三峡库区生态屏障区景观格局优化——以重庆市江津区为例

三峡库区生态屏障区是全国生态安全体系的重要组成部分,以景观格局优化为切入点构建区域生态安全格局是国内外研究热点。以江津区为例,在GIS的支持下,运用粒度反推法和最小耗费距离模型模拟生态流的空间运动,以确定对区域生态安全有关键意义的景观格局构成要素及空间分布,分别从生态源地、生态廊道和生态节点3个方面构建"点—线—面"空间生态网络,增强区域生态系统的整体性和连通性,为江津区景观格局优化及生态服务功能的提升提供参考。结果表明:(1)200 m粒度时生态源地具有最佳连通性,此时有生态源地10个,总面积约6.06×10~4hm~2,新增生态源地14个,总面积0.01×10~4hm~2。生态廊道22条,生态节点24个;(2)粒度反推法能较好地克服生态源地选择的主观性;(3)最小耗费距离模型能将生态功能和过程有机结合,克服数学模型不能将生态过程空间化表达的弱点。     

综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明：最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的“夹点”和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。     

基于生态功能强度分析的滩涂围垦区景观格局优化

滩涂匡围与开发对沿海地区景观格局与生态过程产生着重要影响。以江苏沿海典型围垦区东台市为研究区,基于3S技术,运用累积阻力模型,结合景观格局特征和生态服务价值,分析了生态功能的空间分布,并采用构建源地、生态廊道和生态节点等方法进行景观格局的优化设计。结果表明:东台市在长期大规模围垦背景下,出现景观破碎化、连通性降低等问题,研究区景观生态功能强度总体上由东向西逐渐变弱;基于最小累积阻力模型的生态功能空间分析是定位生态源地和分析生态流运行的关键;源地保护、廊道构建和节点强化等主要优化措施可以为生态功能改善提供指导方向。本研究可为东台市相关部门有针对性地开展围垦区生态保护工作提供科学决策依据。     

黄河口湿地生态网络构建与评价

构建生态网络能够有效连接破碎的生境, 对保护物种多样性具有重要意义。以黄河口为研究区域, 利用最小耗费距离模型和重力模型构建黄河口湿地“三横两竖”的生态网络框架, 并基于景观连通性指数法、廊道土地利用类型分析法和网络结构分析法对黄河口湿地生态网络进行了评价。研究结果表明: (1)通过构建生态网络, 生境源地的的IIC和PC分别提高到之前的4.5倍和8.6倍, 各生境源地的斑块重要性较为均衡。(2)不同生境源地之间相互关系密切程度随着距离和面积的变化存在差异。(3)黄河口湿地生态网络的α指数为0.4396, β指数为1.8125, γ指数为0.6304, 具有较大优化提升空间。(4)草本沼泽和灌丛湿地是生境源地主要景观组成, 盐沼湿地、草本沼泽和灌丛湿地是构成生态廊道的优势景观, 分别占生态网络景观组成的31.23%、23.86%和17.30%。黄河口湿地生态网络的构建对黄河口湿地生态保护和保护区规划有重要的参考价值。     

基于连通度指数的生态安全格局构建——以三峡库区重庆段为例

生态安全格局构建旨在识别研究区的重要生态区域并保持他们之间连通,被认为是实现区域协调发展的重要途径。生态阻力面的科学构建和修正一直是生态安全格局建立的技术难点。以三峡库区重庆段为例,通过生态重要性和敏感性综合识别源地,构建连通度指数修正阻力面,利用最小累积阻力模型提取生态廊道,从而构建三峡库区重庆段生态安全格局。结果表明:(1)研究区生态源地面积19227.04 km~2,占总面积41.65%,主要集中在东北部和中东部的林地。(2)相较于夜间灯光指数,连通度指数在景观破碎地区和人类活动强烈地区对阻力面修正更加明显,一定程度也可反映人类活动的影响。(3)研究区生态廊道总长度1610.48 km,包括天然廊道和阻力廊道;战略点30个,主要位于耕地、居民点和水域附近。(4)研究区生态连通性较好,但部分地区存在廊道缺失、战略点阻断的现象。     

