基于“格局-过程-质量”的盐城滨海湿地生境变化分析

生境质量是生态系统重要的服务功能之一,研究生境质量-格局-过程的内在联系,对于区域生态系统功能维护与可持续管理具有重要意义。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为研究对象,以1992年、2000年、2011年、2017年遥感影像和2011年土壤水分/盐度为基础数据源,基于InVEST模型开展生境质量评估,并通过多元回归模型、景观过程模型,探讨生境质量与景观格局、生态过程的关系,模拟区域生境质量时空变化。结果表明:(1)1992—2017年,芦苇沼泽面积百分比从0.13%增长到36.95%;米草沼泽面积百分比从3.05%增加到35.42%;碱蓬沼泽先增后减,面积百分比减少到5.11%。(2)1992—2011年,生境质量指数从0.85下降至0.76,降低了10.52%。2011—2017年,生境质量指数的变化与1992—2011年变化相反,生境质量指数上升至0.78。(3)多元回归分析结果显示:显著性水平α=0.01下,生态过程与景观格局显著相关,表明景观格局与生态过程是相互作用的;在α=0.10下,生境质量与生态过程、景观格局显著相关,总体相关系数为0.69,表明景观格局与生态过程共同影响着生境质量。(4)景观格局与生境质量模拟结果显示:至2030年,米草沼泽面积百分比将扩张至64.06%,碱蓬沼泽面积百分比将减少至0.04%,面临消失;生境质量指数将下降至0.65。互花米草扩张是生境质量下降的主要原因,构建"格局-过程-质量"的耦合关系,才能从生态过程上控制互花米草扩张,改变区域景观格局,优化生境质量,为世界自然遗产地的保护与建设提供参考。     

人类活动对升金湖国家级自然保护区景观格局的影响

自然保护地通常是重要的生态敏感区域, 具有十分重要的生态和社会经济价值, 因此维持自然状况, 避免人为干扰是日常管理的基本要求。借助遥感手段, 快速识别人为扰动引起的景观变化, 是加强保护地管理的有效手段。以升金湖国家级自然保护区为研究对象, 基于RS和GIS空间分析等技术方法, 利用人为干扰度模型, 并结合特定人类活动干扰类型的变化情况, 研究了1995、2006和2017年人类干扰强度时空分异特征以及对景观格局的影响。结果表明: 随着人类干扰活动增强, 升金湖自然保护区景观破碎化加剧, 相同区域间连通性减弱, 斑块的形状逐渐变得更加复杂和不规则, 景观多样性和空间异质性增加。1995-2017年升金湖自然保护区人为干扰度呈逐渐增加趋势, 从0.476上升到0.499, 但是后期(2006-2017年)的增长速度缓于前期(1995-2006年); 在空间上, 人为干扰度等级基本呈实验区>缓冲区>核心区的规律。自1995至2017年, 升金湖自然保护区总体以及各个功能分区的人类活动影响指数均不断增加, 在人类活动因子中, 农田所占面积最大, 占保护区总面积的40%左右, 而围网养殖的人类活动影响指数最高, 高达5.5×10-3。针对上述现象, 建议严格控制建筑用地, 加强林地保护; 大力推进“退养还湿”和“退耕还湿”; 开展生态补偿试点, 推进渔民转产和发展社区替代产业, 缓解自然保护区的压力。     

辽宁双台河口自然保护区丹顶鹤繁殖生境变化及其繁殖容量分析

运用面积转换矩阵和景观指数对双台河口自然保护区丹顶鹤繁殖生境的变化进行分析。结果表明 ,该地区丹顶鹤繁殖生境的面积不断减小 ,景观异质性和破碎化程度不断增强 ,生境质量不断下降。生境质量的变化将直接引起在该地区丹顶鹤繁殖数量的变化 ,从 1989～1998年 ,在双台河口自然保护区繁殖的丹顶鹤数量逐年下降 ,丹顶鹤的繁殖容量日益减小 ,原因是道路和油井开发强度的不断增大等人类活动的影响。     

南四湖湿地景观空间格局动态演变

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.     

