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.     

2003-2018年土地利用变化对丹江口市景观格局与生态服务价值的影响

丹江口市是南水北调中线工程核心水源区，通过开展土地利用动态变化、景观格局变化与生态系统服务价值等研究，为丹江口库区生态安全提供科学支撑。以丹江口市2003-2018年4期遥感影像数据为基础，运用ENVI 5.3、ArcGIS 10.5以及Fragstats 4.2等软件，统计了丹江口市土地利用动态变化，分析了景观格局变化指数，计量了生态系统服务价值。结果表明：丹江口市土地利用类型变化显著，水域和林地面积、建设用地面积分别增加了38.07%、19.73%、11.63%，耕地和园地面积分别减少了42.83%、52.40%，除2003年土地利用程度高达25.02%，其余年份均保持在23%左右；景观空间格局变化明显，市域范围内各斑块类型趋于规则，呈均衡趋势分布，斑块类型间形成了良好的连接性，景观聚集程度逐渐提升，空间分布趋向集中；丹江口市生态系统服务价值不断增长，由2003年105.31×10⁸元增长至2018年116.99×10⁸元，其中水源涵养和土壤形成与保护生态价值最高，原材料生产、美学景观和食物生产占比较低。在未来城市建设中，应加大水域和林地的保护力度，优化调整土地利用结构，合理规划建设用地，发展无污染农业生产，适时增设自然景观，稳步提升区域生态系统服务价值。     

基于GIS的北京市城乡景观格局梯度时空变化研究

利用遥感和GIS的技术手段,对1990年和2000年北京市的土地利用数据进行了景观格局指数计算及景观梯度分析和时空变化分析,从而得出了北京市10年间城市化过程中土地利用景观结构变化特征和城乡景观的梯度变化的时空特点.结果表明,1990年和2000年北京市景观以林地和耕地为主,城镇用地总面积大量增加,2000年其总面积和农村居民点景观面积差别很小,北京的城市化水平已经达到较高程度.城镇用地景观沿样带分布呈典型的"凸"字形,城镇用地比例随距离市中心距离的增大而逐渐减小,城市化过程在10年间继续向郊区推进,向北扩张强度大于向南.城区范围不断扩大,中心城区聚集性大幅度增大,城乡交错带的景观斑块密度增大,景观破碎程度加剧,是景观格局变化最剧烈的区域.利用景观格局指数在样带上的梯度分布和其随时间的变化来分析城市发展特点、模式是一种研究城市化过程的重要手段.     

北京市景观格局演变及其对多种生态系统服务的影响

景观格局是人与自然共同作用的结果,深刻影响着区域的生态系统服务及可持续发展。以高度城市化地区——北京市为案例,选取了粮食生产、水质净化、空气净化、气体调节、生境质量以及休闲娱乐6项重要生态系统服务,采用InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、ROS （Recreation Opportunity Spectrum）等模型定量评估了1980-2018年生态系统服务时空分布。通过对北京市景观组成与景观配置指数进行定量分析,进一步探索了景观格局演变对生态系统服务的影响。结果表明：（1）北京市1980-2018年建设用地扩张了120%,建设用地扩张是耕地面积减少的主要原因。景观格局总体上趋于破碎化,斑块形状复杂化,斑块异质性增加;（2）时间上,北京市1980-2018年粮食生产、水质净化、气体调节、生境质量、休闲娱乐5项生态系统服务均呈现下降趋势;空间上,粮食生产呈现东南部较高,西北部较低的分布特征,其余生态系统服务均呈现西北部较高,东南部较低,市中心最低的分布特征;（3）景观水平上,林地、建设用地等景观组成变化对生态系统服务影响最为显著。破碎化指数、多样性指数等景观配置指数对生态系统服务影响最为显著;类型水平上,平均斑块面积、斑块聚集度对生态系统服务影响相对最为显著。总体来讲,通过分析景观格局演变如何影响生态系统服务,为如何通过设计和优化景观格局来提升生态系统服务提供了定量依据,从而为促进区域的景观可持续规划提供理论依据和案例参考。     

