（自然地理学专业论文）呼和浩特市土地利用变化与景观生态功能响应研究.pdf

内蒙古师范大学硕士学位论文 中文摘要 本文以n 乎和浩特市域做为研究区域，主要研究土地利用变化与生 态功能效应响应问题研究。首先，在a r c - v i e w 和m a p g i s 等地理信息 系统的支持下，利用遥感影像信息、土地利用变更资料及经济统计等 资料，借助于相关的数学模型，对呼和浩特1 9 9 6 2 0 0 5 年土地利用 时空变化，景观生态格局变化进行了研究，揭示了土地利用和景观生 态格局变化特征；其次，建立了景观生态服务功能评价指标体系，并 对三期景观生态服务功能价值进行了计算和分析。最后，对呼和浩特 市土地利用变化与景观生态月艮务功能之间的响应关系进行了研究。研 究结果显示： ( 1 ) 土地利用与景观格局变化特征：各类型变化程度不一，耕地草 地呈减少趋势，林地、建设用地、未利用地呈增加趋势；景观格局指 数计算结果显示，呼和浩特市域景观格局总体呈现出破碎化度增大、 优势度减少、多样性增加方向发展。 ( 2 ) 借鉴c o s t a n z a 的1 7 项和谢高地9 项生态服务功能和指标，结 合本地区资料情况确定呼和浩特7 项评价指标，即生产功能，保持土 壤功能，水源涵养功能，维持生物多样性功能，生态旅游功能，气体 调节功能，环境净化功能。选取对生态功能贡献最大的四类景观生态 系统进行了功能价值估算。 ( 3 ) 生态服务功能评估计算结果显示：1 9 9 6 - 2 0 ( 5 5 年市域景观生态 系统服务功能总体呈增加趋势。其中林地生态系统的生态服务价值最 大，其支持的生态功能最强。在整个生态系统服务功能中占有重要的 位置。从功能类型看十年来增长最快的是旅游生态服务功能。气体调 节功能，保持土壤功能，维持生物多样性功能在研究时段有所增加。 环境净化功能与水源涵养功能略有减少。 ( 4 ) 从区域差异来看十年间各旗县的功能价值比例不断地发生变化， 但呈现不断增长的趋势。托县的生态服务功能价值，直处于最低位。 和林县各年生态功能价值量变化不大，呼和浩特市区在研究时段生态 功能价值呈不断地增加。武川县生态功能及其价值量变化比较大，土 内蒙古师范大学硕士学位论文 左旗的生态功能比较稳定，价值最高。清水河的生态功能价值也比较 稳定，但其生态功能较弱，价值较低。 ( 5 ) 从整体来看呼和浩特生态景观功能服务价值不断地增加，功能 不断地增强。表明呼和浩特在经济发展和城市化过程的同时，不断调 整土地利用结构利用方式，重视生态环境的改善，生态环境有向良性 循环方向发展的趋势。 ( 6 ) 综上所述，1 9 9 6 2 0 0 5 年十年间呼和浩特市域景观生态功能的 改善得益于土地利用变化过程中林业用地类型的增加。 关键词：呼和浩特市，土地利用变化，景观生态格局，生态系统服务 功能价值 内蒙古师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sp a p e lh o h h o td o m a i na s 。t h es t u d ya r e a ，m a i n l yo fl a n du s e c h a n g ea n de c o l o g i c a lr e s p o n s et ot h eq u e s t i o no ff u n c t i o n a le f f e c t s f i r s t o fa l l ，s u c ha sa r c v i e wa n dm a p g i sg i ss u p p o r t ，u s i n gr e m o t es e n s i n g i m a g ei n f o r m a t i o n ，l a n du s ec h a n g ed a t aa n de c o n o m i cs t a t i s t i c s ，b y m e a n so ft h er e l e v a n tm a t h e m a t i c a lm o d e l ，h o h h o t19 9 6 2 0 0 5o nl a n d u s ec h a n g e ，c h a n g e si nt h el a n d s c a p ee c o l o g i c a lp a t t e r nh a sb e e ns t u d i e d ， r e v e a l st h e p a t t e r n o fl a n du s ea n dl a n d s c a p e e c o l o g i c a lv a r i a t i o n ； s e c o n d ，t h ee s t a b l i s h m e n to fal a n d s c a p ee c o s y s t e ms e r v i c e so f e v a t u a t i o n i n d e x 一y s t e m ，a n d t h r e e ! a n d s c a p ev a l u eo fe c o s y s t e m s e