云南大规模桉树引种区土地生态安全时空分异及其优化配置研究

While the Large-scale introduction of exotic Eucalyptus has improved the local economic development, it has influenced on the ecological environment of introducing regions with the rich biodiversity and threatened the local land ecological system security, and it also has changed land use pattern. This project will take Lancang County, Ximeng County and Menglian County in Pu-er city as the research object, where the introduction area of Eucalyptus in three counties is the most in southwestern Yunnan province since the 21st century. Under Land use/cover change (LUCC) in research region, synthesizing and applying multiple theories and methods including geography, environmental science, landscape ecology etc.,the project will research the variation characteristics of ecological comprehensive effect, including vegetation cover, net primary productivity（NPP）,soil erosion, ecosystem service value, ecological footprint etc., and reveal time and spatial rules of land ecological security in introduction region by RS and GIS technology. Integrated 3S technology, multi-agent system（MAS）and cellular automata（CA）and embedded dynamic genetic space optimization algorithm(GA), the project will establish land use collaborative optimization allocation model in terms of quantitative structure, spatial pattern, ecological security and time series. The model will be applied to provide economically feasible, socially acceptable, and environment-friendly land use optimization scheme in research region. The ultimate goal of all the work will provide some theoretical references and basis for the sustainable development and environmental protection of the Eucalyptus introduced region in Yunnan province, especially for the study on the land ecological security pattern and sustainable land use, it is of greatly theoretic and realistic significance.

外来树种桉树大规模引种在解决经济问题的同时，影响引种区生态环境，威胁土地生态系统安全，改变土地利用格局。本项目以云南省21世纪以来，桉树引种面积最多最集中的普洱市澜沧县、西盟县和孟连县为研究对象，综合运用地理学、环境学、景观生态学等多学科理论和方法，以遥感和GIS技术为支撑，研究引种区土地利用/覆被变化的植被覆盖、净初级生产力、土壤侵蚀、生态系统服务价值、生态足迹等生态综合效应变化特征，揭示引种区土地生态安全时空分异规律；集成3S技术、多智能体系统（MAS）、元胞自动机模型（CA），嵌入动态遗传空间优化算法（GA），构建土地利用数量结构、空间布局、生态安全和时间序列协同优化配置模型,提出引种区经济可行、社会可接受、生态环境友好的土地利用优化方案，为云南省桉树引种区可持续发展与环境保护管理，尤其为土地生态安全研究和土地资源可持续利用提供理论依据和参考，具有重要的理论和实际意义。

桉树人工林的大规模种植，提高了当地的经济和社会效益，同时也改变了土地生态系统和用地格局，研究引种区生态环境效应、土地生态安全和土地利用优化具有重要意义。项目以大面积引种区云南省普洱市澜沧县、西盟县和孟连县为研究区，采用地理学、景观生态学和环境学等多学科理论和方法，以3S技术为支撑，研究引种区生态效应变化特征和土地生态安全时空变化规律，构建土地利用优化模型，提出研究区土地利用优化配置方案。研究结果为外来树种引种区的生态环境和土地生态安全的变化、土地资源的可持续利用研究提供方法和思路，为云南省桉树人工林引种决策和环境保护管理提供参考依据。重要研究结果：.　　（1）桉树人工林的引种使云南省西南地区普洱市澜沧县、西盟县和孟连县的土地利用数量结构和空间格局发生了剧烈变化。.　　（2）桉树引种十五年间，研究区整体生态价值总量先降后升，生态价值总量减少了4.21亿元，其中生态盈余和生态系统服务价值对生态效应价值总量的贡献最大，土壤保持价值贡献最小。但是生态盈余的价值量却呈下降趋势，净减少128.51亿元，生态系统服务价值量保持相对稳定，净增加10.35亿元，植被NPP价值量整体呈增长趋势，净增加10.78亿元，土壤保持价值量呈较大幅度的增长，净增加103.17亿元。从空间变化看，2000年和2005年研究区西南部生态价值较高，其次是东南部，到2010年2015年，西部和西南部的生态效应价值逐渐下降，东部和中部相比2010年有所回升；县域角度看，澜沧县生态价值总量大于西盟县和孟连县，孟连县的生态价值总量15年间下降最大，西盟县有小幅下降，而澜沧县生态价值总量先降后升。.　　（3）桉树引种十五年间，土地利用生态安全逐年增加，经济发展水平是研究区土地利用生态安全的限制性因素，土地利用生态安全空间差异显著，由西部向东部逐渐递减的趋势；西盟县土地利用生态安全最好，孟连县次之，澜沧县最差；孟连县和澜沧县生态安全逐年升高，西盟县先增后减。. （4）以土地退化风险最小化或社会、经济、生态三个方面效益最大化等为目标，分别用CLUE-S模型、GMDP-ACO模型、MAS-LCM模型、MAS—CLUE-S模型构建了研究区土地利用数量结构、空间布局及生态保护等方面的土地利用优化方案，并总结了土地利用数量结构、空间结构、生态安全格局综合土地利用优化的模式和方法。