基于地形梯度特征的福州市景观格局演变

地形是土地景观格局变化的重要因素.为揭示不同地形梯度下景观格局的时空特征和变化规律,以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像和数字高程模型(DEM)数据为基础,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等方法,探讨景观格局的地形梯度效应以及形成原因.结果表明: 研究期间,研究区林地主要位于中低、中高和高等级地形位,农地、水体、建设用地和未利用土地主要集中位于低等级地形位.1995—2015年,福州市林地、农地和未利用土地面积减少,建设用地和水体面积增加.景观类型变化以稳定型为主,主要分布于中低、中高及高等级地形梯度区域;景观格局在地形梯度上变化差异明显,低地形位区域景观类型主要转向建设用地,而在中低及中高地形位区域,主要发生农地与林地的交替转变.研究区景观格局破碎化、景观异质性和景观多样性等属性逐年上升,随着地形梯度升高而降低.     

岩溶地区景观格局演变及其生态安全的时空分异——以贵州省东北部槽谷为例

景观生态安全能反映区域生态保护与经济发展之间的关系，有助于了解生态环境压力和缓解人地关系矛盾具有重要意义。基于2005、2010、2014和2017年LandSat影像为数据源，借助ArcGIS和景观格局指数法构建景观生态安全指数，对槽谷区景观格局演变及其对生态安全的时空分异规律研究，从而提出环境友好型的土地利用组合模式。结果表明：（1）2005—2017年，槽谷区景观内部整体呈现破碎化，景观斑块数量增多，景观格局由单一规则化、简单化向复杂混合型转变，多样性增加且空间异质性增强。随着时间变化，岩溶槽谷区景观生态安全整体呈现上升趋势，西、东部槽谷景观生态安全指数（Ecological Security Index，ESI）由槽坝向山坡两侧逐渐增加，而中部槽谷则由山坡向槽坝增加。（2）在200 m尺度下，西部槽谷ESI的全局正相关性最显著，其Moran''s I值呈先增加后减小的趋势，而中部和东部槽谷则相反。岩溶槽谷区ESI的空间集聚形式主要表现为高高和低低值集聚区，空间集聚程度较高，而高低和低高集聚区分布较少且变化不明显。（3）景观集聚分布格局受低地形起伏和坡度较缓区域影响较高且呈现倒"U"型共性趋势，而海拔则相反。（4）岩溶槽谷区景观格局以扩充"林地-灌木林地-草地"的土地利用组合模式能增加景观生态安全。（5）景观格局及其生态安全的时空分异是受当地自然环境、社会经济和政策导向共同作用的结果，通过分析多重因素对槽谷区景观格局及其生态安全演变趋势的驱动机制可为地区科学决策提供科学参考。     

流域尺度土地利用与土壤类型空间分布的相关性研究

随着人类活动日益加强,土地利用变化及其驱动力研究已经成为国际地理学界研究的热点。但目前更多的工作侧重于研究人为因子,如人口增长、政策变化等因子对土地利用变化的影响,其实土地利用在宏观尺度上的变化一定程度上取决于自然环境背景,因此研究土地利用变化的自然环境背景特征对于进一步探讨土地利用变化的自然驱动力具有重要意义。土壤类型的空间分布在一定程度将影响土地利用的空间分布格局和变化过程。本文利用遥感、地理信息系统,通过选取景观格局指标,以于桥水库流域为例,研究了土地利用与土壤类型空间分布之间的相互关系。结果表明：(1)受人类活动干扰较弱的土地利用类型,如有林地、稀疏林地、灌木林地、其他林地和草地,主要分布在淋溶褐土、褐土性土以及棕壤地区;而与人类活动密切的土地利用类型,如山区旱耕地、丘陵区水田、丘陵区旱耕地和平原区旱耕地主要分布在淋溶褐土、褐土性土和潮土地区;(2)同类地区土地利用的多样性指数要比土壤的低。并且土地利用和土壤类型多样性均表现出明显的地形梯度效应,从中低山区、低山丘陵区、丘陵平原区到山间盆地区,土壤多样性指数从小到大有规律地变化。而土地利用类型多样性变化较为复杂,反映出人类活动对土地利用格局的影响较强,而对土壤类型的影响相对较小;(3)随着平均斑块面积的增加,流域多样性指数将呈下降趋势。土地利用多样性指数与流域总面积之间的相关性较差,但土壤多样性指数与流域总面积表现出的相关性较好;(4)土地利用类型与土壤类型之间,平均斑块面积上没有明显的相关关系,但在多样性指数之间存在着较好的相关性。土壤类型丰富多样的地区,土地利用的多样性指数也相对较高。     

