新疆叶尔羌河流域胡杨林时空格局特征

叶尔羌河流域胡杨林对保障我国新疆南疆地区生态安全有着重要的功能,到目前对该区胡杨林时空格局特征规律的研究极少。基于1995—2015年Landsat TM/OLI长时间序列遥感监测数据,通过土地利用程度变化指数、转移矩阵以及景观指数对叶尔羌河流域胡杨林时空格局变化进行动态监测与分析。结果表明:(1)胡杨林面积从1995年的1916.15 km~2减少到2015年的1652.25 km~2,面积减少了263.90 km~2。永安坝至夏河林场段,耕地向河道扩张,胡杨林转为耕地;而夏河林场至三河口段,水资源匮乏,胡杨林被迫向河道收缩,转为未利用地。(2)胡杨林动态度和空间动态度降低,而胡杨林变化状态指数、斑块密度、最大斑块指数和散布与并列指数增加,斑块结合度指数高,胡杨林空间分布逐渐集中、破碎度降低、连通性增加。流域景观要素连接性逐渐减弱,破碎化程度较高,优势度斑块类型比例逐渐下降,景观类型向复杂化方向发展。(3)1995—2005年胡杨林受气候变化和人类活动的干扰,胡杨林面积减少较快,景观格局变化剧烈,而2005—2015年胡杨林保护措施的实施、区域产业结构的调整以及生态安全输水区域的扩大等,胡杨林面积减少速度减缓,但形势仍较为严峻。在叶尔羌河流域合理利用水资源,统筹协调生活、生产和生态用水、强化水资源管理力度,以及调整产业结构、控制人口增长速度等是该区胡杨林生态系统恢复的有效手段和途径。研究可以为叶尔羌河流域生态系统恢复以及胡杨林保护提供参考。     

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。     

气候变化对叶尔羌河流域极端水文事件的影响生Ecolo丹,等.气候变化对叶尔羌河流域极hengyi,WANG Dandan,et al.Influen18,37(6):1-8.

通过选取叶尔羌河流域4个典型气象、水文观测站点的月值数据,对比分析了气候变化背景下叶尔羌河流域气温、降水及径流的演变特征,并探究了其对极端水文事件响应。结果表明:(1)气候变化中,近55 a叶尔羌河流域气候变化整体呈增暖增湿趋势,以1998年变化最为显著,且4个典型观测站中库鲁克栏杆站气温及降水变化率最大(0.24℃·10a~(-1),7.41mm·10 a~(-1));(2)径流变化整体呈线性增加趋势且年内变化显著,其中叶尔羌河及提孜那普河年内径流量最大值分布集中于7月和8月;(3)近55 a叶尔羌河流域极端水文事件呈显著增加趋势,且以6月径流变化最为显著,降水增加及冰川加速消融是流域极端水文事件频发的主导因子。因此,加强水文事件对气候变化的应对措施和洪水灾害的影响评估,对提高叶尔羌河流域水资源的利用效率,减少其气候变化的危害具有重要意义。     

气候变化对叶尔羌河流域极端水文事件的影响

通过选取叶尔羌河流域 4 个典型气象、水文观测站点的月值数据, 对比分析了气候变化背景下叶尔羌河流域气温、降水及径流的演变特征, 并探究了其对极端水文事件响应。结果表明: (1)气候变化中, 近 55 a 叶尔羌河流域气候变化整体呈增暖增湿趋势, 以 1998 年变化最为显著, 且 4 个典型观测站中库鲁克栏杆站气温及降水变化率最大(0.24 ℃·10a–1, 7.41 mm·10 a–1); (2)径流变化整体呈线性增加趋势且年内变化显著, 其中叶尔羌河及提孜那普河年内径流量最大值分布集中于 7 月和 8 月; (3)近 55 a 叶尔羌河流域极端水文事件呈显著增加趋势, 且以 6 月径流变化最为显著, 降水增加及冰川加速消融是流域极端水文事件频发的主导因子。因此, 加强水文事件对气候变化的应对措施和洪水灾害的影响评估, 对提高叶尔羌河流域水资源的利用效率, 减少其气候变化的危害具有重要意义。     

