基于“源-汇”生态过程的长江上游农业非点源污染

景观空间格局是农业非点源污染的主要影响因素之一,关于二者的相互关系缺乏定量研究.针对长江上游的农业非点源污染问题,应用基于"源-汇"生态过程理论提出的景观空间负荷对比指数,选取9个典型的行政单元,探讨了长江上游流域景观空间格局和非点源污染之间的定量关系.结果表明,景观空间负荷对比指数对非点源污染负荷有显著的响应关系,说明景观空间负荷对比指数可作为非点源污染空间风险评价的有用方法之一.在此基础上,进一步分析了长江上游典型行政单元景观空间负荷对比指数时空演变规律.探讨了指数演变时空差异原因,认为该指数主要受到区域景观的坡度、与污染出口相对距离、高程、土地利用类型比重和农业与农村经济政策的影响.最后提出了长江上游非点源污染空间风险控制与管理的对策.     

多功能农业景观:内涵、进展与研究范式

多功能农业景观是景观尺度下农业多功能性的空间表征，具有生物多样性保护、田园风光留存和地域文化传承等多种重要的非经济功能。构建多功能农业景观是促进区域农业可持续发展与人类福祉提升的重要途径，同时也是多学科交叉的综合性研究。在已有景观生态学研究范式的基础上，探讨了多功能农业景观的内涵和国内外相关研究进展，并提出了"格局-功能-需求-管理"的多功能农业景观研究范式。与此同时，绘制了新研究范式的概念框架，通过划分四大研究模块具体分析了如何基于新研究范式开展多功能农业景观的构建、评价和管理等工作。本研究为实现区域农业景观的可持续发展和阐明多功能农业景观的内在运行机制奠定理论基础提供支持，为乡村生态景观营造关键问题的解决与多功能农业景观的实际构建提供帮助。     

景观空间异质性及城市化关联——以江苏省沿江地区为例

空间异质性是揭示地理现象空间分异规律的重要标志.基于高分辨率卫星遥感影像数据,利用景观生态指数和统计学方法,构建景观空间异质性综合模型,定量测度了江苏省沿江地区景观空间异质性特征及城市化关联,并基于二者的相关性将研究区域划分为6个异质性梯度区,提出了应对城市化干扰的景观空间协调对策.结果表明:景观空间异质性综合模型是对景观斑块结构、形态、数量3个组分特征的反映,是揭示景观连通性、稳定性和破碎化的重要依据;景观空间异质性与3个城市化参数之间存在显著的正相关,城镇空间扩张模式和城镇人口的集聚强度对景观空间异质性影响较大;景观空间异质性梯度分异与区域开发强度、开发时序存在显著的耦合关系;同时,面对城市化的干扰,应该实施保护生态景观空间、减少建设空间与其它景观的接触概率和实施差别化的城市化战略等政策协调城市化发展与景观生态保护之间的矛盾.     

基于景观指数的景观格局分析方法的局限性:以台湾宜兰利泽简湿地为例

对利用景观指数分析方法与航片解译获取的台湾宜兰利泽简湿地景观格局进行了对比分析.结果表明:景观指数仅能从几何特性解释景观在斑块与景观尺度上的空间特征,而无法解释从航片所观察到的景观结构与功能特性;通过对景观指数和研究区航片进行综合分析,可更加详细地揭示研究区的整体景观结构及其对应的景观功能,使针对景观格局的分析更加完整.基于整体性观点的评估景观结构的新方法,必将在未来的景观生态学发展中扮演重要角色.     

基于RS和GIS的北京市景观生态安全评价

结合RS、GIS和景观生态学方法,基于景观结构、功能、活力、生态敏感性和景观压力构建了景观生态安全评价指标体系,并分析1988和2004年北京市景观生态安全程度及其时空分布规律.结果表明：1988-2004年,北京市生态服务价值处于较高水平,景观活力和景观压力处于较低水平,景观结构稳定性下降,生态敏感度则处于较低水平;1988和2004年北京市景观生态安全度均处于中级水平,其景观生态安全指数平均值分别为0.410和0.403,表明研究期间北京市景观生态安全整体水平呈稳中稍降的趋势.     

