基于景观格局与过程的云南省典型地区道路网络生态效应

利用概率连接度指数的量化分析方法,分析了云南省典型地区道路网络对景观格局、生态过程以及景观功能的影响.结果表明：研究区道路网络加剧了区域景观的破碎化程度;道路网络对不同生态过程的迁移路径结构、数目以及分布的影响有所不同,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加;道路网络总体上降低了景观维持生态过程连续性的功能（不同情景平均下降超过10%）,使各个斑块在景观中的功能退化（平均下降超过40%）,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加.     

基于网络特征的道路生态干扰——以澜沧江流域为例

道路网络对区域景观的生态格局和过程产生较大的影响,作为干扰因子,区域道路网络的特征和所产生的生态干扰水平存在一定的相关性.利用GIS和网络分析法,以澜沧江流域县域为基本单元,分析了研究区各县的道路网络特征指数,在揭示了区域道路网络不同特征之间的规律性的基础上,进一步对区域网络特点和生态干扰之间相关性进行了内在关系的探讨.结果表明,澜沧江流域道路网络结构的空间差异很大,流域内各县的道路网络节点数、连接线数目、α环度、β线点率、γ连接度指数等网络特征因子也存在较大差异;道路密度和道路总长度与区域海拔高度呈现较明显的负相关关系;道路密度和区域道路的廊道密度呈现正相关关系,和区域道路的α指数、β指数和γ指数关系可以用倒数模型来拟合.缓冲区分析表明,耕地比例和道路密度线性相关关系显著,而其他类型相关性较差,但区域综合的人工干扰指数(Hd)(1980,2000)和道路网络的特征指数相关显著,而且不同时期的区域景观的斑块密度、平均斑块面积和区域道路网络特征之间也存在较强的相关性,即网络扩展使得区域生态系统受干扰强度增加,破碎化严重,但较短时期内的生态系统变化和道路网络特征之间相关性不显著.     

湘江流域中上游景观格局及其变化

以湘江流域中上游地区1980和2000年景观图为基础,运用ArcGIS9.0与Fragstats,对湘江流域中上游20年间的景观格局及其变化进行了分析。结果表明:20年间,受人类活动影响,水田与林地景观面积减少,斑块数目增加,破碎度增大,旱地和草地的斑块数减少,破碎度下降,研究区景观整体破碎度降低;优势斑块的连通性下降,景观优势类别对景观整体的控制作用减弱;分析研究区不同高程分带的景观格局变化发现,在上游山地区,有较大面积的林地被开垦为旱地,从而加大了该区水土流失的风险。     

道路网络对景观生态风险的影响——以云南省红河流域为例

道路网络扩展既影响周围的景观格局,也对生态过程造成直接或间接的影响。以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,进行格网划分,从空间上分析道路对景观格局和土壤侵蚀的影响,并通过基于景观格局和过程的景观生态风险指数计算,分析道路网络扩展影响下的景观生态风险规律。结果表明:红河流域道路周围景观类型以耕地、林地和草地为主,其中林地和草地的格局风险指数随着距离道路的增加而减少,受道路影响显著;一级路、三级路和四级路缓冲区内土壤侵蚀量随着距离道路的增加而减少,三四级路分布广泛,更容易发生土壤侵蚀;道路密度和基于景观格局和过程的景观生态风险指数在空间分布上具有一定的相关性。     

汶川县生态系统服务对景观格局及其变化的响应

景观格局及其变化是影响生态系统服务供应与维持的主要原因之一,也是生态系统服务管理与景观空间配置优化的基础。基于30 m分辨率土地利用数据,统计汶川县2000—2015年多种景观格局指数和碳固定、水源涵养、土壤保持3种生态系统服务的变化,划分等级探究生态系统服务对景观格局及其变化的响应。研究结果表明:1)汶川县整体景观趋于破碎化、斑块形状复杂化,斑块异质性增加,且主要是在林地、草地和耕地之间转换;2)对于生态系统服务,碳固定在全域内有所减少,而大部分区域水源涵养和土壤保持呈增长趋势;3)不同生态系统服务对景观格局的响应存在差异,不仅表现在指标上,也体现在程度上,如碳固定对斑块形状指数(Landscape Shape Index,LSI)响应较为明显,而对蔓延度指数(Contagion Index,CONTAG)敏感性较差;4)并非所有景观格局变化均会引起生态系统服务变化,尺度也会对结果造成影响。本研究通过生态系统服务对景观格局的响应分析,可为区域景观管理的相关评估提供借鉴。     