柑橘园扩张对生态系统服务和景观格局的影响——以江西省信丰县为例

柑橘园扩张是我国柑橘主产区较典型的土地利用/覆盖变化过程之一。但柑橘园扩张对区域生态系统服务和景观格局的影响尚不清楚,探明柑橘园种植的生态效应对柑橘主产区实现生态-经济协同发展具有重要的理论和现实意义。以江西省信丰县为研究区,基于第二次、第三次全国国土调查数据,借助InVEST模型、景观格局指数、图谱分析等方法,结合地形梯度和相关性分析,对柑橘园扩张所致的生态系统服务和景观格局变化及其权衡与关联进行分析。结果表明：①2010-2019年,柑橘园扩张方向以占用林地和耕地为主,柑橘园面积从9961.29 hm²增至12633.84 hm²,其中新增柑橘园7504.72 hm²,退出柑橘园4832.16 hm²,区域内柑橘园转换频繁。②柑橘园扩张导致信丰县景观格局总体呈现破碎化趋势,景观连通性降低,并对土壤保持服务和碳储量服务产生负向影响,对柑橘供给服务产生正向影响,对产水服务几乎无影响。③不同类型柑橘园在不同地形梯度上的扩张对生态系统服务的影响方向和程度存在差异。④在权衡与协同分析中,供给服务与支持服务呈权衡关系,碳储量-产水、碳储量-土壤保持等支持服务之间呈协同关系;景观破碎化与生态系统服务显著关联。研究结果可为经济作物大规模种植区的园地合理开发利用和生境保护提供科学依据。     

澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价

近10 年来由于澜沧县退耕还林工程的实施以及人工园林的大规模引种, 使整体的景观格局发生改变, 相应的生态系统服务价值也发生了改变。以澜沧县为研究区, 基于2000 年、2005 年、2010 年三期TM 影像的解译结果, 对研究区2000 年-2010 年景观格局指数变化进行分析, 研究景观格局演变规律。并运用生态系统服务价值估算方法, 分析景观格局演变对研究区生态系统服务价值影响。结果表明: (1)澜沧县十年间有林地、人工园林、水域和乡镇用地面积增加, 水田、旱地、灌木林、荒草地面积减少; 同类型斑块集中程度上升, 破碎化程度减少, 景观分布朝着不均匀的方向发展, 景观异质性逐渐降低; (2)澜沧县生态系统服务价值量呈增长趋势, 生态系统服务主要为调节服务, 原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节和提供美学景观等生态系统服务改善较大; 从空间变化来看, 中部、北部和南部区域生态系统服务价值明显增加, 仅东部区域有所减少; (3)生态系统服务价值与斑块密度、形状指数、分离度、香浓多样性指数、香浓均匀度指数呈负相关, 与最大形状指数、蔓延度、聚集度均呈现正相关。研究说明自然景观被干扰并不意味着生态服务功能的退化, 生态价值估算不仅要分析时间变化, 还要考虑空间的变化。同时, 政策导向和经济发展是研究区生态环境改善的主要驱动力。     

都市生态旅游区土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响——以武汉东湖生态旅游区为例

都市生态旅游区是都市生态系统重要的组成部分,聚焦其土地利用碎片化对区域生态系统服务价值的影响,有助于促进都市生态旅游区的保护与合理开发,维护都市生态系统服务的稳定。结合RS、GIS技术量化评估2000—2015年武汉东湖生态旅游区土地生态系统服务价值,并通过景观格局指数测定土地利用碎片化程度,进而理清土地利用和生态系统服务价值的时空演化趋势,最后剖析土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)2000—2015年,主要地类向建设用地转换量较大;土地景观明显碎片化趋势,斑块密度由1.67升至1.96,景观多样性指数则由1.59增至1.71。(2)15年间,土地生态系统整体及各项服务价值均呈逐年下降趋势,总价值减少6248.81万元,水域占总体服务价值的80%左右。(3)草地和耕地的面积变化与部分调节性和供给性功能的价值变化呈显著正相关,水域的面积变化对部分支持性和文化性功能的价值和总体价值的下降具有显著推动作用;区域景观斑块密度指数、景观多样性指数和林地、水域的破碎度指数变化与部分支持性和文化性功能的价值变化存在显著相关;水域的碎片化成为东湖观光游憩等文化性功能的价值及生态系统服务总价值下降的关键因素。     