黔西北贫困山区不同地貌形态下土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示贫困山区不同地貌形态下土地利用在地形梯度上的空间分布特征及规律,以毕节市为研究区,将其划分为喀斯特区与非喀斯特区,以2009年与2018年土地利用数据和DEM为数据源,运用地形位指数、地形分布指数等方法,探讨土地利用变化在不同地形梯度下的分异特征。结果表明: (1)喀斯特区与非喀斯特区土地利用类型均在地形梯度上表现出明显的层级性。旱地、水田、园地、建设用地、道路、水域对低地形有一定的选择性,有林地、灌木林地、草地、未利用地则对高地形有一定的选择性,其中非喀斯特区土地利用类型在低地形区域分布更广。(2)喀斯特与非喀斯特区土地利用多样性的地形梯度效应明显,2009年其随地形梯度增加变化幅度较大,2018年则表现为地形梯度越低,多样性越高。与非喀斯特区相比,喀斯特区的多样性在区间1、2、5高于非喀斯特区,区间3—4内则相反。(3)喀斯特区与非喀斯特区土地利用程度的地形梯度效应显著,均表现为地形梯度越高,土地利用程度越低。其存在的空间差异是自然环境、社会经济和政策因素共同作用的结果。     

重庆岩溶区土壤景观多样性

不同土壤发生类型塑造了异质的景观格局,而土壤类型上不同的土地利用实践又对原有景观格局进行重构。研究的目的是利用景观指数识别重庆岩溶区土壤多样性的景观特征。结果表明：重庆市岩溶区土壤景观多样化和空间异质化程度不高,各景观分布比例不均匀;土壤景观嵌块体呈现复杂的几何形状,黄壤、石灰土和黄棕壤是主要的土壤类型;除山地草甸土以林地和草地,棕壤以林地为主要景观外,其余9种土壤类型都以耕地和林地为主要景观;农、林用地在重庆岩溶区土壤景观空间格局的结构和功能中起主导作用;但因各类土壤性质和分布特点的不同,耕地和林地在各类土壤上的分配比例上存在明显差异;人类活动在诱导耕地嵌块体数急剧增多的同时,居民工矿用地、林地、未利用地嵌块体数目也相应增加;研究可为岩溶区土地利用决策与调控提供科学依据,加深人们对岩溶区土壤多样性的理解。     

湘西州山区土地利用类型的地形梯度效应与景观格局分析

【摘要】为进一步定量探究地形因子在土地利用中的影响程度大小, 以湘西州山区为研究对象, 借助ArcGIS空间分析功能从DEM数据中提取了湘西州高程、坡度和地形位指数信息, 并利用地形位指数、分布指数以及土地利用综合强度指数系统探究了该州土地利用地形梯度效应, 同时结合景观格局指数对其进行了景观格局分析。结果表明: 1)湘西州土地利用类型空间分布格局具有明显地形梯度效应, 高程、坡度与地形位指数对空间格局形成具有重要影响; 2)耕地、建设用地和水域一般分布于低地形位区间, 其中水域在坡度地形位中同时处于低地形位和高地形位区间。林地大多分布于高地形位区间。土地利用综合强度指数呈现随地形位指数增大而减小的趋势。3)湘西州景观中的耕地破碎度最大且空间结构最为复杂, 林地占主体且集聚性最高, 景观类型分布不均, 景观结构有待优化。该结果可以为湘西州山区土地利用模式优化与水土保持综合治理提供参考依据与建议, 助力其减贫发展与乡村振兴。     

卧龙自然保护区典型生态系统服务时空变化研究

自然保护区作为生态系统服务的产生区和生物多样性保护的重点区,评估其关键生态系统服务,对提高保护区管理水平和生态保护与建设效率有重要意义。利用CASA模型、RUSLE模型、InVEST模型及水量平衡原理等方法分别定量评估了卧龙自然保护区2000年和2015年碳固定（NPP）、土壤保持、生境质量和水源涵养4种生态系统服务并分析了其时空分布及其变化特征,揭示了不同地形位梯度和土地利用类型上生态系统服务的差异,识别了生态系统服务的热点区域。研究结果揭示了2000-2015年4种生态系统服务及其变化的时空异质性：1）研究期间保护区4种生态系统服务供给量均有所增加,且增益面积大于减损面积;2）空间上,NPP、土壤保持和生境质量3种服务表现为东南高、西北低,水源涵养空间分布无明显规律,4种服务的空间分布特征均变化不大且保持相对稳定;3）4种生态系统服务空间分布及变化与地形位和土地利用类型有关。4种服务的高值和增益的优势分布区均位于较低地形位指数梯度上,以保护区东南部最为突出;林地和草地是对保护区生态系统服务贡献较大的土地利用类型,尤以林地突出;4）热点分析表明保护区东南部是主要的生态系统服务供给热点区,研究期间Ⅳ类热点区面积显著增加。结合研究区域生态系统特征和生态恢复与管理政策,探讨分析了目标生态系统服务时空变化的自然生态和社会经济驱动力,为本区域生态系统恢复和生物多样性保护提供依据和建议。     