面向连通性提升的旱区城市生态网络优化情景——以巴彦淖尔市及其周边地区为例

巴彦淖尔市作为典型的干旱区城市，经济发展与生态保护之间的矛盾突出，生态空间的破碎化日益严重。生态网络是景观连通性视角下耦合景观结构、生态过程和功能的有效途径。基于生态系统服务重要性、景观核心区与桥接区、自然保护区、重要湖泊湿地4个层面指标选取生态源地，使用最小耗费距离方法识别巴彦淖尔市及其周边区域的潜在生态网络，并设置了3种网络优化情景进行网络优化，包括情景一增加生态"踏脚石"、情景二清除生态障碍点、情景三保护生态夹点，结合"网络构建成本"及"生境连通效果"选取最佳优化方案。结果表明，研究区当前的生态网络由24处生态源地，44条生态廊道、39个生态障碍点和41个生态夹点组成。3种情景中生态夹点的保护对生态网络连通度的改善最明显，且相对保护成本较低。研究结果对干旱区城市生态网络构建提供了方法支撑。     

基于粒度反推法和MCR模型的海南省东方市景观格局优化

景观格局优化是生态系统健康和生态安全的重要保障措施。以海南省东方市为研究区,采用粒度反推法和MCR模型,从增强生态系统整体连通性的角度,对东方市景观格局进行了优化,并提出了具体的优化措施。结果表明:1800 m粒度景观组分为东方市的最优景观组分结构,东方市有生态源地12个,需新增生态景观斑块32块;生态源地的分布趋势为西北部数量多但规模小、东南部数量少但规模大,主要受人为干扰的影响;结合景观类型、生态阻力相互影响和坡度构建了生态阻力面,以更好地表达生态阻力的实际情况;显、隐性生态阻力面存在明显差异,反映出生态薄弱区域;东方市有生态廊道23条、生态节点30个,根据景观基面和功能对廊道和节点进行了分类,并提出相应的建设措施;从生态安全的角度对生态廊道进行了风险评估、对生态节点进行了热点分析,确定了生态建设的重点和顺序;景观格局优化将显著提高东方市生态系统的整体连通性,优化结果可为东方市生态环境建设提供科学依据。     

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。     

基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建

快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性,而在应对此环境变化中,从斑块层构建区域生态网络的研究不足。本研究以秦岭(陕西段)为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地,利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道,构建秦岭生态网络;基于重力模型对生态网络内部斑块的重要性进行分级,并分析了网络的结构特征及景观构成。结果表明: 秦岭(陕西段)生态网络由10个生态源地、45条潜在生态廊道和38个脚踏石构成,生态源地总面积29686.15 km²;网络闭合度(0.11)、线点率(1.18)、网络连接度(0.42)、成本比(0.99)综合表明,网络结构中潜在生态廊道和生态节点的连通性较好,而源地间的连通程度低,构建网络的成本较高;重要生态廊道主要由林地、草地、耕地等景观类型构成,其中,林地面积最大,为571.00 km²,约占廊道总面积的89.2%,景观结构良好;在生态网络中应加强保护生态源地,优先建立并保护重要生态廊道和生态节点。研究结果可为秦岭生态环境保护与高质量发展提供科学的参考和依据。     

京津冀城市群生态网络构建与优化

生态安全是人类生活的基本保障,快速城镇化致使大型生态源地破碎化、岛屿化,生态环境问题日益严重。构建生态网络不仅能加强生态源地间的连通性,完善生态功能,还能提高生态系统的综合能力,改善恶化的生态环境问题。以京津冀为研究区,基于地理空间分析技术确定京津冀生态源地,对研究区内的林地、湿地、草地,结合生态红线等进行区域叠加从而完成源地提取;基于最小成本路径方法,考虑土地利用及高程影响因子,提取京津冀城市群生态廊道,分析统计廊道分布情况;结合重力模型与重要生态源地连通性筛选出京津冀重要生态廊道,叠加现有国道、河流构建生态网络,对重要生态节点进行分析。研究结果表明,生态源地面积占研究区总面积比例为21.76%,林地、湿地、草地面积占总生态源地面积分别为82.78%,11.05%,6.17%;不同地貌区域生态源地类型不同,林地主要分布在山区,湿地主要分布在平原区域,草地主要分布在研究区西北部;景观成本值平原区域高于草原和山区,北京、天津、石家庄城区及周边景观成本值最高;采用最小成本路径模型提取廊道579条,其中张家口、承德区域生态网络较好,平原区域生态源地及生态节点缺失较为严重。最后,对北京、天津、白洋淀、衡水湖等重点生态区域提出修复和保护意见,为京津冀城市群发展提供参考。此外,本研究对其他地区生态网络的构建提供理论依据与技术支持。     

Factors Affecting Wetland Use by Spring Migrating Ducks in the Southern Prairie Pothole Region