喀斯特多山城市生境质量对土地利用变化的时空响应——以贵阳市为例

在喀斯特地区,随着城市的快速扩展,城市建设用地在山间平缓地带延展,大量的自然山体被包围,最终被镶嵌于城市建成区内,形成了城市遗存山体。喀斯特多山城市内部的城市遗存山体是城市生境的主要组成部分,具有多种不可替代的生态系统服务功能。以典型喀斯特多山城市贵阳市建成区为例,基于2008—2018年土地利用数据和InVEST模型定量分析研究区土地利用、景观格局和生境质量时空演变特征。最后利用地理加权回归模型揭示生境质量与土地利用变化之间的响应关系。研究结果表明：(1)2008—2018年耕地、城市遗存山体、林地在研究期间分别减少94.56 km²、8.74 km²、6.8 km²,土地利用变化主要以耕地、城市遗存山体和林地转化为建设用地为主,景观斑块破碎化和空间异质性逐渐加强。(2)2008—2018年生境质量空间聚集效应明显,平均水平较低且呈现下降的趋势,低水平生境质量面积占比从2008的38.29%增加到2018年的60.32%。适中和高水平生境质量面积占比分别下降1.95%和4.15%,生境质量退化面积达82.78 km     

基于CA-Markov和InVEST模型的城市景观格局与生境质量时空演变及预测

由人类活动引起的城市景观格局变化是影响陆地生态系统的重要因素之一,城市景观格局分布对区域生物多样性服务功能的影响极大.为研究城市景观格局和生境质量演化及其变化原因,以武汉市作为典型区,基于武汉市2005、2010和2015年3期景观类型信息,使用马尔柯夫模型分析其景观格局时空变化特征;采用CA-Markov模型模拟预测武汉市2020年自然增长情景下的景观格局发展方向;使用Logistic回归模型分析景观变化的驱动力;结合InVEST模型评价3期景观格局分布下的生境质量分布和变化,以及2020年模拟情景下的生境质量分布特征,探究景观格局变化与人类活动之间的关系.结果表明: 2005—2015年间,研究区景观类型变化以耕地和人工表面为主.耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为人工表面.人工表面面积不断增多,主要由水田和旱地转变而来.研究区整体景观生境质量级别下降,大量高生境质量级别的景观向低生境质量级别转化.整体景观生境质量指数减少,生物多样性服务功能降低,生境质量发生退化.2015—2020年间,武汉市景观格局和生境质量继续保持2005—2015年的变化趋势,表现为人工表面增加、景观生境质量指数减少、生物多样性服务功能降低、生境质量退化.研究区景观格局变化的主要驱动因子是国内生产总值变化和地区财政收入变化.人类社会经济活动是影响研究区景观格局变化和生境质量下降的重要驱动力,城镇化扩张和填湖造地是武汉市生态景观变化的主要原因.     

基于土地利用变化的东海区大陆海岸带生境质量时空演变研究

人类活动对生态环境的影响主要表现为土地利用方式的变化。土地利用变化影响下的生境质量时空格局演变,对优化区域国土生态布局具有重要意义。利用DEM数据、气象数据、社会经济数据与1980、1990、2000、2010、2018年5期土地利用数据,通过InVEST模型、景观格局指数、地理探测器评估、描述、分析东海区大陆海岸带生境质量时空演变特征。结果表明：(1)1980—2018年东海区大陆海岸带陆地面积增加,土地利用中林地所占比重最大,耕地、建设用地面积变化最明显,2000—2010年土地利用转化最显著。土地变化北部大于南部、东侧大于西侧。(2)1980—2018年生境质量均值为0.75,总体生境质量较好,但呈下降趋势,2000—2010年生境质量下降最明显,2010年后下降速度减缓。生境质量斑块趋于破碎化、多样化、均匀化。(3)生境质量总体上从沿海向内陆下降,受岸线性质与围垦影响,北部生境质量由陆向海退化,南部生境退化沿海向陆推进。低等生境质量区呈现点—面—带的扩张趋势。(4)建设用地指数、高程、夜间灯光亮度、土壤类型、坡度为影响生境质量分布的主要因素,38年间主导因素由高程变为建设用地指...     

