生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明：生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。     

基于MSPA和MCR模型的江苏省生态网络构建与优化

快速城市化背景下, 经济发达区生境斑块日益破碎化, 生物多样性受到严重威胁, 构建生态网络是有效连接生境斑块和保护物种栖息地的重要手段。以江苏省为例, 采用形态学空间格局分析(MSPA)方法识别重要生态源地, 基于最小累积阻力模型构建生态网络连接生态源地, 并选取整体连通性指数(IIC)量化生态源地斑块和生态廊道的重要性, 最后提出江苏省生态网络优化建议, 为江苏省生态安全格局构建提供参考和借鉴。主要研究结果如下: (1)核心区斑块主要用地类型为大型水体、湿地和林地, 主要包括太湖、洪泽湖、高邮湖、骆马湖等大型湖泊、东部沿海地区的湿地以及江苏西南部的林地斑块; (2)由于江苏省耕地面积广阔, 因此耕地在生态网络中有较大比例; (3)水域、林地、湿地也是生态廊道的主要组成部分, 为减小水体对动物迁徙的阻碍作用, 可以在水域周边人工造林, 为动物迁徙提供暂栖地; (4)生态廊道构成中, 建设用地占比15.44%, 这是近年来江苏省快速城镇化和建设用地的过度扩张的结果。     

土地利用变化对生境网络的影响——以苏锡常地区白鹭为例

生境网络对于物种更具有生态意义。研究土地利用变化对生境网络的影响,对破碎景观中种群的扩散和迁徙至关重要。研究结果有助于区域生境网络的恢复和完善,从物种的角度而非景观结构的角度优化生态网络。以城市化快速发展、土地利用变化明显的苏锡常地区为研究区域,优势湿地鸟类白鹭为代表物种,构建物种生境斑块约束条件概念模型,提出按照物种生活习性特征划分、选择生境斑块的方法,并从斑块和网络结构两个视角分析了土地利用变化对生境网络的影响。结果表明:(1)2000—2010年研究区白鹭生境的适宜地类总面积虽有所增加,但主要由于大量新增线性人为干扰致使白鹭生境网络质量下降;(2)白鹭生境网络在研究区不是全区覆盖的回路,基本由宜兴—溧阳片、无锡滨湖片、苏州吴中片和苏州阳澄湖片4个小片网构成,其完整程度按照宜溧片、滨湖片、吴中片、阳澄湖片降次排列;至2010年,宜溧片破坏最为严重,滨湖片和吴中片次之,阳澄湖片受破坏程度相对最弱。总体上,白鹭生境境况在10年间恶化明显,土地利用变化朝着不利于白鹭持续生存的方向发展。     

如何在北京充分实现受胁鸟类栖息地保护?

实现有效生物多样性保护的关键在于提升生物多样性丰富的人口密集区的保护效率。北京人口密集且生物多样性丰富, 存在3类具有生态保护功能的区划——自然保护区、生态保护红线和限制建设线。上述区域可视为生态保护潜力区。本文以在北京有分布的30种受胁鸟类为主要对象, 探讨现有生态保护潜力区对这些物种栖息地的覆盖程度, 并对如何改善上述受胁鸟类栖息地的保护状况进行了建议。根据物种对栖息地的选择, 基于高分辨率卫星解译的土地利用类型图, 利用最大熵模型(MaxEnt)掩膜栖息地分布图, 得到各受胁鸟类的预测空间分布。叠加这些分布获得北京受胁鸟类丰富度分布格局并进行验证。依据物种丰富度高低, 将受胁鸟类栖息地划分为一至四级(最重要的栖息地是一级栖息地, 以此类推)。同时, 依据地表覆盖类型和人类活动强度高低将北京市域划分为城市建成区、乡村生境区和自然生境区。分别计算3类保护潜力区对上述3类区域以及四级栖息地的覆盖面积比例。结果表明: (1) 95.64%的一级关键栖息地和86.32%的二级关键栖息地分布在乡村生境区, 但仅有0.69%和15.15%的乡村生境区分别被自然保护区和生态保护红线覆盖; (2)未受到自然保护区和生态保护红线覆盖的一、二级关键栖息地主要为水域和沼泽地等湿地、高覆盖度草地和部分耕地, 以及含有较高比例水体的大型城市绿地。基于以上结果, 我们建议至少在一定区域内试行如下保护措施: (1)严格保护湿地及其周边的高覆盖度草地, 确保面积不减少; (2)维持基本农田规模和粮食种植模式; (3)将乡村生境区位于河道附近的水域、沼泽地、高覆盖草地和灌木林纳入生态保护红线范围; (4)在公园绿地中划定生物多样性保护区; (5)优化平原地区林地结构。以上措施将使北京的受胁鸟类栖息地得到更好保护, 为中国东部人口密集区生物多样性保护提供示范。     