There is increasing recognition of the importance of wetlands in the prairie pothole region (PPR) of the northern United States for stopover habitat for spring-migrating waterfowl. The quality and quantity of stopover habitat found near breeding areas can affect speed and success of migration and subsequent breeding events. Conservation and management of wetlands in the region has traditionally focused narrowly on reproductive phases of the life cycle, and little to no research has examined how ducks use a diversity of available wetlands in the region during migration. We conducted weekly surveys on 1,061 wetlands during spring 2018 and 2019 to examine factors affecting duck use of wetlands in the intensively modified southern PPR landscape of Iowa, USA, for wetland restoration and conservation strategies. We compared wetland types, which included farmed, seasonal, and semi-permanent wetlands, and lakes. The highest duck use per unit area occurred on semi-permanent wetlands, followed by seasonal, and then farmed wetlands, and lakes. Ducks were highly clustered in our study, with 75% of all use-days occurring on only 37 wetlands comprising 41% of all wetland area surveyed. We used hurdle models to examine how local and landscape factors measured within and around wetlands influenced duck use during spring migration. Multiple factors related to duck use at local and landscape scales, such as wetland area, vegetation abundance, and number of wetlands in the surrounding landscape. Among semi-permanent wetlands, local factors within wetlands were more important than landscape factors in determining duck use. Collectively, our findings suggest semi-permanent wetlands within the PPR play a key role in transitioning birds from wintering areas to breeding areas and that management of semi-permanent wetlands should promote interspersion of emergent vegetation and open water and growth of submersed aquatic plants to improve their function for migrants. © 2021 The Authors. The Journal of Wildlife Management published by Wiley Periodicals LLC on behalf of The Wildlife Society.     

不同恢复措施对南滇池湿地冬季水禽多样性的影响

恢复受损湿地生态功能是国家湿地公园建设中的重要内容,修复措施的选用会对恢复效果产生重要影响。滇池是国内重要候鸟越冬区,受长期围垦以及城市扩张的影响,湖滨区域破坏严重,近年来湿地公园建设为滇池湖滨带恢复带来了契机,但各种恢复措施的效果仍有待明确。2017年冬季以昆明南滇池国家湿地公园及临近湿地为研究区域,设置了人工重建湿地、人工恢复湿地、自然恢复湿地以及自然湖泊湿地4个对照样区,基于冬季水禽多样性进行了湿地恢复效果评价,并从景观生态学角度对结果进行了分析。结果表明：自然湖泊湿地具有最高物种丰富度,其次为自然恢复湿地、人工恢复湿地和人工重建湿地。以Simpson多样性指数评价,自然恢复湿地的水禽多样性最高（0.60±0.03）,其次为自然湖泊湿地（0.46±0.04）和人工恢复湿地（0.34±0.04）,人工重建湿地水禽多样性最低（0.17±0.03）,由此可见自然恢复措施效果优于人工恢复和人工重建。从景观格局上分析,水禽多样性与道路面积（r=-0.735,P<0.01）、景观形状指数（r=-0.461,P<0.01）和景观分离度指数（r=-0.661,P<0.01）负相关,这也表明人为干扰程度、景观形状以及破碎化程度均会对水禽造成重要影响。建议在国家湿地公园规划和建设中,降低非湿地类景观尤其是道路对整体湿地景观的分割作用,提高湿地斑块的连接性和完整性以满足水禽的空间需求,对于湖泊型的湿地公园应加强对湖滨带沼泽生境的营造,以满足涉禽的生存需求,从而增加区域的鸟类多样性。     

不同尺度下停歇点湿地对迁徙水鸟的影响研究综述

停歇点湿地是迁徙水鸟重要的能量补给地,在水鸟每年的往返迁徙过程中具有十分重要的生态意义。近年来随着全球变化和人类活动增加,迁飞路线上的停歇点湿地正发生剧烈变化。各个停歇点湿地的生境变化及周围环境不仅是影响水鸟栖息地适宜性的重要因素,还改变了各路线上迁徙水鸟的种群大小和群落多样性。分析不同尺度下停歇点湿地影响迁徙水鸟种群变化的主要生态因子和环境因素,不仅有助于理解各停歇点景观变化的生态效应,也可为迁徙水鸟种群保护提供理论支持。首先分析了在栖息地斑块尺度上停歇点湿地内的水、食物、栖息地格局和人类干扰等生态要素对水鸟觅食和栖息活动的影响;其次,分析了景观尺度上湿地周围的气候变化、土地利用和外来生物等环境条件在各停歇点对水鸟栖息地质量的改变;最后,基于多尺度条件下湿地影响因素的耦合效应,分析了当前湿地生境与水鸟种群关系研究中存在的主要问题,并总结了对湿地和水鸟保护的启示。     

