基于生态功能评价的湿地景观格局优化及其效应——以江苏盐城海滨湿地为例

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容,基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和GIS技术,对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析,并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示:(1)湿地景观生态功能强度空间差异性显著,影响区域湿地景观生态过程和功能。(2)以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。(3)景观格局优化改善景观连通度和生态流,废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大,景观连通性受到显著影响,是景观生态节点优化的首要对象。(4)加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。     

三峡库区生态屏障区景观格局优化——以重庆市江津区为例

三峡库区生态屏障区是全国生态安全体系的重要组成部分,以景观格局优化为切入点构建区域生态安全格局是国内外研究热点。以江津区为例,在GIS的支持下,运用粒度反推法和最小耗费距离模型模拟生态流的空间运动,以确定对区域生态安全有关键意义的景观格局构成要素及空间分布,分别从生态源地、生态廊道和生态节点3个方面构建"点—线—面"空间生态网络,增强区域生态系统的整体性和连通性,为江津区景观格局优化及生态服务功能的提升提供参考。结果表明:(1)200 m粒度时生态源地具有最佳连通性,此时有生态源地10个,总面积约6.06×10~4hm~2,新增生态源地14个,总面积0.01×10~4hm~2。生态廊道22条,生态节点24个;(2)粒度反推法能较好地克服生态源地选择的主观性;(3)最小耗费距离模型能将生态功能和过程有机结合,克服数学模型不能将生态过程空间化表达的弱点。     

整合电路理论的生态廊道及其重要性识别

景观连接度被认为是影响诸多生态过程的一个重要因素.基于最小累积阻力模型的最小成本路径识别方法可以有效识别异质性景观中的功能连接,已被广泛应用到景观的功能连接评价与生态廊道模拟的研究中.基于电路理论的连接度模型用电阻代替了图论中的边、用电阻距离代替成本距离,来衡量异质性景观的功能连接.本文以SIMMAP 2.0软件生成的模拟景观为对象,借助于Linkage Mapper工具和Circuitscape软件,探讨如何将最小累积阻力模型与基于电路理论的连接度模型相结合来识别生态廊道及其景观要素的相对重要性.结果表明: 两种模型在应用中各有优势,互为补充.最小成本路径方法可以有效识别栖息地之间的最小成本廊道,基于电路理论的连接度模型通过电流密度的计算可以有效识别对景观连接性有重要影响的景观要素和“夹点”地区,并且“夹点”的位置不受廊道宽度的影响,在廊道重要性识别研究中具有明显优势.该方法可为区域生态保护规划和生态廊道设计提供科学依据.     

福建省自然保护区生态网络的构建与优化

自然保护区对维护物种多样性具有重要意义,但城市化的快速发展造成自然保护区不断被蚕食和破坏,保护区日益破碎,生物多样性不断减少.构建生态网络能够有效连接破碎生境,为物种保护提供空间保障.本文基于ArcGIS软件平台,在确定源地斑块和景观阻力面的基础上,采用最小耗费距离模型构建福建省自然保护区潜在生态网络,并基于连通性指数和重力模型对构建网络前后的连通性和廊道重要性进行定量分析和评价,最后提出生态网络优化的措施和对策.结果表明: 林地、草地、湿地是研究区潜在廊道的重要景观构成类型;面积大的生境斑块在网络中的重要性较高;构建网络后,景观整体连通性指数和可能连通性指数显著提高;不同斑块间的相互作用强度差异很大,但相互作用力大的斑块间的廊道在生态网络中的重要性程度较高.本研究结果可为福建省自然保护和规划提供科学参考和依据.     

