利用SD模型和Dyna-CLUE模型模擬山地生態脆弱區土地利用空間沖突

蒲泓君

摘要：隨著中國生態文明建設和脫貧攻堅戰略的穩步推進，山地生態脆弱區開發與保護成為人們關心的重要話題，以土地利用空間沖突作為土地資源開發矛盾關系外化的表現形式，成為衡量利弊的重要標準。但是關于山地生態脆弱區土地利用空間沖突的研究甚少，所以關于其現狀、演化機制及生態影響等方面還摸不清。岷江上游地處川滇生態屏障帶與長江上游生態屏障帶交匯處，因此，本文以岷江上游為研究對象，基于SD與Dyna-CLUE耦合的空間沖突模擬模型，討論模擬土地利用空間沖突可行性方法，揭示山地生態脆弱區土地利用空間沖突演變過程、機制和趨勢。

關鍵詞：山地生態脆弱區 土地利用 岷江上游 空間沖突模擬

1 引言

土地利用空間沖突是土地資源開發過程中各種矛盾在地理空間的外化與綜合反映，過度的土地利用沖突會造成負面影響，適當的土地利用沖突還會有積極的影響。空間沖突是衡量土地資源可持續利用程度的重要指標，也是衡量生態脆弱地區人地矛盾、保護生態環境的重要依據。生態脆弱區的空間沖突，強調土地利用方式與生態環境的矛盾。因此，定量測量土地利用空間沖突，在區域用地決策和生態環境風險管控方面顯得十分必要。特別是山區，因為經濟落后、耕地過度開墾等因素使土地利用沖突及其影響更為顯著，是可持續發展中不可忽視的制約因素[1]。而岷江上游位于我國“兩屏三帶”生態安全戰略布局中川滇生態屏障的北段，也是長江上游生態屏障帶的重要組成，承擔著水土涵養、水電供給、扶貧開發等功能，但該區域森林覆蓋率偏低，在上世紀80年代約20%，鎮江關到綿虎段岷江、支流黑水河谷、雜谷腦河谷加速轉變為干旱河谷，并持續向高海拔地段擴展[2]，造成嚴重的土壤侵蝕、地質災害頻發，導致整個山地流域的生態功能服務系統崩潰，直接威脅成都平原和長江中下游地區生態安全[3]。至今以來，該區域政府采取了相關措施，例如實施退耕還林還草工程項目使得流域土地利用格局發生了顯著變化。更為關注的是，四川汶川5.12地震后及次生災害沖擊和災后恢復重建過程中，對此也產生了重要影響。因此，開展有效的空間沖突模擬成為重中之重。

本文在岷江上游山地生態脆弱區開展土地利用空間沖突模擬，構建適用于山地生態脆弱帶的土地利用空間沖突測度模型，通過不同情景約束的模擬對比，揭示山地生態脆弱帶土地利用空間沖突演變過程、機制和趨勢，分析山區土地利用格局在特殊人地矛盾下的變化特征，為區域沖突預測和土地資源管理提供有效的理論工具和高時空分辨率的案例成果。

2 研究區概況

岷江上游流域位于青藏高原東緣地形急變帶，是“兩屏三帶”生態布局中川滇生態屏障的北段，也是成都平原及長江上游生態屏障帶，分布有臥龍國家級自然保護區。流域內土地資源影響因素復雜：作為天然林保護工程、退耕還林還草工程的核心區，生態保護政策對土地利用變化影響顯著;區內分布有我國扶貧開發重點縣和災后恢復重建的城鎮與聚落，社會經濟發展對土地資源需求強烈;5.12地震后，流域內山地災害保持高發態勢，災害對生態環境和可用土地脅迫顯著。總體上，該區域生態重要性與脆弱性突出、土地利用空間沖突的發生條件充分，適合作為研究對象。

3 數據來源

本文土地利用數據產品來自中國科學院資源與環境科學數據中心，其空間分辨率30m，包含1985-2015七期數據（5年一期）。

4 研究內容

基于土地利用時空格局變化，結合山地生態脆弱性，建立了耦合 SD模型和Dyna-CLUE模型的動態空間沖突模擬模型。

（1）以岷江上游為研究對象，結合山地生態脆弱帶空間沖突測度方法與情景約束，建立耦合SD模型和Dyna-CLUE模型的動態空間沖突模擬模型。

（2）分析了該模型在驗證周期（2010-2015）中的模擬精度，并對模擬模型進行反饋和優化。

（3）結合國家相關政策的宏觀背景和中國生態文明建設相關重大舉措，模擬岷江上游土地利用空間沖突在2020～2035的變化，分析各階段土地利用沖突變化特征、演變規律及總體趨勢。

5 結論

本文面向山地生態脆弱帶土地利用空間沖突認知與預測的實際需求，基于地理空間建模技術，開展土地利用空間沖突測度與模擬研究，結果表明：岷江上游的山地生態脆弱區的土地利用空間沖突在1985-2015年整體上處于基本可控狀態;SD模型和Dyna-CLUE模型在驗證周期（2010-2015）中的模擬精度基本達到要求，可用于本文進行研究;土地利用沖突在2020～2035年將隨著城鎮化和工業化的不斷推進，以及人口的不斷增長等原因不斷嚴重，但國家相關政策有助于協調土地利用沖突與社會經濟發展之間的平衡，適當的土地利用沖突有利于可持續發展。

6創新與展望

本文結合生態脆弱度變化和土地利用空間沖突，圍繞山地生態脆弱區空間地理特征，研究土地利用空間沖突類型與強度的定量測度方法，并在研究空間沖突變化驅動機制基礎上設置情景，通過時序模擬使山地生態脆弱區土地利用空間沖突演變過程、機制和趨勢的空間化、時序化分析變得容易。本文分析土地利用時空變化時選用的景觀格局指數，用于定量判別山區土地利用格局變化引起的空間沖突類型，并加入粗糙集和概率神經網絡，在PSR模型框架下評價不同時期研究區生態脆弱度并求變化，以變化方向（正負〉及速率來測度空間沖突強度;結合空間沖突變化驅動機制分析，組織多情景方案形成有效的模擬約束條件，發展空間沖突模擬模型并預測研究區土地利用空間沖突的演化。山區土地資源類型和可獲取性存在垂直方向的分異，自身的脆弱性容易與沖突引起的脆弱性混淆，城市群的測度模式在山區無法直接套用，應該緊扣山區生產生活用地對生態空間的占用形式，結合生態格局指標的閾值分析，將空間沖突分為剝奪式空間沖突、擾動式空間沖突、以及割裂式空間沖突。

參考文獻

[1]許爾琪， 張紅旗， 許詠梅. 伊犁新墾區土壤全鹽量和電導率定量關系探討[J]. 資源科學， 2012， 34（6）：1119-1124.

[2]鄭度. 談青藏高原環境變遷[J]. 遙感信息， 1992， 000（003）：4-5.

[3]龐學勇， 包維楷， 吳寧. 岷江上游干旱河谷氣候特征及成因[J]. 長江流域資源與環境， 2008， 17（s1）：48-55.

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