城市湿地小流域尺度景观空间分异及其对水体质量的影响——以南京市紫金山东郊典型湿地为例

综合利用遥感、GIS技术、景观生态和实验分析方法,选择南京市紫金山东郊17个典型湿地,在2008年3月至2009年3月期间进行野外湿地水体水质监测。以每个湿地所在的小流域为景观单元,通过SPSS系统聚类分析将17个小流域划分3类,揭示城市化影响区域小流域土地利用特征及其对湿地水体质量影响,结果表明:(1)城市土地利用对湿地水质影响显著。以林地斑块为主要景观类型的小流域水质比以草地斑块为主的小流域水质好,林地面积越大,湿地水质越好;(2)通过引入增强斑块指数ZQI、削减斑块指数XJI、及增强-削减斑块对比指数R_ZXI,进一步揭示小流域内景观格局与水质之间的相关关系。研究表明,当R_ZXI小于-1时,随着R_ZXI的增加,一些易流失营养型污染物质TN、CODMn呈下降趋势,而当其大于-1呈上升趋势;一些易沉积营养物质如TP则表现出相反变化趋势;(3)小流域内各景观斑块空间上分布越均匀,湿地水体中的易流失营养型污染物质表现出下降趋势,而易沉积型营养物质则表现出上升的趋势。     

挠力河流域平原区湿地景观完整性评价

探讨一种景观完整性评价方法对湿地管理和保护非常重要.利用遥感和GIS技术,选择10个指标构建景观完整性指数,对挠力河流域平原区开展景观完整性评价.结果显示,1950年挠力河流域洪泛平原中的湿地景观完整性远好于2005年;人类活动影响越强的区域湿地景观完整性越差;2005年仅河岸带湿地景观比其它区域具有较好的景观完整性.由于景观完整性指数包涵了必要的景观结构和功能完整性特征信息,对评价景观尺度生态完整性,诊断生态受损区域,保护、恢复和管理湿地具有重要作用.     

上海市湿地景观格局时空演变与驱动机制的量化研究

基于1980-2018年上海市历史遥感数据,定量研究上海市湿地景观格局变化及其驱动机制。为此,采用Fragstats 4.2.1计算了景观格局指数,并在数据处理系统软件平台使用灰色关联系统分析了湿地景观格局与社会、经济以及自然环境之间的灰色关联度。结果表明：（1）自1980以来,上海市湿地面积持续缩减,尤其水田损失最多。截至到2018年,上海市共损失了21.06×10⁴hm²的湿地,现存湿地面积为38.22×10⁴hm²,其中人工湿地占85%,自然湿地占15%。人工湿地以水田为主,自然湿地以河流湿地为主。水田和河流斑块平均面积总体上呈波动缩小趋势。河流湿地的形状复杂性最高,其总面积在年际间缓慢缩减,平均分形维度指数年际间波动持平。水田平均分形维度指数年际间波动上升,景观形状向复杂化趋势发展。（2）1980-2010年间,湿地景观破碎化程度总体加剧,最大斑块指数呈波动下降趋势。2010年后,景观破碎化局势向好,最大斑块面积扩大。1980-2015年间,蔓延度指数呈波动下降趋势,香农多样性指数呈波动上升趋势。2015年是蔓延度指数和香农多样性指数变化的转折点。水库坑塘斑块形状较简单,年际间变化小,而且具有结构的自相似性。（3）湿地景观格局受自然、人为双重因素影响。城市扩张导致人工湿地面积减少。自然湿地的演变则主要受气温和降雨的影响。自然因素往往在较大的时空尺度上控制着湿地的景观格局变化。但随着经济的迅速发展,在较短的时间尺度上,国家政策等人为因素对景观格局的影响力逐渐增强。未来,国家对城市湿地保护政策的实施可以使湿地景观格局向好的方向演化。     

三江平原孤立湿地景观空间结构

受人类活动的影响,近几十年来三江平原大片连续湿地逐渐破碎化,形成了大量孤立湿地。湿地景观格局分析已成为湿地生态和全球变化研究领域的热点,因此以三江平原遥感影像为数据源,利用GIS技术和景观指数模型,在60m分析粒度下,对三江平原孤立湿地景观空间结构进行分析。结果表明:1研究区的中南部孤立湿地的斑块数量较多,而中东部孤立湿地的斑块面积较大,且孤立湿地斑块之间的邻近程度和连接度较高,三江、洪河自然保护区及研究区西部孤立湿地斑块的形状较复杂;2随着湿地斑块数量的递减,非孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐增加,孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐减小,但面积相对较大的孤立湿地斑块重要值一直处于较高水平,在景观连接中起着重要作用;3三江平原孤立湿地景观空间结构是地形地貌、农业开发活动、国家政策等因子综合作用的结果,应加强对孤立湿地的保护。     

