生物保护视角下乡村景观生态安全格局构建—以山西省临汾市汾西县永安镇后加楼村为例

近年来随着乡村快速发展, 乡村景观格局发生了巨大改变, 同时对生物生境产生了严重威胁, 如何以景观的视角对村落动物栖息地进行识别并保护是村落生态安全格局构建中的重要问题。选取山西省临汾市汾西县永安镇后加楼村作为研究对象, 通过MCR模型构建代表种运动阻力面, 把单一物种阻力面叠加, 运用回溯成本栅格判别生态廊道和生态节点, 依此构建研究区动物保护安全格局。结果显示: (1)研究区生态源地面积74.25 hm2, 占研究区面积28.17%, 主要由林地和草地组成; (2)研究区景观格局分为核心区、缓冲区、控制区3个层级, 分别占比41.64%、65.56%和76.88%; (3)识别生态廊道10条, 生态节点6个, 合理优化研究区土地格局对维护村域生态安全尤为重要。本研究可为今后村域生态保护和规划提供新的思路。     

外来树种桉树引种的景观生态安全格局

以大面积桉树引种区云南省澜沧县为研究区,以自然栖息地和生物多样性的整体保护为目标,利用最小累积阻力模型开展了桉树引种的景观生态安全格局的定量研究.结果表明:(1)基于GIS技术和“成本距离加权”制图分析工具,将生物和景观等综合因素融入最小累积阻力模型,把“源”扩展的生态过程与景观格局结合起来,应用于桉树引种的景观生态安全格局构建中是可行的.(2)选择次生常绿阔林为保护“源”,地表覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地和公路等为阻力因子,建立最小累计阻力面,识别了廊道、辐射道和战略点等生态安全格局组分;用最小累积阻力阈值划分了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和居民生活区等生态功能区,并界定桉树禁止种植区和桉树可种植区,最终组合成两个方案的中级和高级景观生态安全格局.方案一,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的33.48％和19.27％.方案二,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的28.37％和15.17％.(3)从“源”的扩展效果、保护广度、管理成本、难易程度及生态环境和经济社会发展要求等方面评价,认为方案二的中级安全水平格局能够相对满足澜沧县对生态、经济发展的要求.研究结果为制定研究区生态安全策略提供参考.     

基于景观安全格局的香格里拉县生态用地规划

通过构建不同水平的景观安全格局,可以为区域的生态用地规划提供相应对策。香格里拉县近年来随着经济的发展生态安全问题已经提到日程。选择研究区内的5个自然保护区和风景名胜区为"源",以生物多样性保护为目标,选择地表景观类型、坡度两个因子及相应的阻力因子系数进行分析。采用GIS中的空间分析工具,计算建立了地表景观类型、坡度两个单因子的最小累积阻力面,在此基础上,利用加权叠加方法构建了两个因子的最小累积阻力面。根据最小累积阻力阈值,建立了"源"间生态廊道及"源"与外部联系的辐射道,确定了关键的战略点,最终完成景观安全格局的构建。基于生物多样性目标得到了低、中、高3个不同安全水平的生态用地分别占研究区总面积的12.81%、44.1%和80.3%。为制定研究区生态安全策略提供了重要参考。     

东部发达区生态安全格局构建——以苏南地区为例

随着城市化进程的加快,东部发达区面临水土流失、生态廊道阻断、栖息地破碎化等生态问题。识别重要生态用地,构建生态安全格局,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。选取苏南地区为研究区,分别基于生物多样性保护价值、水资源安全和土壤保持3项指标进行生态用地识别,结合GIS技术进行生态用地评价,以高等级生态用地作为源地;利用最小累积阻力模型,识别缓冲区和生态廊道,构建区域生态安全格局。取得以下研究结果:(1)生态安全格局由源地、廊道和缓冲区共同构成。研究区内高等级(非常重要)生态用地面积比例为22.97%;将面积大于10 km~2的高等级生态用地提取为源地,生态源地的面积比例为19.17%。(2)基于最小累积阻力模型,确定了生态缓冲区和生态廊道,其中生态缓冲区占研究区总面积的30.52%,潜在生态廊道的主要景观构成为耕地、林地和水域,分别占廊道总面积的31.82%、19.06%和17.27%。(3)通过叠加城市建设用地与生态源地、生态缓冲区图层,识别城市建设用地与生态用地的冲突区域,总面积为603.84 km~2,占源地与缓冲区面积总和的4.38%,空间上主要集中在长江沿线和太湖周边。     