道路网络对物种迁移及景观连通性的影响

道路对区域景观产生破碎化及阻碍效应,使得生态过程发生受阻、景观功能受损。科学评估道路的生态效应对指导道路选线、生态恢复工程及景观规划有重要价值。本文采用阻力面概念和最小耗费模型,实现了景观阻力、斑块质量、廊道畅通性和景观连通性的计算,定量分析了物种迁移过程中道路网的干扰程度。结果表明:道路引起生态廊道长度平均增加30%,廊道曲率平均增加0.19;道路也使廊道通畅性平均降低90%,影响程度与廊道耗费值呈线性相关,系数为0.76;整体景观连通性下降30.8%,扩散能力越弱的廊道所受道路阻碍效应越强。本文建立的模拟评价方法可用于确定景观尺度上特定生态过程的关键格局,同时也可为景观生态规划中生态廊道设计及景观连通性定量分析提供科学依据。     

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。     

面向连通性提升的旱区城市生态网络优化情景——以巴彦淖尔市及其周边地区为例

巴彦淖尔市作为典型的干旱区城市，经济发展与生态保护之间的矛盾突出，生态空间的破碎化日益严重。生态网络是景观连通性视角下耦合景观结构、生态过程和功能的有效途径。基于生态系统服务重要性、景观核心区与桥接区、自然保护区、重要湖泊湿地4个层面指标选取生态源地，使用最小耗费距离方法识别巴彦淖尔市及其周边区域的潜在生态网络，并设置了3种网络优化情景进行网络优化，包括情景一增加生态"踏脚石"、情景二清除生态障碍点、情景三保护生态夹点，结合"网络构建成本"及"生境连通效果"选取最佳优化方案。结果表明，研究区当前的生态网络由24处生态源地，44条生态廊道、39个生态障碍点和41个生态夹点组成。3种情景中生态夹点的保护对生态网络连通度的改善最明显，且相对保护成本较低。研究结果对干旱区城市生态网络构建提供了方法支撑。     

黄河口湿地生态网络构建与评价

构建生态网络能够有效连接破碎的生境, 对保护物种多样性具有重要意义。以黄河口为研究区域, 利用最小耗费距离模型和重力模型构建黄河口湿地“三横两竖”的生态网络框架, 并基于景观连通性指数法、廊道土地利用类型分析法和网络结构分析法对黄河口湿地生态网络进行了评价。研究结果表明: (1)通过构建生态网络, 生境源地的的IIC和PC分别提高到之前的4.5倍和8.6倍, 各生境源地的斑块重要性较为均衡。(2)不同生境源地之间相互关系密切程度随着距离和面积的变化存在差异。(3)黄河口湿地生态网络的α指数为0.4396, β指数为1.8125, γ指数为0.6304, 具有较大优化提升空间。(4)草本沼泽和灌丛湿地是生境源地主要景观组成, 盐沼湿地、草本沼泽和灌丛湿地是构成生态廊道的优势景观, 分别占生态网络景观组成的31.23%、23.86%和17.30%。黄河口湿地生态网络的构建对黄河口湿地生态保护和保护区规划有重要的参考价值。     

基于生态安全格局的粤港澳地区陆域空间生态保护修复重点区域识别

区域和景观尺度的生态保护修复应以保障生态安全、促进生态过程实现为目标。将生态安全格局构建、生态连通性修复方法引入国土空间生态修复识别领域,以粤港澳大湾区外延范围——粤港澳地区为研究区,基于生态系统服务重要性和敏感性评价、最小阻力模型、电路理论模型,识别了生态源地、生态廊道及障碍点、生态夹点、生态敏感区,提供了一种中尺度的国土空间生态保护修复重点区域识别研究案例。结果表示:(1)研究区生态源地总面积5.27万km~2,潜在生态廊道138条,共同构成了环绕粤港澳大湾区的环形生态屏障,但局部区域仍存在一定的保护空缺。(2)研究区生态障碍点、生态夹点面积分别为442.7、9.1 km~2,对其进行针对性修复可显著改善生态连通性。(3)研究区生态敏感区共4302.48 km~2,青云山、九连山、起微山等重要生态源地内存在部分生态退化区域,对其进行修复可防范生态风险、提升生态功能。未来应通过空间规划途径对重要源地和生态廊道加强保护监管,对生态节点、生态敏感区、生态退化区进行分区分类修复。研究结果可为未来粤港澳地区生态保护修复工作提供科学参考。     

