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区域生态退化已经成为威胁人类生存与发展的重要生态环境问题,生态系统的退化机制、恢复方法与管理模式的研究是当今区域生态学研究的重要领域。长期以来,由于人们在三峡库区片面追求粮食生产和过度砍伐,导致区域陡坡耕地比例高、森林覆盖率低、水土流失严重,生态系统退化明显。三峡工程的建设加剧了这种退化的趋势,使三峡库区成为当前世界上人为活动影响而导致区域生态变化最为剧烈的区域。重庆市开县是三峡库区生态退化最为典型且因工程蓄水淹没形成消落带最大的区域,本论文选择重庆市开县为研究区域,研究其区域生态系统胁迫特征、退化机制及生态恢复途径,对指导整个三峡库区的生态恢复与管理具有重要的现实意义。
本论文以重庆市开县生态系统恢复途径和适应性管理为目标,以景观生态学、生态胁迫分析、生态系统服务功能评估、区域生态区划等理论和方法为基础,研究了重庆市开县景观特征、变化规律与生态胁迫,提出了重庆市开县区域生态功能分区方案,进行了区域退化生态恢复实践,并针对重庆市开县退化生态系统的复杂性、不确定性,提出了区域生态系统适应性管理的流程与模式。
本论文主要结论如下:
(1)景观时空格局与生态胁迫特征。以遥感与GIS为主要技术手段,通过多时相、多尺度遥感数据提取景观要素,利用景观指数和转换矩阵对重庆市开县全境,典型小流域太平溪、龙溪河和后坪坝进行对比分析,研究十多年来重庆市开县景观格局时空特征与变化规律。在此基础上,基于坡度分析和河岸带缓冲带景观分析,研究生态系统胁迫特征。结果表明:重庆市开县区域生态胁迫主要是在脆弱的自然环境条件下,人口密度过大、农业开发程度过高所造成的,且呈现明显的垂直地带性分异规律,三峡大坝的建设加剧了区域生态胁迫的强度。
(2)生态系统服务功能特征及生态区域分异。根据千年生态系统评估框架,采用植被指数变化、光合生产潜力和净第一性生产力评估了重庆市开县生态系统支持功能,通过粮食生产、油料生产、果品生产和林业综合产品分析了重庆市开县生态系统产品供给功能,从水土流失角度分析了生态系统的调节功能,得出的基本结论是开县生态系统支持能力强,但人地关系矛盾突出,生态系统退化严重,人类需求、经济发展与生态系统之间存在着明显的冲突。基于生态地域分异理论,对生态胁迫、生态系统敏感性、生态系统服务重要性及生态问题等进行了分析,提出了重庆市开县区域生态功能区划划分方案,将开县划分为4个生态功能亚区和7个生态功能小区。
(3)退化生态系统恢复的区域模式。基于重庆市开县区域生态退化特征和生态功能分区,选择丘陵农业区太平溪、东江河岸带以及淹没消落带作为典型案例,进行退化生态系统恢复示范研究。对具体区域进行了区域景观配置与优化,结合典型地段,采用生态、生物与工程相结合的综合恢复模式,进行了区域生态恢复实践;通过对太平溪流域复合农业生态恢复工程连续监测表明:农林复合垄作、农林复合平作以及纯粮顺坡平作等措施在保持土壤养分、防止水土流失等效果上差异明显。河岸带生态恢复选择东江上、中、下游三个典型地段开展恢复实践,按照因地制宜原则,通过河岸带护岸排水工程、河岸带景观重建、复合农业生态工程等综合措施建立了不同典型地段河岸带生态恢复综合模式;通过实地调查与对比分析,河岸带恢复模式对降低水土流失、保护河流水质等效果十分明显。消落带生态恢复依据三峡水库水位变化规律,按消落带不同地段淹水周期变化进行恢复设计,提出了建立岸边防护林带来减少消落带对人们生产、生活视觉冲击,研究认为开展消落带生态监测与生态安全预警十分必要。
(4)生态系统适应性管理模式。适应性管理从系统的复杂性、不确定性和难预测性出发,通过生态系统恢复力辨识和情景分析,提出调控生态系统功能驱动变量方案,并在实践过程中随生态管理目标、人类认识深入而不断修正,使系统沿着可控、持续的方向发展。重庆市开县区域生态恢复的总目标是维持淹没区水生生态安全,实现水生生态系统与消落带生态重建的良性循环。论文从开县社会—经济—生态复合生态系统的角度,基于恢复力阈值理论、协同进化理论,进行了开县区域生态适应性管理模式研究,建立了一种全新的退化生态系统管理框架,为指导区域生态恢复实施与生态管理、实现区域生态系统可持续发展指明了方向。