干旱区内陆流域区域景观生态风险分析--以阜康三工河流域为例

本文以新疆阜康三工河流域为研究区域,分析了干旱区内陆流域的景观生态的基本特点。在此基础上,基于景观格局构造了景观损失指数和综合风险指数作为区域景观生态风险评价指标,并利用空间分析方法对风险指数进行变量空间化,通过对生态风险指数采样结果进行半方差分析和空间插值,揭示了该区域的生态环境状况的空间分布特征。结果表明：研究区内的生态风险有不断扩大的趋势,区域内形成三个高的景观生态风险区域。根据评价结果,提出了内陆流域生态环境的重点保护与治理区以及合理的保护与综合整治对策。     

北京市平原区不同圈层绿色空间格局及生态服务变化

基于城市发展特点与绿色空间规划将北京市平原区分成核心城区、第一道绿色隔离带、城市扩展区、第二道绿色隔离带与边缘集团5个圈层.利用多时相遥感影像解译了土地利用及NDVI指数,并在此基础上核算了北京不同圈层1999与2007年的生态服务价值.结果表明:核心城区及第一道绿色隔离带的生态服务价值总量从1999-2007年有所提高,但平原区整体有大幅降低;从城市扩展区向外,耕地与果园地的生态服务价值在整个绿色空间所占比例逐渐升高;北京市平原区生态服务价值减少的58.8%是由于土地利用方式的改变,主要是建设用地侵占农用地与林地;41.2%的减少是由于景观退化,其中主要是农田景观退化,尤其在边缘集团区.在现有土地资源稀缺与城市建设用地扩张压力逐渐增大的情况下,将优质农田纳入绿色空间建设,增强其景观质量与生态服务功能,是提高北京市绿色空间整体生态服务功能的有效途径.     

基于景观功能网络概念的景观格局优化——以台湾地区乌溪流域典型区为例

景观格局连通度与景观功能联系程度息息相关,不论维持生态稳定或促进城市社会经济发展,都必须提升景观结构的空间联系。选择台湾地区乌溪流域典型区为研究区,面对台湾地区城市发展所造成的生态环境品质降低及自然栖息地破碎化等问题,期望通过生态功能网络构建,维护生态稳定及制约建成区的无序蔓延。基于景观功能与结构相互作用理论,景观功能的空间强度受景观类型、空间结构及相对距离的影响而产生差异,利用耗费距离模型,结合景观类型、景观格局特征、景观功能相互作用以及生态系统服务功能价值等分析方法,分析了台湾地区乌溪流域典型区的生态功能空间差异,进而基于最小累积耗费算法构建生态廊道,提出景观格局优化方案,以作为台湾地区未来景观生态建设的参考。     

乡村景观功能评价

乡村景观功能评价的目的是对乡村景观所发挥的经济功能、社会功能、生态功能和美学功能进行合理评价 ,揭示现有乡村景观中存在的问题和确定将来发展的方向 ,为乡村景观规划与设计提供理论依据。探讨了乡村景观功能评价的内涵 ,并根据乡村景观所具有的 3方面功能 ,初步构建了由项目层、因素层和指标层所组成的评价指标体系。在此基础上建立了综合评判模型 ,以北京市顺义区 9个乡镇作为评价对象 ,得到如下结果 :(1)龙湾屯镇和木林镇景观的社会功能较低 ,须通过农业科技园区的建设 ,实现区域农业结构的调整优化 ,提高农产品商品率和农产品供求状况 ;(2 )李桥镇和南彩镇景观的生态功能较低 ,开展景观规划与设计时 ,特别注重功能组团设计 ,保留果园、林地、农田、水域等自然景观类型 ,提高景观的生态稳定性 ;(3)赵全营镇和李桥镇景观的美学功能较低 ,应注重环境保护、新旧建筑间的衔接 ,提高绿色覆盖度 ,从而使景观的有序性、环境状况和自然性得到增强 ;(4 )景观功能评价综合指数处在“较好”标准的有张镇、北务镇和高丽营镇 ,处在“一般”标准的有北小营镇、李桥镇、木林镇、赵全营镇 ,处在“较差”标准的有南彩镇、龙湾屯镇。评价结果基本与实际相符 ,说明建立的评价指标体系与模型是可行的。     