生物多样性保护的景观规划途径

景观规划设计在生物多样性保护中起着决定性的作用。基于不同的保护哲学,生物多样性保护的景观规划途径主要可分为两种：一是以物种为核心的景观规划途径,另一种是以景观元素为核心和出发点的规划途径。前者首先确定物种,然后根据物种的生态特性来设计景观格局,后者则以各种尺度的景观元素作为保护对象,根据其空间位置和关系设计景观格局。多种空间战略被认为有利于生物多样性的保护,包括保护核心栖息地、建立缓冲区、构筑廊道、增加景观异质性和引入或恢复栖息地。落实这些空间战略必须首先回答选择什么和在什么地方设计上述景观元素的问题。对此,目前尚没有很好的答案。传统的生物保护战略被动地强调现存濒危物种和景观元素的保护,如果将物种运动和生态过程作为一个能动的景观控制过程来对待,我们将会有一种全新的景观规划途径。其中有三个方面的概念对这种新的景观规划途径有启发意义：即景观的空间构型对生态过程的作用,生物进化空间轨迹与景观格局设计及景观阻力与潜在的生态基础设施的设计。景观生态安全格局正是在这些方向上的一个新的探索。     

三江平原东北部湿地生态安全格局设计

以三江平原东北部为研究区域,采用"3S"技术和数学模型,根据景观尺度上生物多样性保护规划的景观生态安全格局方法,对三江平原湿地生物多样性保护进行规划设计.利用GAP分析方法预测湿地鸟类丰富度,并评价和计算了湿地鸟类干扰度,在此基础上构建物种运动阻力模型,并利用此模型计算物种运动阻力指数,建立物种运动等阻力面,在阻力面上识别战略点、辐射道和源间联接等景观组分.为了保护本区的湿地生物多样性,提出扩大保护区的面积、建立保护区与热点之间的廊道和设立微型保护地块的规划措施.提出的湿地鸟类多样性保护的景观生态安全格局技术与方法,不但为三江平原湿地及其生物多样性的保护和管理提供科学依据,而且丰富和发展了我国生物多样性保护的理论与方法.     

基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护与修复

山水林田湖草生命共同体理论认为：生态要素之间存在普遍联系。在生态安全格局构建中,也应着重维护生态过程的完整性与连通性。以宁波市下辖6个城区为研究区,基于山水林田湖草生命共同体理论构建生态安全格局,以景观连通性评价与栖息地质量评价为基础提取生态源地,确定生态保育区。选取地形、地类因子分别作不同距离的缓冲区分析,对由土地利用类型设定的基础阻力面进行修正,形成综合阻力面。通过最小累积阻力模型识别生态廊道,与生态保育区结合,构建宁波市点-线-面的生态安全格局。研究结果表明：生态源地面积47.24 km²,占研究区总面积的1.30%,生态源地分布较为分散,在东西方向上分布不均衡,生态保育区总面积1191.67 km²,占研究区总面积的32.83%。生态保育区与山地丘陵重合度较高,且植被覆盖度高,生态资源丰富,生态廊道总长度519.32 km。研究区生态廊道呈网状分布,有效的促进物质能量的流动。在阻力面设定中引入邻域分析方法,突出了不同生态要素之间的联系,体现了山水林田湖草生命共同体思想,为该地区生态保护修复提供参考。     