区域城市扩张对森林景观破碎化的影响——以粤港澳大湾区为例

森林生境丧失与景观破碎化是引起生物多样性下降,生态系统功能降低的重要原因。量化森林景观破碎化的时空特征及其与城市扩张格局的关系是开展区域生态修复与功能提升的重要基础。本文以快速城市化的典型区域——粤港澳大湾区为研究对象,基于遥感解译的1980年、1990年、2000年、2010年和2018年土地覆盖/利用专题图,通过多尺度的景观格局分析和统计分析,定量解析森林景观破碎化的时空演变特征及其与城市扩张格局间的关系。研究结果显示：1）1980-2018年,大湾区林地覆盖面积缩减1,274 km²,林地转变为建设用地的面积占林地丧失总面积的比例从1980-1990年的11%增长至2010-2018年的42%,表明城市扩张已成为林地丧失的主导因素;2）森林景观破碎化程度加剧,表现为林地斑块密度提高,平均斑块面积减小,但破碎类型与程度具有地域差异;3）城市扩张幅度与空间格局显著影响林地破碎化,其中,城市扩张幅度对林地破碎化的影响更为重要。基于森林景观破碎化与城市扩张的现状,落实城市增长边界划定、关键斑块-廊道识别与生态网络构建等措施,有助于保护与连通重要生态空间,保障和提升生态功能。     

城市生态系统:高度空间异质性

城市生态系统复杂性不但体现在人与自然复合关系上,而且体现在空间异质性上。不同于传统的内部相对均质的生态系统,城市生态系统的构成元素(建筑物、植被和水体)在类型、密度、人类干扰强度和社会经济生态功能等方面都存在着很大的空间差异,形成了城市生态系统内部的高度空间异质性。城市空间异质性描述多采用以斑块为基础的景观格局指数法和斑块分类法等。城市生态系统的高度空间异质性,表现在城乡梯度上,生态系统要素、结构、过程、功能和服务都呈现出一定的城乡变化梯度。还表现在各类城市要素和功能单元的破碎化分布上,形成了多层级的斑块化格局。因此,城市空间异质性研究可以采用城乡梯度范式和层级斑块动态范式。这将为城市生态系统内部空间分异规律研究和城市规划管理提供重要的方法学基础。     

海峡西岸经济区景观格局10年变化及驱动力

海峡西岸经济区是在国家区域发展战略引领下的我国未来发展的重点区域之一,分析其景观格局的变化有利于促进经济区的可持续发展。基于2000、2005、2010年的土地覆被分类数据,采用空间分析、主成分分析、景观指数分析的方法,研究海峡西岸经济区景观格局特征及其变化的驱动力。研究结果表明,由于城市用地面积的扩张,导致耕地、湿地、草地的面积下降,其中面积减少最多的为耕地,10年间减少了约14.0%,与此同时建设用地面积增长了38.6%。除建设用地外,各类景观的最大斑块指数(LPI)值均降低,建设用地的LPI值由0.1增至0.4,成为除林地外的优势景观。耕地的景观形状指数(LSI)由325.1下降到315.9,而其他各类景观的LSI值为上升趋势。林地的平均斑块面积(AREA_MN)急剧增加,由560.6增长到787.6,其他各类型景观AREA_MN值变化甚微。选取经济因素和政策因素分析海峡西岸经济区景观变化的驱动因子,结果表明,海峡西岸经济区景观格局的变化是两个因素共同作用的结果。海峡西岸经济区未来的经济发展需要与该区域耕地缩减的情况相平衡。     

城市绿色基础设施生态系统服务供给与需求的空间关系——以西安市为例

城市绿色基础设施(Urban Green Infrastructure,UGI)是城市自然景观和生态环境的主要营造者,为居民提供关键的生态系统服务。探讨UGI生态系统服务供给及其需求之间的空间关系,对城市生态建设和绿地系统规划具有重要科学意义。本文运用生态系统服务测算的方法基于人口、GDP以及土地利用数据构建需求测算模型,对西安市建成区UGI的生态系统服务供给与需求的空间格局进行研究,并分析了城市各功能区内UGI生态系统服务供给与需求的空间关系。结果表明:西安市建成区UGI生态系统服务供给总价值为4.23亿元;生态系统服务供给从研究区边缘向中心区逐渐减少,而生态系统服务需求表现出相反的格局,在空间上明显不一致,并且在城市各功能区内差别显著;西安市建成区UGI生态系统服务供给与城市对生态系统服务需求在空间分布上不相匹配。因此为了实现城市的生态环境与经济社会的可持续发展,迫切需要通过合理的UGI建设使生态系统服务供需趋于协调。     

城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例

城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统.城市的快速蔓延及强烈的人类活动显著地改变了城市的土地利用结构,进而严重影响了城市生态系统服务及人居环境.通过遥感、GIS技术及生态系统服务价值评估等方法,对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变进行定量评价.研究结果表明:1987-2007年间淮北市生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占城市面积的比例由91.45％降低至71.86％.1987-2000年,农田面积大幅度下降,而林地和水体都呈不同程度的增加趋势,建设用地面积增长迅速.2000-2007年,农田面积有所增加,林地和水体面积却明显下降,建设用地总面积虽然没有明显变化,但其聚集度显著增加.20年间,城市生态服务功能的价值呈现先增加后减少的趋势,在2000年达31.32亿元.2000-2007年,以废物处理和水源涵养功能退化最为严重.可见,城市土地利用结构的变化与生态服务功能密切相关,此结果可为淮北市景观格局优化及土地合理调控和管理提供一定的科学依据.     

