耦合人类活动和气候变化的抚仙湖流域土地利用/覆盖变化情景模拟及其与水质的响应机制

The unreasonable land use change caused by human activities make the nitrogen, phosphorus and other nutrients input to rivers and lakes directly, which lead water eutrophication and result in decreasing of lake and water function to support the development of regional ecological security and basin economic and social sustainable. Considering unique natural geographical features and the important economic position of the Fuxian Lake watershed, carrying out the response between Land use change and water quality has important scientific value and practical significance for control of non-point source pollution, land use, development and protection of land use and water resource.. Taking Fuxian Lake watershed as the study area, choosing the response between land use change and river water quality as the research object, the multiscale spatiotemporal response relationship between land use and water quality is analyzed quantitatively by integrating Multi-Scale Object Random Forest （MSORF），Geographic Weighted Regression（GWR）and Future Land Use Simulation model（FLUS）technology from the long time series of land use change and spatiotemporal variation of river water quality parameters. The response between land use change and water quality is attempted to simulate under the different development situation in the watershed, and to construct multi-spatiotemporal response model and mechanism of land use change and river water quality. . The study aims to reveal the feedback relationship between the natural ecosystem and socio-economic system, and it has important scientific and practical value for maintaining the water quality level I and building ecological civilization demonstration zone in the Fuxian Lake watershed. Meanwhile, the study provides an opportunity to define and apply better strategies for environmental management of land use change to make an optimized balance between regional development and ecological protection of environmental resources especially for Fuxian lake watershed.

人类活动和气候变化引发的土地利用方变化直接导致了氮、磷等营养物质输入河湖水体，导致水体富营养化，致使湖泊水体支撑区域生态安全和流域社会经济可持续发展的功能降低。抚仙湖及其流域独特的自然地理特征和重要的经济地位，探讨流域土地利用变化与水质的响应对控制流域非点源污染、土地利用开发及水资源保护工作具有重要的科学价值和实际意义。本项研究以抚仙湖流域为研究区域，以流域土地利用变化与水质响应为研究对象，融合多尺度随机森林算法、地理加权回归及FLUS情景模拟技术，从长时序土地利用变化与水质参数时空变化入手，定量分析流域土地利用与水质的多尺度时空响应关系；尝试对流域不同发展情景模式下的土地利用变化与水质响应进行模拟；构建不同时空尺度下土地利用变化和与水质响应模型，阐明不同时空尺度土地利用变化与水质的响应机制，对揭示自然生态系统与社会经济系统之间的反馈有重要意义，对抚仙湖流域水环境保护提供思路。

人类活动和气候变化引发的土地利用方变化直接导致了氮、磷等营养物质输入河湖水体，导致水体富营养化，致使湖泊水体支撑区域生态安全和流域社会经济可持续发展的功能降低。抚仙湖及其流域独特的自然地理特征和重要的经济地位，探讨流域土地利用变化与水质的响应对控制流域非点源污染、土地利用开发及水资源保护工作具有重要的科学价值和实际意义。. 研究内容：基于一种多尺度对象随机森林算法的高分辨率遥感影像土地利用/覆盖信息提取；抚仙湖流域土地利用变化与水质多尺度时空响应模型构建；抚仙湖流域土地利用变化与水质多尺度时空响应机制与情景模拟。. 研究结果表明：1、MSORF分类精度总体优于PSVM、BSVM、OSVM，其精度可分别提高约9%、7%、4%，该方法可用于流域尺度LULC信息提取。2、LULC类型及格局对水质的解释率具有显著差异。① 流域各时空尺度下，不透水表面、其他用地面积百分比均与水质指标呈正相关且对水质指标具有促进作用；而林草覆盖是影响水质的另外一个重要因子，其面积占比与水质指标呈负相关。②子流域和河岸缓冲区尺度，景观多样性指数香农多样性指数和香农均匀度指数、斑块面积标准差、平均形状指数是影响水质的重要因子。3、LULC类型及格局与水质的多尺度关系特征明显。① 在城区流域范围内的河岸缓冲区300m是LULC类型对COD影响的最强空间尺度（特征尺度）。②城区和磷矿区在缓冲区300m、500m和700m对COD和TP的解释率较大，而在村落农田区则表现为子流域尺度对水质的解释率最大。在城区和磷矿区，COD、TP在子流域内被更好地解释；而在村落农田区，TN在缓冲区700m能被更好地解释，而TP则在缓冲区300m具有较高的解释率。相比于河岸缓冲区，子流域尺度下的景观格局指数对水质解释度高。4、自然变化情景势必对入湖河流的水质构成严重威胁，进一步加重面源污染；而生态保护情景下则有利于提高流域内入湖河流水质质量，可有效改善流域水环境。