r v i c e sw e r ec a l c u l a t e da n da n a l y z e d f i n a l l y , l a n du s ec h a n g ea n d l a n d s c a p er e s p o n s er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es e r v i c e sw a ss t u d i e d t h e r e s u l t ss h o w e d ： ( 1 ) l a n du s ea n dl a n d s c a p ep a t t e r nc h a r a c t e r i s t i c s ：t h et y p eo fc h a n g e v a r i e s ，t e n d e dt od e c r e a s eg r a s sl a n d ，f o r e s tl a n d ，c o n s t r u c t i o nl a n da n d u n u s e dl a n dt e n d e dt oi n c r e a s e ；l a n d s c a p ein d i c e ，ss h o w e d ，h o h h o t d o m a i nl a n d s c a p es h o w i n gaf r a g m e n t a t i o nd e g r e eo ft h eo v e r a l li n c r e a s e ， r e d u c et h e d o m i n a n c ea n dd i v e r s i t yi n c r e a s ed ir e c t i o n ( 2 ) r e f e r e n c ec o s t a n z a l s 17a n dt h a n kh e i g h t s9a n di n d i c a t o r sf o r e c o s y s t e ms e r v i c e s ，i n f o r m a t i o no nt h es i t u a t i o ni nt h er e g i o nc o m b i n e d w i t hh o h h o t7e v a l u a t i o nt od e t e r m i n e t h ep r o d u c t i o nf u n c t i o n ，s o i l c o n s e r v a t i o nf u n c t i o n ，w a t e r c o n s e r v a t i o n ，m a i n t a i n i n gb i o d i v e r s i t y , f u n c t i o n a l ，e c o - t o u r i s mf e a t u r e s ，g a sr e g u l a t i o nf u n c t i o n s ，e n v i r o n m e n t a l p u r i f i c a t i o n s e l e c tt h el a r g e s tc o n t r i b u t i o nt ot h ee c o l o g i c a lf u n c t i o no f t h ef o u rc a t e g o r i e so f l a n d s c a p ee c o s y s t e m so f t h ef u n c t i o nv a l u e ( 3 ) e c o s y s t e ms e r v i c e s a s s e s s m e n tr e s u l t ss h o w ：u r b a nl a n d s c a p e 1 9 9 6 2 0 0 5 ，e c o s y s t e ms e r v i c e sd o m a i ni n c r e a s e dg e n e r a l l y i nw h i c ht h e e c o l o g i c a l f o r e s t e c o s y s t e ms e r v i c ev a l u eo ft h el a r g e s te c o l o g i c a l 内蒙古师范大学硕士学位论文 f u n c t i o n so fi t s s t r o n g e s ts u p p o r t ，e c o s y s t e ms e r v i c e s i nt h ew h o l e o c c u p i e da ni m p o r t a n tp o s i t i o n y e a r sf r o mt h ef u n c t i o nt y p et os e et h e f a s t e s tg r o w t hi nt h et o u r i s m e c o s y s t