盐池县土地利用自然生态位变化及其对景观格局的影响

以盐池县为研究区, 尝试将土地利用自然生态位的理论和方法引入到景观生态学当中, 为研究景观格局提供了新的思路。结果表明: (1)不同景观要素自然生态位的动态变化不同, 耕地、草地、未利用地的自然生态位呈现下降的趋势, 而林地和水域的自然生态位不断上升。(2)整体景观更加具有多样性、破碎性和离散性。(3)相关性分析表明, 土地利用自然生态位与景观要素面积及其变化率都呈显著正相关, 体现土地利用自然生态位的时间效应对景观要素类型时空演变的影响程度。(4)土地利用自然生态位与形状指数和斑块内聚力指数具有正相关性, 与最大斑块指数和斑块类型占景观面积的比例具有强正相关性。总的来说, 土地利用自然生态位与景观要素类型的关系极其密切, 是区域景观格局变化的重要因素。     

基于地形梯度的岩溶槽谷土地利用变化特征

揭示岩溶槽谷土地利用变化特征, 为地区退耕还林和生态保护提供参考。以印江、思南、石阡等5县区为研究区, 选取DEM数据和土地利用数据, 探究岩溶槽谷土地利用时空分异特征和地形分异特征。结果表明: (1)2000—2018年间, 研究区土地利用类型以耕地、林地及草地为主, 水域及建设用地其次, 其中林地面积分布最多。(2)2000—2018年间, 研究区耕地和草地面积有所减少, 林地、水域与建设用地面积有所增加, 其中建设用地面积增长迅速。(3)2000—2018年间, 研究区耕地、林地峰值分布在海拔700—900 m, 草地峰值分布在500—700 m或700—900 m;2018年水域和建设用地峰值分别为500—700 m、700—900 m。(4)各土地利用类型在0o—25o地区均有分布, 25o以上地区以林地为主, 耕地及草地次之, 建设用地主要分布在25o以下。(5)2000—2018年间, 研究区耕地、林地及草地在半阴坡和半阳坡分布较多; 2018年建设用地在阳坡分布最多。文章结果可为地区生态保护、土地政策制定、武陵山生态脱贫等提供实际借鉴和理论参考。     

乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征分析

为探究流域尺度生态系统服务空间特点, 利用ArcGIS 软件和InVEST 模型, 从高程、坡度、地形起伏度和地形位指数等方面对乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征进行了分析。结果表明: (1)水供给在各地形梯度上均呈小幅波动特点。碳储量、生境质量和水土保持随着坡度、地形起伏度和地形位指数的增加而增加, 随着高程增加呈波动起伏特点; (2)水土保持在各地形梯度上的变化突出, 生境质量和碳储量的变化居中, 而水供给变化较小; (3)碳储量、生境质量和水土保持在不同地形梯度上的差异明显, 而水供给在不同地形梯度上的差异较小。土地利用空间格局及流域地形特征是影响该区生态系统服务梯度差异的重要因素。以期为流域土地利用科学管理及生态环境保护提供科学依据。     

基于“二类调查”的三峡库区重点生态恢复县森林资源空间特征的遥感分析

以高分辨率SPOT-5影像为基础数据源,结合1∶1万地形图计算地形位综合指数,利用ArcGIS的空间叠加和缓冲分析功能,识别三峡库区重点生态恢复县不同地形位与不同道路、水体和聚落缓冲半径下的林地分布特征.结果表明： 研究区林地资源总量丰富,且以乔木林和灌木林地为主,受地形制约和林地自然基础影响,林地主要分布在“两山”(方斗山、七曜山)区;林地地形位分布指数随地形位梯度的增大而呈整体上升趋势,乔木林和灌木林地表现尤为明显,其他林地类型则相反;不同缓冲半径内林地面积占缓冲范围面积的比例在道路、水体和聚落周围随缓冲半径的变化,与林地地形位分布指数有很强的相似性;不同缓冲半径内各林地类型占样区相应林地面积的比例仅在聚落周围呈现竹林、疏林地和未成林造林地高于乔木林和灌木林地;样区林地分布首先受以山地为特征的大地貌格局所左右,而不同地形位以及不同道路、水体和聚落缓冲半径下的林地分布则主要受大地貌格局主导下样区人为活动的胁迫所驱动.     

喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。     

胶东山区县域土地利用在地形梯度上的分布特征

基于RS和GIS技术,结合地形位指数和土地利用程度综合指数,探讨了1987—2003年间山东省栖霞市土地利用结构的变化,并定量分析了该区地形梯度上的土地利用程度.结果表明：研究期间,栖霞市建设用地在低地形位上的优势明显;园地优势地形位区间的下限增加了6个地形位,由聚集分布转变成均匀分布;耕地、林地、草地、水域和未利用地优势地形位基本保持稳定.根据地形梯度上土地利用程度的定量表达,将研究区地形位划分为3个区段：1～15、16～30和31～50,其面积分别占研究区面积的49.48%、43.58%和6.94%.     

长江口不同区段围垦区土地利用/覆被变化的时空动态

基于1987、1995、2000和2006年长江口TM、ETM遥感影像,利用RS、GIS与数学统计方法,对长江口不同围垦区土地利用动态进行了分析.结果表明：研究期间,不同围垦区草地面积所占比例在空间上的差异达显著水平（P＜0.05）,大棚用地和水田面积所占比例在时间序列上的差异达显著水平(P＜0.05);去除围垦时间的因素,不同围垦区土地利用多样性指数的变化无显著性差异;土地利用年变化速率在空间上差异不显著,在时间上具有显著差异的土地类型为大棚用地和建筑用地;不同围垦区的土地利用程度具有一致性,土地利用转移方向的差异也不显著,转移强度相似.长江口不同围垦区的土地利用动态主要受围垦时间的影响.     

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index,RSEI）模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明：（1）2013-2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少（减少约15353.37 hm²）且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化（约2683.80 hm²）的现象;（2）5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;（3）土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%-20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。     

典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系——案例研究

喀斯特石漠化,近年来已成为研究热点和引起国家层面重视,但当前研究并没揭示岩溶山地土地为什么会发生石漠化这一现象的本质,没有阐明岩溶山地农户为什么要进行不合理活动。通过典型案例研究从理论上解释岩溶山地农户为什么要进行不合理活动这个问题,以从本质上揭示石漠化发生的机理。为此,在贵州选择了6个典型峰丛洼地,采用2010年的10 m分辨率ALOS影像作为数据源,比较了6种不同的峰丛洼地组合地形中的耕地资源分布、聚落特征和石漠化发育情况。结果表明,6个研究点耕地和聚落数量、分布和石漠化的面积和分布存在一定的相互关系,这些相互关系可阐明土地承载力较低情形、土地承载力中等情形和土地承载力较高情形石漠化发生的过程;发现严重的石漠化只能出现在土地承载力低、人口压力大的区域,并据此进一步总结了峰丛洼地区石漠化形成的理论模型。从理论上揭示了峰丛洼地区土地承载力和人口压力是否协调决定了峰丛洼地区的生态质量状况,有助于从本质上认识石漠化的发生机理和指导石漠化的治理。     

岩溶山区景观多样性变化的生态学意义对比——以贵州四个典型地区为例

岩溶石漠化是中国西南典型的土地退化,但关于岩溶山区景观多样性的研究还不多见。岩溶山区景观异质性强,景观格局空间差异大,岩溶山区土地利用/土地覆被变化引起的景观多样性变化,其生态学意义有何差异,值得开展研究。本文采用高分辨率的航片和遥感影像,以100m?100m 网格为单元,分析了贵州省王家寨、后寨河、花江和茂兰4个典型岩溶地点的景观多样性指数在1963年和2004年的空间分布。 为了说明多样性指数变化的生态学意义,进一步,把4个研究地点景观多样性指数空间分布图与其土地退化图结合起来,对比其多样性指数变化与土地退化和生态恢复的关系。结果表明：（1）茂兰、后寨河和花江多样性指数都表现出随距聚落距离增加而减少的趋势,王家寨1963年和2004年则表现出随距聚落距离增加,多样性指数先减小后增加。（2）茂兰地区以森林为基质,后寨河地区坡耕地退耕为林、灌、草地,土地利用方式单一,景观破碎化程度降低;因此,茂兰、后寨河地区多样性指数的降低表明该地区生态实质上有所恢复;花江地区土地利用/土地覆被逐渐向多样化方向发展,石漠化景观逐渐被林灌斑块代替,多样性指数升高表明该地区植被有所恢复;王家寨地区峰丛坡地多样性指数增加表示生态有所恢复。（3）研究地点多样性的升、降不能简单地与生态变好、变差直接联系。只有正确区分岩溶地区的景观基质,才能准确运用景观指数分析石漠化土地的变化趋势。