基于地貌差异的景观格局转型研究——以三峡库区奉节县为例

定量探讨影响因子对景观格局的驱动机理,有助于厘清山区景观格局演变过程以及发展方向。基于地貌差异的景观格局转型研究框架,从“全域-典型地貌区”的视角探究1990—2020年三峡库区腹地奉节县不同地貌下景观格局的时空演变规律,归纳其转型模式。利用二元Logistic回归模型探讨不同地貌区影响因子与景观格局的相关性,以阐释其驱动机理。结果表明:①近30年间耕地与草地缩减,林地、果园以及撂荒地增长,景观破碎度增加。其中,河谷丘陵区耕地大幅缩减,果园迅速扩张;低山区耕地缩减速度减缓,耕地撂荒现象明显;中山区林地恢复性增长。河谷丘陵区趋于经济导向性,而低山区与中山区趋于生态导向性。②研究区景观格局表现为传统农业型、农业主导型以及生态主导型Ⅰ向生态经济型、生态主导型Ⅱ以及生态型转变。根据不同地貌景观格局转型特点,归纳总结为“河谷丘陵-生态经济型”、“低山-生态主导型Ⅱ”、“中山-生态型”3种转型模式。③影响因子对研究区景观格局的解释作用具有差异性。从全域来看,农业型与生态型景观格局主要受人为干扰因素的影响,生态经济型景观格局主要受地形因素的影响,自然景观格局主要受水热条件的影响;从不同地貌区来看,地形是影响河谷丘陵区景观格局的主导因素,随着地貌梯度的增加,地形对低山区与中山区景观格局的解释作用减弱,人为干扰对其解释作用增强,山地景观格局受到人为干扰与地形的共同影响。研究结果揭示了基于地貌差异的景观格局演变的独特性规律,对三峡库区生态经济建设以及山区土地资源的合理规划具有重要意义。

三峡库区坡耕地利用转型及其社会经济-生态环境影响——以奉节县为例

探究典型生态脆弱区坡耕地利用转型及其对区域社会经济-生态环境的影响,对于合理利用山区坡耕地资源、实现社会经济-生态环境系统可持续发展具有重要意义。基于奉节县2000、2010、2020年土地利用数据,采用坡耕地利用形态转型测度、社会经济发展水平和生态环境质量评价等方法,揭示山区坡耕地利用转型的一般规律,综合定量探究坡耕地利用转型对区域社会经济、生态环境的影响,并测量对其耦合变化类型的驱动机理。结果表明:(1)2000—2020年奉节县坡耕地面积整体缩减,以廊道和边缘斑块坡耕地形态减少为主,减少的坡耕地主要向具有生态功能的林地和生态经济功能的园地转换;(2)社会经济发展水平和生态环境质量整体均呈增长趋势,且区域差异显著,前者呈“长江河谷区高—山区低”的分布格局,后者呈“长江河谷区低—山区高”的空间格局;(3)坡耕地利用转型对社会经济发展-生态环境质量耦合响应类型可以归纳为社会经济-生态环境同步发展型、社会经济发展-生态滞后型、社会经济滞后-生态恢复型、社会经济发展水平偏低型和生态环境质量偏低型5种;(4)社会经济-生态环境变化的各类型主要受到坡耕地利用强度、土地利用多样性、距县行政中心距离等因子驱动,且整体上社会经济因素的影响作用大于自然因素。

山区社会-生态系统转型测度——以三峡典型库区为例

三峡库区是集农村和山区为一体的社会-生态系统,研究其系统内部的相互作用和系统间的耦合转型有利于推动库区高质量的可持续发展。通过构建社会-生态系统耦合转型研究框架,采用地形位指数、耦合协调度模型等方法,以库区腹地草堂溪流域为例,揭示其社会-生态系统转型与否、转型路径的多样性及其驱动机制。结果表明:(1)2000—2020年三峡库区社会-生态系统数量-结构-功能均发生了显著变化,表明库区社会-生态系统发生了转型;(2)库区低地形位社会-生态系统表现为由社会生态型向生态经济型转变,中地形位表现为由生态社会型向生态主导、生态经济为辅转变,高地形位则表现为由生态调节型愈加趋向于生态主导型;(3)农户和政府需求变化是驱动社会-生态系统由传统耕地种植系统向新型经果林种植系统转型的根本因素;(4)研究方法证实对山区具有普适性,构建的研究框架较适合刻画山区社会-生态系统转型路径,在其他地方也能同样适用。