e ms e r v i c e s g a sr e g u l a t i o n a n d f u n c t i o no fs o i lf u n c t i o n s ，m a i n t e n a n c eo fb i o d i v e r s i t yf e a t u r e si nt h e s t u d yp e r io di n c r e a s e d e n v i r o n m e n t a lp u r i f i c a t i o nf u n c t i o nd e c r e a s e d s l i g h t l yw i t hw a t e rc o n s e r v a t i o n ( 4 ) y e a r sf r o mt h er e g i o n a ld i f f e r e n c e so fv i e wb e t w e e nt h ef u n c t i o n a l v a l u eo fa l lc o u n t i e si nt h ep r o p o r t i o no fc o n s t a n tc h a n g e ，b u ts h o w sa g r o w i n gt r e n d c o u n t ya s k e dt h ev a l u eo fe c o s y s t e ms e r v i c e s ，h a sb e e ni n t h el o w e s t a n dl i n nc o u n t yt h ea n n u a lv a l u eo fe c o l o g i c a lf u n c t i o n c h a n g e dl i t t l e ，h o h h o ta r e ai nt h es t u d yp e r i o dt h ev a l u eo fe c o l o g i c a l f u n c t i o n sw e r ei n c r e a s i n g e c o l o g i c a lf u n c t i o na n dv a l u ew u c h u a nq u i t e b i gc h a n g e s ，t h ee c o l o g i c a lf u n c t i o n so fs o i lz u o q i ，m o r es t a b l e ，t h e h i g h e s tv a l u e q i n g s h u i h ev a l u eo ft h ee c o l o g i c a lf u n c t i o no fr e l a t i v e l y s t a b l e ，b u tt h e i re c o l o g i c a lf u n c t i o ni sw e a k ，l o wv a l u e ( 5 ) o nt h ew h o l ee c o l o g i c a ll a n d s c a p ef u n c t i o nh o h h o ts e r v i c e sv a l u e i n c r e a s i n g ，f u n c t i o ni sg r o w i n g t h a th o h h o ti nt h ep r o c e s so fe c o n o m i c d e v e l o p m e n ta n dc i t y , w h i l ec o n s t a n t l ya d j u s t i n gl a n du s es t r u c t u r e ，u s e p a t t e r n s ，a t t e n t i o n t ot h e i m p r o v e m e n to fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ， e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tv i r t u o u sc i r c l ed i r e c t i o nt ot h et r e n d ( 6 ) a b o v e ，h o h h o td o m a i n19 9 6 2 0 0 5d e c a d et oi m p r o v et h ee c o l o g i c a l f u n c t i o n so ft h el a n d s c a p ed u et ol a n du s ec h a n g ep r o c e s si nt h ei n c r e a s e o ff o r e s tl a n dt y p e s ，f o r e s t r yl a n du t i l i z a t i o nt oi m p r o v et h ev a l u eo f e c o s y s