北京边缘地区景观格局变化及对生态系统服务的影响评价——以牛栏山-马坡镇为例

北京边缘区正处于经济快速发展阶段,人类活动对景观格局产生了显著影响,造成生态服务功能发生巨大变化,因此,研究北京城市边缘区景观格局变化及其生态系统服务价值影响对未来城市边缘区的发展具有重要意义。基于Fragstats 4.2软件,以生态系统服务当量因子表为基础,探讨北京边缘地区牛栏山-马坡镇在1992—2015年间景观格局和生态系统服务价值变化;并进行景观指数与生态系统服务价值的相关性分析。结果表明:1992—2015年间,牛栏山-马坡镇景观格局发生了显著变化,破碎度增加,异质性增高,优势景观类型由农田变为建设用地;生态系统服务价值由11609.34万元增长到14992.07万元,其中,林地对生态系统服务价值增加的贡献率最大;提高最大斑块指数、斑块密度和多样性指数有利于生态系统服务价值的增加。综上所述,快速城镇化背景下人为干扰造成的景观格局变化不一定会使城市边缘地区生态系统服务价值降低,科学的生态环境规划和保护政策是牛栏山-马坡镇生态系统服务价值增加的主要原因。     

基于生态绿当量的城市土地利用结构优化——以宁国市为例

基于生态绿当量的概念,探讨了城市生态用地合理性的生态标准,构建了土地利用结构优化模型。并在此基础上,以安徽省宁国市为例对该研究区不同空间范围下生态用地的结构及其优化方法进行实例分析。分析结果表明:宁国市域和城乡结合部均达到最佳绿地覆盖率的要求,而城区综合绿当量仅为0.66,需要进行用地调整。市域、城乡结合部和城区3个空间范围下的绿容率(GPR)分别为:4.89、4.22和2.77,可见城区绿化结构简单,树种单一,乔木和水体景观缺乏。同时,城区人口密集,但绿地生态系统服务功能较低,人均绿地率(ELP)仅为41.7 hm²/人。由此提出宁国市城区土地利用结构的优化调整方案,通过整个城市中心增绿、外围拓展;路林结合,蓝、绿交融,城乡一体,构筑内外环抱的多功能、多效益、完整的城市发展生态网架,保障城市长远的生态安全,促进良好的城市生态环境的形成。     

赣南地区景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响

赣南地区是我国南方丘陵山地带的重要组成部分,开展景观格局变化特征及其对生态系统服务能力的影响研究,对探索该区域生态系统服务能力提升途径具有重要的理论和现实意义。基于赣南地区2000、2010、2018年3期Landsat TM/ETM遥感影像及DEM数据,采用Fragstats 4.2软件,以生态系统服务当量因子表为基础,探讨2000-2018年期间赣南地区景观格局和生态系统服务价值变化,开展该区域景观格局指数与生态系统服务价值的相关性分析。结果表明：（1）2000-2018年期间,赣南地区受人为干扰比较大,景观破碎化程度增加,景观异质性增高,类型复杂程度增强,斑块分离度增大,景观中优势斑块类型形成了比较良好的连接性;（2）生态系统服务价值由2560.97亿元/a减少到2523.54亿元/a,林地对生态系统服务价值减少的贡献率达到83.13%以上,生态系统服务类别中食物生产价值先增加后减少,其他类别价值均降低;（3）生态系统服务价值与蔓延度指数呈正相关、与香农多样性指数呈负相关。因此,快速城镇化背景下人为活动引起的景观格局变化使赣南地区生态系统服务能力降低,优化调整区域或县市区景观格局,将提升该区域的生态系统服务能力。     