内蒙古阿鲁科尔沁国家级自然保护区景观动态及保护成效

快速评估自然保护区的保护成效,对科学地制定管理决策具有重要意义.本文通过遥感解译进行景观分类和景观动态变化分析,使用保护性景观质量指数、人工景观干扰指数和景观保护成效综合指数等开展内蒙古阿鲁科尔沁国家级自然保护区2004—2014年的保护成效研究.结果表明: 2004—2014年,该自然保护区内自然景观所占比例由92.2%增加到92.8%,天然草地和灌木林面积显著增加,但湖泊、河流快速减少;景观格局变化较大,主要景观类型面积转出率和转入率高,景观转类指数为0.33.自然保护区内各功能区的保护性景观及其占比均明显增加,保护性景观质量指数由24.37增长为25.36,景观质量得到提升.各功能区均存在不同程度的人工干扰,人工干扰景观面积增大;2004和2014年人工景观干扰指数分别为-0.79和-0.96,人工干扰强度变大.研究期间,内蒙古阿鲁科尔沁自然保护区的景观保护成效综合指数为3.5%,其景观保护成效达到“很好”,野生动植物生境趋于好转.     

白洋淀东方大苇莺繁殖生境质量评价

白洋淀湿地自然保护区是东方大苇莺在华北地区的重要繁殖栖息地之一.于2011年6—7月采用样线法在保护区内开展东方大苇莺巢位调查,累计记录巢位112处,在此基础上,采用生态位因子分析模型对保护区内东方大苇莺的繁殖生境质量进行分析评价.结果表明:东方大苇莺偏好在高程相对较高、远离人类活动干扰的旱地芦苇景观内营巢,而避免在其他景观内营巢;2011年,白洋淀湿地自然保护区内东方大苇莺繁殖适宜生境总面积2474.69 hm2,占保护区总面积的7.6%,其中最适宜生境面积1131.19 hm2,仅占保护区总面积的3.5%.最适宜生境呈圈层状结构分布,集中分布于现分隔2处的白洋淀东部的大麦淀、烧车淀核心区及其周边区域.为保护东方大苇莺繁殖生境,建议将大麦淀和烧车淀核心区合并,形成一个面积更大、分布相对集中的核心区,并以最大限度地保护和维持白洋淀湿地自然景观的规模为目标,合理设置缓冲区.     

基于景观破碎化的西南自然保护区生境保护成效分析

人类活动导致的景观破碎化是加速全球生物多样性丧失的主要驱动因子,亦是保护区面临的主要威胁,但从区域尺度上开展的有关自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性研究还很有限。本文基于1990、2000、2010和2015年4期土地覆被数据,通过计算景观破碎度指数,量化分析我国西南102个自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性,并对比不同管理级别、建成时间和类型的自然保护区组间的成效差异;同时,计算各自然保护区内人类干扰指数,以揭示人类干扰对景观破碎化的影响程度。结果表明：(1)近25年间,景观破碎化减小的保护区数量多于加剧的数量,体现了一定的生境保护有效性,但总体平均景观破碎度呈上升趋势,说明部分保护区保护生境完整性的能力较差;(2)4种类型保护区的生境保护成效无显著差异;但管理级别和建成时间对其有一定影响,2000年以前,表现为省级优于国家级、1981—1990年优于1958—1980年所建保护区(P<0.01),2000年以后,国家级与省级、1981—1990年与1958—1980年所建保护区保护成效逐渐趋同(P>0.05);(3)人类干扰与景观破碎度的关系具有时段差异性,19...     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

