生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明：生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。     

基于核密度估算的路网格局与景观破碎化分析

道路网络的发展是导致区域景观破碎化程度加剧的重要因素,如何定量表征道路网络特征及其破碎化效应是道路生态学的一个关键科学问题。本研究以珠江三角洲核心区为案例,采用核密度估算(KDE)结合道路密度指数方法,探讨了区域路网格局及其对景观破碎化的影响。结果表明:KDE法能有效识别和提取高密度路网热点区域;道路密度指数分析显示,道路密度与景观破碎化之间存在较强的相关性;道路密度与KDE法结合能突破传统基于行政边界计算道路密度的局限,为研究路网特征及其景观破碎化程度提供了一个很好的量化工具。     

道路网络对物种迁移及景观连通性的影响

道路对区域景观产生破碎化及阻碍效应,使得生态过程发生受阻、景观功能受损。科学评估道路的生态效应对指导道路选线、生态恢复工程及景观规划有重要价值。本文采用阻力面概念和最小耗费模型,实现了景观阻力、斑块质量、廊道畅通性和景观连通性的计算,定量分析了物种迁移过程中道路网的干扰程度。结果表明:道路引起生态廊道长度平均增加30%,廊道曲率平均增加0.19;道路也使廊道通畅性平均降低90%,影响程度与廊道耗费值呈线性相关,系数为0.76;整体景观连通性下降30.8%,扩散能力越弱的廊道所受道路阻碍效应越强。本文建立的模拟评价方法可用于确定景观尺度上特定生态过程的关键格局,同时也可为景观生态规划中生态廊道设计及景观连通性定量分析提供科学依据。     

基于景观格局和连接度评价的生态网络方法优化与应用

景观生态学中常凭借最小累积阻力模型构建目标种生态网络,以提升破碎栖息地间的景观连接度,缓解生境破碎化负面影响.但传统最小累积阻力生态网络方法缺乏对生态网络的效用验证,对研究地的景观结构变化与生态过程的影响认识不足.本研究运用景观格局指数与连接度概率指数,定量评价生态网络构建前后的研究地景观结构与连接度特征,并以崇左白头叶猴栖息地生态网络为例,详尽叙述此生态网络方法的优化与应用过程.通过对白头叶猴栖息地斑块进行辨认、踏脚石斑块识别,对研究地用地类型进行划分并进行阻力赋值,运用最小累积阻力模型生成了20条白头叶猴栖息地生态网络廊道;然后利用景观结构指数与连接度概率指数结合的方法,对生成的生态网络结构和功能连接度进行评价.结果表明: 凭借最小累积阻力模型构建的目标种生态网络,能有效提升栖息地生境的完整性和连续性,降低总体破碎化水平,并改善生境质量.同时,该生态网络构建能提升生境景观的结构连接度与功能连接度,且两方面的连接度变化在结果上具有极显著的一致性(R²=98.3%,P<0.01).生态网络带来的景观结构方面变化与功能连接度的关联性不强,两种指数间的相互关系不如结构与功能的内在关系显著.     

三峡库区县域景观生态安全格局识别与功能分区——以奉节县为例

景观格局优化是景观生态学中的热点和难点问题,三峡库区作为长江中上游地区生态纽带,其生态安全问题更是成为重中之重。本文选择奉节县为研究区域,在GIS技术支持下对2012年景观类型图进行处理,选取土地利用、地形位指数及土壤侵蚀等阻力因子构建最小耗费距离模型,对研究区内景观生态安全格局进行识别并进行功能分区。本文依据最小耗费阻力面,构建生态"源"地、生态廊道和战略点等景观格局组分,加强和完善生态网络的空间连通性,以提高景观生态格局稳定性及完善生态功能分区。根据耗费阻力突变点,将研究区划分成水源涵养区、生态缓冲区、生态敏感区、生产生活区4个功能区,各区占地百分比分别为36.74%、24.16%、15.48%和23.62%,同时综合考虑自然因素和社会经济因素,模拟建设用地的扩张,为城市扩张规划提供合理依据。     