面向生境保护与连通性维护的鄂温克族自治旗生态空间划定

在人类活动及气候变化影响下,自然生境萎缩与破碎化现象严重,生境保护与生境间连通性维护增强对生物多样性保护具有重要的作用与意义。以鄂温克族自治旗为例,基于MaxEnt模型对物种分布数据与环境因子变量进行训练,支持物种基质阻力面构建和生境斑块识别,为最小成本路径模型(Least Cost Path Model, LCM)生境网络建模提供基础数据,并在模拟路径有效性筛选、廊道宽度生成等方面改进LCM,通过物种生境网络集成与验证,为面向生境保护与连通性维护的生态空间划定提供新的方法与思路。结果表明：(1)生态空间发挥重要的栖息地保护作用,对重点表征物种栖息地保护率为100%,对其他物种栖息地保护率均值达到88%;(2)根据关联长度指数评价,生态空间对各物种的生境连通性维护作用明显,对凤头鸊鷉、大山雀、大斑啄木鸟、天鹅、赤狐、雀鹰等物种生境连通性的提升作用显著,最高可提升626%;(3)生态空间面积仅为鄂温克旗总面积的25.1%,为农牧业等人类活动留有较大发展空间;(4)伊敏河既是鄂温克旗重要生态主轴,也是社会经济发展主轴,应注意协调生态保护与社会经济发展的关系;(5)鄂温克旗东南部生境间连通性...     

不同尺度下停歇点湿地对迁徙水鸟的影响研究综述

停歇点湿地是迁徙水鸟重要的能量补给地,在水鸟每年的往返迁徙过程中具有十分重要的生态意义。近年来随着全球变化和人类活动增加,迁飞路线上的停歇点湿地正发生剧烈变化。各个停歇点湿地的生境变化及周围环境不仅是影响水鸟栖息地适宜性的重要因素,还改变了各路线上迁徙水鸟的种群大小和群落多样性。分析不同尺度下停歇点湿地影响迁徙水鸟种群变化的主要生态因子和环境因素,不仅有助于理解各停歇点景观变化的生态效应,也可为迁徙水鸟种群保护提供理论支持。首先分析了在栖息地斑块尺度上停歇点湿地内的水、食物、栖息地格局和人类干扰等生态要素对水鸟觅食和栖息活动的影响;其次,分析了景观尺度上湿地周围的气候变化、土地利用和外来生物等环境条件在各停歇点对水鸟栖息地质量的改变;最后,基于多尺度条件下湿地影响因素的耦合效应,分析了当前湿地生境与水鸟种群关系研究中存在的主要问题,并总结了对湿地和水鸟保护的启示。     

遥感与GIS支持下的崇明东滩迁徙鸟类生境适宜性分析

崇明东滩鸟类自然保护区位于长江入海口,是国际迁徙鸟类重要的栖息地.受自然和社会因素影响,该地区鸟类栖息环境正处于快速变化.研究采用面向对象的图像分割方法提取鸟类生境适宜性多边形评价单元,根据近年来野外调查数据分析了影响迁徙鸟类生存的地类、植被、潮沟、底栖生物等关键环境因素,建立了鸟类与关键环境影响因素的定性定量关系.在此基础上利用GIS空间分析方法和技术,进行了崇明东滩鸟类保护区内主要四大鸟类种群雁鸭类、鸻鹬类、鹭类以及鸥类的生境适宜性分析.结果表明:(1)崇明东滩迁徙鸟类生境较适宜的面积占保护区总面积40%左右;(2)光滩区域、与光滩邻近的海三棱藨草带以及潮沟地带是鸟类生境适宜性较好的地理区域;(3)基于面向对象的遥感分析技术和GIS空间分析技术,能有效且简便地对生态环境处于快速动态变化中的物种生境适宜性进行快速、客观准确的分析评价,其结果可为崇明东滩鸟类种群及其生存环境规划、保护和管理提供基础科学依据.     

