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        汾河流域土地利用變化及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

        2022-06-08 07:09:38蘇迎慶張恩月
        干旱區(qū)研究 2022年3期
        關(guān)鍵詞:價(jià)值生態(tài)

        蘇迎慶, 張恩月, 劉 源, 劉 庚, 林 菲

        (1.太原師范學(xué)院汾河流域科學(xué)發(fā)展研究中心,山西晉中 030619;2.太原師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院,山西晉中 030619;3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,山西晉中 030800)

        土地是人類活動(dòng)的重要空間載體,土地利用/覆被變化(LUCC)是人類活動(dòng)作用于陸地表層環(huán)境的顯著形式,反映著人地系統(tǒng)的交互機(jī)制[1-2]。土地利用/覆被變化通過(guò)對(duì)全球各圈層物質(zhì)循環(huán)與能量交換實(shí)施影響,產(chǎn)生氣候變暖、生物多樣性喪失、生態(tài)系統(tǒng)健康破壞等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[3-4]。深入研究土地利用/覆被變化產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題、動(dòng)態(tài)演變規(guī)律及形成機(jī)制,對(duì)了解區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要指示意義[5]。隨著人類活動(dòng)干擾度的加大,土地利用及其功能結(jié)構(gòu)性變化更加劇烈,引發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、形成機(jī)理等問(wèn)題日益突出。因此,傳統(tǒng)的土地利用變化研究重點(diǎn)已從土地利用變化空間格局與時(shí)序過(guò)程[6]、驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)機(jī)制[7]、未來(lái)變化趨勢(shì)模擬[8]等方面向土地利用/覆被變化產(chǎn)生的影響效應(yīng)[9]方面過(guò)渡。研究尺度覆蓋行政區(qū)[10-12](全球/國(guó)家/省市等)、城市圈/群[13]、流域[14]以及生態(tài)脆弱區(qū)[15-16]等多個(gè)層級(jí)。方法上也通過(guò)結(jié)合3S 等空間可視化技術(shù)手段,運(yùn)用空間計(jì)量、數(shù)理模型等實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)的定量測(cè)算與評(píng)估。目前,土地利用生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的測(cè)度衍生出新的研究方法,如利用植被覆蓋度指數(shù)(FVC)[17]、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)[18]以及遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)[19]等指標(biāo)探測(cè)生物量分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化。另外,也有運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值模型(ESV)[20]、生態(tài)價(jià)值指數(shù)(EVI)[21]及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(EQI)[22]等基于土地利用變化遙感數(shù)據(jù)的生態(tài)環(huán)境測(cè)度。綜上所述,已有成果為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ),但是以往研究多數(shù)從單一生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)因子建立與土地利用變化的聯(lián)系,在反饋土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境影響方面存在局限。從長(zhǎng)時(shí)序尺度空間格局視角,通過(guò)選取兩類測(cè)度指標(biāo)中具有代表性的生態(tài)價(jià)值指數(shù)及植被覆蓋度,綜合反饋土地利用變化的影響機(jī)制,在技術(shù)層面上具有較好的對(duì)比性、參照性,更能反映區(qū)域土地利用變化下的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

        汾河流域是典型的黃土高原生態(tài)脆弱與采煤復(fù)合區(qū),集中山西省寧武、西山、沁水等煤田,且鐵、鋁等礦產(chǎn)資源豐富[23-24]。在長(zhǎng)期采礦、建設(shè)及耕作等人類活動(dòng)擾動(dòng)下,土地利用/覆被類型復(fù)雜多樣,由此引起的城鄉(xiāng)、工礦、耕地及生態(tài)用地間矛盾突出。在資源型地區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型背景下,原有土地利用及生態(tài)環(huán)境變化加劇,如何揭示兩者間內(nèi)生影響機(jī)制及演變規(guī)律具有迫切性及現(xiàn)實(shí)性。為此,本文基于2000 年、2005 年、2010 年、2015 年及2018 年土地利用及歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù),在選用土地利用動(dòng)態(tài)度、地學(xué)信息圖譜測(cè)算流域土地利用變化的基礎(chǔ)上,結(jié)合生態(tài)價(jià)值指數(shù)和植被覆蓋度綜合分析其影響效應(yīng),以期為流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供依據(jù)。

