岷江上游地区景观格局与生态承载力变化及预测研究

岷江上游是我国十分典型的山地生态脆弱区。该地区的生态环境意义十分重大，既是长江上游生态屏障的重要组成部分，更是成都平原的重要生态屏障和水源生命线，其生态环境状况直接影响成都平原水资源的质量和数量，以至影响到整个岷江流域甚至整个长江上游的生态环境与社会经济发展。本论文通过3S技术手段，应用转移矩阵、景观指数和Kappa指数系列方法对岷江上游的景观变化从1974到2000年进行了综合分析，同时应用CLUE-S模型在有无“天然林保护工程”两个预案下对该区域2001到2020年的景观变化进行了预测。然后，应用基于能值理论进行改进的生态足迹方法和传统生态足迹方法对岷江上游地区的1982到2000的生态承载力进行了分析，以反映研究区的生态环境质量和可持续发展情况；应用多元统计方法和CLUE-S模型预测的结果预测了研究区2001到2020年的生态足迹和生态承载力。对岷江上游地区的景观格局和生态承载力的变化进行分析和预测得到如下主要结论： 1. 岷江上游地区景观在1974到2000年间格局变化并不十分显著，景观由少数几种景观类型所控制，各景观类型有不断趋于平均化的趋势，但速度缓慢，景观的破碎化程度越来越严重。研究区的景观变化以有林地的不断减少和其它景观类型的相应增加为特点，主要的景观变化发生在有林地、灌木林地、草地、耕地和经济林地之间。此时间段内的景观林地的面积不断减少，大部分转化为灌木林地和草地，使得其面积相应增加。耕地和经济林地面积不断增长，增长速度最为迅速。 2. 在有无“天然林保护工程”两种预案下，有林地向着不同的方向发展，有林地变化情况的不同导致其它景观类型的变化不同。在“无天保”预案下，林地面积不断减少，灌木林地、草地和耕地面积不断增长，景观的破碎化程度不断加剧，斑块形状更加不规划，景观的连通性不断下降。在“天保”预案下，林地面积有增长趋势，灌木林地和草地面积有所下降，耕地面积有下降趋势，景观的破碎化程度有减小的趋势，景观形状变得更加规则，景观的连通性也将得到改善。由此，“天然林保护工程”对景观格局未来变化有着决定性的作用。 3. 岷江上游地区的生态足迹从1982到2000年间呈缓慢的上升趋势，表明研究区内居民的生活水平不断提高，但速度缓慢。虽然研究区在研究时期内的生态承载力大于需求，但生态承载力呈明显的下降趋势，造成这种情况的主要原因是由于资源的不合理利用方式造成的，特别是对森林的过度采伐。连续的木材采伐给岷江上游地区脆弱的生态系统带来严重后果，导致了林地面积减小、森林质量下降、水土流失加剧和泥石流频繁发生。 4. 对于生态足迹和生态承载力在两个预案的预测表明到2020年为止岷江上游地区仍为可持续发展状态。在“无天保”预案下，生态承载力不断下降，生活足迹不断上升，研究区向不可持续的方向发展；在“天保”预案下，生态承载力在2003年后开始逐渐上升，同时，由于木材采伐被禁止，导致岷江上游地区的生态足迹大为下降，研究区将向更加可持续的方向发展。由两种预案的结果对比可以发现1998年开始实施的“天然林保护工程”能够扭转岷江上游地区未来的生态承载力变化方向。生态承载力可以反映生态系统的质量，说明该政策的实施可以有效改善岷江上游地区未来的生态系统。 5. 传统生态足迹方法应用的生物生产能力数据为常量，所以它能够有效地比较不同年份和不同区域间消费数据的变化情况。实际土地需求法应用的生物生产能力和均衡因子均根据研究区实际数据计算得到，其反映研究区的实际情况更为有效。应用能值对生态足迹方法进行改进，改变了传统生态足迹以生物圈为限制的不足。本文改进的方法－区域能值足迹法能够有效地反映研究区的实际情况，同时又能够将科技进步所带来的影响加以考虑。