土地利用转型背景下社会经济—生态环境耦合协调研究:以长江沿岸城市为例

长江经济带在我国经济发展与生态文明建设中均处于重要战略地位,其生态环境与社会经济相协调对区域乃至全国的可持续发展具有重大意义。该研究采用耦合协调度模型、土地利用隐性功能指数等方法对1990—2020年长江经济带沿岸城市社会经济与生态环境耦合协调关系的变化及其与土地利用转型的关系进行了探讨。结果表明:研究区表现出明显的土地利用转型趋势,尤其是下游城市主要表现为耕地占比锐减和建设用地占比猛增;土地利用隐性功能指数则呈整体先下降后上升的“U”字型趋势。社会经济-生态环境耦合协调程度整体呈上升趋势,处于失调状态的城市数量波动下降。研究初期耦合协调度与具有生态功能的地类占比呈正相关,与经济功能为主的地类占比呈负相关。根据土地利用隐性功能指数与耦合协调度的增减情况可将城市分为5种类型,处于负-正相关型的城市数量最多,且以下游城市为主,与研究区整体类型一致,各区段类型则主要受到区段内经济较为发达城市的主导。长江经济带要获得长期良性发展,就要从调整产业结构、优化土地利用格局、关注生态环境问题、增强区域内的联系等方面着手,使生态环境与社会经济相互促进,进而提高区域内的人居环境和居民生活幸福感。

1990—2020年三峡库区植被覆盖转型及其驱动因素

探索山区植被覆盖转型,全面评估各驱动因素对其的影响,是理解全球气候变化和碳循环等生态系统过程的重要途径。三峡库区是长江流域生态环境的重要保护区,提供多种生态系统服务。基于植被覆盖(NDVI)数据提出山区植被覆盖转型理论,并运用地理探测器分析了潜在因素对1999—2020年三峡库区腹地植被覆盖的相对贡献。结果表明:(1)近30年三峡库区腹地植被覆盖整体呈良性发展趋势,增长率为0.006/a,空间特征为“东西低,南北高;中间低,四周高”;(2)不同时段植被覆盖的空间演化呈现“整体改善,局部退化”,空间转型总结为稳定型、波动型、退化型和恢复型4种模式,且以稳定型分布为主,时间上经历了减少、过渡和恢复3个阶段;(3)植被覆盖主要受土壤类型0.225>地貌0.200>土地利用程度0.181>海拔0.158>岩性0.152的驱动,人为和气候因素的作用较弱,表明自然因素是影响植被覆盖的主导因子。此外,双因子的交互作用在影响植被覆盖方面比每个因子单独作用更为重要。这些发现有利于更好的解析山区植被变化的复杂机制,为脆弱生态系统植被的管理和保护提供参考。