沈抚新城生态安全格局的构建

以沈抚新城为研究对象, 利用GIS空间分析功能, 分析得到基于水源涵养、生物多样性保护、土壤侵蚀敏感性、地质灾害敏感性四种单一生态过程评价的生态用地, 将评价结果叠加重分类为一般重要生态用地、重要生态用地、极重要生态用地, 并以面积＞1 km2的极重要生态用地为生态源, 现状土地类型为阻力因子, 基于MCR模型构建了沈抚新城综合安全格局体系。结果表明: 研究区内高水平安全格局缓冲区面积112.96 km2, 占研究区土地总面积的18.66%; 中水平安全格局缓冲区面积94.43 km2, 占研究区土地面积的15.60%; 低水平安全格局缓冲区面积176.23 km2, 占研究区土地面积的29.11%; 生态廊道60条, 总长275.77 km; 生态战略点49个。本研究可以摸清研究区的生态安全状况, 同时可以为城镇建设用地的扩张以及生态用地空间的保护提供定量指引。     

基于焦点物种的北京市生物保护安全格局规划

快速城市化进程中,城市及周边地区生物栖息地的丧失和破碎化对生物多样性保护构成严重威胁。如何在景观尺度上判别对于生物保护具有重要意义的栖息地及其空间格局成为了重要问题。选取快速城市化的典型地区——北京市作为研究对象,将焦点物种和景观安全格局方法相结合,对北京市生物保护安全格局进行判别和规划。根据焦点物种的定义和选取标准,将在栖息地类型、生物学特征等各方面具有代表性的大白鹭(Casmerodius albus)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、环颈雉(Phasianus colchicus)选作北京市的焦点物种,应用最小阻力模型和GIS空间分析技术,对焦点物种的栖息地适宜性进行分析,并建立物种运动的等阻力面,根据阻力面的空间特征对北京市生物保护安全格局进行规划。结果显示:规划后的安全格局的斑块数量、分离度、邻近距离显著下降,平均斑块面积和最大斑块指数显著上升;该格局用约60%的土地,保护了北京市主要生境类型及关键性空间格局,可有效缓解栖息地丧失和破碎化的问题,从而达到保护整体生物多样性的目的。这一研究方法和成果可为北京市生物多样性保护和城乡生态建设提供决策依据,也对同类研究具有借鉴价值。     

基于GIS支持下的土地资源空间格局生态优化

以防治水土流失和维护景观整体生态优化为目标,选择我国滇西南地区亚热带山地为典型案例,利用遥感数据和GIS的空间信息处理技术,采用适宜性评价与土地资源利用格局整体优化相结合的方法,用最小累积阻力模型(MCR)确定土地利用的功能分区和生态格局组分,探讨山地土地资源空间格局生态优化途径.结果表明:(1)基于GIS空间分析技术和"成本距离加权"制图分析工具,采用最小累积阻力模型(MCR)的土地资源空间格局生态优化方法是可行的;(2)将水平生态过程作为一种对景观的控制过程来对待,以常绿阔叶林和思茅松林为保护源,基于最小累积阻力面(MCR)模型,构建了对土地资源整体生态功能起维护作用,对源内物种的迁移或扩散过程具有关键作用的廊道、辐射道和战略点等生态格局组分;(3)基于MCR阻力值建立的频率序列及拐点图,拐点两侧的土地利用类型异质性较大,可以作为划分土地功能分区的临界点,以此划分出有利于生态安全的核心源保护区、生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和居民生活区等6类土地功能区,并提出各功能区的管理措施.     

