下三峡库区的农业景观斑块密度和斑块个数在各时期均保持最大,并在2015年数量大幅度增长,斑块更加破碎化;林地景观的LPI值各年均在19.60以上,大幅度高于其他景观类型,是库区的优势景观;建设景观的AI值变化最明显,由93.612上升至95.6849,表明建设景观破碎度较小,集聚程度高。景观水平尺度上的CONTAG值和AI值整体降低,PD值和SHDI值整体上升,表明研究区整体景观斑块的破碎度增强。(3)在2000-2020年,研究区的景观生态安全水平保持高安全状态,空间上保持“西北低、东南高”的空间分布特征。低安全区域空间分布规律明显,主要位于城区附近,高安全区域分布连片集中,主要位于林地景观较多区域。近20年间,低安全区域的面积增加了2.01%,较低安全区域的面积减少了9.58%,中安全区域的面积增加了4.33%,较高安全区域的面积减少了2.65%,高安全区域的面积增加了5.9%,整体上三峡库区的景观生态安全状况有一定程度改善。(4)基于电路理论构建的三峡库区景观生态安全格局结果表明;在2000-2020年,研究区的生态源地主要分布在库区东北部和东南部,至2020年其范围有一定程度缩小,面积减少了2574.32㎞~2。所受阻力大小以低阻力为主,生态廊道、生态夹点和障碍点主要位于库区的东北部和西北部。在2015年,库区西部生态源地面积明显减少,关键生态廊道数量达到最多,共69条,总长度为1484.82㎞,生态障碍点个数也最多,有118个,该年的景观生态安全格局稳定性有所降低。(5)通过对障碍区叠加分析识别出的生态修复区结果表明:研究区生态修复区总面积为512.24㎞~2,占库区总面积的0.89%。三类修复区中,重要生态修复区面积占比最大,为239.54㎞~2,关键生态修复区面积为103.10㎞~2,一般生态修复区面积为169.6㎞~2。在空间分布上,关键和重要生态修复区均主要分布在在巴南西北部、涪陵中部、开州东部、万州中部等区域,一般生态修复区主要分布在渝北东部、长寿北部、万州中部、巴南西北部等区域。在生态修复区范围内,农业景观和林地景观是修复区的主要景观类型,其次为建设景观和水体景观。(6)在生态修复区的修复对策上:对关键生态修复区可采取可对部分低质量耕地进行退耕还林或优化农作物类型,在城市的建设过程中可进行绿地建设,来提高城市空间范围内部的植被覆盖度,以降低修复区内的生态阻力;重要生态修复区可采取发展生态农业,开展坡耕地改造,优化林地、水域等格局布置,形成带、片、网的景观资源格局;一般生态修复区应加强其生态维护和建设,减少人类活动的影响,提高各类景观斑块的连通度。
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