高寒草甸草原景观格局动态演变及其驱动机制

高寒草甸是高寒地区重要的生态屏障和畜牧业基地,脆弱的生态环境极易受到自然和人类活动的影响。为了探究高寒草甸景观格局变化及其驱动力,以多期遥感影像和统计数据为基础数据,在遥感和GIS技术支持下,在利用景观格局指数模型来分析研究区景观格局动态演变的基础上,运用Logistic回归模型从空间角度分析了研究区重要景观演变的驱动力。结果表明：（1）研究区植被覆盖面积所占比例始终维持在80%以上,各景观类型结构变化较为明显;（2）2000-2016年高寒草甸景观类型面积变化较大,其他草甸、旱地和建设用地的面积持续增加,并且年变化速率加快,灌木林地、灌丛草甸和水域面积持续减少;各类景观面积年变化率增大,2000-2009年高寒草甸景观面积年变化率为1.118%,2009-2016年景观面积年变化率为2.067%,每年发生类型转化的景观面积约为0.691×10⁴ hm²,5大类景观转移变化面积不大,但各小类景观的转换现象很明显。（3）景观水平上的景观指数变化反映出2000-2009年景观破碎化程度较强,2009-2016年景观状态得到优化,整体趋向于整合;斑块水平上的景观指数变化反映出不同斑块类型格局差异性较大,变化特征明显。（4）海拔与坡度因子对一级分类草地景观及其二级分类灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著,植被覆盖度因子对草地景观演变存在显著影响,而距离因子对灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著。人文驱动因素对草原生态及景观演替起到了加速推动作用,其中,政策因素在保护和修复高寒草甸生态系统上起到了至关重要作用。     

基于土地利用变化的玛纳斯河流域景观生态风险评价

摘要：随着人类活动范围日益扩张和强度增加,景观生态风险评价已经成为预测和衡量生态环境质量和动态演化的重要手段。本文以玛纳斯河流域（简称玛河流域）为研究区,选取2000、2005、2010和2015年4期Landsat TM/ETM遥感影像,运用ENVI软件对研究区土地利用类型进行解译,定量分析流域近15年来土地利用动态变化特征,基于景观格局指数,采用地统计学方法,探究玛河流域景观生态风险程度及时空分异特征。结果表明：（1）2000—2015年,玛河流域景观格局发生了较大变化,耕地景观面积增加最多（2638.31 km^2）,主要由草地和未利用地转入;未利用地景观面积减少最多（2559.99 km^2）,主要转化成了草地、耕地和林地;（2）将流域景观生态风险划分为5个等级,研究期内流域低、中风险区面积增加而较高、高风险区面积减少,整体景观生态风险指数减小,所以研究区生态环境在整体上呈现好转;（3）2000—2005年、2010—2015年玛河流域在景观风险分布格局上发生较小变化,但2005—2010年流域景观风险分布格局发生较大变化,主要是中、较高和高风险区向流域南北方向分散并转移,低风险区向流域北部转移。     

雄安新区生态系统热消减功能研究

雄安新区作为国家确立不久的新区,建设绿色生态宜居新城区是其重大规划目标之一。近几年城市化进程加快,城市面貌变化大,城市热岛效应愈发严重,而城市生态系统中的蓝绿空间能够提供温度调节功能,消减并改善城市热环境。基于Landsat遥感数据和土地利用数据,分析生态斑块的降温效益并模拟了雄安新区生态系统的热消减功能。结果表明：（1）雄安新区各类水体中湖泊的降温距离最大,为350 m,降温幅度为1.29℃;绿地中其他林地和园地的降温距离最大,为300 m,降温幅度分别为0.79℃和0.62℃。（2）不同生态斑块温度与景观格局指数有一定的相关性,其中相关性较强的有面积（AERA）、周长（PERIM）、周长面积比（PARA）和最小邻近距离（ENN）指数,且不同类型斑块有不同的景观格局指数阈值,在阈值范围内温度呈下降趋势,城市蓝绿空间规划建设过程中可以参考各生态斑块的景观格局指数阈值开展工作。（3）雄安新区生态系统的热消减量在0.4-5.63℃之间,热消减能力突出的区域主要集中在白洋淀附近,其中湖泊发挥的作用最强,其次为分布在建成区的部分林地和草地,河渠的热消减能力相对较低,热消减能力最弱的是分布在雄安新区北边建成区的少量草地和林地。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

东江流域景观格局对氮、磷输出的影响

基于实地采样水质数据与遥感解译所得土地利用数据,采用相关分析和冗余分析,从时间和空间两个尺度,探讨东江流域景观格局与氮、磷输出的关系。结果表明：（1）城镇和水域面积占比与河流氮磷含量正相关,林地和草地面积占比与河流氮磷含量负相关。（2）景观分裂指数（DIVISION）、香浓多样性指数（SHDI）、散布与并列指数（IJI）、边缘密度（ED）和斑块密度（PD）等景观指数与河流氮磷含量呈正相关关系,最大斑块指数（LPI）、蔓延度指数（CONTAG）和相似邻近比例（PLADJ）与河流总氮总磷含量负相关。（3）平水期河流水质与景观格局的相关性强于丰水期;从空间尺度来看,集水区尺度与河流水质的相关性好于缓冲区尺度;此外,总氮对于景观格局的响应比总磷更敏感。     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