风电项目对潜在生态廊道的影响——基于MSPA-MCR模型

风电作为构建新型电力系统的主体，能够有效助力电力系统脱碳，是实现“双碳”目标的主力军。但风电规模化建设与生态环境保护之间的矛盾日益突出，风电项目对生态环境，尤其是对区域生态廊道及生态安全格局的影响急需厘清。以福建平潭陆上风电项目所在区域为研究单元，运用形态学空间格局分析法和最小累积阻力模型、重力模型等判别重要生态源地及潜在生态廊道，评估风电项目对潜在生态廊道连通性、重要性和结构性等影响。研究表明：(1)研究区生态源地主要位于生态价值高的森林公园及风景名胜区内。受风电项目影响，源地呈现破碎化趋势，核心区占景观要素百分比由79.53%下降至76.64%。(2)风电项目导致生态廊道畅通性降低，生态廊道的走向及长度发生显著变化，大大增加了生物迁徙的空间阻力。(3)风电项目弱化了生态源地之间关联性。核心廊道和次级廊道均减少了6条，且重要性强的生态廊道完全避开风电项目所在位置。风电项目建设之后生态网络流通性变差，网络更为单一、整体生态效能降低。本研究不仅从生态环境敏感脆弱区域的生态安全角度给风电项目建成区周边生态修复提供科学参考，也为未来风电项目选址及环境质量评估提供了重要的方法支撑。     

开都河流域生态安全格局构建与生态修复分区识别

生态文明建设背景下的国土空间生态修复已上升为国家战略，开展典型区域生态保护与修复研究具有重要意义。以开都河流域为研究区，并向流域外扩展20%的缓冲区，采用InVEST模型和MSPA分析方法识别生态源地，以人类居住合成指数修正电阻面，运用电路理论的方法提取生态廊道、“夹点”、障碍点区域，识别开都河流域生态安全格局，在此基础上结合生态功能区划，构建区域生态保护与修复格局。结果表明：（1）流域共识别生态源地15468.94km2，廊道498.87km及31处“夹点”、9处障碍点和24处生态断裂点，形成源地、廊道网络体系及区域生态保护与修复的关键点串联的开都河流域生态安全格局；（2）以生态安全格局、生态基底等为基础并参考生态功能区划，识别开都河流域“一轴、两核、一网络、多片区”的生态保护与修复格局，并提出相应保护与修复措施，为区域国土空间生态修复规划编制及生态保护与修复的实践提供相应参考。     

基于物种分布的北京平原生态网络构建

高强度的城市化活动导致了生物栖息地破碎化、退化和消失,是生物多样性减少的主要原因。建立城市地区生态网络是保护生物多样性的重要途径。因其他物种数据可获得性差,以观测的典型鸟类群落为指示物种,探讨构建生态网络,可为城市生物多样性保护提供新思路。以北京市平原区为研究范围,重点基于86种鸟类分布大数据,通过Maxent模型掩膜生成栖息地源地并进行分级,在GIS技术的支撑下,以土地利用数据建立鸟类活动阻力面,采用最小累积阻力模型算法,模拟并形成了平原地区分级的生物多样性保护网络。研究结果表明,河湖湿地和城市公园组成了北京平原地区生态网络的优势景观类型,占平原区生态空间的81%。基于景观类型大小与物种数量的线性关系筛选出分级生物栖息地,其中一级生物栖息地58个,二级生物栖息地146个,通过模型模拟形成了平原地区生物多样性保护的一二级生态网络,共948条网络,长3760km。筛选出重要生态节点12处,关键生态廊道6条,是保护平原地区生物多样性的重要生态设施。该生态网络的实施对于提升首都平原区的生物多样性具有重要价值,研究结果可为国土生态空间优化提供重要科学依据和参考。     

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。     

基于地类边界分析的江苏省生态安全格局构建

生态安全格局是实现区域生态安全的基本保障和重要途径,能够有效缓解生态保护与经济发展的矛盾。以江苏省为研究区,通过生态服务重要性、生态环境敏感性的保护等级确定两级生态源地。选择具有生态优势的耕地、林地、水体两两分别进行边界分析,用于修正根据单一地类形成的阻力面,并与由人口空间分布所构建的阻力面结合,形成研究区综合阻力面。基于最小阻力模型识别生态廊道,开展生态空间布局优化,构建省域生态安全格局。结果表明:研究区一级源地面积2089.28 km~2,占研究区总面积的2.00%,二级源地面积7944.92 km~2,占研究区总面积的9.60%;生态廊道总长2284.89 km,廊道相互连接,整体呈"井"字空间分布,廊道相接处又是生态源地分布聚集点,经过生态要素空间优化,从而构建"四带四区"的生态安全格局。利用地类边界分析构建阻力面,可为生态安全格局构建方法提供新思路,研究结果可为江苏省的区域生态保护提供科学依据。     