基于DPSIR的吉林省白山市生态安全评价

通过对白山市的生态安全现状和问题进行分析,探究其生态环境改变的主要驱动力因子和胁迫因子;基于DPSIR模型提出了白山市生态安全综合评价指标体系,并进一步构建了适于山地地区的生态安全评价模型;利用1989年、1999年和2006年的3期TM遥感影像,结合研究区的DEM数据和实地调查数据建立解译标志,对白山市土地覆被进行景观分类,借助Fragstats分析景观指数,提取重要的生态安全评价指标,对白山市所辖各区县进行生态安全综合评价.结果表明： 白山市生态安全的空间差异显著,整体生态安全状况呈现出一种恶化趋势,人为活动对地表景观格局和物种栖息地分布产生了深刻的影响,已成为生态安全格局变化的主要驱动力因子.     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

城市化对北京市景观格局的影响

利用1997年与2002年北京地区遥感资料,对北京六环以内的景观进行分类.用Fragstats3.3计算的景观水平上的各种指数对5年来北京市区的景观格局变化进行分析.结果表明,1997～2002年间北京市区斑块数量增加106.6%,斑块平均大小下降51.6%,分离度指数增加93.3%,景观多样性指数增加17.8%.景观呈破碎化趋势并且景观类型变得多样化.北京市区景观格局变化的驱动力为人口的快速增加和生活水平的提高所带来的房地产用地和城市基础设施用地的快速建设.本文进一步讨论了北京市区景观格局变化对城市生态系统物质流和能量流变化的影响,并结合北京城市规划,为北京市城市发展规划提供一些景观尺度建议.     

基于景观结构的北京市顺义区生态风险时空特征

以1997、2001、2005、2009和2013年遥感影像为基础数据,对快速城市化地区——北京市顺义区进行景观分类,构建基于景观干扰度和景观脆弱度的生态风险指数,利用GS⁺和ArcGIS软件进行空间自相关和地统计学分析,研究景观生态风险的时空变化特征.结果表明:研究区内的生态风险指数存在一定的空间正相关关系,随着粒度的增大,呈现下降的趋势;在一定的粒度范围内(<12 km),空间自相关性具有明显的尺度依赖特征.1997—2013年,空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位.研究期间,研究区生态风险水平一直以中等生态风险程度为主,较高生态风险和较低生态风险区域面积增加,而中等生态风险区域面积逐渐减少.低生态风险区主要位于顺义区机场区域及东南部的林地;高生态风险区主要位于水域景观区域,如潮白河两岸.     

Remote sensing-based assessment of ecosystem health by optimizing vigor-organization-resilience model: A case study in Fuzhou City,China

Although remote sensing technology has been used to evaluate regional ecosystem health for a long time, it is still necessary to find a suitable index system to better evaluate ecosystem health. This study aims to improve the ecosystem health measurement ability of remote sensing technology. This research was carried out in Fuzhou under the traditional Vigor-Organization-Resilience (VOR) framework by optimizing and improving the construction method of sub-indexes. Sub-indexes were constructed using spectral index analysis, landscape theoretical ecology model and spatial measurement. Three remote sensing datasets were used (1996, 2008 and 2021) to carry out remote sensing diagnosis of regional ecosystem health in the Fuzhou administrative region. The main research findings and conclusions were as follows. A new comprehensive vigor index (CVI) was developed by the principal component analysis (PCA) based on the four indicators: fractional vegetation cover (FVC), global vegetation moisture index (GVMI), vegetation temperature condition index (VTCI), normalized differential build-up and bare soil index (NDBSI). A new organizational index was constructed based on the landscape index. Four types of indexes, namely landscape heterogeneity (LH), landscape connectivity (LC), the shape characteristics of forest patches (CS) and the connectivity of forest patches (CC) were used as the main factors for calculating the organizational index. A resilience index calculation framework was proposed based on the habitat quality model. The temporal and spatial characteristics of ecosystem health were evaluated and analyzed. The regional ecosystem health value of the whole region reduced gradually, with average values of 0.3521 (1996), 0.3445 (2008) and 0.3345 (2021) respectively. The average reduction rate was 0.0007 per year (1996–2021). The proposed remote sensing diagnosis method provides a complete framework for solving the problems of measuring the dynamic evolution process and characteristics of regional ecosystem health.     