t e ms e r v i c e si st o u r i s m ，t h ev a l u eo fg a sr e g u l a t i o nf u n c t i o n st o m a i n t a i ns o i lf u n c t i o nv a l u et ot h e i rm e s s a g e k e yw o r d ：h o h h o t ，l a n du s ec h a n g e ，l a n d s c a p ep a t t e r n ，t h e v a l u eo fe c o s y s t e ms e r v i c e s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机 密、商业秘密及其他合法权益。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。 签名：盈氐 1 日期：2 _ 0 1 0 年6 月2 9 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学 位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：奄匙良 导师签名：研飞式档 日期：2 a l o 年6 月四日 1 绪论 1 绪论 1 1 选题依据与意义 1 1 1 选题依据 土地利用方式的变化影响着许多自然现象和生态过程，随着社会的发展，土地 利用方式不断发生着变化。导致景观格局和生态系统同时也在变化。不同的生态 系统对应着不同的生态服务功能，同时生态系统的类型、面积以及空间分布的变 化也直接影响生态系统所提供服务的大小和种类。研究如何使土地资源利用与景 观生态环境协调发展，从而使生态功能价值达到最大成为一项重要内容。 呼和浩特市自然生态环境本底较差，在城市化进程中出现了土地资源利用不 合理和局部生态环境的破坏现象。认识呼和浩特市土地资源开发利用过程中导致 的生态环境变化，可以进一步加强对自治区首府地区生态安全研究，促进土地资 源的可持续利用；也为土地管理、环境保护部1 与农林牧生产、市政部门之间协 调开发利用土地资源与环境保护矛盾，适当调整各区域资源利用与生态环境建设 与保护提供一定的科学依据。 1 1 2 选题意义 景观生态学是一门综合性极强的学科，景观生态功能评价即景观适宜性评价， 是根据区域景观资源与环境特征、发展需求与资源利用要求，确定景观类型对某 一用途的适宜性和限制性，并进行不同景观利用类型的经济效益、生态效益和风 险分析，以达到既维持生态平衡，又提高社会经济效益的目的。景观生态功能的正 常发挥还受到区域自然社会经济特征、科学技术发展水平、景观生态系统结构特 征、土地利用变化等多种因素的影响。通过不同社会发展时期土地利用变化和景 观生态功能的响应分析，寻找二者之间的关系，成为重要内容。 呼和浩特市域处于典型的半干旱地区的农牧交错带的南缘，较为多样的区域 环境条件适合于本文理论内容的研究。研究土地利用与景观生态系统服务功能响 应的关系，对如何使土地资源利用和生态环境保护达到协调一致，土地退化的综 合整治等有着重要意义：呼和浩特市作为首府城市，随着其城市化进程的不断加 快，土地资源开发利用过程中导致的景观生态格局变化，生态环境的变化对未来 选题来源：论文是内蒙古自然科学基金“呼和浩特市十地资源合理利用与景观生态功能i 响应( 2 0 0 7 1 1 0 2 0 6 0 2 ) ” 的部分内容。 内蒙古师范大学硕士学位论文 呼和浩特市的社会经济可持续发展产生重大影响。寻找保证区域生态环境变化的 土地利用结构和景观生态格局模式，对该区域的土地资源管理或宏观环境保护策 略的调整具有重要实践与应用意义。 1 2 研究内容 论文以自然地理学、士地科学、生态景观学等理论为基本框架，利用遥感地 理信息系统提供基本数据，对呼和浩特土地变化与生态功能的响应关系做了综合 研究。从合理利用土地资源，调整土地利用结构，保证市域生态安全角度出发， 建立定土地利用方式下相应的景观生态服务功能评价体系，并完成了市域各行 政区和主要生态功能区的景观生态服务功能价值估算。为呼和浩特合理利用土地 资源提供了科学依据。 ( 1 ) 呼和浩特市域土地利用变化和景观生态格局变化分析 利用t m 影像和1 9 9 6 年土地利用现状图件，获得了呼和浩特市域1 9 9 6 年、2 0 0 0 年、2 0 0 5 年三期土地利用数据，采用土地利用变化度分析呼和浩特市域十年土地 利用的动态变化特征。 利用上述土地利用数据，通过数据转换获得景观生态类型基础数据，使用景 观格局指数分析呼和浩特市域景观生态格局变化特征。 ( 2 ) 呼和浩特市景观服务生态功能价值评价体系研究 借鉴c o s t a n z a 的1 7 项和谢高地9 项生态服务功能和指标，结合研究区区域特 征、资料可得性等，确定了包含物质生产功能、保持土壤功能、水源涵养功能、 维持生物多样性功能、生态旅游功能、气体调节功能、环境净化功能等七个方面 的景观生态服务功能评价体系，并结合相关研究文献，确定生态服务功能价值估 算指标值。 ( 3 ) 研究区景观生态服务功能价值估算 以行政区( 旗、县、区) 评价单元，完成三期四类景观生态系统生态服务功 能价值估算和评价单元综合生态服务功能价值估算，并进行功能价值的时空与结 构变化特征分析。 ( 4 ) 研究区土地利用变化与景观生念功能的响应分析 通过土地利用变化与景观生态功能服务价值分析，找到呼和浩特土地合理利 用与景观生态功能的响应关系，为协调土地资源合理利用和生态环境保护之间的 关系提供一定的依据。 2 1 绪论 1 3 研究方法与技术路线 1 3 1 资料来源 ( 1 ) 影像资料：收集了2 0 0 0 年，2 0 0 5 年两期t m 遥感影像，获得同期土地利用基 础数据信息。 ( 2 ) 图件资料：收集1 9 9 6 年呼和浩特土地利用现状图，利用m a p g i s 软件的数据 处理功能，提取1 9 9 6 年土地利用基础数据信息。 ( 3 ) 数据资料：收集1 9 9 6 - 2 0 0 6 年呼和浩特市统计年鉴，呼和浩特土壤资料等， 获得生态功能评价指标基础数据。 ( 4 ) 实验与观察资料：利用昭和草原生态与土壤侵蚀定位观测站，自然地理实验 室获得气象，土壤等指标。 ( 5 ) 文献资料：查询相关文献，研究区历史方面资料。 1 1 3 2 研究方法 ( 1 ) 地理信息系统研究方法 将获取的，t m 影像用n v 软件进行处理，在利用m a p g i s 软件处理影像数据，获 得呼和浩特1 9 9 6 年，2 0 0 0 年，2 0 0 5 年遥感数据。通过景观分析软件f r a g s t a t s 和软件模块获得各种景观模型分析结果。 ( 2 ) 模型分析方法 利用已有模型，如景观指数模型、土地动态度等研究了土地利用变化与生态 景观格局变化。 ( 3 ) 文献资料统计分析方法 利用e x c e l 等软件进行统计分析，来计算呼和浩特生态功能价值。 内蒙古师范大学硕士学位论文 1 3 3 技术路线 图1 - 1技术路线 4 1 绪论 2 国内外研究综述 2 1 土地利用变化过程与驱动力的研究 国外对于土地利用变化和驱动力的研究，首先可以发现土地利用覆被变化 ( t u c c ) 研究的根本出发点是通过对土地一人类驱动力一土地利用覆被一全球变 化一环境反馈间相互机制相互认识，建立能够预测土地利用覆被变化，从而进一 步评价环境变化而且提供决策支持的l u c c 模型；其次在多种驱动力因素中，主要 注重人类活动也就是社会经济驱动因素的研究，关于自然环境驱动力的研究较少， 这主要是因为自然环境驱动力主要改变的是土地覆被变化，通过土地覆被变化来 影响土地利用的变化，而社会经济驱动因素则是土地利用变化的最主要原因，通 过土地利用变化而引起土地覆被变化，从而进一步引起土地利用的变化；第三关 于驱动力因子的多种研究中，都对人口以定量的方式进行了研究，而对其它因素 缺少定量的、准确的描述，因此可见人口是土地利用变化的重要社会经济驱动因 素，现代人口的变化与土地利用变化间存在的相关性较强。 我国对于土地利用变化的研究侧重于研究社会经济驱动与土地利用变化的相 互关系，主要是选择相应地区进行案例分析。例如，彭补拙运用主成分分析方法 对锡山市耕地面积变化的社会驱动力作了定量分析。王静爱等在对北京城乡过渡 区土地利用变化驱动力分析中，分别从与人类活动相关的景观组分变化、宏观政 策、区域尺度的资金投入等因子、局部尺度的城镇扩展因子以及人类个体行为等 多方面进行分析。龙花楼等运用典型相关分析方法对安徽省9 0 年代中期和2 0 0 0 年之间的土地利用变化驱动力因子进行了统计分析，定量诊断出各驱动因子对安 徽省土地利用变化的贡献作用大小。袁俊采用了逐步回归分析模型对湖北省土地 利用变化的经济驱动力进行分析。总之，我国系统研究土地利用覆被变化的时间 不长，目前的研究主要侧重在些代表性地区，通过遥感、野外观测与调查统计 数据的模型计算与分析，探讨土地利用变化过程、驱动机制与环境效应【m 】。 2 2 景观格局变化分析 景观格局变化分析是景观生态学研究的重要方面，总体来说其研究方法是从 定性描述发展到定量分析乃至模型预测。5 0 年代以前，景观格局研究主要是通过 内蒙古师范大学硕士学位论文 定性分析手段。如f o m r n a l 9 8 6 年在其著作景观生念学中根据景观结构特征划 分出4 种景观类型，即斑块散布的景观、网络状景观、指状景观和棋盘状景观，4 种景观中斑块分柿构型刁i 同，对应的基本生态过程也各异。8 0 年代以后，对景观 格局的定量分析成为研究热点。其中，t u r n e rmg ( 1 9 8 8 ) 等年发表在景观生态 学杂志上的对美国佐治- 、亚洲景观格局变化的研究是在这方面所做的较早的工作， 并具有较大的借答意义。他们利用1 9 3 5 年到1 9 8 5 年共计五十年的该州航片等资 料，对其土地利用变化、景观空间格局、景观多样性以及模拟景观格局变化四个 方面进行研究，同时还讨论了该州土地利用变化的生态学影响和资源利用趋势， 并根据佐治亚洲景观结构变化研究结果提出了七点生态环境保护建议。 国内对景观格局动态的分析始于9 0 年代初，主要包括土地利用图、植被分布 图等专题地图，航空像片，卫星数据等，并且随着遥感技术的发展，数据的精度、 时相呈越来越多样化的趋势，使得景观格局研究可在多个尺度上进行。