汉江流域景观格局变化对土壤侵蚀的影响

在流域尺度上,景观格局变化是决定土壤侵蚀程度的重要因素。以汉江流域为研究区域,基于2000—2015年四期土地利用类型数据及环境气象数据,运用中国土壤流失方程和逐步回归法,探究景观格局变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)在2000—2015年间,汉江流域土壤侵蚀量下降,高值区分布在流域中部草地区,低值区分布在流域东西两侧的林地和耕地区。不同坡度下各等级土壤侵蚀量不同,侵蚀量最大值出现在10—30°的坡度范围内。(2)研究期间,汉江流域的景观破碎化程度加强,斑块形状趋于简单,各斑块自身连通性增强,景观类型空间分布均匀。(3)汉江流域土壤侵蚀量与斑块密度和平均邻接度指数呈正相关,与蔓延度指数和香农均匀度指数呈负相关,即景观破碎度越高、连通性越差,土壤越容易遭受侵蚀,反之则不易受到侵蚀;研究表明景观格局变化对土壤侵蚀有显著影响,结果可为流域尺度景观管理与水土保持研究提供参考。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

黄河流域景观破碎化时空特征及其成因探测

黄河流域快速的人口增长和城市扩张加剧了土地利用转型和生态景观破碎化,引发了诸如生态系统功能退化、生物多样性功能减弱以及生境破碎化等一系列严重问题。探明黄河流域景观破碎化时空特征及其成因对维护流域生态系统稳定和生态修复具有重要指导意义。但是以往研究缺乏对黄河流域景观破碎化时空特征及其归因分析的相关研究,难以为黄河流域生态环境治理以及景观格局优化提供科学指导。基于FRAGSTATS4.2软件测度了2000—2018年黄河流域县域单元景观破碎化时空格局特征,并借助地理探测器模型探讨了黄河流域景观破碎化时空分异的成因。研究表明：(1)研究期间黄河流域斑块密度(PD)无显著变化,边缘密度(ED)、景观形状指数(LSI)、平均斑块面积(Area＿AM)均呈先增后减的变化趋势,聚集度指数(AI)呈先减后增的趋势;蔓延度指数(CONTAG)持续降低,分离度(DIVISION)、香农多样性指数(SHDI)逐年增高。(2)研究期间黄河流域景观破碎化程度总体逐渐加剧,流域中下游各省破碎化程度变化剧烈,上游各省破碎化程度变化趋于平稳。(3)地理探测器结果显示,黄河流域景观破碎化受到自然、社会等多重因素影响,因...     

气候变化情景下天宝岩国家级自然保护区森林景观演替长期动态模拟

气候变化将会对森林树种结构、空间结构以及林龄结构等产生重大影响,准确预测森林景观演替对未来气候变化的响应,不仅能够为科学管理森林生态系统提供理论依据,而且对制定生物多样性保护与珍稀物种保护策略也具有重要意义。本文运用LANDIS Pro 7.0与LINKAGES模型,模拟天宝岩国家级自然保护区8个树种在2种不同气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来300年的森林植被演替动态,分析森林景观格局变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：毛竹、马尾松、猴头杜鹃、长苞铁杉以及杉木的潜在面积分布与景观格局指数对气候变化的响应较为显著。在气候变化情景下,各树种的景观分维度均介于1.03—1.08,保护区内各景观斑块相对简单规则。毛竹、猴头杜鹃和杉木聚集度下降趋势明显而斑块密度显著上升,长苞铁杉随演替进行面积逐渐减少而聚集度相对较高且斑块密度剧增,马尾松斑块密度缓慢增加而聚集度先降后升,随气候变化这些树种的景观完整度都遭到了不同程度的破坏,且在RCP8.5气候情景下景观破碎化更严重。而气候变化对阔叶林与柳杉的影响则较小,且阔叶林在演替期间斑块密度下降而聚集度稳中有增,潜在面积分布呈现出良好的...     

