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18世纪产业革命以来,随着工业化进程的发展,人口和生产要素的城市化逐渐从发达国家向发展中国家蔓延。至21世纪初,大多数国家和地区城市化带来的生态、交通、社会等问题不断升级,成为限制城市自身发展和激化区域人地矛盾的痼疾。近年来,城市土地利用/覆盖变化及其景观格局与生态安全受到广泛关注。 外贝加尔地区对我国有着特殊的地缘政治、经济意义。上世纪90年代初至今,受到东欧剧变和经济动荡的影响,该地区人口大量外迁,许多小型聚落被废弃,但局部地区仍处于城市化进程中,且表现出与其它地区城市化较大的差异。国内外学者对这一时期该地区土地利用/覆盖变化的研究较少,城市化进程中土地利用/覆盖变化特征及其景观生态影响尚未引起重视。研究外贝加尔地区近20年来城市化背景下的土地利用/覆盖时空动态过程及其对景观格局与生态安全的影响,不仅有利于推动城市化问题和土地利用/覆盖变化的理论探讨,更可为我国加强对这一地区的了解发挥积极作用。 本研究引入转移矩阵、空间叠加分析、偏最小二乘回归模型以及景观生态风险综合指数等方法,首先对外贝加尔地区的土地利用/覆盖时空动态及其城乡聚落变迁的驱动机制进行总体把握,进而选择该地区典型城市——乌兰乌德市,通过与东北亚内陆具有相近自然、人文背景的乌兰巴托市、呼和浩特市进行对比,分析其1990-2010年间的土地利用/覆盖变化特征,并对其景观格局与生态安全形势进行评价。取得研究成果和主要结论如下: (1)外贝加尔地区林草资源丰富,后备耕地资源充足,城乡聚落规模小、空间布局较分散。1992-2009年间,该地区林地大面积扩张,裸地扩张幅度最大。城乡聚落局部显著扩张、总体缩减,与林地和草地之间此消彼长、相关度最大。 (2)经济增长是外贝加尔地区城市化进程的主要推动力,其中第三产业的发展对聚落规模的影响最为显著,种植业的发展有助于推动城市化进程,同时城市化又在一定程度上对区域农牧业生产构成威胁。工业产值、经济总量和固定资产投资也对该地区的城市化进程发挥着积极的推动作用,但影响力相对较弱。劳动年龄人口大量外迁使研究区面临劳动力不足的危机,已成为制约该地区社会经济发展的瓶颈,也是影响区域城市化进程的关键因素。 (3)近20年来,乌兰乌德市土地利用/覆盖变化显著,总体综合动态度为2.79%,1990-2000年间变化最为剧烈,综合动态度达到4.33%。城市化进程持续发展,城乡建设地类面积增长3553公顷,增幅达30%。其变化过程表现为前十年迅速扩张,后十年略有缩减。城市扩张对林地、草地的占用比例最大,并成为林草植被缩减、耕地流失和裸地扩张的重要原因之一。乌兰巴托市和呼和浩特市的城市扩张以向草地推进为主要表现,并有耕地被占用。与典型研究区表现不同的是,两个对比区城市化进程中裸地面积都有所缩减。由于实施了有效的森林保护和恢复措施,呼和浩特市城市化进程中林地面积不断扩张。 (4)城市化使乌兰乌德市、乌兰巴托市和呼和浩特市的自然景观基质遭到较为严重的破坏,其中乌兰乌德市林地面积缩减10%,乌兰巴托市草地面积缩减2%,呼和浩特市草地面积缩减了20%以上。三地景观优势度下降、斑块异质性和破碎化增强,表明都存在城乡建设缺乏规划或规划缺乏前瞻性的问题。 (5)对比1990年、2000年和2010年三期生态风险综合指数的均值,发现乌兰乌德市生态安全形势最好,乌兰巴托市居中,呼和浩特市最差。近20年来,乌兰乌德市生态安全形势不断恶化,生态风险综合指数从2.15逐步上升至3.48。乌兰巴托市生态风险综合指数由3.97逐步下降至2.21,生态安全形势转好。呼和浩特市1990年生态风险综合指数为3.63,至2000年上升至3.77,2010年恢复至3.18,生态安全形势处于波动中。 本研究在国内首次以城市化为背景对外贝加尔近20年的土地利用/覆盖变化及其景观格局与生态安全进行探讨,验证了偏最小二乘回归模型对于分析该地区土地利用/覆盖变化驱动机制的可行性,通过定量分析从城市扩张动因的角度证实了劳动力已成为研究区域社会经济发展的限制因素,并通过引入景观生态风险综合指数发现其城市景观破碎化,生态安全形势不断恶化,人地关系潜藏危机。以独特的视角揭示了该地区的社会经济发展特征,是对现有城市化理论和土地利用/覆盖变化机理研究的有益补充。以本研究为基础,可以在贝加尔湖至黑龙江流域设计东西向样带,研究外贝加尔与内蒙古东部、黑龙江北部地区土地利用/覆盖变化特征及其影响因素的差异,作为推动这一跨境区域生态保护和社会经济可持续发展的理论参考;或深入探讨这一地区城市化进程的特殊性及其生态、社会影响,为相关国家和地区理性发展城市建设、维护生态安全提供借鉴。