山区农业生态系统形态转型研究--以三峡库区腹地为例

在乡村振兴背景下,明确农业生态系统内部各要素的变化特征、揭示农业生态系统发展阶段和转型现状,对指导山区农业发展具有重要意义。已有研究缺乏对山区农业生态系统转型机理的研究,缺乏直观揭示山区农业生态系统转型路径的分析方法,未能从乡村经济社会发展视角探索农业生态系统内部各要素在时间尺度上的转型特征。本文采用实证研究的方法,以三峡库区腹地这一典型山区农业生态系统为例,构建了农业生态系统形态转型研究框架,从乡村经济社会转型视角探究六个区县在劳动力要素变动下的农业生态系统形态的演变规律及动力机制。结果表明:(1)乡村经济社会由初期阶段到发展阶段,在农户、政府需求耦合转变下,人口结构、土地利用结构、农作物产量结构、生产投入结构、农民收入结构的变化决定着农业生态系统形态的转型。(2)农业生态系统形态存在内部结构演化的阶段性,其农业生态系统形态在2000—2008年实现了从生产社会-粗放型向经济生态-发展型转型,在2009—2019年实现了从经济生态-发展型向生态社会-集约型转型。(3)农业生态系统形态转型的驱动机理表现为经济社会、政策驱动力沿“城镇化发展、政策的响应—农业收入和非农收入差异—乡村经济社会转型—农业人口变化—土地利用转型与乡村转型—农户、政府需求耦合转型—农业生态系统结构变化—农业生态系统形态转型”这一路径联合响应。研究结果可以为山区农业结构调整、农业发展模式选择以及农业生态系统转型规律研究提供新的视角。

三峡库区人类活动强度与景观格局的耦合响应

人类活动和景观格局是人地系统中两大要素的重要表征,探析人类活动强度与景观格局的耦合变化特征对揭示区域人地关系的演变意义重大。为弥补当前对人类活动强度与景观格局耦合响应研究的不足,构建了山区人类活动强度与景观格局耦合演变模型,提出了综合显性—隐性人类活动强度指数,定量评价了三峡库区腹地奉节县2000—2020年的人类活动强度,并通过双变量空间自相关模型探讨了综合人类活动强度与景观格局的空间耦合特征。研究表明:(1)奉节县的综合人类活动强度在时间上由2000年的11.59%增加为2020年的12.48%,在空间上表现为整体收缩,局部增强的特点,另外人类活动强度和景观格局的空间分布与奉节县的地形梯度密切相关;(2)奉节县的人类活动强度与景观格局空间耦合变化表现出协调型、拮抗型、逐渐协调型和逐渐拮抗型四种类型;(3)影响奉节县综合人类活动强度与景观格局的耦合变化的重要因子为距聚落距离、距县行政中心距离、高程等,社会经济因素逐渐成为区域社会生态系统演变主导因素;(4)三峡库区腹地人类活动强度与景观格局存在耦合响应,且其耦合响应具有一定的多样性和特殊性。三峡库区腹地通过沟谷土地集约化来换取山区的生态恢复,以局部的不协调换取整体的协调,整体达到了生态经济的双赢,这揭示了近年来中国山区景观格局对人类活动耦合响应的独特性。

基于聚落-坡耕地-果园空间耦合的三峡库区腹地人-地-业多样性分析

[目的]探讨中国山区乡村农业景观空间耦合关系有利于解析乡村系统中人-地-业发展变化及状态,对于深刻认识山区农业体制的变化及其土地资源管理和规划具有重要意义。[方法]文章选择三峡库区腹地奉节县为研究区,通过建立聚落-坡耕地-果园空间耦合地理机制,以“空间数量比例-空间布局结构-空间功能结构”范式,从全局和局部景观视角剖析山区聚落-坡耕地-果园空间发展模式,以揭示研究区人-地-业多样性。[结果](1)研究区的聚落-坡耕地-果园空间耦合有6种类型:低低低-较分散型、高低高-较分散型、高低高-较集中型、高高低-较分散型、高高低-较集中型和高高高-较集中型,各类型的空间分布差异显著。(2)研究区聚落-坡耕地-果园空间发展模式有聚落与坡耕地分散增长型、聚落与果园分散增长型、聚落与坡耕地集中发展型、聚落与果园集中发展型和聚落、坡耕地、果园集中发展型;这些模式其分别对应着研究区的人与地较协调发展、人与业较协调发展、人与地协调发展、人与业协调发展和人、地、业协调发展关系。(3)聚落-坡耕地-果园各空间耦合类型在自然因素中受高程、地形起伏度综合影响最大,在经济社会因素中受距县城中心距离、经济密度综合影响最大。[结论]该文探讨了聚落-坡耕地-果园耦合协同发展促进乡村可持续发展的内在逻辑,可为乡村振兴提供启示。