三峡库区多功能生态网络的构建——以香溪河流域为例

摘要

为应对三峡库区所面临的多种环境问题，本文以三峡库区香溪河流域为研究对象，开展了以流域水土流失与面源污染控制、水源涵养能力维持与提升及区域生物多样性保护为目标的生态网络研究。在子流域分割的基础上，识别了流域水土流失与面源污染分布的关键区域，并确定了植被缓冲带的最佳位置与宽度;以径流系数、河网密度、坡度作为评价因子对水源涵养能力空间等级和关键分布区进行了划分，并应用最小费用距离模型构建了区域生物多样性保护网络。在单目标空间生态网络识别与定位的基础上，利用GIS的空间叠加功能，构建了三峡库区香溪河流域的多功能生态网络。研究结果如下:
　　(1)香溪河流域中部以及南部为水土流失与面源污染分布的关键区域，总面积达到581.44km2，占整个香溪河流域面积的25.84％。利用“源-汇”模型理论定量计算植被缓冲带的宽度及面积发现，水土流失与面源污染关键区域所需最适平均植被缓冲带宽度为196.4m，总长度为288.02km，总面积为47.26km2，分别占该流域植被缓冲带总长度和总面积的22.13％和62.60％;而非关键区域所需最适平均植被缓冲带宽度为25.9m，总长度为1013.20km，总面积为28.24km2。整个香溪河流域所需植被缓冲带总长度为1301.22km，总面积为75.50km2。
　　(2)香溪河流域中部以及南部的子流域涵养水源能力相对差，其余部分水源涵养能力较强，且集中连片分布在流域的西部、北部及东南区域。其中，水源涵养能力强的子流域总面积为140.50km2，占整个流域面积的6.25％;水源涵养能力较强的子流域总面积占整个流域面积的87.99％;而水源涵养能力差的子流域总面积为129.63km2，占整个流域面积的5.76％，总体上整个香溪河流域水源涵养情况尚好。不同子流域水源涵养能力与植被所占比例(r=0.813，p＜＜0.001)呈显著正相关。
　　(3)以植被覆盖度指标评价流域生物多样性发现，香溪河流域生物多样性高的区域主要分布在流域中海拔较高地区，处于整个流域的边缘，而流域中下部生物多样性较低。香溪河流域可划分出20个生物多样性保护的“源”斑块，总面积达202.27km2，平均面积为10.11km2。其中“源17”斑块面积最大，达到42.04km2，占生物多样性保护关键“源”总面积的20.78％，而“源10、6、16、14、3、8”斑块面积较小。因此，香溪河流域适宜物种生存的生境破碎化现象较为严重，且残存的生境斑块面积大多较小，面临着较为严重的生物多样性退化。利用最小费用距离模型识别出20条最为关键的动物运动路径，路径总长度为132.83km，平均长度为6.64km。依据动物运动关键路径确定的香溪河流域关键生物廊道主要分布在流域边缘区域，极少分布在流域的中下部。其中那些较长且单位阻力较大的关键生物廊道，也主要分布在流域中下部海拔较低的区域。
　　(4)以流域水土流失面源污染控制的植被缓冲带集中分布在流域的中部以及南部人为活动密集的区域，以水源涵养能力维持为主的植被斑块主要分布在流域上游区域，而以生物多样性保护为主的生物廊道则集中分布在流域的边缘地区。利用GIS的空间叠加功能，对单目标植被景观结构成分进行空间叠加与优化，得到了香溪河流域的多功能生态网络。优化后的多功能生态网络连接度γ指数和环度α指数分别为0.39、0.07，整体连接度和环度增加;生态网络中大环形网络减少，小环形网络增加，稳定性有所增强。优化后多功能生态网络总面积为387.28km2，植被所占比例为91.85％，与优化前相比总面积减小，城镇和耕地总面积减少，其中关键区域面积为204.41km2。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景与研究目的

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．2 国内外研究综述

1．2．1 水土流失和面源污染的植被控制研究

1．2．2 流域水源涵养林研究

1．2．3 区域生物多样性保护网络研究

1．2．4 多功能生态网络构建研究

1．2．5 研究评述

1．3 研究内容

2 研究区概况与研究方法

2．1 研究区概况

2．2 研究的技术路线

2．3 数据来源与基础数据处理

2．3．1 数据来源

2．3．2 香溪河流域边界的确定

2．3．3 香溪河基础数据的提取

2．3．4 香溪河子流域的划分

2．3．5 香溪河流域主要水流路径的提取

2．4 水土流失与面源污染控制的植被缓冲带研究方法

2．4．1 水土流失与面源污染关键区域的识别

2．4．2 植被缓冲带宽度的计算水土流失与面源污染

2．5 水源涵养关键区域识别与植被恢复研究

2．5．1 水源涵养关键区域的识别

2．5．2 水源涵养植被恢复研究

2．6 区域生物多样性保护网络研究方法

2．6．1 生物多样性保护关键“源”的识别

2．6．2 生物多样性保护关键生物廊道的识别

2．7 多功能生态网络的构建方法

2．7．1 单目标生态网络的提取和叠加方法

2．7．2 多功能生态网络优化和评价方法

2．7．3 多功能生态网络实施关键区域识别方法

3 结果与分析

3．1 香溪河流域土地利用类型

3．2 香溪河流域水土流失与面源污染控制的植被缓冲带构建

3．2．1 香溪河流域水土流失与面源污染评价指标权重确定

3．2．2 香溪河流域水土流失与面源污染关键区域的空间分布

3．2．3 香溪河各子流域的植被缓冲带宽度

3．2．4 香溪河流域植被缓冲带空间分布

3．2．5 香溪河流域水土流失与面源污染控制方案

3．3 水源涵养关键区域识别与植被恢复研究

3．3．1 水源涵养能力评价指标权重确定

3．3．2 水源涵养关键区域的空间分布

3．3．3 水源涵养植被恢复分析

3．3．4 香溪河流域水源涵养能力维持与提升方案

3．4 区域生物多样性保护生态网络构建研究

3．4．1 生物多样性保护关键“源”的空间分布

3．4．2 生物多样性保护关键生物廊道的识别

3．4．3 香溪河流域生物多样性保护方案

3．5 香溪河流域多功能生态网络的叠加优化与实施研究

3．5．1 多功能生态网络叠加分析

3．5．2 多功能生态网络优化和评价分析

3．5．3 多功能生态网络实施关键区域识别分析

4 结论与讨论

4．1 结论

4．2 讨论

参考文献

致谢