基于生态敏感性和生态系统服务价值的昌黎县生态廊道构建

生态廊道的作用在于提供生物迁徙的路径、促进不同栖息地之间的物种交流.廊道的构建能够减轻因城市化速度加快导致景观破碎化带来的危害,对生物多样性的保护具有十分重要的意义.本文以昌黎县为研究区,以2015年土地利用现状为基础,采用生态敏感性评价和生态系统服务价值分析的综合结果确定生态源地,然后基于最小累积阻力模型(MCR)和最小成本路径方法生成潜在廊道,根据重力模型对关键廊道进行识别,最终得到研究区包括4条重要廊道和2条一般廊道在内的生态廊道体系,旨在促进昌黎县生态廊道建设工程的科学实施和保护生物多样性.结果表明:研究区生态敏感性总体一般,生态系统服务价值总体较差,两者均呈现出四周高于中间的特点.生态源地主要分布在北部碣石山风景区、东部滨海国有林场和西部水源保护地这3个区域,与研究区生态环境建设与保护规划(2011-2030年)确定的自然保护区高度吻合.研究区生态廊道总长112.66 km,其中,重要廊道47.61 km,一般廊道65.05 km,廊道的最佳宽度范围为30～60 m,生态廊道与生态源地大致构成了一个环形闭合区域,能够有效促进生物物种的迁徙和物质能量的交流.     

南方丘陵山区生态安全格局构建与优化修复——以瑞金市为例

构建科学合理的生态安全格局、落实生态保护修复与空间优化是促进区域生态系统健康运行和社会经济可持续发展的重要途径。以南方丘陵山区瑞金市为例，综合生态敏感性评价与最小阻力模型，解构瑞金市生态安全格局及其自然生态与社会经济特点，并提出生态保护修复与空间优化方案。结果显示：(1)瑞金市生态源地共有123.22km~2,占总国土面积5%,主要为重要山林地和水域，环绕中部盆地呈卫星状分布；(2)潜在廊道119条，生态节点72个，在周边山地呈闭合网络状，但中部盆地廊道单一、节点密集，网络连通性较低；(3)瑞金市是典型的高原型阻力面，中部盆地城镇发展区、沟域经济延伸带、西部工矿挖采点生态阻力高、源地辐射弱，应生态预警与重点修复。瑞金市生态保护修复与空间优化应宏观统筹、分区推进、精细落实，划分生态修复核心区、生态监测预警区、生态保护缓冲区和生态保护重点区，明确空间管控原则、分区推进生态保护，围绕“源地-廊道-节点”落实生态修复。     

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。     

宁夏沙坡头国家自然保护区鸟类景观生态安全格局构建

随着宁夏沙坡头国家自然保护区的旅游发展与荒漠化进程,保护区内不同类型的鸟类均面临着日益增加的自然及人为干扰胁迫,鸟类群落的丰富度下降趋势显著。为了改善保护区内鸟类生物多样性现状,优化鸟类栖息地空间结构,基于现有鸟类调查与研究资料,筛选影响鸟类活动的各类阻力指数,建立鸟类活动最小累积阻力面,运用最小阻力模型构建景观生态安全格局。研究结果表明:源地面积为1690.67 hm~2,占保护区总体面积的12.09%;廊道共13条;辐射道共85条;战略点共8个;保护关键区面积为2634.48 hm~2,占保护区总体面积的18.76%。在此基础上,针对不同类型的重点保护地块、保护热点及栖息地之间的联系廊道提出鸟类保护的空间格局优化建议。详细梳理了阻力面模型的构建方法,改进了相关技术环节,为我国自然保护区生物多样性景观安全格局优化提供了科学的方法与实践指导。