关键词：
生态承载力预警
自然栖息地质量
土地沙化
水土保持
水源涵养功能
摘要：
掌握和了解区域生态承载力并预警,可以更好的为区域可持续发展和生态文明建设服务。研究以宁夏宁东能源化工基地(简称“宁东基地”)为研究区,2000年-2015年每5年为研究时间尺度,Landsat7及Landsat8遥感影像、GF-1遥感影像、DEM(30mx30m)、气象数据和统计数据等为数据源,在ArcGIS、ENVI和eCognition等软件平台的支持下,综合利用3S技术、SCS-CN分布式水文模型、RUSLE模型、InVEST模型和植被盖度转换法等,以水土流失、土地沙化、水源涵养功能和自然栖息地质量四个指标构建宁东基地生态承载力评价体系,划分生态承载力健康度等级,利用CA-Markov模拟2025年研究区土地利用,最终完成2025年宁东基地生态承载力健康度预测,并对结果进行预警。研究主要结论如下:(1)3S技术的集成应用在生态承载力预警研究中具有重要地位:采用RS获取土地利用和植被覆盖度等信息;利用GPS为研究区采样点和土地利用野外验证过程提供精准定位;运用GIS实现RUSLE、SCS-CN等模型的构建和计算,采用空间分析功能对研究区水土流失、土地沙化、水源涵养功能等进行分析。3S技术在区域生态承载力及预警研究中可以直观反映研究内容、空间分布特征等,能够为研究提供丰富的数据源,强大的空间分析和野外实践的精准定位等,达到了直观和科学的体现研究结果的目的。(2)评价指标的选取及评价方法适合宁东基地生态承载力预警评价:结合宁东基地生产项目开发建设、生态环境规划和建设、水土保持工作等实际情况,利用模型构建、理论推导、算法实现等方法,以5年为划分尺度将研究时间尺度分为3个建设时段,分别讨论评价因子变化规律和特征。运用RUSLE模型、SCS-CN分布式水文模型、InVEST模型和植被盖度转换模型等,从水土流失、水源涵养功能、自然栖息地质量和土地沙化等四个指标评价区域生态环境特征和变化规律,利用CA-Markov模拟预测宁东基地未来10年生态承载力状况,评价结果符合宁东基地生态承载力的实际情况。(3)研究利用GIS软件平台对宁东基地水土流失、土地沙化、自然栖息地质量和水源涵养功能进行叠加分析,获取生态承载力健康度信息,研究结果表明:2000年-2015年宁东基地生态承载力健康度保持稳定转好的趋势,健康度等级占比表现为以中等级为主,高等级显著增加,低等级面积占比极低的特征。空间分布上,高等级分布具有集中趋势,主要分布在研究区北部宁东镇的鸭子荡水库、白芨滩国家湿地保护区、中部惠安堡镇和西南部的罗山国家级森林保护区沿线,随着生态恢复举措的设计和实施,低等级和中等级逐渐转变为高等级。(4)采用CA-Markov模型预测宁东基地2025年土地覆盖变化,以2000年-2010年时空变化规律和特征模拟2015年土地覆盖信息,并与实际对比验证模拟精度,Kappa系数达到0.97,模拟精度高,说明该方法适用于区域土地覆盖模拟预测。(5)通过模拟获得宁东基地2025年土地覆盖信息、生态承载力健康度面积和空间分布信息,研究结果表明:2025年宁东基地生态承载力健康度以中等级为主,占比76.04%;其次为高等级占比为23.96%,低等级最少为0.01%。2015年-2025年,研究区生态环境健康度中等级面积显著减小,面积减少171.10 km2,减幅为4.91%;低等级变化较小;高等级面积明显增加,增幅为4.92%。由于健康度等级由低和中等级逐渐转变为高等级,宁东基地生态承载力处于无需预警状态。
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