黑河中游生态用地景观连接性动态变化及距离阈值

景观连接度描述了景观组分在景观格局、过程和功能上的有机联系.本文利用1986、2000和2011年土地覆被数据,基于图论方法,研究了黑河中游生态用地(林地、草地、湿地)景观连接性动态变化,并通过分析不同阈值下景观连接度值的变化揭示了研究区景观的适宜阈值.结果表明: 黑河中游1986—2011年对景观连接度产生重要作用的生态斑块面积呈减少趋势.湿地斑块面积2000—2011年减少幅度较大;草地斑块数量先减少后增加,面积变化不大,但是有斑块破碎化的趋势.不同阈值下景观连接度值的变化验证了距离阈值的正向作用.400～800 m是研究黑河中游物种扩散和生态流运行的适宜距离阈值.选择600 m作为距离阈值时,大型斑块对区域总体景观连接水平影响最为显著,是区域生态系统稳定和健康的关键组成;小型生态斑块虽然占生态斑块总面积的比例不大,但对区域的生态安全格局的维持和改善有较大影响,亦需加强保护与管理.研究结果对干旱区生态系统管理具有重要的借鉴意义.     

西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.     

海南热带雨林国家公园高速公路穿越段景观动态与生态风险评估

海南热带雨林国家公园被中线高速公路自东北-西南方向穿越,改变了局域景观分布格局,影响到生态系统完整性与原真性,可能存在潜在的生态风险。选取海南热带雨林国家公园高速公路穿越段两侧3 km作为研究区域,运用GIS技术、Fragstats和景观生态学理论定量评价2013年（高速公路未建）、2016年（高速公路在建）和2019年（高速公路竣工）三年的景观要素变化,解析景观变化趋势和可能带来的潜在生态风险。结果表明,2016年高速公路建成面积（含动土区域）为325.51 hm²,林地面积略有减少,但林地斑块密度增加;耕地面积虽略有增加,但耕地最大斑块指数下降,耕地景观优势度降低。2019年高速公路建成竣工后,由于路旁绿化,高速公路占地面积有所下降,林地面积和林地斑块密度增加,但林地和耕地斑块的内聚力指数下降,自然连通度略降低,破碎化程度加剧;高速公路穿越段中等生态风险区和较高生态风险区面积逐年增加。但隧道和高架桥路段在一定程度上维持了道路两侧的植被连通性,对局域生态系统没有明显影响。高速公路造成的生境隔离与破碎化可能累积产生远期的负面生态学效应。海南热带雨林国家公园高速公路穿越段位于生态敏感的水源涵养区,建议增设隧道式高架林地提升生境连通性和生态系统完整性、增加人工湿地汇聚和净化道路径流、设立长期生态监测样地对关键节点生态过程与生态系统功能特别是水源涵养与水质净化功能等开展监测与生态恢复。     

黄河中下游典型河岸缓冲带植被格局时空动态

河岸缓冲带的植被结构特征是维持其多种生态服务发挥的重要因素。本研究以黄河中下游由丘陵向平原过渡区域的典型河岸缓冲带为研究对象,基于2003、2009和2015年Google Earth高分辨率遥感影像,通过景观格局分析、缓冲分析和回归分析,探讨研究区植被景观格局的时空动态及其驱动因子。结果表明,农田为黄河中下游典型河岸缓冲带景观基质,林地和草地呈逐年增加趋势,受黄河游荡和农业开垦种植与弃耕影响,水体和河漫滩相互转化频繁,农田与其他景观类型转化频率较高,林地的主要转化方向为草地、居民区和农田,草地的主要转化方向为农田和林地,不同时段植被变化的空间分布差异明显。研究区植被景观连通性较高,景观破碎化程度呈逐年增加趋势,景观斑块形状整体趋于复杂化,但不同植被类型存在差异,其中林地斑块的几何形状逐渐复杂,而草地斑块的几何形状逐渐规则,林地的空间连通性高于草地。草地和林地斑块沿居民区、河岸、沟渠、坑塘和道路缓冲具有明显的梯度分布特征,两者在2003—2015年的变化率受河岸和道路缓冲驱动较小,受居民区缓冲驱动显著,而对沟渠和坑塘的响应则存在差异,其中草地变化受沟渠驱动显著,林地变化受坑塘驱动显著。     