从研究方 法看，采用景观指标法柬定量研究景观格局的工作基本都采用了6 i s 、统计分析模 型等先进手段，有的还采用了f r a g s t a t s 等专门软件。例如杨国靖等( 2 0 0 3 ) 利用 西水自然保护站2 0 0 1 年1 ：5 万林相图与地理信息系统软件a i c g i s 及景观结构分 析软件f r g a s t a t s ( 栅格版) 相结合，从景观总体特征、斑块面积、斑块周长、斑块 数和分形维数方面对祁连山森林景观格局分析及破碎化进行了评价。全志杰等 ( 1 9 9 7 ) 应用3 个时期航空遥感图像为基本信息源，在a r c i n o f 系统的支持下，选 取嵌块大小、分维数、优势度、多样性指数、均匀性指数等指标，对黄土高原沟 壑区泥河沟流域土地景观空间格局的动态演变进行了分析。 生态脆弱地区的生态环境变化及其综合保护的研究越来越得到人们的重视。 在探索和谋求解决人类与景观相互关系的协调发展方面，景观格局研究得以蓬勃 发展。探讨景观格局与生态过程的相互影响，揭示景观格局与生态过程之间的关 系，小尺度试验研究与尺度外推及多尺度藕合与模型建立、景观的多重价值评价 和景观社会经济研究及人类在景观生态中的作用和景观规划设计己成为国际景观 生态学研究领域的热点问题。 2 3 景观生态功能价值研究 国外c o s t a n z a 等将全球按土地利用类型分为1 7 种服务类型并利用现有的资 料和研究成果给出了不同生态系统类型、不同生态系统服务功能的单位面积价值 系数，对全球生态系统服务功能做了尝试性价值估算。该文发表后引起强烈反响， 被许多文章引用，把生态系统服务功能推向生态经济学究的前沿，但同时人们也 6 2 国内外研究综述 指出这项估算存在较大偏筹，例如耕地估计偏低，湿地估计偏高。可见，人们对 生态系统服务功能的认识已经有了一个良好的丌端。 谢高地等参照c o n s t a n z a 等方法对我国自然草地生态系统服务价值进行评估。 评估表明受各类草地生物群落分布广度和单位面积生态服务功能强弱的综合影 响，各类草地的生态服务价值贡献率有很大差异，其中沼泽类对草地生态系统总 服务价值的贡献率为5 2 3 4 ，温性草原类、热性草原类、热性灌草丛类、低地草 甸类和高寒草甸类对总服务价值的贡献率分别在5 0 3 一7 7 4 之间，其余类型的 草地生态系统服务价值贡献率在5 5 下。 根据c o n s t a n z a 等人的方法，汤洁等分析松嫩平原腹地土地利用变化情况， 制定单位面积生态系统服务价值系数，计算松嫩平原腹地生态系统服务价值。研 究了土地利用变化对生态系统服务价值的影响。李方利用覆盖穆棱兴凯流域范 围的5 0 年代l ：i 0 力地形图以及1 9 8 0 年l a n d s a tm s s 影像和2 0 0 0 年l a n d s a tt m 影像，解译获得研究区1 9 5 4 年、1 9 8 0 年和2 0 0 0 年的景观格局分布图。参照国家通一 用的土地利用分类系统，根据研究区具体情况，利用中国陆地生态系统服务单位面 积价值作为基础，来计算生成生态系统服务价值表，利用c o n s t a n z a 的生态系统 服务价值评价方法，得到不同时间点的区域生态系统服务价值及其构成【9 - 2 3 】。 2 4 土地利用变化和生态功能相关分析的研究 土地利用与生态系统服务实质上是互相影向互相制约的一对矛盾统一体。土 地是各种陆地生态系统的载体，生态系统类型在土地利用中表现为土地利用类型。 土地利用结构的变化引起各种土地利用类型种类、面积和空间位置的变化；即导 致了各类生态系统类型、面积以及空间分布格局的变化。不同的生态系统有着不 同的生态服务功能，生态系统类型、面积以及空间分布的变化直接彤响生态系统 所提供服务的大小和种类。同时土地利用的变化还改变了自然景观面貌和影响景 观中的物质循环和能量分配，它对区域气候、土壤、水量和水质的影响是极其深 刻的，这些影响也会从生态系统服务功能价值的变动中表现出来。 生态系统为人类提供大量的福利并且大多是公益性的，由于这些公益服务不 进入市场而往往被人类忽略，认为自然资源是无价值的，生态服务功能价值可以 较为科学地表示自然资源的价值。通常土地利用结构调整以单纯经济利盏为目的， 在这种土地利用目标下，土地利用方式对土地利用类型的影响导致了各类自然生 态系统的面积大量减少，生态系统提供的服务功能也大幅减少，经济效果的增长 实际上建立在消耗自然资源的基础上，其净增长并不一定为正。通过对生系统服 7 内蒙古师范大学硕士学位论文 务功能和价值的核算，可得出土地利用对生态环境影响定量化表示。这为土地利 用l 态效益的定量化计算提供了理论基础，为土地利用的生态效益定量评价找到 了一种新的途径。 在以往的土地利用评价中，生念效益只是被定性地描述或根本忽略不计，评 价的着重点往往集中于土地利用的经济效益上，这种评价是不全面的。生念系统 服务功能的核算可以较好地修f 土地利用的效益，使土地利用的效果更加直观和 更具科学性：对维持生态平衡，采取合理的土地利用方式，建立可持续的土地利用 模式都有重要意义。