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自1999年我国实施生态退耕政策以来,西北地区的土地利用状况发生了很大的变化。土地利用结构和功能的变化影响了区域的生态安全和食物安全。加强对生态退耕区土地利用变化引起的生态风险时空变化研究,将为我国生态退耕政策的完善和区域可持续土地利用的决策提供有益的参考。本研究选取甘肃省正宁县为案例区,基于研究区1995年,2000年和2010年土地利用空间数据和1995-2010年的农地投入产出两类数据,分别构建了表征生态风险变化特征的土地利用格局生态风险指数(RL)和物质流动生态风险指数(Rs),进而展开研究区生态退耕工程实施前后的生态风险时空变化研究。 案例区的研究结果表明:(1)退耕还林前后,林地面积变化表现为先减后增,草地面积先增后减,耕地和水域面积一直在减少,而建设用地保持不断增长。生态退耕实施后,大部分坡耕地转为林地,建设用地占用平原耕地现象明显。耕地空间分布由分散向集中,由不规则向规则方向转化。(2)在实施退耕还林工程前后,正宁县总生态服务价值(ESV)先减少后增加,有林地ESV在退耕后的大幅度增加是退耕还林工程的成果。正宁县所提供的生态服务功能以生物多样性保护、土壤形成与保护等为主,且生态服务各功能价值在退耕后显著增加。(3)土地利用格局生态风险指数RL的测算表明:生态退耕工程的实施使得正宁县东、中、西部的生态风险均减小,空间分布上表现为东部>西部>中部。生态风险质心向西南方向迁移了4288 m,东部和西部景观破碎度的大幅度变化对县域生态风险质心的迁移起到了主要的作用。(4)土地投入水平合理度指数C(I)、土地产出效益指数C(O)、环境支持力指数C(E)和物质流动生态风险指数Rs的时序曲线都表现出波动上升的趋势。通过层次聚类分析,本文将正宁县退耕前后16年的农业土地利用生态风险变化特点划分为:1995-2002年的波动调整阶段、2003-2007年的稳定抑制阶段和2008-2010年的反弹预警阶段。(5)物质流动生态风险的升高抵消了土地利用格局生态风险的降低,使得研究区综合生态风险在退耕后有所上升。 基于上述两种测算方法分析,研究区风险管理策略涉及:首先,在土地利用方面,东部地区应以生态保护为主,相对平坦的中部地区应维持耕地的数量和质量以保证粮食安全,西部地区需构建水土保持型生态系统,降低区域景观破碎度;其次,在投入方面,应限制农业化学物质的增长,需在提高农业从业人员文化水平的基础上,提倡农田科学管理和技术创新;再次,在政策完善方面,应重点保证退耕补贴资金投入的合理性和稳定性。