流域生態(tài)系統(tǒng)對城市化的時空響應——以浙江省錢塘江流域為例.pdf

1、以浙江省錢塘江流域為例，在生態(tài)系統(tǒng)管理的框架下，把流域看作一個整體的生態(tài)系統(tǒng)，將其劃分為植被（農(nóng)地、林地）、土壤、水3個子系統(tǒng)。借助遙感和地理信息系統(tǒng)，在4個時間跨度(1979-1985、1985-1994、1994-2003、2003-2009)以及3個空間尺度（流域、行政區(qū)、生態(tài)區(qū)）上，分析了錢塘江流域城市化的時空格局與過程。通過直接（監(jiān)測數(shù)據(jù)分析）和間接（景觀生態(tài)學）的方法，借助地理權重回歸方法，定量分析了各個子系統(tǒng)響應城市化的時

2、空機制。最后，利用突變理論建立了流域生態(tài)系統(tǒng)復合指標模型，并借助地理權重回歸方法分析了流域生態(tài)系統(tǒng)響應城市化的空間機制。主要結果和結論如下:
　　 1979-2009年間，錢塘江流域總人口、非農(nóng)人口比例、國內(nèi)生產(chǎn)總值(GrossDomestic Product，GDP)均顯著增加，建筑用地擴張劇烈。在這種快速城市化過程中，農(nóng)地景觀格局的變化趨勢為:面積和聚集度減少，破碎度、不穩(wěn)定性、形狀不規(guī)則度增加。農(nóng)地景觀格局變化與城市化的定

3、量關系存在顯著的空間不平穩(wěn)性?？傮w來說:(1)在流域尺度上，非農(nóng)人口比例、GDP、總人口、以及建筑物面積等城市化因子，均可以較好預測農(nóng)地景觀格局的變化;(2)在行政尺度上，城市化強度指數(shù)(Urbanization Intensity Index，UII)和GDP可以有效解釋農(nóng)地景觀格局的變化。非農(nóng)人口比例可以有效預測農(nóng)地景觀破碎度和不穩(wěn)定性的變化(1979-1985);(3)在生態(tài)區(qū)尺度上，UII和GDP可以較好的解釋農(nóng)地景觀格局變化，

4、此外人口可以較好的預測農(nóng)地景觀格局變化(1985-1994)。
　　 2003-2009年間，在200米及以下的高程帶上，各尺度上林地NDVI均顯著增加。在5°及以下的坡度帶上，行政區(qū)林地NDVI顯著增加。這些結果可能與林地種植結構改變有關。在600米及以上的高程帶上，以及15°以上坡度帶上，各尺度上林地NDVI顯著下降。這些結果可能與礦山開采以及降水變化有關。
　　 1979-2009年間，錢塘江流域土壤景觀變得破碎、

5、不穩(wěn)定、形狀不規(guī)則。此外，其連通度、多樣性、聚集度也降低。土壤景觀變化與城市化的定量關系具有顯著的空間不平穩(wěn)性?？傮w來說:(1)在流域尺度上，UII、GDP、總人口、以及建筑物面積等城市化因子，均可以有效預測土壤景觀格局變化;(2)在行政區(qū)尺度上，UII可以有效預測土壤景觀格局變化。GDP和人口可以有效預測土壤景觀破碎度和不穩(wěn)定性變化(1985-2003);(3)在生態(tài)區(qū)尺度上，UII和GDP可以有效預測土壤景觀格局的變化，人口增長會引

6、起土壤破碎度和不穩(wěn)定性的變化。
　　 1996-2004年間，錢塘江流域的石油、以及磷污染逐漸變?yōu)橐粋€全局性的問題，而重金屬污染逐漸成為一個局部問題?？臻g回歸結果顯示，土地利用變化對重金屬的時空動態(tài)有顯著影響。而石油和氨氮的時空動態(tài)主要受人口和經(jīng)濟因素影響。對于溶解氧和總磷的時空變化而言，小流域尺度上的影響因子為人口和經(jīng)濟增長，而土地利用變化是500m緩沖區(qū)尺度上的主要影響因子。
　　 2003年，流域生態(tài)系統(tǒng)復合指標數(shù)

7、值在各尺度上均表現(xiàn)出較大的空間異質(zhì)性，并與城市化的關系存在顯著的空間不平穩(wěn)性?？傮w來說:(1)在行政區(qū)尺度上，經(jīng)濟發(fā)展較快或非農(nóng)人口比例較高的縣市，其生態(tài)質(zhì)量往往較低;(2)在生態(tài)區(qū)尺度上，經(jīng)濟發(fā)展較快或人口密度較高的生態(tài)區(qū)，其生態(tài)質(zhì)量往往較低。
　　 本研究取得的進展主要有:(1)分析了不同時空尺度上農(nóng)地景觀格局變化、土壤景觀格局與城市化的定量關系，證明了這些關系具有空間不平穩(wěn)性;(2)提出了基于管理的水污染源解析框架，解析了