Exploring an efficient habitat index for predicting population and abundance of migratory birds in Poyang Lake Wetland,South China

Poyang Lake wetland is an important wintering habitat of migratory birds with a complexity of coupled nature and human systems. Reported studies suggested that habitat indices were mostly developed based on single-class factors and scale-dependent. Therefore the indices might not be sufficient and applicable to predict regional changes for population and abundance of migratory birds (PMB and AMB) in Poyang Lake wetland at watershed and basin scales. In order to explore an efficient habitat index for predicting PMB and AMB, an integrated and scale-independent habitat index was proposed by integration of landscape and environmental temperature variables at basin and watershed scales. The landscape index and environmental temperature index based on single-class dominant factors, were also evaluated by weighted additive method. Multi-source data, including multi-spatial and temporal remote sensing images and field survey data, was used in this study. Results indicated that the average 10-night temperature in July (TN-Jul.) had dominant influence on PMB and the environmental temperature index was a better predictor for predicting PMB; AMB was influenced by both landscape and temperature variables and the proposed integrated habitat index was better for prediction of AMB in Poyang Lake wetland. The proposed integrated habitat index is a supplement of the single-class habitat index, which provides a more scientific technique for the study of biodiversity.     

景观生态学原理在城市土地利用分类中的应用

根据城市相同土地利用类型具有相似景观格局特征的原理,探讨了融合景观格局特征指数和遥感技术的城市土地利用信息提取的新方法。以北京市五环内建城区为例,研究表明,在斑块类型水平和景观水平上,居住用地和非居住用地内景观斑块的大小、形状、边缘特征、空间连接度、核心区面积特征、多样性、均匀性等特征都有极显著的差异。进一步融合TM遥感影像和这些景观格局特征指数,提取了居民用地和非居民用地类型,总分类精度是79.7%,Kappa系数达到59.8%。研究揭示,景观生态学原理的引入,为传统的遥感技术应用提供了新的思路,在格局复杂的城市土地利用信息提取中有很大的应用发展潜力。     

基于景观结构的城乡交错带生态风险分析

以长春市净月开发区为例,基于2005年SPOT 5卫星遥感影像获取的土地利用信息,根据景观结构和土地利用特征,构造综合性生态风险指数;利用空间分析方法对生态风险指数进行空间化,并对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值分析,研究生态风险空间分布特征和形成机理.结果表明:研究区生态风险的空间分布表现出明显的区域不均匀性,形成了中间低、四周高的空间分布特征;通过与DEM数据叠加分析,表明生态风险指数与研究区的高程有一定的相关性,高程越低,生态风险强度越高,300 m以下区域中,高风险区域约占整个研究区高生态风险总面积的96%;生态风险的高值区主要位于研究区的西侧,长双公路与长伊公路之间,该区域地势较低,经济较为活跃,是开发区建设的重点区域,也是急需采取保护性措施的重点区域.     

Monitoring landscape fragmentation and aboveground biomass estimation in Can Gio Mangrove Biosphere Reserve over the past 20 years

