基于景观格局的绿洲型城镇空间演变的生态风险效应研究

Coordinating the relationship between urban spatial expansion and regional ecological environment is one of the critical scientific issues in the sustainability of arid area. Taking typical oasis town, Zhangye City for instance, basing on the perspective of landscape pattern and adopting the idea of “landscape pattern - risk pattern - risk effect”，to distill the general laws of oasis spatial evolutions and explore the risk effects of landscape ecology. First of all, adopt RS techniques and GIS spatial analytical technology, to analyse the pattern, process, characteristics and effect of urban spatial morphology evolutions in the past 30 years. Next，refers to behavioral theory, and investigate the behaviors and spatial influences, on urban development，of the government, enterprises and residents. Then introduce CCA (Canonical Correspondence Analysis) methods to quantificationally analyse the driving mechanism of urban evolution. Afterwards, through the scale effect research, to determine the appropriate scales of Ecological Risk Assessment, and modify the Ecological Risk Assessment Model, to analyse the spatio-tempora characteristics of landscape ecological risk evolution. Finally, establish the model of ecological risk effect to explore the relationships between urban development and ecological risks, and reveal the general laws and particularity of the interactions between the urban development and the ecological environment in oasis towns. This research, of great significance and value in mastering the spatial evolution’s general law of the oasis towns, will promote the coordinated development of the urban and the ecological environment.

协调城镇空间扩张与区域生态环境相互关系是干旱区可持续发展的关键性科学问题之一。本项目以典型绿洲城镇张掖市为例，基于景观格局视角，拟采用“景观格局—风险格局—风险效应”的分析思路，提炼出绿洲城镇空间演变的一般规律，探讨城镇空间演变的景观生态风险效应。首先，运用遥感和GIS空间分析技术，对近30年来城镇空间形态演变的格局、过程、特征和效应进行分析；借鉴行为理论，探讨政府、企业、居民对城镇发展的行为空间影响，并引进CCA（典范对应分析）方法，定量分析城镇演变的驱动机制。其次，通过尺度效应研究，确定生态风险评价的适宜尺度，对生态风险模型进行改进，分析景观生态风险的时空演化特征。最后，建立生态风险效应模型，探讨城镇发展与生态风险的相互关系，揭示绿洲型城镇发展与生态环境相互作用的一般性规律及特殊性。项目研究对掌握绿洲型城镇空间演变规律，促进城镇与生态环境协调发展具有重要意义。

绿洲城镇空间演变及其对生态环境的影响是干旱区可持续发展的关键性科学问题之一。本项目以多期遥感数据、社会经济数据和生态环境数据为基础，借助GIS、RS、数理统计分析等软件，采用野外调查和时空分析相结合的研究方法，分析了近30年来张掖市城镇空间格局、演变过程和特征，揭示了城镇空间演变的驱动机制，研究了景观生态风险时空演化特征，明确了绿洲演变的景观生态风险效应。结果表明：（1）城镇用地扩展十分显著，总体经历了“缓慢扩展—快速扩展”的过程，扩展模式具有区域异质性特征，以邻接扩张为主，甘州、民乐、高台城市形态趋于紧凑，临泽、山丹城市形态趋于分散；（2）城镇化进程对景观格局产生较大影响，城镇用地面积比例随距中心城区距离的增加呈现下降趋势，在西北—东南样带和西南—东北样带城镇扩展最为显著；（3）自然环境因素决定了绿洲城镇的空间格局，城镇呈簇群分布在水土资源匹配较好的绿洲区域，人口增长、经济发展、规划政策和交通条件等因素均对城镇空间演变产生重要影响，经济发展是最直接的驱动因素，人口是最具活力的影响因素；（4）生态系统服务价值呈增加趋势，林地的生态系统贡献最大，水文调节价值的单项生态系统服务价值贡献最大，生态系统服务价值呈现从祁连山区向平原绿洲区再向荒漠区递减的空间格局；（5）城镇景观格局分析和生态风险评价的尺度效应显著，张掖市以较高和高生态风险区为主，集中分布于西部祁连山区和绿洲外围荒漠区，较低和低生态风险区主要分布在东部祁连山区和中部绿洲平原区；（6）生态风险总体降低，主要由于城镇、耕地扩展强度与景观生态风险变化呈负向相关，绿洲扩展降低了景观生态风险。项目从生态风险视角提出了“一带、四区、五廊道、多中心”的生态安全格局优化模式，研究成果为绿洲城镇科学管理和生态环境保护提供了理论依据，可为乡村振兴战略的实施、绿洲城镇可持续发展和新型城镇化建设提供决策参考。