旅游干扰下流域多尺度景观格局演化特征及驱动因素——以新安江流域为例

流域景观是旅游活动的核心吸引物之一，亦是探究旅游干扰对大尺度生态环境影响极具操作性的研究对象。基于Landsat系列遥感影像，以新安江流域为案例地，按照"流域-旅游热点区-景区"逐级递进的研究尺度，深入剖析旅游干扰背景下的流域景观格局演化过程，并借助格网和地理探测器等方法测度旅游干扰背景下的流域景观格局驱动因素，结果表明：（1）新安江流域以林地景观为主，整体景观格局受人为干扰程度逐年加剧，景观异质性提升，景观结构趋于均衡发展；（2）新安江流域高强度的旅游活动未加剧旅游热点区内的景观格局恶化趋势，但致使景区景观破碎化加剧，林地等优势景观的优势度和完整性降低，景观多样性提升；（3）新安江流域景观格局主要受河湖、城市、景区等干扰源影响，地形地貌是景观格局演化的核心驱动维度，而气候、工业发展水平和交通等维度对流域景观格局整体影响力较小；（4）旅游维度中的距高级别景区距离因子对景观格局作用显著，但接待旅游人数和旅游直接收入对景观格局解释力较低，旅游对流域景观格局的干扰具有尺度局限效应。     

冰川消退带微生物群落演替及生物地球化学循环

冰川是生物圈重要组分之一。由于全球气候变化世界多地冰川加速消融,暴露原本被冰盖覆盖的区域,这些区域被称为冰川消退区域(glacier retreat area)或冰川前部区域(glacier foreland)。自暴露开始消退区随即发生初生演替,随着演替进行,物质循环逐步建立,生物量和土壤C、N总量逐步增加。生态系统C、N输入最初以矿化外来物为主,逐渐转变为以生物固C、固N为主。演替早期生态系统的发育主要受土壤C、N含量的限制,而演替后期的限制性营养物转变为P。演替区域土壤逐渐发育并促进生态位的分化,细菌、真菌、古菌,病毒及其他微生物群落的生物量和多样性不断增加直至达到该地区可承受的极值。随着生存条件的改善,不同生态策略物种的更替导致每个演替阶段微生物群落结构的差异。整体上,伴随演替进行微生物群落丰度、结构和活性呈现梯度性变化。气候变化对冰川消退带生态演替结果产生多方面的影响,而这些影响结果又综合反馈气候变化,因此目前难以准确估计气候变化对消退带生态演替的净效应。综述了近年冰川消退带微生物群落演替方面相关的研究结果,同时分别对该区域物质循环的建立、微生物群落演替和气候变化造成的影响这三个方面进行详细描述,并指出当前研究的不足。     

伊犁河流域土地利用/覆被变化对生态系统服务价值的影响——基于强度分析模型

人类活动引起的土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change, LUCC)和景观格局的改变会对生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)产生影响,但大多数对LUCC的分析方法都缺乏对各土地利用类型内部转换过程的深入信息挖掘。因此,利用强度分析模型在由浅入深的三个层次(时间间隔、地物类型、转换)上系统地,定量地分析新疆伊犁河流域1980—2015年土地利用变化强度时空分布的动态特征,同时对流域景观格局的演变和生态系统服务价值进行评估研究,探讨ESV对土地利用变化强度的响应特征。结果表明：(1)伊犁河流域土地利用强度呈现先增强后减弱的变化趋势(2)在1980—2015年期间,流域内景观格局斑块聚集性减弱、破碎化加剧、景观多样性增加、各地类景观均衡化发展,生态系统服务总价值增加了0.49亿元,其中水域和林地占流域总生态系统服务价值的47.94%。(3)伊犁河流域优势景观斑块面积的增加、形状多样化、各斑块聚集化发展会促使流域生态系统服务价值的增加,土地利用变化强度与ESV存在明显的正相关关系。通过系统地分析多个层次下的土地利用景观变化,以及生态...     

一种新的景观扩张指数的定义与实现

景观格局动态信息的定量表达始终是景观生态学研究的一个重要科学问题,景观格局指数是其中的一种重要方法,但其多是静态指数,难以有效定量表达景观格局的动态信息.因此,针对景观扩张过程以斑块扩张面积为基础提出了一种新的景观扩张指数,来表达景观格局的动态信息.并以妫水河流域1998-2009年的景观农田化过程为例,验证该指数的适用性,结果表明:该指数不仅能够定量表达斑块的空间扩张规模,而且可以准确识别斑块的空间扩张模式.根据扩张斑块与原斑块的空间位置关系,将景观的空间扩张模式划分为邻接扩张式和外部扩张式两种.提出的景观扩张指数在技术方法上计算简便,易于实现,完善了景观格局动态的量化表征科学方法.