滇西北水生态承载力变化及其对土地利用格局的响应 ——以长江上游漾弓江(木家桥以上)流域为例

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滇西北地区处于青藏高原东南部,生态环境敏感脆弱,是长江上游重要水源涵养区和国家生态安全屏障的前沿。漾弓江流域位于云南省丽江市,是滇西北的政治、经济、文化热点地区,其水生态保护不仅是保护世界文化遗产地的迫切需求,同时对金沙江的水生态保护具有重要意义。随着人类社会活动日益加剧,漾弓江流域土地利用结构发生了显著变化,流域内出现了泉群断流、田园河网水系萎缩等水环境问题,从水生态承载力分析流域土地利用格局、优化区域发展方式尤其必要。针对当前水生态承载力主要围绕水资源、水环境,对影响水生态健康因素考虑不足的问题,本研究提出了基于水质-水量-水生态为核心的水生态承载力概念和评估方法,以漾弓江(木家桥以上)流域(以下简称漾弓江流域)为研究对象,评估了水生态承载力的变化及其与土地利用格局之间的响应关系,构建了水生态承载力系统动力学模型,对未来水生态承载力进行情景预测,提出土地利用调控对策。主要研究结果如下:(1)从漾弓江流域1980-2015年5期卫星影像资料分析来看,林地是研究区主要的土地利用类型,林地面积及其比例呈不断上升趋势,主要来源是耕地和草地;建设用地的增长导致了耕地下降。流域在景观水平上表现为斑块数量先下降后上升,景观的多样性提升,斑块形状的复杂度基本稳定。一方面,研究期间流域林地和水域占比呈现上升趋势,体现出退耕还林政策的显著成效,但另一方面,期间生态系统主要服务功能价值减少了8.15亿元,表明人工林结构功能单一,生态修复成效不高。(2)在传统的水质与水量两个水生态承载力要素的基础上,首次尝试将生境因素纳入水生态承载力概念中,构建基于水量、水质、生境因素的承载力指标体系。1980-2015年,流域生境质量呈现逐年恶化的趋势,生境质量指数下降了4.5%,土地利用强度增加是主要原因。漾弓江生态需水最佳范围为3.43-5.72 m3/s,生态需水指数呈现上升趋势,补水使漾弓江的低流量显著上升。漾弓江水质经历了先改善后恶化的发展阶段。流域的承载指数变化大致呈现倒U型,分为上升、基本平稳、下降三个阶段,水生态系统健康状况波动较大。(3)围绕流域经济社会发展对研究区水生态承载力的压力指数进行了评估,分析不同压力指标对压力指数的贡献率。1995-2016年,流域压力指数呈现波动式增大趋势,社会经济压力不断增大。第三产业比重对压力指数的贡献率最大,城镇化率次之。因此,要注重产业内部的协调发展,挖掘低环境影响的特色旅游的发展潜力,促进经济结构转型。(4)通过构建流域水生态承载力指数模型,评估了水生态承载力指数及其协调度变化。结果表明,漾弓江流域的水生态承载力指数呈现抛物线形变化,先后经历了“一般、较好、好、较好”发展阶段。目前流域水生态系统保护与社会经济发展处于不协调状态。(5)通过建立土地利用与承载指标和压力指标的多元线性回归模型,定量分析了土地利用对水生态承载力的整体影响。结果表明,漾弓江流域土地利用主要通过影响各承载指标和压力指标而改变水生态承载力指数。土地利用格局对水生态承载力的大部分承载指标和压力指标有着显著的影响,生境质量受土地利用格局的影响程度居各指标之首。土地利用格局对流域水生态承载力变化的整体影响达到53.3%,土地利用变化是流域水生态承载力变化的主要驱动力。(6)通过分析驱动因子与不同土地利用类型变化的系统动力学模型,预测了不同情景下流域水生态承载力的变化。未来漾弓江流域水生态承载力低主要体现在承载指数过低,生境质量、生态需水保证率、水环境质量是主要的限制因素。由于水生态系统保护落后于经济社会发展,水生态系统难以承载社会经济发展的压力,生态安全风险增大。在此基础上,提出了基于水生态承载力约束的土地利用及经济社会调控建议。
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