粤港澳大湾区城市化进程对区域内鸟类分布及栖息地连通性的影响

粤港澳大湾区经济快速发展和城市迅速扩张引起土地利用类型的剧烈转变,这对当地物种的栖息地、物种分布区乃至区域生物多样性均造成了影响。本研究基于82种鸟类的分布数据和15个环境变量数据,利用最大熵(maximumentropy,MaxEnt)模型及等效连接面积(the equivalent connected area, ECA)指数分析了粤港澳大湾区鸟类多样性的空间分布格局及连通性。结果表明:2000–2015年,大湾区林地、水体、耕地等用地类型分别减少3.22%、0.97%和23.19%,草地、建设用地、裸地与滩涂用地类型分别增加33.95%、80.34%和453.52%。30种以森林、农田为主要栖息生境的鸟类分布区面积减少,52种常见的城市鸟类及各类水鸟分布面积增加,鸟类分布面积与土地利用类型密切相关。此外,鸟类栖息地连接度表现出与分布区相一致的变化趋势。其中,对4种分布面积变化最大的鸟类的分析结果显示,乌鹃(Surniculuslugubris)与栗耳凤鹛(Yuhina castaniceps)分布面积及栖息地连通性随城市化进程(包括土地利用类型、植被覆盖度、水源距离和干扰距离等的...     

基于不同网络构建方法的生境网络优化研究——以苏锡常地区白鹭为例

生境网络在支持物种长期存活中具有重要意义,由于受人类社会经济频繁活动的影响,迫切需要优化。选取城市化快速发展的苏锡常地区为研究区域,以湿地代表性鸟类白鹭为目标物种,利用2000、2010年土地利用/覆被数据,采用两种不同的网络构建方法,识别出恢复或新建生境节点或斑块,以及基于网络连接度并兼顾了集合覆盖问题遴选出重要新增生境节点,得到生境网络优化方案。结果表明:(1)恢复型生境节点对应的生境斑块面积在10—50 hm~2之间,以乔木林地为主;新建型生境节点对应的生境斑块是乔木林地和湖泊水库与河流兼而有之,均满足白鹭生境地类要求;优化的生境网络连接度较高、整体结构状况最好,兼顾了资源有限性下经济效益和生态效益最大化,与历史观测点实际情况较为吻合,可作为优化方案。(2)相同的生境斑块格局受生境格局时空变化、生态过程模拟方法及网络优化评判标准的影响,在采用不同网络构建方法时,会得到不同的网络结构及网络优化结果。采用时空格局变化与不同生态过程模拟相结合的网络优化方法,有助于分析格局-生态过程及网络结构变化情况,其思路为网络优化方法进一步深入研究提供了借鉴。     

跨区域视角下苏锡常地区白鹭生境网络优化

打破行政界线,跨区域协同治理生态问题,是生态文明建设的必然要求。选取快速城镇化地区苏锡常为研究区域,地区优势物种白鹭为研究对象,在等量保护成本限定下,基于跨区域和分区视角,将保护成本用于生境斑块优化,通过设定不同的优化情景,确定新增生境斑块的优化顺序,计算出各情景下生态保护成本与生态收益提升值,对比不同优化方案下网络结构指数变化情况,进而探讨跨区域生境网络优化是否能够更好地实现物种保护的"最大覆盖问题"。结果表明:(1)新增生境斑块的总量和空间布局都呈现为不均匀分布,以苏州最多,无锡次之,常州最少;具有"网络连通性较高但保护成本较低"的斑块分布特征与之相同;(2)根据单位效益成本值大小对生境斑块优化排序,将保护成本优先用于"网络连通性指数较高而保护成本较低"的生境斑块。在等量保护成本限定下,跨区域生境网络优化比分区优化的网络连通性指数α、β、γ分别提升了13.17%、12.97%、13.76%,实现保护成本的生态效益提升最大化,更好地解决了物种保护的"最大覆盖问题"。     