Over the past 20 years, the mangrove landscape of Can Gio Mangrove Biosphere Reserve (MBR) has undergone drastic changes in space and time. However, we know very little about changes in mangrove landscape model characteristics from analysis of different aspects based on landscape fragmentation. In the present study, the temporal and spatial changes of landscape pattern of land use/land cover (LULC) over the past 20 years in Can Gio Mangrove Biosphere Reserve (MBR), southern Vietnam were analyzed based on remote sensing data, with high classification accuracy (overall accuracy >85%, Kappa >0.8). The present study selected representative landscape indexes and built an integrated landscape index to examine the spatial-temporal changes of landscape patterns. Overall, over the past 20 years, the degree of fragmentation has gradually increased, mainly occurring in the transition zone of MBR. These changes are intended to reflect the significant temporal variation of the MBR, where the ecosystem is strongly disturbed by the intensity of human activities. We then investigate the effectiveness of principal component analysis (PCA)-based machine learning techniques in estimating the mangrove AGB, and applying landscape indices to assess impacts in Can Gio MBR. It reveals that the ANN model obtained the highest prediction accuracy (R²_train = 0.785), followed by GPR (R²_train = 0.703), and SVM (R²_train = 0.671). As a result of applying the ANN model, the predicted mangrove AGB in 2000 and 2020 in the study site ranged from 6.531 to 368.163 Mg ha⁻¹, and 13.749 to 320.295 Mg ha⁻¹, respectively. These results support the application of the model as a tool to support LULC management and protection in the study site, and to contribute insights into the future mangrove research in other regions of the world.     

Airborne hyperspectral data predict Ellenberg indicator values for nutrient and moisture availability in dry grazed grasslands within a local agricultural landscape

Species-based ecological indices, such as Ellenberg indicators, reflect plant habitat preferences and can be used to describe local environment conditions. One disadvantage of using vegetation data as a substitute for environmental data is the fact that extensive floristic sampling can usually only be carried out at a plot scale within limited geographical areas. Remotely sensed data have the potential to provide information on fine-scale vegetation properties over large areas. In the present study, we examine whether airborne hyperspectral remote sensing can be used to predict Ellenberg nutrient (N) and moisture (M) values in plots in dry grazed grasslands within a local agricultural landscape in southern Sweden. We compare the prediction accuracy of three categories of model: (I) models based on predefined vegetation indices (VIs), (II) models based on waveband-selected VIs, and (III) models based on the full set of hyperspectral wavebands. We also identify the optimal combination of wavebands for the prediction of Ellenberg values. The floristic composition of 104 (4 m × 4 m grassland) plots on the Baltic island of Öland was surveyed in the field, and the vascular plant species recorded in the plots were assigned Ellenberg indicator values for N and M. A community-weighted mean value was calculated for N (mN) and M (mM) within each plot. Hyperspectral data were extracted from an 8 m × 8 m pixel window centred on each plot. The relationship between field-observed and predicted mean Ellenberg values was significant for all three categories of prediction models. The performance of the category II and III models was comparable, and they gave lower prediction errors and higher R² values than the category I models for both mN and mM. Visible and near-infrared wavebands were important for the prediction of both mN and mM, and shortwave infrared wavebands were also important for the prediction of mM. We conclude that airborne hyperspectral remote sensing can detect spectral differences in vegetation between grassland plots characterised by different mean Ellenberg N and M values, and that remote sensing technology can potentially be used to survey fine-scale variation in environmental conditions within a local agricultural landscape.     

鄱阳湖区生态环境质量的空间分异特征及其影响因素

本文基于Landsat 8 OLI/TIRS遥感影像数据,从绿度、湿度、干度和热度4方面分别选取归一化植被指数、湿度分量、干度指数、地表温度指标,采用主成分分析构建遥感生态指数(RSEI),分析了鄱阳湖区2014年生态环境质量空间分布特征.从不同尺度划分空间单元,运用空间自相关、半方差函数、最大信息系数和因子探测等方法定量分析了原始遥感生态指数(RSEI₀)的空间异质性及其影响因素.结果表明: 鄱阳湖区2014年生态环境质量总体处于中等水平,在空间上呈现由西南向东北逐渐好转的分布格局;经探索性空间数据分析得出,RSEI₀在2 km网格单元采样下的空间集聚性较强,空间异质性明显.RSEI₀块金效应为25.8%,属于中等空间变异,主要受结构性因素的影响.坡度与RSEI₀的相关性最强,呈正相关关系.坡度、高程、曲率、年均降雨量、年均温、园林地面积比例、耕地面积比例、建设用地面积比例、年均人口密度和年均GDP对RSEI₀的影响程度均显著,但对RSEI₀的影响程度不一.其中,坡度的独立解释力为57.1%,是影响鄱阳湖区RSEI₀空间变异的主要因素.研究结果可为鄱阳湖区的生态环境保护与治理提供参考依据.