湘江流域近30年景观格局变化研究

基于湖南省1980、2000和2010年的Landsat MSS和TM卫星照片数据及DEM数据,运用ENVI4.7影像处理软件、ARCGIS9.0软件与Fragstats3.3软件,提取出湘江流域地区1980、2000年和2010年景观类型图,计算出3个时期的景观格局指数,在此基础上对湘江流域30年间的景观格局变化特征进行了综合分析。结果表明:1980-2010年,湘江流域土地利用程度和人为活动有所增强,其中面积变化最大的景观类型是林地和旱地。林地减少了1 029 km~2,而旱地增加了648 km~2,可见人为活动干扰增加。近30年间,受人类活动影响,水田与林地景观面积减少,斑块数目增加,破碎度增大。旱地景观破碎度下降。湘江流域景观整体破碎度增加,优势斑块的连通性下降,景观优势类别对景观整体的控制作用减弱。这将给湘江流域地区带来一定的资源和环境问题.需加强规划布局管理,合理配置景观资源,实现湘江流域的经济与生态环境的协调发展。     

基于缓冲带的贵港市城市景观格局梯度分析

运用景观格局指数与城市建成区缓冲带划分相结合的方法,分析了广西贵港市近20a来城市建成区整体景观与主要城市景观类型（公共设施用地、工业用地、居住用地及农田）的圈层梯度变化特征.分析结果表明：贵港市城市建成区可以看作是居住用地与公共设施用地的镶嵌景观,但这种镶嵌景观随着城市化的发展,存在日趋不明显的特征;整个景观层面的指数20a来在31个梯度带内,表现出相似的变化趋势,斑块面积指数显示出贵港市城市建成区存在两个较为明显的商业金融中心;各梯度带内景观的平均面积增大,景观的形状日臻规则,景观多样性随景观类型及均匀度的增加显著上升.2004年主要城市景观类型在缓冲区中间各带能够很好的反映出格局的变化特征,其中工业用地和农田用地的斑块数和斑块密度随缓冲区梯度表现出较为一致的变化特征,而公共设施用地和居住用地的梯度变化趋势相似.各个梯度带中工业用地形状最为复杂,所占比重最低,平均斑块面积最大;公共设施和居住用地形状较为简单,在各带中所占比重较高,平均斑块面积较小;农田景观在各带中所占比例变化不大,近似连续分布,对城市生态环境的调节起到一定作用.     

A gradient analysis based on the buffer zones of urban landscape pattern of the constructed area in Guigang City, Guangxi, China

Over the last century urbanization on the landscape has increased and intensified. Urban development has a great impact on the environment at the local, regional and even global levels. As a driving force in global change, the need to understand the dynamics of urban pattern and its change in an accurate and efficient manner is ever more pressing. Based on aerial color infrared photography in 1985 and QuickBird satellite imagery in 2004 and according to the standard for plan and construction of city land use, the landscape of Guigang City was divided into 11 types. In the landscape classification maps, 31 buffer zones, each being 200 m wide, were divided. With the aid of GIS software ArcView 3.2 and landscape pattern analysis software FRAGSTATS 3.3, the landscape spatial patterns of each buffer zone were analyzed at the landscape level and class level. The landscape indices, such as patch size, patch fractal dimension, diversity index and evenness index, were calculated. The results indicated the following: The total area of the residential land and the communal land in 2004 covered 46.3% of the entire constructed area of Guigang City and the sum of the patch number of the two patch types occupied about 39.7% of the total patch number, while the percentages were respectively 48.2% and 45.4% in 1985. This showed that the mosaic landscape with the residential land and communal facilities land became increasingly unclear following urban development and landscape diversity. Based on the gradient analysis with the landscape-level index and the class-level index, there were two business and finance centers in the constructed area. One was located in the urban center with a range of 0.8 km; the other was from the 10^th to the 16^th zone. In each buffer zone, the mean patch size was larger and the landscape shape was more regular in 2004 than in 1985. Furthermore, the Shannon diversity index of each buffer zone rose in 2004 with patch richness and evenness increasing. The landscape index computed for the main landscape types (communal facilities land, industrial estate land, residential land and farmland) in the middle of the buffer zones clearly indicated the changes taking place in urbanization. The patch size and the patch number of industrial estate land and farmland also pointed to these changes, while communal facilities land and residential land assumed another similar tendency towards changes. In each gradient zone, industrial estate land had the most complex shape, the lowest area percentage of each zone and the biggest mean patch size, whereas communal facilities land and residential land were opposite to industrial estate land. Farmland had a steady percentage along the buffer zone and its continuous distribution had an important impact on the urban eco-environment. The question of how to relate the pattern of changing characteristics along the buffer zone to the urban ecological process and urban ecological planning remains to be studied further in the future.     

