关键词:
生态功能分区
多情景模拟
SOFM-RF方法
PLUS模型
Markov模型
喀斯特山区
摘要:
近年来随着城镇化进程的推进以及人口的不断增长,人对地的要求不断提高,人地矛盾突显。其中喀斯特山区生态环境脆弱,地势崎岖,土壤贫瘠,生产力低下,人口增长快,且以喀斯特山区人地矛盾最为尖锐,区域人地矛盾调节以及生态文明建设刻不容缓。以花溪区东南部地区为例,收集区域社会经济统计数据和地理空间数据等基础数据并将其空间化显示,建立研究区生态功能分区的指标系统,探索较小尺度区域的生态功能分区方法,分析不同生态功能区的特点,基于各分区特征选择合适的土地利用发展情景,获得区域综合的土地利用模拟演变结果,提出适合区域特色发展的对策,为调节区域人地矛盾以及乡村振兴战略的实施提供科学参考,具有重要的现势性意义。具体研究内容和成果如下:(1)根据生态功能分区指标体系的选取原则和建立方法,结合区域特征,选择适合的指标评价方法,建立完整的生态功能分区指标体系。指标体系共十五项二级因子,包括生态系统服务功能:土壤保持功能、水源涵养功能、固碳释氧功能、气候调节功能、空气净化功能、水质净化功能六个二级指标;生态敏感性:水土流失敏感性、生境敏感性、地质灾害敏感性、水资源敏感性、石漠化敏感性五个二级指标;区域经济发展评价:经济发展优势度、交通优势度、人口分布优势度和食物供给力四个二级指标。(2)耦合自组织特征映射神经网络和随机森林算法,用于划分生态功能分区,并基于此方法将研究区划分为四个生态功能区;根据随机森林算法以及层次分析法得到各评价指标因子对生态功能分区的主客观贡献度,通过加权叠加的方式进行综合分析,确定了各分区主导生态功能。最终获得四个生态功能区分别为:产品提供功能区、土壤保持功能区、生物多样性保护功能区以及人居保障功能区。(3)耦合斑块尺度土地利用变化模拟(Patch-generating Land Use Simulation,PLUS)模型和Markov模型对研究区进行土地利用多情景模拟分析,综合分析各生态功能区的特性,结合区域特征选取不同发展情景。产品提供功能区选择耕地保护发展情景,土壤保持功能区、生物多样性保护功能区选择生态保护发展情景,人居保障功能区选择自然趋势发展情景,叠加合并得到喀斯特山区2030年模拟情景的土地资源利用空间分布情况。具体结果表明:模拟的2020年土地利用数据的总体精度为83.36%,Kappa系数为0.7021,Fo M指数为0.239,模型模拟的精确度较高,可用于预测分析研究区2030年土地利用的空间变化;不同情景下各地类发展变化不同,在自然趋势发展情景下,耕地和园地面积将会减少,林地和建设用地面积则会增加,主要发展趋势是城镇化进程加速,建设用地不断扩张;而在耕地保护发展情景下,相比于自然趋势情景,耕地面积有所增加,耕地得到有效保护;在生态保护发展情景下,林地面积将会大幅度扩张,城镇化进程中生态用地得到有效保护。(4)不同区域特征不同,主导生态功能不同,结合区域特征以及主导功能选取不同发展情景可以更好的实现区域协调发展。产品提供功能区具有较强的农业生产优势,为了保护耕地资源和守住粮食安全底线,未来的主要发展应以农业为抓手,以粮食安全为落脚点,选择耕地保护作为发展模式;土壤保持功能区适当的减缓城镇化速度,改善生态环境,调节水土流失速率;生物多样性保护功能区通过退耕还林、开展植树造林活动、划定保护区、强深林抚育、强化森林资源管理等方式增加生态系统稳定性;人居保障功能区发展乡村旅游业能更好的推动城乡融合,促进田园城市的实现,带动区域整体经济发展,同时还能促进当地文化传承和保护。