基于地表湿润指数的农牧交错带地区生态安全格局构建——以内蒙古自治区杭锦旗为例

区域生态安全格局的构建可以有效保障区域生态安全、实现区域可持续发展,已经成为景观生态学研究的热点和重点之一.对于生态本底较为脆弱、地表覆被类型较为单一的内蒙古高原地区来说,区域生态安全格局的构建尤为重要.本研究以内蒙古自治区杭锦旗为例,针对区域自然环境特征,选取食物供给、固碳释氧、土壤保持、产水、生境维持5种典型生态系统服务评估区域生境重要性,并在综合考虑单一生态系统服务质量和景观多功能性的基础上识别生态源地;利用地表湿润指数修正基于地表覆被赋值的基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道,从而构建杭锦旗生态安全格局.结果表明: 杭锦旗生态源地面积为6781.70 km²,占全旗土地总面积的35.9%,主要分布在北部河套平原和南部鄂尔多斯草原地带;杭锦旗生态廊道总长度为498.51 km,库布齐沙漠将其从中隔断分为南北两个组团.针对北方农牧交错带干旱、脆弱的生态基底特征,构建区域生态安全格局,可为当地经济开发建设和生态保护提供决策指引.     

基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容,基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和GIS技术,对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析,并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示:(1)湿地景观生态功能强度空间差异性显著,影响区域湿地景观生态过程和功能。(2)以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。(3)景观格局优化改善景观连通度和生态流,废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大,景观连通性受到显著影响,是景观生态节点优化的首要对象。(4)加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。     

基于“格局-过程-质量”的盐城滨海湿地生境变化分析

生境质量是生态系统重要的服务功能之一,研究生境质量-格局-过程的内在联系,对于区域生态系统功能维护与可持续管理具有重要意义。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为研究对象,以1992年、2000年、2011年、2017年遥感影像和2011年土壤水分/盐度为基础数据源,基于InVEST模型开展生境质量评估,并通过多元回归模型、景观过程模型,探讨生境质量与景观格局、生态过程的关系,模拟区域生境质量时空变化。结果表明:(1)1992—2017年,芦苇沼泽面积百分比从0.13%增长到36.95%;米草沼泽面积百分比从3.05%增加到35.42%;碱蓬沼泽先增后减,面积百分比减少到5.11%。(2)1992—2011年,生境质量指数从0.85下降至0.76,降低了10.52%。2011—2017年,生境质量指数的变化与1992—2011年变化相反,生境质量指数上升至0.78。(3)多元回归分析结果显示:显著性水平α=0.01下,生态过程与景观格局显著相关,表明景观格局与生态过程是相互作用的;在α=0.10下,生境质量与生态过程、景观格局显著相关,总体相关系数为0.69,表明景观格局与生态过程共同影响着生境质量。(4)景观格局与生境质量模拟结果显示:至2030年,米草沼泽面积百分比将扩张至64.06%,碱蓬沼泽面积百分比将减少至0.04%,面临消失;生境质量指数将下降至0.65。互花米草扩张是生境质量下降的主要原因,构建"格局-过程-质量"的耦合关系,才能从生态过程上控制互花米草扩张,改变区域景观格局,优化生境质量,为世界自然遗产地的保护与建设提供参考。     

基于景观格局与过程的云南省典型地区道路网络生态效应

利用概率连接度指数的量化分析方法,分析了云南省典型地区道路网络对景观格局、生态过程以及景观功能的影响.结果表明：研究区道路网络加剧了区域景观的破碎化程度;道路网络对不同生态过程的迁移路径结构、数目以及分布的影响有所不同,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加;道路网络总体上降低了景观维持生态过程连续性的功能（不同情景平均下降超过10%）,使各个斑块在景观中的功能退化（平均下降超过40%）,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加.     

