草原牧区资源环境承载力时空过程分析和预警-以川西北江河源区为例

At present, quantitative research on spatial-temporal mechanism of regional resources environmental carrying capacity is a blank field, meanwhile, existing assessment and early-warning models for regional resources environmental carrying capacity are lack of the ability to describe spatial-temporal process mechanism of regional resources environmental carrying capacity. To solve this scientific problem as well as the practical problem that rangeland areas lack of sufficient research on resources environmental carrying capacity, this project chooses the headwater region in northwest Sichuan province as the study area, where fragile alpine rangeland ecosystem exists with crucial ecology functions since it locates on the transition zone between Hengduan Mountains and Qinghai-Tibet Plateau. Based on geography, ecology, resources environment science, grassland science theories, this project applies remote sensing techniques, geographic information system and field survey approaches to obtain data and analyze information. Based on models and algorithms such as catastrophic model, ant colony algorithm and SVM model, this project conducts quantitative research on spatial-temporal process mechanism of resources environmental carrying capacity in rangeland areas, setting up process assessment and early-warning models for resources environmental carrying capacity, acquiring the spatial-temporal change regulation of resources environmental carrying capacity in rangeland areas, and providing technical support for rangeland sustainable development based upon appropriate regional resources environmental carrying capacity.

针对目前区域资源环境承载力时空过程机制定量研究的空白和现有评价预警模型刻画资源环境承载力时空过程存在明显局限性的科学问题，以及草原牧区资源环境承载力研究薄弱且亟待开展的现实问题，本项目基于地理学、生态学、资源环境学、草地科学等理论，以地处横断山区高山峡谷向青藏高原过渡地带、生态地位重要但生态环境脆弱的高寒牧区——川西北江河源区作为研究原型，综合运用遥感、地理信息系统和野外调查方法获取数据并挖掘信息，基于突变模型、蚁群算法、支持向量机等模型算法，定量探究草原牧区资源环境承载力时空过程机制，构建资源环境承载力过程评价预警模型，掌握草原牧区资源环境承载力时空过程规律，为草原牧区资源环境合理承载力基础之上的草地资源可持续利用提供技术支持。

本项目针对草原牧区资源环境承载力研究薄弱以及现有资源环境承载力评价模型存在局限的问题，以川西北江河源区作为研究实例区，开展了草原牧区资源环境承载力时空过程机制、草原牧区资源环境承载力过程评价预警模型构建，以及草原牧区资源环境承载力时空过程分析及发展趋势预测预警三个方面的研究。根据上述研究内容，本项目综合运用遥感、GIS技术和野外调查方法获取数据并挖掘信息，构建了川西北江河源区资源环境承载力过程评价空间数据库，分析了资源环境承载力单要素时空过程，采用相关分析法分析了资源环境承载力要素间的相互关系，掌握了草原牧区资源环境承载力时空过程机制，在此基础上基于蚁群算法构建了草原牧区资源环境承载力过程评价指标体系；基于突变模型和支持向量机模型构建了草原牧区资源环境承载力时空过程评价预警预测模型，经验证模型具有较好的精度。研究结果表明，研究区资源环境承载力以安全状态、安全-临界状态为主，临界-危险状态、危险状态较少。2000年安全状态、安全-临界状态面积占总面积的84.06%，到2014年，安全状态、安全-临界状态面积占总面积的百分比上升了4个百分点，达到88.19%，整体上呈现趋势向好过程。根据预测结果，到2020年研究区危险状态、临界-危险状态、安全-临界状态以及安全状态面积分别为2563.75 km2、3976.87 km2、9446.37km2、54147.25 km2，整体上2020年研究区资源环境承载力相对于2014年是提高的。本项目基于过程的资源环境承载力评价预警模型为草原牧区及其它类型区域资源环境承载力评价提供了重要技术支撑和新的思路方法；研究结果为川西北江河源区国土资源规划及生态环境保护政策制定提供了重要科学依据。