基于生境质量和生态安全格局的阿勒泰地区生态保护关键区域识别

随着生态文明建设上升为国家战略,生态安全与保护修复格局的识别成为国土空间规划战略中关于生态空间保护的重要内容。为了促进区域生态系统的保护修复及有效管理,从空间尺度上对区域生态安全和修复区域的识别必不可少。利用InVEST模型的Habitat Quality模块分析了阿勒泰地区1995年、2005年和2018年的生境质量变化状况,从生态环境保护的角度出发构建区域生态安全格局,结果发现：（1）1995-2018年阿勒泰地区生境质量处于中等水平,总体呈下降趋势,说明当地生态系统有不断退化趋势;（2）以生态结构系统性和生态过程完整性为目标,通过MSPA分析结合景观连通性识别出15块生态源地,处于阿勒泰北部的山间林地和乌伦古湖区域;利用ArcGIS软件的Cost Distance工具识别出阿勒泰地区有效生态廊道38条,长约2466km,总面积约80.08km²,其中草地和林地是生态廊道穿越的重点区域;识别出最小阻力路径与生态廊道交叉处的生态节点52个,主要分布在草地和林地区域;（3）通过生境质量与最小累积阻力值识别出三类生态保护关键区域,分别为生态涵养区、生态维护区和生态保育区,结合各类生态保护关键区域的存在的生态问题提出不同的生态保护方向。研究结果为阿勒泰地区生态保护修复按照三类生态保护分区分别提出了不同的保护方向,可为阿勒泰地区国土空间生态保护修复关键区域识别和为保障区域生态系统整体保护及可持续发展政策制定提供参考。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以贺州市为例

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措。科学识别国土空间生态修复关键区域，合理布局全域生态修复空间是当前国土空间规划面临的难点之一。以广西壮族自治区贺州市为例，从生态保护重要性、景观连通性、生态功能重要区域和自然保护区四个方面识别生态源地，运用电路理论提取生态廊道，构建生态安全格局。通过电流密度诊断生态廊道中的生态"夹点"和生态障碍点，判定生态廊道宽度，识别国土空间生态保护修复关键区域，制定生态修复的空间布局策略。研究结果表明：（1）市域生态源地面积3656.89 km²，呈"东西重，中部轻"的空间分布特征；生态廊道总长度639.50 km，以中部分布为主，关键生态廊道133.96 km。（2）市域生态"夹点"共16处，面积124.24 km²，主要分布在钟山县，亟待保护修复的生态"夹点"8处，面积45.02 km²，零散分布于市域；生态障碍点共32处，面积426.56 km²，主要分布在市域东部和南部，需优先保护修复的生态障碍点6处，面积166.05 km²，集中在平桂区。通过综合分析国土生态修复关键区域土地利用现状和空间分布特征，制定了分级分类的生态修复措施，以期进一步优化生态安全格局，为国土空间生态修复区域识别和国土空间生态修复规划编制提供参考。     

基于CL-PIOP方法的青岛市生态网络结构要素评价

景观生态学中的生态网络概念,已被国内外越来越多机构与学者所接受。生态网络结构要素的量化评价成为生态网络能否真正发挥在空间上调和自然生态保护与社会发展作用的关键。图形理论中相关评价指数为量化评价提供了方法。探讨如何基于图形理论中相关评价结果数据,发现对一个地区生态网络连通性有重要影响的斑块与廊道等生态网络结构要素。以青岛作为研究案例区域,使用最小成本路径模型构建了湿地和林地两种生态网络,并以一定阈值为标准对生态网络做等级划分,采用图形理论中的CL-PIOP评价方法作为基础方法,提出两种生态网络结构要素评价标准对结果数据作深入分析。分析结果表明:基于不同等级生态网络斑块的CL-PIOP重要性频次统计可以有效的识别对网络连通性有重要作用的斑块,既涵盖了几乎所有大面积的斑块,同时也包括一定数量的小面积斑块;CL-PIOP评价方法可在众多廊道中快速识别具有不可替代作用的廊道,且根据CL-PIOP值大小以及在各等级网络中非零CL-PIOP值的频率统计进一步确定廊道的重要程度。此外,不同等级网络中CL-PIOP值存在异常增大的斑块及其相关廊道对于网络构建与连通性增强有关键作用,这些斑块通常与面积等自身的属性无关,而与其在网络所处的位置相关。生态网络模型与图形理论相关方法结合可以快速有效的识别区域重要的生态用地,为相关规划中生态用地的保护、恢复提供量化依据。     

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.     

