水资源约束下黑河中游土地利用的生态适应性研究

Ecological adaptability is the key to the achievement of regional sustainable land use. Established in the frontier of discipline development and the whole thought of coupled human-environment system, this research chooses the middle reaches of the Heihe River, a place with centralized distributed oasis and outstanding contradiction between water supply and demand, as the study area, to explore the regional ecological adaptation mode of sustainable land use under the constraints of water resources. Firstly, through the utilization of the data from field researches, household interviews, remote sensing images, hydro-climatic records and socio-economic statistics, and the integration of "3S"technology, mathematical statistics, scenario analysis and model simulation, the study probes into the temporal and spatial variation of water and land resources. Then, in connection with the issues of environmental overload, desertification, grassland degradation, wetland reduction, water lowering, etc, the ecological risk as well as its suitability under the constraints of water resources is discussed. Moreover, the ecological adaptation mode of land use is built from the perspective of structure optimization and pattern adjustment by the construction of scenario conditions on regional scale. Eventually, based on the application of ecological functional area division, ecological construction performance evaluation, ecological risk assessment and farmers livelihood strategy analysis, the study seeks the strategic mode of sustainable land use and develops ecological adaptive management tactics accordingly. Generally speaking, the study attaches great significance to the promotion of China's watershed ecohydrology research and the enhancement of Heihe's sustainable regulatory capacity.

土地利用的生态适应性是实现区域土地持续利用的关键。研究立足学科前沿，从建立人类与环境耦合系统的思路出发，选择绿洲分布集中、水资源供需矛盾突出的黑河中游作为研究区，探讨构建水资源约束下的土地利用生态适应模式，寻求土地可持续利用途径。采用野外调研、农牧户访谈、遥感影像、水文气候数据和社会经济统计数据等，综合运用"3S"技术、数理统计、情景分析及模型模拟等方法，分析水土资源时空变化规律；针对环境超载、土地沙化、草场退化、湿地锐减、水位下降等问题，重点探讨水资源约束下土地利用的生态风险和生态适宜性；基于不同情景组合，在区域尺度上从土地利用结构优化和格局调整对土地利用生态适应模式进行情景模拟；基于生态功能区划分、生态建设绩效评估、生态风险评估和农户生计策略分析，寻求土地持续利用的战略模式，制定土地利用生态适应性管理策略。研究对推动我国流域生态水文研究，提升黑河流域可持续性的调控能力具有重要意义。

针对黑河中游开发无序、环境超载、生态退化等问题，探讨水资源约束下土地利用的生态适应模式，以期寻求区域土地可持续利用途径。首先，基于Penman-Monteith公式和NDVI数据研究了生态需水量的时空分异，结合实际引水量和单产耗水量，分析了绿洲灌区水资源配置的效率；采用SD模型进行了水资源承载力的研究，并进行了水资源脆弱性空间格局评价；采用HANPP评估了土地利用对生态系统影响的时空差异，进而用局部NPP尺度和回归分析研究了2000~2014年土地退化的时空格局。其次，通过景观干扰度指数和景观脆弱度指数，研究了土地利用生态风险的时空分布和梯度变化特征；借鉴源-阻力和生态位等理论，构建了基于MCR模型的用地扩张模型，并据此获得满足生态适宜性的土地利用安全分区，判断未来绿洲扩张的战略点和辐射方向；土地多功能利用是协调用地矛盾的有效途径，研究了土地利用的多功能性及空间关系。第三，基于生态系统服务的生态足迹模型，确定维持社会经济系统正常运行的最小生态用地数量，在此基础上综合生态重要性与土地生态适宜性识别进行生态用地优化；基于水资源承载力的约束，通过生态系统服务价值、景观连接性和生境质量识别核心生态源地，根据最小累积阻力模型识别生态廊道网络与节点，进而从点、线、面进行景观格局优化。第四，基于生态敏感性和生态系统服务重要性的分析，以最小子流域为基本单元，运用二阶聚类法进行生态功能区划，依据主导生态系统服务对研究区进行分区管理与生态调控；评估了退耕还林工程对区域水源涵养、土壤保持和气体调节生态系统服务的影响，并利用最小数据法和宜林地评价，模拟不同情境下的补偿标准、退耕比例及范围。土地利用的生态适应性研究是生态系统管理的新思路，尤其是开展水资源约束下土地利用的生态适应性研究对干旱区内陆河流域发展具有重要的指导意义。