其他方面的研究，例如程丽丽等在遥感和地理信息系统技术 支持下，以t m 图像解译数据为基础i 全面分析了1 9 8 6 2 0 0 0 年松嫩平原西部土地 利用土地覆被的动态变化特征，运用生态系统服务价值的计算方法，对生态脆弱 区土地利用土地覆被变化引起的生态环境质量变化进行研究。 2 5 研究区相关内容研究 在应用r s 于g i s 技术，研究呼和浩特市景观生态方面具有较先进的研究成果。 王玉梅等( 2 0 0 4 ) 等以地理学、生态学与景观生态学的理论与方法为指导，提出了 城市景观生态分类系统，选取了5 个景观生态格局评价指标，得出空间格局和基本 构型以大斑块为主体，优势度较高，平原地区以农田为主，丘陵山区则以草地为主 体。中心城区，景观类型的破碎化程度较高，园林绿地中风景林地，公共绿地和生 产防护绿地的多样性偏低等结论。李素英等人以景观生态学的角度，对内蒙古呼和 浩特市和林格尔县在2 0 0 0 年西部大开发土地资源调查结果进行研究，分析该地农 刚景观现状及其存在问题，论述了其进行农田景观结构调整与生态退耕的必要性， 依据区域自身特点和景观生态学原理，提出相应的景观生态建设途径。李秀伟等人 在g i s 技术的支持下，通过对呼和浩特市1 9 9 8 年和2 0 0 5 年两期数据的对比研究， 揭示了呼和浩特市土地利用在时间和空间上的变化，表明呼和浩特土地利用变化 主要是耕地、林地和牧草地之间的相互转化。通过s a s 统计软件，利用呼和浩特 1 9 9 5 - 2 0 0 5 年相关社会经济因素的统计数据，对引起上述土地利用变化的驱动因子 进行主成分分析，结果表明：呼和浩特土地利用变化的驱动力主要是人口和经济因 素，自然因素对其也有一定的影响。文中还提出了对土地可持续利用的建议。张继 平，常学礼等人对呼和浩特市土地利用变化及其生态效应也做出了研究旺卜2 7 1 。 8 2 国内外研究综述 3 研究区概况 3 1自然地理特征 呼和浩特市坐落在内蒙古自治区的中部( 3 9 。3 5 n 一4 l 。2 5 n ，1 1 0 。3 l e 一1 1 2 62 0 e ) ，辖4 区( 新城区、回民区、玉泉区、赛罕区) 、4 县( 托克托县、和 林格尔县、清水河县、武川县) 、l 旗( 土默特左旗) ，全市土地总面积1 72 2 4km 2 。 呼和浩特市域处于内蒙古高原向黄土高原过渡的地带，区域内地质地貌条件 复杂多样，大的一级地貌单元可分为：后山石质低山丘陵地区、大青山蛮汉山 山地区、地默特平原区及南部黄土丘陵区等。其中山地占3 0 4 ，平原占3 0 6 ，丘 陵占3 7 6 ，其他地貌类型占1 4 。在空间分布上，由北向南依次为石质低山丘陵、 中低山山地、土默特平原和黄土丘陵地。其间还有许多小的山间盆地、河谷等成 为人类活动较为集中的地带。 呼和浩特市属温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热短促，降水集 中，秋季凉爽多风，冬季寒冷干旱。多年平均气温2 6 5 。1 0 积温2 0 0 伊一 3 0 0 0 ，无霜期平均1 5 卜2 1 0 天，大部分地区年日照时数2 8 0 0 一3 1 0 0 h ，适于农 作物一季生长。多年平均降水量4 0 0 m m l ，集中于6 8 月，占全年降水总量的6 3 6 6 ，降水变率大。大风r 数较多，多集中于春秋两季，武川县境内，全年8 级的大风日达2 5 5 0 天；山前大风日较少。 呼和浩特市域大小河流2 1 条，主要分为黄河水系和内流区水系。黄河水系有 黄河、大黑河、什拉乌素河、清水河、古力半几河、抢盘河等。特别是大青山山 前洪积扇地区及大黑河、黄河冲积湖积平原，地下水位高、水量较为丰富，但近 年来由于地下水长期超采，地下水位逐年下降，引起地下水资源减少。 呼和浩特市属典型的干草原一栗钙土地地带，除地带性的植被土壤类型外， 非地带性植被、土壤类型十分丰富，从而形成了多样的地表景观空间格局。主要 的植被类型有典型草原植被、山地草甸草原植被、山地灌丛草原植被、山地乔木 林植被、山地灌丛植被、沙生植被、沼泽植被、盐生植被等。主要的土壤类型有 地带性栗钙土、山地棕壤、山地狄褐土、粟褐土、草甸土、沼泽土、风沙土及耕 作潮土、黑垆土、黄绵土、草甸栗褐土等。 9 内蒙古师范大学硕士学位论文 3 2 自然资源 大青山蕴减着丰富的矿产资源，现已探明的有2 0 多种，矿产地8 5 处，其中 大型4 处，中型3 处，小型i5 处，矿点矿化点6 3 处，矿产规模以矿点及矿化点 居多，工业矿床较少。除少数矿产地外，大多数矿产地开发利用较低，仅为普查 阶段。其品种非金属矿产主要有石墨、大理石、花岗岩、石棉，云母、沸石、珍 珠岩、膨润土、水晶、紫沙陶土等，以建筑材料为主，仅有少量冶金辅料和特种 金属矿。大理石、花岗岩、石墨及拂石矿为优势种。能源矿产主要有煤及泥炭贵 金属、稀有金属和放射性矿产主要有金、绿柱石以及伟晶岩型铀、钍。普通金属 矿产主要有铁、铜、铅、锌。光能资源：呼和浩特地区光能资源丰富，同照充足， 是全国的一个次高值区农作物生长季太阳辐射总量达35 5 928 2 8 兆焦耳千 方米，是全年太阳辐射总量的6 3 ，同照16 0 0 h 以上，占全年日照的5 5 ，是 相当优势的生产潜力；地下水：地下水分为浅层水含水层和深层水含水层浅层 水含水层包括浅层潜水及半承压水等地下水埋藏深度、水质、水量均由北向南 呈有规律的变化，全市浅层地下水年补给量为9 8 7 亿立方米。 