        1 研究區(qū)概況及方法

        1.1 研究區(qū)概況

        汾河流域地處山西省中部(35°13′4″~39°4′4″N、110°26′42″~113°26′56″E),黃土高原東緣,主要轄寧武、靜樂(lè)、婁煩、古交等40余個(gè)縣(市/區(qū)),總面積約3.95×104km2(圖1)。全境屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均氣溫11 ℃,年均降水量392.8 mm。地勢(shì)北高南低,地形以土石質(zhì)山地、黃土丘陵及河谷盆地為主。土壤類型有潮土、褐土、棕壤、粗骨土等。主要土地利用類型為耕地、林地及草地,分別占流域面積的42.69%、26.55%及25.38%。在長(zhǎng)期采礦、建設(shè)及耕作等人類高強(qiáng)度擾動(dòng)下,部分土地利用類型之間的變化幅度較大。研究區(qū)作為山西省重要的人口經(jīng)濟(jì)集聚區(qū),集中全省約40.1%的人口、42.6%的GDP,37%的糧食產(chǎn)量,30%的煤炭?jī)?chǔ)量,26.2%的煤炭產(chǎn)量,區(qū)域城鎮(zhèn)化率達(dá)到60.3%。

        圖1 汾河流域位置示意圖Fig.1 Location map of Fenhe River Basin

        1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

        遙感影像、DEM等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)及地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)。2000 年、2005 年、2010年遙感影像數(shù)據(jù)采用NASA陸地衛(wèi)星Landsat TM遙感數(shù)據(jù),2015 年、2018 年遙感影像數(shù)據(jù)采用Landsat 8 遙感數(shù)據(jù),空間分辨率30 m,5 期影像數(shù)據(jù)通過(guò)波段合成、幾何糾正、圖像增強(qiáng)等處理,經(jīng)人機(jī)交互式判讀解譯得到,解譯精度達(dá)到87.3%,按照中國(guó)土地利用/土地覆蓋數(shù)據(jù)的3 級(jí)分類系統(tǒng)對(duì)土地利用類型進(jìn)行重分類,將研究區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及未利用土地共6 類;NDVI 遙感影像數(shù)據(jù)來(lái)源于MOD13Q1 數(shù)據(jù)集,空間分辨率250 m,成像時(shí)間為對(duì)應(yīng)研究期每期的7—8月,云量均在5%以下,經(jīng)鑲嵌、投影轉(zhuǎn)換、裁剪及單位換算得到,所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一經(jīng)過(guò)裁剪校正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)化、均勻采樣等處理。

        1.3 研究方法

        1.3.1 土地利用動(dòng)態(tài)度 土地利用動(dòng)態(tài)度包括單一土地利用動(dòng)態(tài)度(K)及綜合土地利用動(dòng)態(tài)度(LC)[6],可以表征某種/綜合土地利用類型在一定時(shí)期內(nèi)的變化程度,其值越大,表示土地利用變化越強(qiáng)[25],公式如下:

        式中:Ua、Ub為研究起始期與末期單一土地利用類型面積;T為研究時(shí)段(年);LUi為初期土地利用類型的面積;ΔLUi-j為土地利用類型轉(zhuǎn)化面積的絕對(duì)值。

        1.3.2 地學(xué)信息圖譜 地學(xué)信息圖譜是集成空間、過(guò)程及屬性等特征的土地利用圖譜模型,可以反映土地利用變化的空間異質(zhì)性特征及時(shí)序變化過(guò)程[26],公式如下:

        式中:Lm為研究時(shí)段內(nèi)土地利用變化類型的編碼;La為前期土地利用類型的編碼;Lb為后期土地利用類型編碼。

        為表示發(fā)生變化的某種土地利用類型占所有發(fā)生變化的土地利用類型的比例,引入土地利用變化率P[27],公式如下:

        式中:Sxy是初期x類土地利用類型變?yōu)槟┢趛類土地利用類型的圖譜單元的面積,x≠y;n為土地利用類型的數(shù)量。

        1.3.3 生態(tài)價(jià)值劃定及生態(tài)價(jià)值指數(shù) 為量化不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,結(jié)合汾河流域本底特征,并參考與研究區(qū)類似特征的相關(guān)成果[28],對(duì)不同土地利用類型的生態(tài)價(jià)值進(jìn)行劃定并引用生態(tài)價(jià)值指數(shù)測(cè)度其生態(tài)價(jià)值(表1)。生態(tài)價(jià)值指數(shù)(Ecological Value Index,EVI)是綜合考慮研究區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型的面積比及其相應(yīng)的相對(duì)生態(tài)價(jià)值,定量表征一定土地利用格局下區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況[29],公式如下:

        表1 不同土地類型的相對(duì)生態(tài)價(jià)值Tab.1 Relative ecological value of different land types

        式中:EVI、EVIi分別表示總體生態(tài)價(jià)值指數(shù)及第i種土地利用類型的生態(tài)價(jià)值指數(shù);m為土地利用類型的數(shù)量;Vi表示第i種土地利用類型的相對(duì)生態(tài)價(jià)值;Ri表示第i種土地利用類型面積占研究區(qū)域總面積的百分比。

        1.3.4 歸一化植被指數(shù)與植被覆蓋度 植被覆蓋度(Fractional Vegetation Cover,F(xiàn)VC)是指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比[30];歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是通過(guò)測(cè)量近紅外(植被強(qiáng)烈反射)和紅光(植被吸收)之間的差異來(lái)量化植被[31],用于監(jiān)測(cè)植被的生長(zhǎng)狀態(tài)和植被覆蓋度,與植被覆蓋度呈正比,兩者依據(jù)像元二分模型原理建立聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)植被覆蓋度估算[32],公式如下:

        式中:NIR 表示近紅外波段;R為紅光波段;FVCa為混合像元中的植被所占的面積比,即一個(gè)像元的植被覆蓋度;NDVIs,NDVIv分別表示無(wú)植被覆蓋的像元的NDVI 值與全植被覆蓋的像元的NDVI 值;NDVIs閾值介于[-0.1,0.2],根據(jù)頻率統(tǒng)計(jì)并結(jié)合多年數(shù)據(jù)特征分別取土地利用單元內(nèi)累計(jì)頻率5%與95%的NDVI 值為NDVIs,NDVIv。其中,NDVI 值采用最大值合成法將每年的NDVImax用以分析研究區(qū)植被覆蓋的年際變化。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 流域土地利用時(shí)空演變分析

        2.1.1 流域土地利用時(shí)序演變特征 2000—2018年,流域6 類土地利用類型面積呈現(xiàn)3 類變化趨勢(shì)(圖2a),建設(shè)用地、林地呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),增長(zhǎng)面積分別為1350.90 km2、85.50 km2,增長(zhǎng)率分別為92.83%、0.96%;耕地、草地出現(xiàn)小幅下降趨勢(shì),縮減面積分別為729 km2、674.10 km2,縮減率分別為-5.02%、-7.63%;水域及未利用土地維持多年平均水平,平均面積為297 km2、7.92 km2。2000—2018年,綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為4.34%(圖2b),單一土地利用動(dòng)態(tài)度增長(zhǎng)最快是建設(shè)用地及林地,分別為5.16%、0.05%;未利用土地、水域、草地及耕地為下降趨勢(shì),分別下降-2.22%、-0.53%、-0.42%及-0.28%。分析發(fā)現(xiàn),多年來(lái)土地利用綜合動(dòng)態(tài)度較小與流域環(huán)境因素限制(如地形、水系等)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有關(guān),建設(shè)用地土地利用動(dòng)態(tài)度較高符合流域經(jīng)濟(jì)與城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。

        圖2 汾河流域各時(shí)序土地利用面積變化及動(dòng)態(tài)度Fig.2 Land use area change and dynamic attitude in Fenhe River Basin