平潭海坛岛景观格局动态变化及其生态效应分析

以平潭海坛岛为研究区,基于1990 年landsat TM 和2010 年ALOS 遥感影像,在ArcGIS 和Fragstats 等软件平台支持下,运用马尔科夫转移矩阵和动态度模型,以及景观格局指数,对20 年来研究区景观格局时空动态变化及其生态效应进行了定量分析。研究结果表明:近20 年来景观格局动态变化显著。建设用地和居民地增长幅度最大,农用地和沙滩则降幅最显著。研究区景观格局主要景观类型为农用地和林地,景观类型转移主要表现为农用地与林地的相互转化,以及二者向城镇用地(居民地、建设用地和道路交通)转化。从类型水平上看,各类型斑块均趋于破碎化;在景观水平上,研究区景观格局向着多样化方向发展,景观的异质性增强,景观呈破碎化程度加深;从景观生态效应空间变化看,人为活动的影响沿着交通干线、城镇区在整个研究区蔓延扩展。     

土地整理项目区的景观格局及其生态效应

目前项目角度的土地整理生态效应评价较少,受到研究幅度的制约,而且已有研究中对景观格局优化目标和生态效应的系统分析较少.选择典型的土地整理项目作为研究案例,以GIS和景观指数为研究手段,结合景观格局优化目标建立相应的指标体系,对土地整理的生态效应进行评价.研究表明,土地整理项目的生态效应指标体系包括提升生物多样性、维持物质和能量流通、维持景观格局稳定、提升生活环境品质、提高生态服务价值等5个方面.研究区土地整理具有正效应和负效应,最大斑块面积提高、斑块密度减少、聚集度提高、廊道宽度和连通度提高、缓冲区宽度增加、植被覆盖增加、合理功能分区是土地整理的正效应,而景观多样性降低、分维数减少和生态服务价值降低是其负效应.因此,在土地整理规划和设计时应融入景观设计和生态保育思想.     

黑土侵蚀区生态重建的景观结构与功能分析

以黑龙江省拜泉县为案例,研究了区域生态恢复与生态重建对景观结构及其水土保持功能的调控.在GIS支持下,结合野外调查数据,对县域水平的生态建设成果进行了空间表达和定量辨识.对比分析1989年和2002年类型水平景观指数及13年来景观类型的转移面积和转移方向、林网宏观结构变化、水库塘坝空间分布与数量变化;土地利用和景观结构调整对水蚀、风蚀的控制以及水库塘坝的蓄水功能变化.结果表明,大规模生态建设下,区域景观类型数量和空间配置的变化对发挥其水土保持功能起到很好的调控作用.1989～2002年,耕地面积减少24731.01hm²,林草地和水体面积增加了13 567.53 hm²和1 190.9 hm².全县55%的水土流失面积得到治理,82.2%的农田得到林网防护,43.7%的景观地表超渗径流得到集蓄.景观结构调整应注意增加林草地等类型斑块的聚集度;调节林网连接度、环度及网眼大小;增加水库塘坝的泄洪与灌溉配套设施等.     

区域农田景观格局对麦蚜种群数量的影响

明确农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响,是开展区域性害虫生态调控的重要理论依据之一。以区域性小麦种植区为研究对象,基于遥感影像与土地覆盖分类数据以及田间调查的蚜虫种群数据,计算景观格局指数,使用负二项分布的广义线性模型从农田景观、非作物生境景观和区域景观3个方面分析了区域农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响。结果表明,蚜虫种群的数量与草地的平均斑块面积和最大斑块指数显著正相关,与县域的平均几何最邻近距离和面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的斑块密度显著正相关。草地斑块面积的增大、区域景观与耕地的破碎化、区域景观的聚集会促进蚜虫种群数量的增加。使用草地的斑块面积和最大斑块指数、区域景观的平均几何最邻近距离可以预测蚜虫种群的发生量。非作物生境草地的斑块面积、耕地的破碎化、区域景观的空间分布及破碎化是影响麦田蚜虫种群发生的重要景观因素。     

