松嫩平原西部土地整理的时空格局及生态效应研究

国家每年投入近千亿元用于土地整理保障国家粮食安全，随着土地整理的全面推进，土地整理的生态效应越来越受到政府和学者的关注。本项目将土地整理与景观生态学的"尺度－格局－过程"有机结合起来，选择松嫩平原西部的土地整理重大工程区，采用实地调查与取样分析、遥感解译与GIS空间统计分析相结合的方法，分别在不同空间尺度(田块-项目区-区域)比较分析土地整理前后的景观格局变化，研究土地整理时空变异格局对土壤理化属性和植被特征的影响，揭示多尺度土地整理的景观格局对生态效应影响的机理。项目成果对丰富景观生态学的理论方法和土地整理的景观生态保护以及土地可持续利用具有重要的理论和现实意义。

国家每年投资上千亿元用于土地整理，土地整理显著改变了景观格局，对生态系统功能及其服务产生影响。以松嫩平原西部的土地整理项目为研究区，采用遥感影像、野外调查和GIS空间统计以及典范对应分析等方法，分析了土地整理影响下的景观格局、土壤属性和生态系统服务等变化规律。结果表明：(1)土地整理后，耕地面积比例增加，盐碱地面积比例下降，同时林地、草地和其他用地面积减少，湿地面积增加，不同尺度土地整理对景观格局变化的影响差异明显，年际增强型植被指数（EVI）呈增长趋势。(2)大安市土地整理前后的景观格局指数随粒度增加呈现单调上升或下降、先上升后下降和无规律3种变化趋势；斑块数量、斑块密度、最大斑块指数等8个指数能用数学模型很好的拟合，斑块面积方差和Shannon多样性指数拟合效果差，斑块数量、斑块密度和景观形状指数整理后的拟合效果优于整理前，土地整理项目区景观格局分析的适宜粒度为15～35m。(3)通过对原耕地、盐碱地和土地整理新增耕地土壤理化属性的分析，在0-20和﹥20-40cm土层上，新增耕地土壤电导率显著低于盐碱地，显著高于原耕地；盐碱地土壤为重度碱化土壤，新增耕地土壤为中度碱化土壤；新增耕地土壤有机质显著高于盐碱地，在0-20 cm土层上显著低于原耕地；新增耕地阳离子交换量比盐碱地高，同时显著高于原耕地；土地整理前后土壤的盐渍化指标降低、肥力指标升高，能有效改良盐渍化土壤，但新增耕地土壤质量仍低于原耕地。(4)计算了不同尺度的土地整理生态服务价值变化,村域、镇域和县域3种尺度下,整理后的生态系统服务价值分别减少10.5%、14.2%和33.1%，不同景观格局指数对土地整理生态服务价值的影响趋势和程度不同，土地整理前后由于景观格局发生改变，整理区的生态服务价值与景观格局之间的关系也发生改变；从提高生态功能入手，提出了土地整理的景观生态设计策略。(5)大安市土地整理可持续性评价结果为良，其中经济因素、社会因素和生产能力因素评价结果为优，工程措施因素和管理机制因素评价结果为良，生态因素评价结果为中。项目成果丰富了景观生态学的方法和应用并为土地整理推进生态文明建设提供决策参考。