3 3 社会经济概况 呼和浩特是内蒙古自治区的首府。也是我国重要的毛纺织工业中心之一， 全市总人口2 4 4 万人，其中市区人口1 4 3 万人，是以蒙古族为主体，汉、回、满、 朝鲜。达斡尔、鄂温克等3 6 个民族聚居的地区。 据2 0 0 9 年呼和浩特市政府网站报道“呼和浩特市2 0 0 9 年国民经济和社会发 展计划执行情况 ：地区生产总值预计完成1 5 2 0 亿元，规模以上工业增加值完成 3 9 5 亿元。地方财政总收入累计完成2 0 1 亿元。社会消费品零售总额完成6 4 1 亿元。 固定资产投资完成8 0 0 8 亿元。实际利用外资完成7 8 亿美元。城镇居民人均可 支配收入预计达到2 2 6 0 0 元。农民入均纯收入预计达到7 9 0 0 元。 除传统的民族用品工业、轻纺工业外，制糖、卷烟、乳品、医药、化工、 冶金、电力、建筑材料等工业都已形成较大规模。涌现出了仕奇集团、伊利 乳业、蒙牛乳业、呼和浩特市卷烟厂、亚华水泥厂、三联化工厂等大型企业。 近年来，呼和浩特借助得天独厚的自然条件，乳业发展迅速，已成为闻名遐 迩的”乳都”。 呼和浩特始终坚持统筹经济社会发展，在狠抓经济建设的同时，大力加强社 会主义精神文明建设，通过开展公民思想道德建设和群众性精神文明创建活动， 1 0 3 研究区概况 进一步提高了入文素质。不断加- 人投入力度，促进了教育、科技、文化、卫生等 社会各项事业的全面发展。 内蒙古师范大学硕士学位论文 4 呼和浩特市土地利用变化与景观生态格局变化研究 4 1 19 9 6 2 0 0 5 年土地利用变化分析 4 1 1 数据的获取与计算 ( 1 ) 利用2 0 0 0 年，2 0 0 5 年两期t m 遥感影像，根据土地利用六大类分类系统，在 a r c v i e w 软件的帮助下获得同期土地利用基础数据信息。同时利用1 9 9 6 年呼和浩 特土地利用现状图，借助m a p g i s 软件的数据处理功能，提取1 9 9 6 年土地利用基 础数据信息，通过基数转换获得相同类型的土地利用数据，见表4 1 。 ( 2 ) 区域土地利用变化规律可用土地利用动态度及相对土地利用动态度来表示 土地利用的动态度可定量描述区域土地利用的动态变化的速度，对于比较土 地利用的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都有积极的作用。单一土地利用 动态度( k ) 表达区域在一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况。其计算 公式为： k = ( u b - u a ) u a ( t - 1 ) 1 0 0 ( 4 - 1 ) 式中：u a 为研究的起始时刻某类土地利用类型的面积：u b 为研究的截止时刻某类土 地利用类型的面积：t 为监测时段的时白j 尺度。 表4 11 9 9 6 2 0 0 5 年呼和浩特市土地利州类型面积( k m ) 土地利用 未利用土 耕地林地草地水域建设用地总面积 类型地 1 9 9 6 年 6 5 1 5 3 6 2 2 1 2 2 9 7 4 9 3 0 93 6 5 9 8 5 1 9 2 l 1 1 8 1 1 7 2 2 4 9 6 3 7 8 3 1 2 8 44 3 5 1 2 1 2 3 0 10 6 91 0 0 2 0 0 0 年 6 4 8 7 8 9 2 5 4 2 9 76 4 8 0 0 53 1 5 39 3 2 0 7 4 6 6 7 1 7 2 2 4 9 6 3 7 6 7 1 4 7 63 7 6 21 8 35 4 12 7 11 0 0 2 0 0 5 年6 2 3 2 1 32 7 5 4 4 86 4 0 4 73 1 9 6 61 0 1 1 5 8 5 0 2 4 1 7 2 2 4 9 6 3 6 1 8 1 6 3 7 1 81 8 6 5 8 7 2 9 l 1 0 0 1 2 4 呼和浩特市土地利用变化与景观生态 各局变化研究 哀4 21 9 9 6 2 0 0 5 年问旰和沾特“十地刺川变化v 问动态度( 十地利片 类私1 耕地l 林地 草地i 水域【建垃川地i 术刺 地 嚆萎淼淼“卜z 卜。s 卜s 卜e e z ” 2 篙篆嚣利卜。1 l t9 2 9 i ”s | l ， 从表4 1 呼和浩特市土地利用类型面秘可以得出图41 呼和浩特市土地利用类 型面积变化图。 图4 一l1 9 9 6 2 0 0 5 年呼和浩特市七地科川类删面积变化凹 412 结果分析 ( 1 ) 从表4 1 和图4 一l 可以看d j ：经过十年的变化，草地和耕地仍然是呼 和浩特市的主要土地利用类型，二者总和约占全市总面积的3 4 ，且二者面积相当， 这反映了呼和浩特市位于农牧交错带的地域特征：林地次之，其他各土地利用类 型所占比例较小。 从各利用类型米看，林地在研究时段略有增加，但整体变化不大：耕地和草 地面积略有减少：水域面积变化不大。建设用地面积逐渐增加