土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用——以新疆精河县为例

本文将土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为区域景观格局表征提供了新的方法.选择典型的生态脆弱区精河县为研究对象,以1990、1998、2011和2013年4期Landsat影像为数据源,运用生态位态势理论计算研究区各土地利用类型的土地经济生态位,并结合景观生态学理论探讨土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用.结果表明: 研究期间,精河县耕地、建设用地和草地的土地经济生态位与相应的景观斑块数、聚合度、破碎化指数和分维数具有较好的相关性;土地经济生态位的变化对县域景观格局具有驱动作用,可表征精河县经济发展方向.土地经济生态位与可直接获得经济效益的土地利用类型关系密切,且与景观指数相结合能够很好地解释精河县景观格局的特征.     

Dynamics of Forest Landscape Patterns Along the Main Road in Xishuangbanna

In this paper, we investigated dynamics of forest landscape along the main roads in Xishuangbanna from 1976 to 1988, and from 1988 to 2003, using FRAGSTATS software and the GIS technology, based on the results interpreted from the Landsat MSS TM ETM imageries in 1976, 1988, 2003. Some representative quantitative indices of landscape diversity, including mean patch area, percent of landscape , perimeter-area fractal dimension , aggregation , Shannon′s diversity index , and Shannon′s equality index were used to describe the changes in the spatial pattern of landscape elements. Comparing with whole region of Xishuangbanna during last 27 years , the results showed that the man-made landscape (rubber plantation) and non-forested landscape along the main road expanded faster and their percentage were greater, whereas the natural landscape ( primitive forest patches) reduced faster and its percentage was smaller . There were obviouseffects of road on landscape which the forest coverage was decreased , and rubber plantation landscape was increased with the distance from the road . The natural forest landscape had been fragmented. Especially, the tropical seasonal rain forest was affected severely, while the area and contagion of rubber plantation and shrub increased. The whole landscape pattern along the main road tended to be diversiform, equal and fragmented. The landscape was still dominated by natural landscapes but this dominance was weakening . A case study about the displacement of landscape patch centroids showed that the spatial centroids of many types of landscape, including rubber plantation, tropical seasonal rain forest, mountain rain forest, shrub and non-forested land had moved away from the road. All of these changes in landscape pattern would lead the deterioration of these region environments.     

道路建设对西南地区景观格局的影响

为揭示西南地区道路建设对景观格局的影响,基于2015年土地覆被和道路数据,计算了研究区道路核密度与景观指数,在此基础上分析了道路建设的直接、间接和综合影响,探讨了影响的空间异质性和对不同土地覆被影响的特点,指出了各景观指数的适用性。结果表明：(1)道路建设使斑块密度增加,斑块离散化加剧,发生明显的破碎化趋势,同时道路核密度与PD、SHDI、SPLIT变化百分比呈显著正相关,与COHESION、CONTAG、PAFRAC呈显著负相关;(2)道路建设对景观指数的影响程度由大到小依次表现在：破碎化、斑块空间分布形态、聚集连通性,其中PD能很好的表征道路建设对景观破碎化的作用程度,SPLIT在识别破碎化程度高的区域更具优势;(3)不同景观指数具有不同适用性,PAFRAC适用于道路不发达区域,CONTAG适用于道路分布异质性较高的区域,DIVISION适用于人类活动强度不大的区域,COHESION、SPLIT适用于探究道路及伴随的人类活动共同作用的区域,PD、SHDI在探究道路的直接作用时适用性广泛;(4)探究不同土地覆被类型受道路建设的影响,林地优先选取PD、DIVISION;草地优先选取DI...     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展，研究干旱区城市景观格局时空变化特征，对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据，利用景观格局指数计算方法，研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地，最大斑块指数和斑块聚集度最高，草地和耕地次之，草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征，圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化，研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降，城市在2006—2016年扩张较快，其余梯度带破碎度逐年升高；空间演变上，居住地在圈层上的变化呈“L”型，未利用地呈“N”型，张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化，将张掖市分为4类区域，分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区；西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律，在空间上经过居民点波动变化；东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化，其余范围内年变化较稳定，中心城区景观异质性较强。(4)...