Wetland degradation leads to homogenization of the biota at local and landscape scales

1. We examined whether the anthropogenic degradation of wetlands leads to homogenization of the biota at local and/or landscape scales and, if so, what specific factors account for such an effect. We compared 16 isolated wetlands (Michigan, U.S.A.) that varied in surrounding land use: half had developed, and half undeveloped, riparian zones. Samples of macrophytes, epiphytic diatoms, zooplankton, macroinvertebrates and water chemistry were collected along three transects in each wetland. 2. Developed wetlands were more nutrient‐rich with higher Cl concentrations. The plant community at developed sites was dominated by Lemnaceae (duckweed), while undeveloped wetlands were dominated by rooted, floating‐leaved vegetation and sensitive plant species. Undeveloped wetlands contained heterogeneous and species‐rich plant communities, greater species richness of zooplankton and diatoms, and heterogeneous zooplankton distributions as compared to developed sites. 3. A comparison among wetlands showed that diatom and zooplankton assemblages in developed wetlands were nested subsets of richer biota found in less developed wetlands. Conversely, plant communities were more heterogeneously distributed among developed wetlands at the landscape level. This may be attributable to patchy invasions by exotic species, which were a feature of the degraded wetlands within developed landscapes. 4. Our results indicate that several taxonomic groups showed similar, probably inter‐dependent, responses to wetland degradation and habitat homogenization at both the local and landscape scales. This change in community structure from a species‐rich and heterogeneous community dominated by floating‐leaved plants in undeveloped wetlands, to nutrient‐rich wetlands dominated by duckweed may represent a shift to an alternate stable state.     

Wetland complexes and upland–wetland linkages: landscape effects on the distribution of rare and common wetland reptiles

We used landscape ecology concepts to test the importance of upland–wetland linkages on the distribution of two common wetland species, the northern watersnake Nerodia sipedon sipedon and midland painted turtle Chrysemys picta marginata , and two rare wetland species, the copper-bellied watersnake Nerodia erythrogaster neglecta and Blanding's turtle Emydoidea blandingii . We tested if connectivity (proximity to other wetlands), connectivity quality (wetland distance to roads and forest area within 30, 125, 250, 500 and 1000 m of the wetland), and patch size (wetland size and shoreline length) affected the distribution of these four species. Our results show that both common species were more likely to occur in larger, less isolated wetlands, but their distribution were not influenced by proximity to roads or the amount of adjacent forest area surrounding the wetland. Both rare species were more likely to occur in wetlands that were farther away from roads and that had more surrounding forest. Proximity to other wetlands was not a significant predictor of either rare species' distribution. Our results suggest that management practices should focus on protecting wetland complexes and maintaining upland–wetland linkages by improving landscape connectivity, increasing forest area surrounding wetlands and reducing road effects.     

Influences of landscape composition on hunter-harvested mallard body mass and condition in eastern Arkansas

Waterfowl with more body mass and a greater body condition during the non-breeding season are thought to be more likely to survive and have increased productivity during the following breeding season. Body mass and body condition in waterfowl should reflect the resources available to them locally. We analyzed the relationship of landscape composition on mallard (Anas platyrhynchos) body mass and body condition (mass-wing length index) among age and sex groups. We calculated these variables from hunter-harvested mallards during the 2019–2020 and 2020–2021 duck hunting seasons in the Lower Mississippi Alluvial Valley of Arkansas, USA. We used linear mixed-effects models to analyze changes in body mass and body condition with changes in the percent landscape composition of water cover, woody wetlands, herbaceous wetlands, rice, soybeans, and disturbance. We found that body mass and condition of harvested mallards were positively associated with greater proportions of water cover and woody wetlands but negatively associated with greater proportions of herbaceous wetlands and human disturbance from human infrastructure. Management actions focused on providing flooded and woody wetland areas on the landscape that allow waterfowl to access food resources, while decreasing the disturbance around wetlands in the form of road density and human infrastructure, should increase body mass and body condition in mallards spending the non-breeding season in the Lower Mississippi Alluvial Valley.