        2.1.2 流域土地利用空間格局特征 由研究期土地利用現(xiàn)狀可見(jiàn)(圖3),土地利用空間格局呈現(xiàn)建設(shè)用地、耕地集中于流域盆地核心區(qū),草地、林地集中于流域邊緣區(qū)的分異特征。其中,主要土地利用類型為耕地、林地及草地,分別占流域面積的42.69%、26.55%及25.38%;建設(shè)用地僅占流域面積的4.60%。研究區(qū)處于黃土高原東部,地形以土石質(zhì)山地(占48.2%)、黃土丘陵(占26.0%)及河谷盆地(占25.8%)為主,滿足建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域相對(duì)較少,故宜林、宜草等區(qū)域面積較大。對(duì)土地利用轉(zhuǎn)移圖譜單元識(shí)別發(fā)現(xiàn)(圖4),時(shí)序上,2000—2005年、2005—2010 年、2010—2015 年,前3 期研究時(shí)序土地利用轉(zhuǎn)型為“穩(wěn)定型”,2015—2018 年,土地利用轉(zhuǎn)型為“劇烈型”。空間上,流域具有空間異質(zhì)性的圖譜單元共27類,且集中位于中下游盆地及山區(qū)丘陵向盆地的過(guò)渡地帶。其中,耕地-草地、草地-耕地、耕地-建設(shè)用地、草地-林地、林地-草地相互轉(zhuǎn)換面積最大,共計(jì)轉(zhuǎn)換面積為11181.6 km2,總體轉(zhuǎn)換率達(dá)73.58%。

        圖3 2000年、2005年、2010年、2015年、2018年汾河流域土地利用格局Fig.3 Land use pattern of the Fenhe River Basin in 2000,2005,2010,2015 and 2018

        圖4 汾河流域各時(shí)序土地利用轉(zhuǎn)型圖譜Fig.4 Geo-graphic of land use change for each sequential element in the Fenhe River Basin

        各時(shí)序單元土地利用漲落勢(shì)情況(圖5)與土地利用轉(zhuǎn)移圖譜時(shí)序變化趨勢(shì)一致,2000—2018 年,土地利用漲落勢(shì)顯著變化區(qū)主要位于太原、臨汾、運(yùn)城盆地及其與山地過(guò)渡區(qū),其中,漲勢(shì)幅度最高為建設(shè)用地與林地,轉(zhuǎn)入面積分別為1708.20 km2、126.90 km2;落勢(shì)幅度最高為耕地與草地,轉(zhuǎn)出面積分別為943.20 km2、866.70 km2。結(jié)合流域治理背景,以2015 年為時(shí)間節(jié)點(diǎn),在此之前流域治理多趨于小規(guī)模治理,此時(shí)期主要修復(fù)任務(wù)是汾河源煤礦及污染企業(yè)關(guān)停搬遷、地下水超采區(qū)限采停采及干流植被建設(shè)等,不涉及大規(guī)模土地整治工程,因此,對(duì)土地利用變化的驅(qū)動(dòng)相對(duì)較弱。自2015年以后,山西省先后出臺(tái)《汾河流域生態(tài)修復(fù)規(guī)劃(2015—2030年)》《以汾河為重點(diǎn)的“七河”生態(tài)保護(hù)與修復(fù)總體方案》等治理項(xiàng)目,流域國(guó)土空間綜合整治與生態(tài)修復(fù)力度加大,期間土地集約化整治,造成此時(shí)期土地利用轉(zhuǎn)型及漲落勢(shì)情況相較前幾期變化顯著。

        圖5 汾河流域各時(shí)序單元土地利用漲落勢(shì)圖譜Fig.5 Land use fluctuation map of temporal units in Fenhe River Basin