土地利用/覆被变化对生物栖息地连接度的影响——以巩义地区黄鼬、蒙古兔和黄喉貂为例

土地利用/覆被变化通过改变生物栖息地而对物种分布产生影响。以河南省巩义市为研究区域,选取分布在该区域的哺乳动物黄鼬(Mustela sibirica)、蒙古兔(Lepus tolai)和黄喉貂(Martes flavigula)为目标物种,首先依据其生物特性和生态需求,确定了这3个物种的扩散能力;其次,基于景观连接度原理,分析了1990—2011年研究区土地利用整体变化和各类型变化情况,及其对单一物种和多物种栖息地连接度变化的影响。研究结果表明:(1)土地利用整体变化使得栖息地连接度增加,变化范围为22.22%—45.46%;(2)各土地利用类型变化对栖息地连接度的影响差异显著,连接度的升高和降低与栖息地斑块面积增加和减少密切相关;(3)基于多目标物种栖息地整体连接度空间分布图,确定了研究区目标物种保护的关键区域。     

城市扩张导致京津冀区域生境质量下降

城镇化发展极大地改变了区域生境分布格局和功能,从而影响区域生态安全。因此,开展生境质量的评估,对于城市生态安全保障具有重要作用。基于In VEST生境质量模型,评估了京津冀区域2005—2015年生境质量时空变化格局。研究结论如下:1)2005—2015年,京津冀生境面积减少7134.2 km~2,占2005年生境面积的3.7%。耕地、草地和水域生境面积分别减少5081.0、1695.1、421.6 km~2,占对应类型生境面积的4.7%,4.9%和7.2%。2)京津冀生境质量从0.88降至0.83,下降幅度达5.69%。其中,耕地生境质量下降最为严重,其次为水域生境质量。3)生境质量下降区域主要沿北京-保定-石家庄-邢台-邯郸等经济发展迅速的区域分布,表现为城市扩张侵占原有生境。4)京津冀高生境质量斑块破碎度增加,低生境质量斑块集聚度增加。整体上看,京津冀区域生境斑块破碎度增加。     

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“源地-廊道”生态安全格局构建逻辑范式的建设用地减量化研究

建设用地急剧扩张导致土地利用覆被发生剧烈变化，物种栖息地丧失、破碎化及分离，严重威胁到社会经济及生态可持续发展。以快速城市化地区苏锡常为研究区域、地区优势物种白鹭生境为源地、"源地-廊道"生态安全格局构建逻辑范式为重要性评价依据，识别并筛选出对维护、控制目标物种生态过程具有重要意义的、可增强地区生境整体性及连通性的网络构成要素及其缓冲区，对缓冲区内建设用地进行减量化，提出一套建设用地减量化系统性方法。结果表明：（1）研究区内重要生态"源地"及"对应廊道"内建设用地需减量化10170.44 hm²，其中城镇用地5408.38 hm²，农村居民点4107.96 hm²，交通用地654.10 hm²。（2）依据生态安全格局构建逻辑范式，增补保护不同类型"源地"及"对应廊道"，可在提升区域生态安全水平的同时，识别出新的需要减量化的建设用地。该方法也可作为区域内存量及增量建设用地空间布局调整优化的依据，具有较好的普适性。     