阻力赋值对景观连接模拟的影响

景观连接度是研究景观结构和生态过程互馈关系的重要内容。在最小成本路径模拟中整合图论理论可有效辨识、评价斑块之间的潜在连接,近些年逐步应用于景观连接模拟、生态网络构建等研究中。理论上,模型的重要参数之一,生物体通过不同景观单元的阻力系数应根据观测与实验等实证研究获取,但大多数情况下简化为土地适宜性评价结合专家经验为土地利用/覆盖类型打分,存在一定主观性与不确定性。因此,设计了1个三因素(阻力赋值方式、景观粒度和景观整体破碎度)的析因实验,以SIMMAP2.0景观中性模型产生的8个模拟景观为对象,研究不同的景观格局下,阻力赋值方式对连接模拟的影响;探讨、总结经验赋值带来的不确定性。结果表明,这3个因素均对景观连接模拟产生显著影响,并存在一定交互作用;阻力赋值绝对大小不会对模拟产生影响;而赋值倾向性能够显著改变最小成本路径的空间位置,并且这种影响程度依赖于景观粒度大小,而与景观整体破碎度交互关系不显著。针对阻力赋值方式与景观结构特征交互作用下连接模拟的规律性变化,提出一些建议,以提高连接模拟的准确性。     

基于MSPA与最小路径方法的巴中西部新城生态网络构建

目前快速城市化导致了生境斑块的日益破碎化,景观之间的连通性不断降低。构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,增加绿地景观的连通性,对生物多样性保护具有重要意义。以高度景观破碎化的四川省巴中西部新城为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,提取出对研究区生态网络构建具有重要生态意义的核心区和桥接区两类景观要素,并选用整体连通性(IIC)、可能连通性(PC)和斑块重要性(d I)等景观指数,分别对核心区和桥接区进行景观连接度评价,遴选出对维持景观连通性贡献最大的10个核心区生境斑块作为生态网络的源地,并根据斑块对维持景观连通的重要性程度将其他核心区和桥接区进行类型划分,以此作为景观阻力的赋值依据,融入消费面模型中,最后采用最小路径方法构建了研究区潜在的生态网络,并基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,MSPA方法能够科学的辨识出研究区内对生态保护具有重要意义的结构性要素,例如作为物种栖息地的核心区和物种迁移通道的桥接区,这些要素是生态网络的重要组成部分;景观连通性的计算,明确了研究区景观要素的保护重点,为最小路径方法中的景观阻力赋值提供了重要的参考信息;基于MSPA与最小路径方法的生态网络分析框架综合了现有景观结构性要素识别、连通性分析以及物种潜在迁移路径分析等方法,将景观中潜在的生态源地和结构性廊道的连通性作为构建生态网络的重要基础和主要依据,从而使得生态网络的构建更科学。研究结果可为高度破碎化地区生态网络的构建提供重要的参考与依据,对其他地区生态网络的构建也具有一定的借鉴意义。     

基于生境质量的唐县生态安全格局构建

生态安全格局作为景观生态学的重点及热点,其识别与构建对维持区域生态安全及实现区域可持续发展具有重要作用.本研究以河北省唐县为研究区,基于2016年土地利用现状数据,利用InVEST模型评估生境质量,确定生态源地;然后选取土地利用类型、生境质量指数、植被覆盖度、距水域距离、距居民点距离、距道路距离等阻力因子构建阻力表面,并采用阻力阈值法进行生态安全分区;最后运用最小累积阻力模型(MCR)判定生态廊道,从而综合构建唐县生态安全格局.结果表明: 唐县生态源地占总面积的3.3%,主要分布在斑块面积较大的林地和水域中,河北省四大水库之一的西大洋水库也位于生态源地范围内;根据耗费阻力突变点,将研究区划分为禁止开发区、限制开发区、优化开发区和重点开发区,各区占地百分比分别为18.9%、43.6%、27.6%和9.9%;唐县潜在生态廊道总长度为333.52 km,优化后生态廊道总长度为263.91 km,有助于各种生态交流.研究结果对唐县土地资源的合理可持续利用具有重要指导意义,可为唐县土地规划布局决策提供理论和技术支撑.     