        2.2 流域生態(tài)環(huán)境效應(yīng)時(shí)空演變分析

        2.2.1 生態(tài)價(jià)值指數(shù)時(shí)空演變特征 2000—2018年,流域生態(tài)價(jià)值指數(shù)(EVI)時(shí)序演變呈現(xiàn)“下降-增長(zhǎng)-下降”的波浪狀曲線特征(圖6);各比對(duì)年生態(tài)價(jià)值指數(shù)時(shí)空格局整體呈現(xiàn)低值斑塊鑲嵌高值區(qū)域的分布特征,且低值斑塊呈現(xiàn)逐年增大的趨勢(shì)(圖7)。由于生態(tài)價(jià)值指數(shù)通過(guò)耦合各土地利用類型的面積比例,測(cè)算其相對(duì)生態(tài)價(jià)值,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)[28]中不同土地利用類型相對(duì)生態(tài)價(jià)值背景值,耕地、林地、草地及水域生態(tài)價(jià)值相對(duì)較高,建設(shè)用地與未利用土地則反之。2000—2005年,生態(tài)價(jià)值指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),由2000 年的0.4924 下降到2005年的0.4885,下降率為-0.79%,其中,耕地、林地生態(tài)價(jià)值指數(shù)下降率分別達(dá)到-0.58%、-1.26%;草地、水域、建設(shè)用地生態(tài)價(jià)值指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),建設(shè)用地上升最高,達(dá)到5.57%,由于較高生態(tài)價(jià)值的土地利用類型(林地、水域等)轉(zhuǎn)移為較低生態(tài)價(jià)值的土地利用類型(建設(shè)用地等),造成該時(shí)段研究區(qū)生態(tài)價(jià)值指數(shù)下降、低值斑塊擴(kuò)大。2005—2010 年,生態(tài)價(jià)值指數(shù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),增長(zhǎng)率為0.55%,按貢獻(xiàn)率高低排序?yàn)椋航ㄔO(shè)用地、林地、水域、草地,增長(zhǎng)率分別為5.10%、1.25%、1.19%、0.03%,類比土地利用類型生態(tài)價(jià)值轉(zhuǎn)移規(guī)律,在流域治理背景下,退耕還草、還林以及興建城市綠地等舉措促進(jìn)流域生態(tài)價(jià)值指數(shù)的階段性增長(zhǎng)。2015—2018年,生態(tài)價(jià)值指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),下降率為-1.61%,水域、草地等高生態(tài)價(jià)值的土地利用類型生態(tài)價(jià)值指數(shù)下降總和為-18.90%,而低生態(tài)價(jià)值的建設(shè)用地生態(tài)價(jià)值指數(shù)增長(zhǎng)率高達(dá)63.58%,迫使流域生態(tài)價(jià)值指數(shù)階段性下降。

        圖6 2000—2018年汾河流域生態(tài)價(jià)值指數(shù)變化趨勢(shì)Fig.6 Trend of ecological value index in Fenhe River Basin from 2000 to 2018

        圖7 2000年、2005年、2010年、2015年及2018年汾河流域生態(tài)價(jià)值指數(shù)時(shí)空格局Fig.7 Spatial-temporal pattern of ecological value index of Fenhe River Basin in 2000,2005,2010,2015 and 2018

        2.2.2 植被覆蓋度時(shí)空演變特征 2000—2018 年,流域植被覆蓋度(FVC)變化趨勢(shì)及時(shí)空格局顯示(圖8、圖9),植被覆蓋度整體經(jīng)歷“增長(zhǎng)-下降-增長(zhǎng)”的演變特征;時(shí)空格局呈現(xiàn)低值斑塊鑲嵌高值區(qū)域的特征,且具有時(shí)間異質(zhì)性。具體來(lái)看,流域核心盆地區(qū)的建設(shè)用地、水域等植被覆蓋度介于0%~20%,耕地植被覆蓋度介于40%~60%,各占流域面積的2.93%和19.70%;流域邊緣山區(qū)林地、草地等植被覆蓋度介于80%~100%,占流域面積的38.10%。結(jié)合時(shí)序分析,2000—2010 年、2015—2018 年,兩時(shí)序植被覆蓋度為上升階段,增長(zhǎng)率依次為4.04%、8.90%,2010—2015年,植被覆蓋度為下降階段,下降率為-1.33%,該時(shí)序植被覆蓋度0%~20%的區(qū)域擴(kuò)大8.73%,植被覆蓋度20%~40%、40%~60%及60%~80%的區(qū)域共縮減-1.35%,具體表現(xiàn)為低植被覆蓋度的土地利用類型(建設(shè)用地、水域等)擠占較高植被覆蓋度的土地利用類型(耕地、林地等),共同導(dǎo)致此時(shí)段植被覆蓋度的下降。2015—2018 年,植被覆蓋度0%~20%、20%~40%的區(qū)域共縮減-46.99%,植被覆蓋度40%~60%、60%~80%、80%~100%的區(qū)域共擴(kuò)大6.18%,其中,植被覆蓋度40%~60%的耕地貢獻(xiàn)率達(dá)到2.19%,此時(shí)期基于流域國(guó)土整治政策的調(diào)整,退耕力度的減弱以及城鎮(zhèn)綠地的建設(shè),使得植被覆蓋度整體提高。

        圖8 2000—2018年汾河流域植被覆蓋度變化趨勢(shì)Fig.8 The change trend of fractional vegetation cover in Fenhe River Basin from 2000 to 2018

