以下文章来源于区域经济 ,作者解少华 研读
2015–2020年黄河流域土地覆被变化时空演变及景观生态风险评估
一、研究背景:生态保护
由于过度开发,全球生态系统正在恶化以及过度使用自然资源,造成许多生态问题,如森林损失和土地荒漠化。
黄河流域作为我国重要的生态屏障,开展生态保护以确保其生态稳定是十分必要的。
土地覆盖是全球环境变化的重要组成部分,对区域生态安全具有决定性作用。本研究基于YRB覆盖范围的变化。景观生态风险(LER)是一种基于土地利用/覆盖和景观结构的生态风险评估方法。景观生态风险评估可以综合分析不同生态环境的潜在影响,为采取有效的保护措施提供信息。长江三角洲的生态风险评估有助于区域生态保护和恢复。
YRB位于中国北部中部,东经95°53'-119°05',北纬32°10'-41°50'。河流流经青海、四川和中国其他九个省,跨越青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和华北平原四个地貌单元。中下游的分界点是河口镇和桃花峪。
二、研究方法和数据来源
1、数据来源
数据种类
数据来源
土地覆盖数据
来自2015年至2020年的国家地理条件检测
YRB 边界
中华人民共和国水利部
反射率
NASA(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov)
地表温度
NDVI
DEM
地理空间数据云
坡度
年度夜间灯光数据
NOAA(https://ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/dmsp.html;500m resolution)
GDP总量
相应的统计年鉴
人口总量
第一产业增加值
第二产业增加值
第三产业增加值
2、研究方法
首先,基于地理探测器讨论了土地覆盖的驱动因素。
之后进行景观生态风险评估。
然后划分景观生态风险(LED)评估单元
然后利用空间自相关方法分析了YRB的空间相关性和变化特征。
最后,分析了LER的影响因素,讨论了土地覆盖变化、高程和地形对LER水平变化的影响。
三、研究结果
1、景观类型变化分析
(1)黄河流域土地覆盖
图为黄河流域2020年土地覆被类型空间分布图,主要由草地(41.42%)、林地(31.96%)和农田(17.58%)组成。
(2)土地覆被变化的特征
2015 – 2020年黄河流域各类土地覆盖类型发生了显著变化。除耕地、草地和裸地面积减少外,其他土地覆盖类型面积均呈增加趋势。
(3)土地覆被转让分析
结果表明:2015 - 2020年,黄河流域转移的土地覆盖类型主要为草地、农田和林地,分别为22,991.48、19,765.63和15,343.78 km2;
2015 - 2020年土地覆被转移主要分布在黄河流域中部和东部;而黄河西岸的变化较小,可能与青海特殊的地理位置有关。青海省地表海拔高、地貌类型复杂的自然地理条件导致覆盖度变化量相对较小
(4)土地覆被变化的驱动力分析
分析了耕地、林地、草地三种主要土地覆被形态和城市土地覆被形态的驱动因子。发现不同土地覆盖类型的影响和驱动因子存在显著差异。
2、LER评估和空间自相关分析
(1)黄河流域的LER评估
2015 - 2020年年均LERI值分别为0.4946、0.4915、0.4902、0.4884、0.4861、0.4781。由此可见,黄河流域生态环境的LER值在研究期间呈下降趋势,说明黄河流域生态环境在不断改善。
(2)LERI的空间自相关
2015—2020年YRB的全球Moran's I分别为0.8113、0.8103、0.8119、0.8082、0.8096和0.8161。得出LERI在整个YRB中表现出很强的正空间相关性。这个相对较大的莫兰值描绘了LERI空间分布中的明显聚类区域。
3、LER时空变化分析
(1)LER的空间分布特征
YRB的主要LER类型为低风险和相对低风险区域,面积比分别为30.44%和27.34%。高风险区域保持LER等级最低面积比例(9.22%)。
(2)LER转移分析
2015年至2020年YRB各个层面LER区域变化的桑基图。2015–2016年和2017–2020年期间,由于整体生态风险呈下降趋势,YRB的LER主要向较低风险水平转移。2016-2017年,LER主要向更高层次转移。
(3)LER空间转移分析
黄河流域2015-2020年景观生态风险转移空间分布图(注:2为生态极度恶化区,1为生态恶化区,0为生态稳定区,-1为生态改善区,-2为生态极度改善区)。LER的变化以生态改善区和恶化区为主。
四、讨论与结论
1、相关性分析
(1)LER与土地覆被变化之间的相关性
比较土地覆盖率和土地覆盖率转移量,发现后者只会在景观结构发生变化后的第二年发生变化,因为它与当年没有直接变化。这表明,根据具体过程,LER转移的变化与土地覆被的变化相比具有延迟性。
(1)土地覆被的变化不会反映在本年度土地覆盖率的变化中。
(2)土地覆被变化与下一年LER变化的关系更为密切;也就是说,LER转移与土地覆被变化的比率具有延迟效应。
(3)LER水平变化的延迟与景观生态质量有关。
(2)LER与地貌的相关性
YRB拥有最多的高原,占研究面积的38.14%,而丘陵最少(11.40%)。低风险区主要分布在山区,相对低风险区和中风险区主要分布在高原地区,分别占43.61%和34.48%。
高风险地区主要分布在平原地区。研究期内,低LER减少3711.87 km2在丘陵地区,其他地貌分布面积总体呈增加趋势。显著增加面积主要分布在山区,中、高等区域整体呈波动下降趋势;而其他风险水平总体上呈下降趋势。
(3)LER与高程之间的相关性
根据YRB高程分区图,
YRB西部主要以高海拔和极高海拔(>3000m)为特征;
而中部主要在中海拔(1000-3000米),
而东部则主要存在于低海拔(<1000米)。
研究期间,高生态风险区主要分布在高海拔地区。相对高低风险水平主要分布在中海拔地区,不仅与中海拔地区构成面积相对较大有关,而且低海拔地区主要LER区(低风险)的比例较低(51.59%)有关,表明低海拔不等于低LER。
2、限制和注意事项
本研究应注意以下局限性:
首先,本文考察的土地覆被变化的时间尺度相对较窄,一些长期累积效应在空间上难以显著观察到。
其次,较窄的时间宽度导致部分地区的LER变化波动较大。
最后,本文采用相对简单的LERA指数对黄河流域的LER进行整体评价,但并没有考虑当地存在的生态问题。
迄今为止,研究发现,虽然生态修复可以缓解生态退化,但仍然存在一些问题。例如,与天然林地相比,人工造林也存在植被种类单一、生物多样性低、土壤不稳定等问题;因此,人工造林与天然林的比较评价也应成为未来区域研究的重中之重。
3、结论
(1)农田、林地和草地是黄河流域主要的土地覆盖类型,构成了黄河流域土地覆盖变化的主要类型。城市土地变化主要受社会经济因素和坡度的影响,但社会经济因素和自然因素(包括政策)都影响耕地、林地和草地的变化。耕地受耕地保护政策影响,年变化相对稳定。黄河流域生态保护成为国家重大战略后,土地覆盖主要由农田、草地向森林转变;毛乌素沙地和库布其沙漠则有大量裸地转化为草地。
(2) 2015年以来,黄河流域整体LER呈下降趋势。即中、以上风险等级的面积逐年减少,低风险等级的面积逐年增加;但黄河流域生态治理处于分权治理状态。西部地区稳定性非常高,过去6年几乎没有变化,未来应该成为生态治理的重点地区。
(3)土地覆被区域变化范围大,LER转移较为规律。
转自:“经管学术联盟”微信公众号
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