基于兴趣点识别生境风险的生态网络构建——以武汉城市圈为例

生态网络构建是国土空间生态修复的重要内容，可以有效遏制栖息地破碎的负面效应。本研究提出一种改进的生态网络分析框架，包括基于“形态-质量-功能”3个维度识别生态源地、将可以表征人类活动的兴趣点数据与生境风险评估模型结合构建生态阻力面、运用电路理论提取生态廊道3个方面。以武汉城市圈为研究区，分析生态网络关键点和网络结构特征，并将基于兴趣点与生境风险评估模型的生态阻力面构建方法与传统地类赋值法和传统生境风险评估模型构建阻力面进行对比分析，验证该框架的有效性。结果表明：武汉城市圈全域生态源地面积为1.52万km²,生态廊道长度达1956.68 km,生态“夹点”与障碍点分别为87和67个。相较传统方法，基于改进框架识别的生态网络的物质循环度、网络复杂性以及生态连通性显著提升，网络闭合度、点线率、网络连接度平均提升61.5%、28.1%、28.7%,识别的生态“夹点”和生态障碍点可为生态修复提供精确的决策支持。     

湖南省城市群生态网络构建与优化

大型生境斑块为区域生物多样性保护提供了重要的空间保障。然而,快速城市化使得大型生境斑块变得日益破碎化、岛屿化,连接性不断下降,且日益受到周边土地利用变化的强烈影响,已严重威胁着区域生物多样性的保护。通过生态廊道建立或修复破碎生境斑块之间的连接,将非常有利于生态网络生态服务功能的有效发挥。基于景观生态学和保护生物学的相关原理,以湖南省城市群为例,在RS和GIS技术的支撑下,采用最小费用路径和情景分析方法,定量模拟了研究区的潜在生态廊道,基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,并就消费面模型对潜在生态网络结果产生的影响进行了分析,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,林地和耕地是组成研究区生态网络的优势景观要素类型;不同生境斑块间的相互作用强度差异显著,总体上西高东低,南高北低;消费面模型能够在较大程度上影响到生态网络的分析结果,因而进行情景分析十分重要和必要。研究结果可为研究区生态网络的构建和优化提供科学依据,同时可为其他城市群区域生态网络的构建提供参考和借鉴。     

基于二维与三维信息的南京市主城区生态网络格局对比分析

生境破碎化导致生物多样性锐减,影响生境的生态系统服务,合理而有效的生态网络建设可以恢复城市内破碎生境斑块之间的连接。现有城市生态网络的构建与模拟多基于二维数据信息,未能很好地考虑植被三维结构信息所表征的多元生态位对生境质量的影响,致使生态网络的功能有效性有待验证。选取南京市主城区为研究区,基于高分辨率遥感影像与机载激光雷达数据,对研究区三维绿地植被结构进行了量化,在二维、三维两种情景下分别进行生态源地的提取与景观阻力面的设定,基于最小费用路径识别出两种情景下的生态廊道,并依据电路理论方法识别出廊道中需要重点保护的生态关键节点,进而分析使用二维、三维生态空间信息对生态网络构建结果产生的影响。研究结果表明:1)研究区不同情景下提取的生态源地共有11处不同,与传统二维情景下仅使用绿地面积指标作为斑块属性相比,使用三维植被参数可以更准确地识别具有丰富植被结构的生态源地;2)二维与三维情景下构建的生态廊道分别有137条与129条,平均每条廊道的单位距离阻力值分别为18.2与24.0,运用传统二维信息的模拟结果会在一定程度上高估研究区的景观连通性;3)不同情境下生态关键节点的空间分布基本一致,主要集中于研究区的西北侧、中部以及东南侧,并较多出现在距离较近的源地斑块之间。基于以上分析结果,有针对性地提出了南京市主城区生态网络格局优化的相关策略。     

道路网络对景观生态风险的影响——以云南省红河流域为例

道路网络扩展既影响周围的景观格局,也对生态过程造成直接或间接的影响。以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,进行格网划分,从空间上分析道路对景观格局和土壤侵蚀的影响,并通过基于景观格局和过程的景观生态风险指数计算,分析道路网络扩展影响下的景观生态风险规律。结果表明:红河流域道路周围景观类型以耕地、林地和草地为主,其中林地和草地的格局风险指数随着距离道路的增加而减少,受道路影响显著;一级路、三级路和四级路缓冲区内土壤侵蚀量随着距离道路的增加而减少,三四级路分布广泛,更容易发生土壤侵蚀;道路密度和基于景观格局和过程的景观生态风险指数在空间分布上具有一定的相关性。     

