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土地利用/覆盖变化是导致地球表层系统景观变化的主要原因,人类通过对与土地相关的自然资源的开发和利用,对生态环境产生重要影响。诸如气候变化、生物多样性的丧失与生态系统服务功能下降和土地退化等都与土地利用/覆盖变化有关。土地利用/覆盖变化是错综复杂的,这种复杂性表现在不同的空间和时间尺度的人类和自然的关系。而等级的理论可以用来解释土地利用系统的多尺度性,它将土地利用系统看做是一种巢式等级系统,即某一区域的土地利用/覆盖格局可以看作由不同等级的土地所有者或管理者的土地利用和自然条件相互作用的结果,处于该等级系统的不同水平的自然因素和人类活动作用的尺度不同。局地的变化在空间上的累积,对较大的尺度土地覆盖格局和过程产生影响;反过来,在宏观尺度上的变化影响着微观尺度上的土地所有者的土地利用和决策。 研究选取鄂尔多斯市乌审旗作为典型的研究区,该旗地处内蒙古高原与黄土高原的过渡地带毛乌素沙地,是我国中、东部平原重要的生态屏障,该地区生态环境脆弱、土地利用方式为半农半牧。研究从多尺度的视角展开,拟解决如下科学问题:(1)多尺度驱动因素与区域土地利用/覆盖变化之间的关系;(2)政策因素对家庭土地利用决策的影响,以及局地家庭土地利用决策对政策变化的响应;(3)如何模拟多尺度的土地利用驱动力和区域土地利用/覆盖变化之间的关系。 论文在分析乌审旗1977-2007年土地利用/覆盖变化的基础上,刻画出该地区土地利用/覆盖变化的时空特征,分析该地区景观格局变化特征,结合多水平统计模型和入户问卷调查分析该地区土地利用/覆盖变化机理和了解影响农牧户家庭土地利用决策的因素及其响应方式,最后建立多尺度乌审旗土地利用/覆盖变化的智能体模型,对该地区的土地利用/覆盖变化进行政策情景分析,论文结论如下: (1)研究时段1977-1987年,乌审旗土地利用/覆盖变化速度较为缓和,沙漠化发生扩展,土地利用/覆盖变化集中在几个热点区域;研究时段1987-1997年,该旗沙漠化扩展与逆转并存,土地利用/覆盖变化相对剧烈,变化围绕着几个热点区域逐渐扩大;研究时段1997-2007年,乌审旗沙漠化逆转,植被开始恢复,该时期土地利用/覆盖变化最为剧烈,变化的热点区域几乎遍布整个旗域。 (2)通过景观格局分析,在30 a的乌审旗景观格局变化可分为两个阶段:1977-1987年,该阶段沙漠化扩展,但景观破碎化程度减轻;1987-2007年,该地区沙漠化扩展的趋势得到了缓解,沙漠化开始逆转,但景观趋于破碎化。 (3)该地区的沙漠化变化受到不同尺度/水平驱动力的影响。在局地尺度上,沙漠化逆转受到牧业人口密度、牲畜密度和市场可达性等因素的影响,沙漠化扩展受到牧业人口密度、牲畜密度、土地利用和市场可达性等因素的影响;在区域尺度上,降水量和政策因素对该旗沙漠化变化有影响,政策因素影响局地土地利用管理措施,对沙漠化逆转和扩展解释能力较强。 (4)通过对乌审旗农牧户家庭问卷调查发现:在政策作用下,农牧户家庭根据其传统的土地利用方式,采取不同的土地利用决策;禁牧政策通过限制家庭土地利用活动,在该地区的植被恢复过程中起了很大的作用,家庭对政策的适应是一种有限的“主动适应”过程。 (5)建立乌审旗多尺度的土地利用智能体模型,该模型对固定沙地模拟的精度较好,流动沙地次之,对半固定沙地的模拟较差;通过政策情景分析表明,家庭智能体的土地利用和决策受到“双权一制”和禁牧政策的影响,采取不同的策略,改变着该地区的土地覆盖。