济南南部近郊区景观动态变化及其生态效应分析

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中文摘要：从景观生态学角度出发，城市所面临的环境污染、生态破坏等城市问题，大多是由于不合理的景观格局造成的城市内部各要素之间的不协调，从而消弱了城市景观的生态、经济和社会功能。研究景观变化以及由此引发的生态效应，具有重大的理论与实践意义。本文以景观生态学为理论基础，借助RS和GIS技术，以济南市重要的地下水直接补给区—济南南部近郊区为例，对南部近郊区1987、1995、2003年三期遥感影像进行解译，完成了景观制图工作；在此基础上，研究南部近郊景观变化及其生态效应。希望通过研究，对于南部近郊区景观格局的优化、该区生态环境的保护、维持区域生态系统的服务功能提供现实参考。通过研究得到如下主要结论： 1.南部近郊区景观数据库的建立建立景观类型分类系统，确立遥感解译标志。在此基础上，利用GIS软件(主要使用Arc/GIS8.1和Arcview3.3)，提取各景观要素并建立各景观类型的空间数据库，生成研究区三个时期的景观生态类型图。 2.南部近郊区景观格局及其动态变化研究针对不同时期的景观图，利用Arcview3.3的空间分析功能和景观空间格局分析软件FRAGSTATS，计算各时期景观指数，分析景观格局特征及变化规律。得到如下结论：(1)南部近郊区现状格局总体上以耕地为基质，城镇用地占一定比例，其他类型以小斑块镶嵌，水域和交通建设用地以东南—西北向的线性廊道贯穿全景的景观格局。研究区景观类型除城市用地外集中连片分布外，自然景观均破碎化比较严重，分离度大，连通性差，是以小斑块为主的景观格局。 (2)1987到2003年，研究区景观类型的面积变化规律表现为：耕地、有林地、水域持续减少；城市用地、农村居民点、工矿建设用地、未利用地持续增加；灌丛、疏林地、草地、园地略有波动，前三者表现为先增加后减少的趋势。景观转变规律表现为耕地、林地、水域等自然景观向城市、农村和独立工矿用地等人文景观的转变。并利用转移矩阵对各景观类型的变化特征和变化过程，进行了详细分析。 (3)区域整体的景观格局变化特征表现为：破碎化程度加重；多样性指数增加，景观异质化程度上升；蔓延度指数呈下降趋势，表明由1987年以耕地为优势景观、连接性好的景观格局逐渐向连接性较差的多种要素组成的密集格局演变。景观整体形状表现为1987-1995年趋于简单化；1995-2003年趋于复杂化。 (4)区域景观格局的变化与城市化过程有密切的关系。景观利用程度指数的变化与城市化水平指数呈现一定的正相关性。 3.南部近郊区景观变化的生态效应分析从景观水平上的生态效应和具体的单要素生态效应两个层次分析。景观水平上的生态效应主要包括以下方面： (1)生态系统服务功能变化表征生态效应。引用谢高地中国生态系统生态服务价值当量因子表，对研究区1987、1995、2003年的生态系统服务价值进行评估。依据差异，定量综合评价区域土地利用/土地覆被变化的生态效应。1987年、2003年研究区生态系统服务功能经济价值分别为1.178×109和1.016×109元，研究区整体的生态价值呈下降趋势，景观生态功能受损。景观类型中，以农田和森林生态系统经济价值减少最多。从服务功能来看，南部近郊区生态系统服务功能损失最大的是废物处理、土壤保护和水源涵养功能。 (2)整体生态环境质量变化。景观斑块破碎化，会通过降低总的生境面积导致斑块内部生境损失，使物种容易受到外界的侵袭干扰，影响景观稳定性，生态环境质量下降。以斑块数、平均斑块面积、边缘密度为参数，从景观类型和景观层次分析表明生态环境质量下降。 (3)边缘效应增强。以边界密度和景观斑块周长为参数，计算两个时期各景观类型变化情况，结果表明2003边缘效应增强。 (4)稳定性分析。主要通过斑块净边缘效应及斑块转移矩阵，从景观斑块类型水平进行稳定性分析。各斑块间的净边缘效应的差异性没有减少，说明景观斑块间的相互作用还在继续，这不利于保持斑块和景观的稳定性。 (5)基于景观结构的区域生态风险分析。基于景观结构，构建生态风险指数；通过空间采样使生态风险指数空间化；利用地统计学方法完成生态风险分析。结果表明2003年生态风险强度高值区明显增加，高值区范围扩大。单要素生态效应研究中，从林地、耕地、城镇用地变化分析造成的环境影响。结果为： (1)林地面积减少，造成森林水源涵养功能降低、生物多样性减少、水土保持能力降低；耕地面积减少、质量下降，土壤退化和土壤侵蚀严重。 (2)结合南部近郊区主要生态功能——水源涵养，分析城镇用地变化对水资源的影响。水量方面，计算城市扩展引起地表径流量的增加和地下水补给量的减少。水质方面，地表水、地下水水质均呈恶化趋势。

作者：

许风娟

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关键词：

景观生态学济南郊区景观格局生态环境生物多样性

授予学位：

硕士

学科专业：

自然地理学

导师：

王立红

学位年度：

2006

学位授予单位：

山东师范大学

语种：

中文

中图分类号：