基于生态廊道识别的拉萨河流域生态安全格局构建

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,基于“生态源地-阻力面-生态廊道”的区域生态安全格局构建范式,评估流域土壤保持、水源涵养、固碳、生境质量四项生态系统服务,基于生态系统服务重要性分级识别生态源地;选择土地覆被类型、归一化植被指数、地形起伏度、坡度、距道路距离、距水体距离作为主要阻力因子,利用熵权法形成综合阻力面;利用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道并判定生态节点,构建流域生态安全格局。结果表明：提取生态源地20个,总面积2531.42 km²,占研究区总面积的7.77%;生态廊道36条,总长度916.87 km,与拉萨河干流平行呈“二”字型分布;生态节点13个,集中分布在裸地、裸岩、低覆盖度草地等地类,构建以生态源地-生态廊道-生态节点组成的“面-线-点”结构生态网络。研究结果为拉萨河流域生态安全和生态经济协调提供数据支持,为区域生态保护与可持续发展提供科学参考。     

基于生态重要性和敏感性的西南山地生态安全格局构建——以云南省大理白族自治州为例

生态安全格局构建是快速城市扩张背景下缓解生态保护和土地开发矛盾、保证区域生态安全的有效途径。源地和阻力面是生态安全格局构建的重要基础,当前阻力面构建多关注生态要素而忽视与区域典型生态问题相对应的生态过程表征。以西南山地地区--云南省大理白族自治州为研究区,选取生物资源保护、水资源安全和营养物质保持等生态系统服务评估生态重要性从而识别源地,基于地质灾害、土壤侵蚀、石漠化等生态敏感性构建生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别组团廊道和景观廊道,从而构建山地生态安全格局。研究表明,大理州生态安全源地总面积14416.64 km~2,占全州土地总面积的50.93%;关键生态廊道分为组团廊道和景观廊道两类,分别长404.7 km和208.4 km,以"一轴三带"形式呈树状辐射分布。生态安全格局中的生态源地和廊道应成为低丘缓坡土地资源开发中的禁止开发区。生态重要性源地识别和生态敏感性阻力面分析方法可为生态安全格局构建提供新思路,研究结果对于大理州山地城镇建设的用地选择和空间扩张提供定量指引。     

基于地质灾害敏感性的山地生态安全格局构建——以云南省玉溪市为例

区域生态安全格局构建作为景观生态学的研究热点之一,为区域可持续发展和国土生态屏障建设提供了重要途径,尤其对于灾害频发、生态脆弱的滇中地区,其能够有效规避自然灾害、促进区域生态系统和社会经济系统协调发展.本文以玉溪市为例,针对区域生态环境基底特征,选取水源涵养、固碳释氧、土壤保持和生物多样性等生态系统服务评估自然生境重要性,综合考虑单一类型生态系统服务质量和多功能性识别生态源地;并采用地质灾害敏感性修正基于地类赋值的基本阻力面,运用最小累积阻力模型识别生态廊道,从而构建玉溪市生态安全格局.结果表明: 玉溪市生态源地斑块数量为81个,占玉溪市土地总面积的38.4%,与各级自然保护区重合率达75.2%,主要分布在市域西部的山林地和东部的湖泊湿地区域;玉溪市生态廊道总长度1642.04 km,呈“一横三纵”的空间分布格局,沿河谷、断陷盆地等植被覆盖较好的区域延伸.本文针对滇中山地生态脆弱区地质灾害频发特征,构建山地生态安全格局,对于区域山地开发与生态保护能够提供决策指引.     

基于景观分析的西安市生态网络构建与优化

生态网络能够连接破碎的生境斑块、增加景观之间的连接性,对应对城市化引发的景观和生态问题具有重要作用。本研究以西安市为例,运用景观格局指数和形态学空间分析等方法在景观格局现状分析的基础上构建了生态网络,并利用重力模型评估了网络结构,最后提出优化策略。结果表明: 西安市景观丰富度较高,但景观状况南北区域差异明显;生态源地主要分布在南部和东部,北部和中部综合阻力值高、连接度较低;生态廊道分布不均,基于水文分析得到的辐射道可以对生态廊道起到补充作用;通过新增生态源地、补设踏脚石及修复断裂点对生态网络进行优化,可改善生态源地分布不均、部分区域生态廊道过长及道路网阻隔等问题,提出的优化策略可为西安市城市规划提供参考。