向海自然保护区丹顶鹤生境结构空间特征

丹顶鹤为国家一级保护珍稀禽类,是向海自然保护区重点保护对象。在我国乃至世界范围的丹顶鹤保护中占有重要的地位。近年来,由于自然条件和人类活动的干扰,丹顶鹤的天然家园．沼泽湿地发生退化,其生存受到威胁,丹顶鹤的数量波动变化较大。为了有效地保护丹顶鹤有必要详细了解和掌握其生境结构的空间特征和变化特点,以了解丹顶鹤的生境动态。在RS、GIS技术和统计分析方法的支持下,运用景观生态学方法对向海自然保护区丹顶鹤生境空间结构特征从景观特征、生境斑块空间关系和生境破碎化3个方面进行分析。选择景观斑块面积、周长、斑块大小以及斑块密度等描述保护区景观格局基本特征。利用斑块的邻接边界长度和斑块间隙指数分析丹顶鹤生境——沼泽斑块的空间邻接关系和聚集程度,数据表明沼泽斑块与人类活动频繁的耕地邻接较为紧密,而自身的间隙指数自20世纪70年代以来有明显增大趋势。分析了由于自然原因和人为活动影响所造成的丹顶鹤生境斑块的空间破碎化程度。计算结果表明,由于沼泽生境自身条件的限制,研究区内物理性破碎化减少的生境面积为2039．6hm^2,人为破碎化（居民地和道路）减少的生境面积为3845．1hm^2,这样研究区内丹顶鹤适宜生境面积为13680．1hm^2,可见人类活动对丹顶鹤生境影响很大。研究为保护区内丹顶鹤物种的保护和生境管理提供重要的科学依据。     

Human disturbances on landscapes in protected areas: a case study of the Wolong Nature Reserve

Human-induced ecological degradation in protected areas is of great concern in landscape ecological studies. Using Landsat TM data and GIS-based spatial analysis, we assessed the impacts of human disturbances on landscape structure in the Wolong Nature Reserve in southwestern China. Buffer zone and landscape dissimilarity analysis were used to examine the scope of three types of human-induced disturbances—construction of hydropower stations, human activities around settlement, and human activities along roads. We found that the impacts of these human disturbances extend to a threshold distance of about 1,000 m from the sources of disturbance. The intensity of the impact of human disturbances on landscape structure exhibited clear distance–decay effects. The first 200 m buffer zone is the area where human activities have inflicted the most visible changes, with a decrease of forest cover by 15–40% and an increase of shrub and barren land area by 15–50%. The relative intensity of the overall impact on landscape structure was highest around hydropower stations, second around human settlements, and lowest along roads. Overtime, however, the relative level of impact associated with construction of hydropower stations will likely decrease and that associated with human activities around settlements likely increase. Our case study of Wolong exposes hurdles that habitat preservation must cross in protected areas. Future management of Wolong Nature Reserve should focus on adoption of effective policies to further constrain human activities in the reserve.     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义。本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981—2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分析土壤侵蚀模数与3类9个景观格局指标的关系。结果表明: 研究期间,在5种景观类型中,耕地和林地面积的时空变化主导了南沟小流域景观格局的演化,并且影响整个小流域的聚集分散程度;南沟小流域的土壤侵蚀量逐年减少,1981—2018年土壤侵蚀面积减少29.7%,侵蚀模数减少61.2%,且有73.4%的区域土壤侵蚀强度减轻;耕地和林地面积的变化决定了整个小流域土壤侵蚀模数的变化,其景观格局指数的变化方向与该景观类型土壤侵蚀的变化方向一致;退耕还林草工程是流域景观格局变化、土壤侵蚀减轻的主要原因,特色开发治理可以减弱局部地区土壤侵蚀强度。景观类型的合理化配置能有效地防治小流域土壤侵蚀,将其与特色治理开发相结合有助于实现小流域可持续高质量发展。     

