喜马拉雅地区土地利用/覆被及自然保护成效分析

作     者：许寰戈 

作者单位：青海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈琼;刘林山

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

主      题：喜马拉雅地区 保护区 土地利用/覆被变化 保护成效 

摘      要：土地利用/覆被变化作为人类活动和气候变化作用的直接体现,与生态系统变化密切相关。土地利用/覆被变化的研究不仅有助于理解人类活动的强度、范围以及气候变化作用结果,同时也是探究生态环境变化、区域生态系统平衡及可持续发展等的重要环节。喜马拉雅地区作为全球重要生物多样性热点区、气候变化敏感区之一,在气候变化背景下,区域生态系统加速退化,生态系统服务大幅下降,面临严重的生态风险。通过建立自然保护区来减少人类活动等对自然环境的破坏,是当前维护区域内部自然生态环境和生物多样性的稳定的重要手段。随着喜马拉雅地区保护区规模快速提升,评估当前自然保护成效是现阶段需要完成的重要工作。本文通过Google Earth Engine云平台,融合1992、2000、2010、2020年Landsat TOA反射率影像作为图像分类基础,基于多源土地覆被样点数据和部分辅助分类数据,采用随机森林分类器对喜马拉雅地区林地、灌丛、草地、建设用地、耕地、水体、湿地、冰川积雪、裸地九类土地利用/覆被类型进行分类提取,共生产1992年、2000年、2010年、2020年四期空间分辨率30m的土地利用/覆被数据集。基于此数据集分析1992-2000年喜马拉雅地区、保护区与保护区内外土地利用/覆被差异与变化特征,结合景观尺度景观格局指数与NDVI指数变化揭示保护区生态系统格局与变化状况,从而实现喜马拉雅地区保护区自然保护成效的研究,为未来本地及全球保护区域建设与评价提供依据,从而促进区域生态可持续发展,更好的提供生态服务价值。研究结果表明:(1)本研究获取的四期喜马拉雅地区土地利用/覆被数据,结果精度较高,总体验证精度约为0.88～0.90,Kappa系数约为0.86～0.87。以2020年土地利用/覆被数据集为基准,总体精度、Kappa系数及各覆被类型的生产者精度与用户精度结果显著优于GLC2000、MCD12Q1＿2020、GLCNMO＿2013、Glob Cover、CCILC＿2015、CGLS＿LC100、Globe Land30＿2020、GLC＿FCS30＿2020与FROMGLC＿2017九套全球数据产品。(2)喜马拉雅地区形成以林地、草地和裸地为主导的土地利用/覆被格局,2020年,这三类分别占全区总面积的34.98%、18.82%与18.41%;水体、湿地、建设用地占比较小,均不足1%。1992-2020年喜马拉雅地区灌丛、建设用地、湿地与冰川积雪地面积增多,林地、草地、耕地、水体、裸地面积减少。约有19.06%土地利用/覆被类型发生了变化,主要为林地-灌丛、灌丛-草地、林地-耕地、草地-裸地、冰川积雪-裸地间的相互变化。从景观格局指数及变化来看,生态景观多样性增高,连通性降低,破碎化程度加剧,生态环境状况整体呈持续恶化趋势,且在喜马拉雅山脉南北坡交界,海拔起伏剧烈的部分尤为突出。NDVI结果表明喜马拉雅地区植被质量整体提升,且南坡较北坡提升更加显著。(3)喜马拉雅地区保护区内建设用地、耕地占比极小,人类活动水平较低,1992-2020年主要面积变化为林地-灌丛、灌丛-草地、草地-裸地、裸地-冰川积雪间的变化,灌丛、建设用地、水体、湿地与冰川积雪地面积整体增多,林地、草地、耕地面积整体减少,生态环境重要相关的林地、灌丛、水体、湿地类型变化较喜马拉雅地区整体更趋于利好。根据景观格局指数变化,景观生态恶化程度较喜马拉雅地区整体明显减缓。综合对比生态景观状况与变化,保护区整体优于喜马拉雅地区整体,保护区内缓冲区优于保护区外缓冲区,保护区的建立有效控制了生态环境退化进程,具有一定保护成效。(4)基于景观格局尺度视角,比较喜马拉雅地区不同属性保护区差异。根据保护区国别差异,2020年不丹的保护区生态景观状况最好,巴基斯坦最差,1992-2020年变化中,印度保护区成效最好,不丹与巴基斯坦成效较差。从保护区等级来看,2020年IV类保护区生态景观状况最好,V类最差。1992-2020年变化中,II类保护成效最好,Ia类与VI类成效较差。从保护区类型来看,2020年生物走廊生态景观状况最好,UNESCO-生物圈最差。1992-2020年变化中,UNESCO-生物圈保护成效显著,国际重要湿地成效较差。