基于生境质量的绿洲城镇空间扩展模拟研究——以黑河中游地区为例

绿洲是生态环境极为脆弱的区域。实现绿洲城镇化与生态安全的双赢,是干旱区面临的重大问题。传统城镇空间扩展模拟研究,只是单向考虑了城镇发展趋势,而较少兼顾区域生境质量的约束。利用1992、2000、2008、2015年四期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像数据,以黑河中游地区为例。从城镇空间扩展与生态环境协调发展的角度出发,通过InVEST模型与SLEUTH模型的结合,将生境质量的评估结果融入到城镇扩展模型中,对研究区2015—2030年城镇扩展的土地利用变化格局进行模拟。研究表明:①生境质量整体较低,质量阶序和退化程度分异明显。高、中等级生境质量区域主要分布在黑河干流沿线和绿洲核心区,分别占5.69%、32.77%,生境退化程度高;低等级生境质量区域主要分布在戈壁荒漠区和城镇建设区,占61.54%,生境退化程度低。②生境质量对城镇空间扩展的约束作用显著。相比较无生境质量约束,2030年城镇建设用地面积和占用生态用地面积分别减少了27.08%、63.61%,并且,城镇斑块间连接性较好、集聚程度高,以"填充式"扩展为主。③城镇空间扩展总体体现了生境质量的要求。2030年新增城镇建设用地主要占用中、低等级生境质量区域,分别为34.88%、63.36%。绿洲平原区和山前洪积扇区生境质量约束较强,较2015年仅增长了51.53%、48.31%;绿洲边缘区生境质量约束性低,较2015年增长了110.18%,是未来城镇发展的潜力区。研究结果为绿洲城镇与生态环境协调发展提供科学依据。     

Future land use effects on the connectivity of protected area networks in southeastern Spain

Land-use change is a major driver of the global biodiversity crisis, mainly via the fragmentation and loss of natural habitat. Although land-use changes will accelerate to meet humankind's growing demand for agricultural products, conservation planning rarely considers future land uses and how they may affect the connectivity of ecological networks. Here, we integrate land-use models with landscape fragmentation and connectivity analyses, to assess the effects of past and future land-use changes on the connectivity of protected area networks for a highly dynamic region in southeast Spain. Our results show a continued geographical polarisation of land use, with agricultural intensification and urban development in the coastal areas, and the abandonment of traditional land use in the mountains (e.g., 1100 km² of natural vegetation are projected to be lost in coastal areas whereas 32 km² of natural vegetation would recover in interior areas from 1991 to 2015). As a result, coastal protected areas will experience increasing isolation. The connectivity analyses reveal that the two protected area networks in place in the study area, the European “Natura 2000” and the Andalusian “RENPA” networks, include many landscape connectors. However, we identify two areas that currently lack protection but contain several important patches for maintaining the region's habitat connectivity: the northwestern and the southwestern slopes of the Sierra Cabrera and Bédar protected area. Our results highlight the importance of considering future land-use trajectories in conservation planning to maintain connectivity at the regional scale, and to improve the resilience of conservation networks.     

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。     

基于景观连接度的土地整理生态效应评价

近年来,土地整理区的生物多样性保护和景观功能的维持受到广泛关注。本文选取贵州省道真县洛龙镇国家重点土地整理项目区,运用基于结构与功能相结合景观连接度模型(综合连接度(IIC)和连接度概率(PC)),计算了500、1000、2000、3000和4000m种群迁移扩散距离阈值情景下,土地整理前后各生境斑块对景观连接度的重要程度,识别重要斑块变化范围,从功能角度评价整理后的生态效应。结果表明:连接度指数能较好地识别土地整理前后各生境斑块的重要类别及其改变;其中,巨型斑块所占面积最大,分别占总面积的57.0%和57.2%;小型斑块数目整理前后分别占斑块总数的48.0%和48.9%;空间上,斑块的重要性分布也产生一定的变化。整理后生境斑块的连通性较整理前也有所下降,IIC和PC平均值分别为0.434和0.680,且随着距离阈值的增大,连接度逐渐增大。巨型斑块对生境斑块景观连通性的相对重要值最大,中型斑块和大型斑块次之,小型斑块最低。研究表明,土地整理过程中,大面积生境斑块和"踏脚石"斑块对维持土地整理生态效益具有重要作用。     

道路对林地景观连接度的影响——以巩义市为例

基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市山区林地景观在不同距离阈值下连接度的变化,定量分析了道路对林地景观连接度的影响。结果显示,随着景观距离阈值的增大,无论是否有道路,林地景观整体可能连通性指数值都表现为逐渐增大;对林地景观连接度起"非常高"和"高"作用的林地斑块数量都比较少,但占林地总面积比例较大,面积大的林地斑块在提高景观连接度中起的作用较大;道路的分割使得林地斑块重要值降低,就单一斑块而言,随着景观距离阈值的增大,分割成的小斑块的重要值降低程度在逐渐减小。