河势特征分界下的黄河滩区周边城镇生境质量与景观格局演变

在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下,加强对黄河滩区生境质量及其驱动机制研究对区域生物多样性保护和生态韧性提升具有重要意义。以黄河滩区沿河城镇为研究区,依据河势特征将其划分为4个河段和14个子研究区,并基于InVEST模型与3类景观格局指数分析论证不同河势特征分界下生境质量与景观格局的时空演变规律。结果表明：（1）生境质量方面,2000-2020年研究区生境质量整体呈下降趋势,各河段生境质量平均值由大到小依次为河口段、弯曲段、游荡段、过渡段;（2）景观格局方面,各河段之间景观破碎度指数波动最小,并随城镇化发展破碎化程度逐渐减弱,连接度与复杂度波动明显,且因河势特征存在差异性变化;（3）生境质量与景观格局相关性方面,多数土地景观格局指数与生境质量显著相关,但关联程度有所下降。相同地类景观格局指数在不同河段内表现出不同甚至反向的互动关系。研究表明,河势特征是黄河滩区生境质量的全局性支撑或限制因素,其作用主要体现为对黄河滩区周边城镇土地空间发展的差异化影响,该影响直接作用于紧邻黄河地带的城镇组团,并间接影响其他区域,在一定程度上左右了城镇发展主向以及土地转化、空间格局的演变规律,最终影响区域生境质量的分布格局。研究结果对黄河滩区重要生态功能区的生境保护与生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。     

切尔诺贝利核事故对区域景观格局及生境质量的影响

灾难地景观格局及生境质量演化特征研究对于评估灾难破坏力及其滞后性,揭示人类活动对自然环境的影响机制具有重要意义。基于Landsat系列遥感影像提取切尔诺贝利隔离区景观类型结构,借助景观指数和InVEST模型刻画研究区近49年来的景观格局和生境质量演化轨迹,使用CA-Markov模型模拟核事故对区域生态景观的影响。研究表明：（1）切尔诺贝利核事故改变了隔离区原有的景观结构,导致耕地、建设用地等人为景观数量大幅缩减,土地利用程度显著下降,但核事故未对隔离区当前的景观结构造成实质性负面影响;（2）切尔诺贝利核事故致使隔离区人为干扰减少,植被连通性和集聚度提升,景观格局总体向好发展;（3）隔离区的设立扭转了区内生境质量恶化趋势,由耕地形成的低生境质量区域迅速转变为草地、林地等高生境质量区域,区内生境质量极大改善;（4）切尔诺贝利核事故使得区内高生境质量区域占比提升34%,改变了原有以耕地、建设用地不断扩张为主线的景观演化轨迹和生境质量不断退化的发展趋势。     

基于土地利用变化的黄土丘陵区生境质量时空演变特征——以榆中县为例

生境质量是生态系统服务水平的重要表征,是区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节,评估土地利用变化引起的生境质量时空演变可为区域生态保护和土地管理提供科学依据。以典型黄土丘陵区县域——榆中县为例,基于Arc GIS平台和InVEST模型探讨了该县1995、2005和2015年生境质量空间格局及其演变特征。结论如下:(1)研究区土地类型和景观格局变化明显,主要土地利用变化是耕地转向建设用地和林地,以及草地和耕地之间的相互转变,这些变化导致景观异质性增强和破碎度上升。(2)生境质量空间格局一直表现为"南部高、中部居中、北部低"的态势。生境质量上升区域主要在北部,原因是"退耕还林"及"生态北山"工程的实施使得林地面积增加,下降区域主要在中部,主要是由建设用地扩张占用耕地造成的。(3)生境质量热点以及"H-H"型聚集区主要位于南部山区,而冷点和"L-L"聚集区主要位于北部黄土丘陵区,2015年生境质量空间集聚程度较1995年有所增强,"H-H"聚集区增加0.68%,"L-L"聚集区增加0.67%。对该类型区域生境质量优化提出了相应的政策建议。     

Changes in habitat selection patterns of the gray partridge Perdix perdix in relation to agricultural landscape dynamics over the past two decades

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