四川盆地多重生态系统服务景观指数评价与服务簇识别

明确多重生态系统服务与生态系统服务簇的空间格局对于维持区域生态安全格局与可持续发展至关重要。在评估四川盆地2015年6种生态系统服务的基础上,计算了表征综合水平的多重生态系统服务景观指数;进而分析了生态系统服务间权衡与协同关系;并基于K-均值聚类法识别了研究区内生态系统服务簇的空间格局。研究结果表明：（1）研究区的多重生态系统服务景观指数平均值达到3.12,同时具有明显的空间分异性,整体上呈现出东南高西北低的空间分布格局,高值区主要分布于川东平行岭谷区,以林、草地为主的区域最高,城市建成区及其邻近地区最低。（2）6种生态系统服务空间异质性显著,且不同服务间协同与权衡关系并存,其中碳汇、生境质量和水土保持服务三者间的协同关系显著,碳汇、生境质量和水土保持服务与娱乐和粮食供给服务间的权衡关系均较强;产水服务与其他各项服务间的权衡与协同关系均较弱。（3）四川盆地可划分为文化旅游、食物供给、生态保育和多功能复合均衡型4种服务簇,其空间布局与内部结构分异明显。文化旅游型服务簇面积最小,面积占比为3.11%,主要分布于成都和重庆城镇及其周边地区,其提供多重生态系统服务功能的能力最弱;食物供给型服务簇主要位于成都平原、浅丘及部分河谷区域,面积约占36.23%;生态保育型服务簇主要分布于盆周山地,以林地为主导,其提供多重生态系统服务功能的能力最强,面积占比达22.61%;多功能复合均衡型服务簇分布最广,面积占比为38.04%,集中于川中、川东丘陵及平行岭谷槽谷区域。采取差异化优化措施有利于整体提升四川盆地生态系统服务能力,维护区域生态安全格局。     

京津冀城市群生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征

在全球气候变暖、城市群快速发展导致景观格局破坏与生态系统服务功能受损的背景下，研究城市群生态系统服务功能与景观格局的关系具有重要的意义。基于以上背景与前人研究，选取在中国经济社会发展中最具代表性的城市群京津冀城市群，通过遥感解译、ArcGIS 10.6制图分析及SPSS软件相关性分析等，从土地利用的角度研究其生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征，并提出相关探讨。结果表明：1）京津冀生态空间中耕地、林地、草地均为碳汇用地，2000-2018年期间用地面积排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地面积减少量排序为：林地 > 耕地 > 草地。耕地为研究区东南半部的主导类型，林地作为区域西北半部的主导类型，草地分布呈与林地相间状态。2018年北京市内西北部大面积的林地转化为耕地。2）2000-2018年期间生态空间三种用地的年固碳量排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地年固碳量增长量排序为耕地 > 林地 > 草地。从平均单位固碳量来说，四个时间点均表现为：林地 > 耕地 > 草地。单位固碳量区域分布差异明显且随时间变化量大。3）不同生态空间用地的固碳量与不同景观指数的相关性结果不同。耕地年总固碳量与其各景观指数没有明显相关性；林地年总固碳量与最大斑块指数（LPI）、景观形状指数形状指数（LSI）、景观百分比（PLAND）有0.01级别的显著正相关性；草地年总固碳量与斑块密度（PD）、景观百分比（PLAND）有0.05级别的显著正相关性，与景观形状指数（LSI）有0.01级别的显著正相关性；生态空间总固碳量与LSI有0.01级别的显著正相关性。最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，对全球变暖之下城市群生态环境可持续发展提供了方法指导和借鉴。     

基于景观安全格局理论的宜兴市生态用地分类保护

生态用地是区域生态服务功能的主要供给者,对控制区域生态环境起到关键作用,开展生态用地分类与保护,对实现经济与生态协调发展、保障区域生态安全具有重要意义。以江苏省宜兴市为例,基于前人对于生态用地分类与土地利用现状分类衔接研究成果,提取土地利用现状中的生态用地,借助景观安全格局理论方法,通过系统分析水土保持、生物多样性保护、乡土文化遗产保护以及自然景观保护4个与生态用地相关的重要生态过程,运用最小累积阻力模型构建区域综合景观安全格局,并将综合景观安全格局与现状生态用地进行叠加,得到低安全水平、较低安全水平、中等安全水平以及高安全水平4种类型的生态用地,各类型面积分别占研究区生态用地总面积的32.07%、44.38%、22.07%以及1.48%,针对不同等级的不同生态用地类型,提出了划定禁止建设区、防止水体污染、建设高标准基本农田等针对性的保护措施与对策。研究结果为宜兴市的土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供决策依据,为其他类似地区生态用地保护规划编制提供参考。