基于有效距离模型的连云港围垦新区水体景观连通性

景观连通性是衡量景观生态服务效力的重要指标.基于GIS技术,利用有效距离模型对连云港围垦新区连云新城水体进行景观连通性分析.结果表明: 连云新城水体景观整体连通性较差;水体景观连通性与生态过程特性、生态服务价值和空间位置密切相关.斑块生态服务价值越高,其对水体景观整体连通性贡献越大.一些具有长条状结构的斑块对提高景观连通性起着关键作用.斑块连通重要值分级及功能类群分类的结果表明,连云新城水体规划符合Forman的不可替代格局理论,新城规划和建设时应优先考虑和保护相应功能类群的水体景观斑块.在景观生态规划时,连通性应作为一个重要指标加以考量;构建生态廊道要考虑生态景观数量上的配置,更要重视景观的空间位置布局,以提高景观的整体连通性.
     

基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建

快速的城市化发展破坏了生境斑块的连通性,而在应对此环境变化中,从斑块层构建区域生态网络的研究不足。本研究以秦岭(陕西段)为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)辨别生态源地,利用最小阻力模型(MCR)提取潜在生态廊道,构建秦岭生态网络;基于重力模型对生态网络内部斑块的重要性进行分级,并分析了网络的结构特征及景观构成。结果表明: 秦岭(陕西段)生态网络由10个生态源地、45条潜在生态廊道和38个脚踏石构成,生态源地总面积29686.15 km²;网络闭合度(0.11)、线点率(1.18)、网络连接度(0.42)、成本比(0.99)综合表明,网络结构中潜在生态廊道和生态节点的连通性较好,而源地间的连通程度低,构建网络的成本较高;重要生态廊道主要由林地、草地、耕地等景观类型构成,其中,林地面积最大,为571.00 km²,约占廊道总面积的89.2%,景观结构良好;在生态网络中应加强保护生态源地,优先建立并保护重要生态廊道和生态节点。研究结果可为秦岭生态环境保护与高质量发展提供科学的参考和依据。     

基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征，而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系，无法从区域落实到中心城区，难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上，以长沙市为例，基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地，并通过多层级生态阻力面的确定，综合运用最小费用路径（Least-cost path method，LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化，最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征；共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条，主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接，形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²，并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点，以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km，生态修复单元56个，并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套，最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元"，并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。     

京津冀城市群生态网络构建与优化

生态安全是人类生活的基本保障,快速城镇化致使大型生态源地破碎化、岛屿化,生态环境问题日益严重。构建生态网络不仅能加强生态源地间的连通性,完善生态功能,还能提高生态系统的综合能力,改善恶化的生态环境问题。以京津冀为研究区,基于地理空间分析技术确定京津冀生态源地,对研究区内的林地、湿地、草地,结合生态红线等进行区域叠加从而完成源地提取;基于最小成本路径方法,考虑土地利用及高程影响因子,提取京津冀城市群生态廊道,分析统计廊道分布情况;结合重力模型与重要生态源地连通性筛选出京津冀重要生态廊道,叠加现有国道、河流构建生态网络,对重要生态节点进行分析。研究结果表明,生态源地面积占研究区总面积比例为21.76%,林地、湿地、草地面积占总生态源地面积分别为82.78%,11.05%,6.17%;不同地貌区域生态源地类型不同,林地主要分布在山区,湿地主要分布在平原区域,草地主要分布在研究区西北部;景观成本值平原区域高于草原和山区,北京、天津、石家庄城区及周边景观成本值最高;采用最小成本路径模型提取廊道579条,其中张家口、承德区域生态网络较好,平原区域生态源地及生态节点缺失较为严重。最后,对北京、天津、白洋淀、衡水湖等重点生态区域提出修复和保护意见,为京津冀城市群发展提供参考。此外,本研究对其他地区生态网络的构建提供理论依据与技术支持。