        圖9 2000年、2005年、2010年、2015年及2018年汾河流域植被覆蓋度時(shí)空格局Fig.9 Spatiotemporal pattern of fractional vegetation cover in Fenhe River Basin in 2000,2005,2010,2015 and 2018

        2.3 流域土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化的影響

        以生態(tài)價(jià)值指數(shù)與植被覆蓋度為監(jiān)測(cè)指標(biāo)測(cè)度流域土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化的影響,空間上兩類指標(biāo)變化劇烈區(qū)域與土地利用變化區(qū)呈現(xiàn)斑塊重疊,時(shí)序上受不同的主導(dǎo)土地利用類型影響,兩類指標(biāo)的波動(dòng)及變化趨勢(shì)存在差異。具體來(lái)看,生態(tài)價(jià)值指數(shù)的時(shí)序演變是受較高生態(tài)價(jià)值的土地利用類型(林地、水域等)與較低生態(tài)價(jià)值的土地利用類型(建設(shè)用地、耕地等)相互轉(zhuǎn)移影響;植被覆蓋度的時(shí)序演變則受較高植被覆蓋度的土地利用類型(林地、耕地、草地)與低植被覆蓋度的土地利用類型(建設(shè)用地、水域等)相互轉(zhuǎn)換影響。由于流域治理有較明顯的階段性特征,研究時(shí)段早期治理主要為源頭及干流重點(diǎn)區(qū)域的植被建設(shè),對(duì)流域生態(tài)環(huán)境整體提升驅(qū)動(dòng)不足,土地利用變化以無(wú)序變化為主,導(dǎo)致生態(tài)價(jià)值指數(shù)下降。而耕地是植被覆蓋度40%~60%的貢獻(xiàn)源,約占流域面積的19.70%,該階段草地轉(zhuǎn)出為耕地,對(duì)流域植被覆蓋度影響較小,故兩者波動(dòng)趨勢(shì)存在差異。隨著流域治理規(guī)模的擴(kuò)大,退耕還林、還草及封山育林等舉措的實(shí)施,使得生態(tài)價(jià)值指數(shù)處于上升趨勢(shì),但植被覆蓋度增長(zhǎng)后出現(xiàn)拐點(diǎn),表明林地封育治理達(dá)到階段性飽和,采取退耕還草等為主的治理措施降低了植被覆蓋度。

        3 結(jié)論

        (1)2000—2018年,汾河流域建設(shè)用地、林地呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),增長(zhǎng)面積分別為1350.90 km2、85.50 km2,增長(zhǎng)率分別為92.83%、0.96%;耕地、草地出現(xiàn)小幅下降趨勢(shì),縮減面積分別為729 km2、674.10 km2,縮減率分別為-5.02%、-7.63%;水域及未利用土地維持多年平均水平,平均面積為297 km2、7.92 km2。空間格局呈現(xiàn)建設(shè)用地、耕地集中在流域盆地核心區(qū),草地、林地集中于流域邊緣區(qū)的分異特征。

        (2)各時(shí)序綜合土地利用動(dòng)態(tài)度、土地轉(zhuǎn)移圖譜、土地利用漲落勢(shì)變化近似,顯著變化區(qū)域主要位于太原、臨汾、運(yùn)城盆地及其與山地過(guò)渡區(qū)。2000—2018年,綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為4.34%,單一土地利用動(dòng)態(tài)度及土地利用漲勢(shì)幅度最高的是建設(shè)用地及林地,增長(zhǎng)速度與漲勢(shì)幅度分別為5.16%、0.05%及1708.20 km2、126.90 km2。

        (3)基于不同的主導(dǎo)土地利用類型影響,生態(tài)價(jià)值指數(shù)時(shí)序演變呈現(xiàn)“下降-增長(zhǎng)-下降”的波浪狀曲線特征;植被覆蓋度經(jīng)歷“增長(zhǎng)-下降-增長(zhǎng)”的演變特征;空間格局上與土地利用變化區(qū)呈現(xiàn)斑塊重疊。地形結(jié)構(gòu)、用地標(biāo)準(zhǔn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)保政策等因子驅(qū)動(dòng),使得未來(lái)流域土地利用變化或?qū)⒓哟髮?duì)生態(tài)環(huán)境的脅迫增強(qiáng)。

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