生态系统服务功能与景观格局耦合协调度研究——以武陵山区退耕还林工程为例

生态系统服务功能与景观格局演变关系极为密切,研究生态系统服务功能与景观格局的耦合协调度对于区域发展具有重要意义。以武陵山区退耕还林工程为例,参照国家标准和行业标准,采用分布式测算方法、景观格局指数分析和耦合协调度模型等方法,旨在揭示武陵山区退耕还林工程生态系统服务功能与景观格局二者耦合协调关系。结果表明:(1)2005—2017年间武陵山区退耕还林工程各项生态服务功能物质量均以15倍左右速度增长,生态系统服务空间分布格局最佳区域由西部地区逐渐向东南扩大;(2)武陵山区景观演变存在时空差异,1995—2005年景观格局变化更为明显,变化区域集中在中西部地区,2005—2015年与之相比,景观格局变化空间上更为分散;(3)武陵山区退耕还林工程生态系统服务与景观格局演变存在较高水平的耦合以及高水平的协调性。研究结果可为武陵山区土地利用规划及退耕还林工程进一步实施提供科学依据。     

贵州典型坝子土地利用强度空间演变及景观格局响应

基于坝子(喀斯特山区受人类活动影响最明显的特殊地貌)尺度较小的特征,运用系统网格法,结合半方差变异函数修正模型,分析贵州省境内3种类型共15个坝子2005、2010、2015年土地利用强度的空间演变特征,揭示贵州岩溶山区典型坝子土地利用强度空间演变的一般规律及其与坝子内部景观格局变化的相互关系.结果表明: 贵州坝子土地利用强度空间动态演变和景观格局响应模式展现出明显的类型差异.总体上,土地利用强度随坝子经济水平由高到低呈梯度递减.微观演变上,市县中心坝子的土地利用强度围绕坝地中心外围呈同心带状先减后增,空间演变趋势为稳定-扩张型;市县周围坝子的土地利用强度以单一“极-轴”为高强度中心,变化兼具增减,演变趋势为波动型;偏远地区坝子的土地利用强度基本稳定不变,甚至小幅减弱,演变趋势为稳定-衰弱型;坝子景观格局与土地利用强度变化因坝区主导功能差异存在5种不同的响应关系模式.研究期间,3种类型坝子土地利用强度的空间演变受自然和人文因子双重控制,各因子之间相互作用形成其空间演变的典型特征.     

三峡库区坡耕地利用转型及其社会经济-生态环境影响——以奉节县为例

探究典型生态脆弱区坡耕地利用转型及其对区域社会经济-生态环境的影响,对于合理利用山区坡耕地资源、实现社会经济-生态环境系统可持续发展具有重要意义。基于奉节县2000、2010、2020年土地利用数据,采用坡耕地利用形态转型测度、社会经济发展水平和生态环境质量评价等方法,揭示山区坡耕地利用转型的一般规律,综合定量探究坡耕地利用转型对区域社会经济、生态环境的影响,并测量对其耦合变化类型的驱动机理。结果表明：(1)2000—2020年奉节县坡耕地面积整体缩减,以廊道和边缘斑块坡耕地形态减少为主,减少的坡耕地主要向具有生态功能的林地和生态经济功能的园地转换;(2)社会经济发展水平和生态环境质量整体均呈增长趋势,且区域差异显著,前者呈“长江河谷区高—山区低”的分布格局,后者呈“长江河谷区低—山区高”的空间格局;(3)坡耕地利用转型对社会经济发展-生态环境质量耦合响应类型可以归纳为社会经济-生态环境同步发展型、社会经济发展-生态滞后型、社会经济滞后-生态恢复型、社会经济发展水平偏低型和生态环境质量偏低型5种;(4)社会经济-生态环境变化的各类型主要受到坡耕地利用强度、土地利用多样性、距县行政中心距...     

景观格局视角下晋西三川河流域径流变化归因分析

黄土高原大规模人类活动造成下垫面剧烈变化,流域景观格局改变,影响产汇流过程。学科融合视角下,基于Budyko水热耦合方程、景观指数计算以及回归分析等多学科方法,以晋西黄土丘陵沟壑区三川河流域为例,分析不同尺度景观格局变化造成流域径流量变化的原因,判别地理景观空间对产汇流过程的影响。结果表明：(1)1980年至今是研究区径流锐减阶段,其中下垫面变化对径流贡献率为60.81%;(2)1980年至今的下垫面变化造成流域景观斑块破碎、形状趋于规整,景观格局分割度、蔓延度提高;(3)利用逐步线性回归模型可将径流减少的景观格局变化定位到具体地理空间,流域东部、北部主要支流上游与两条支流汇流处的林地核心斑块面积减少以及城市建设区域对于水体连通性的破坏。通过跨学科方法探究景观格局与径流变化之间的潜在空间关联,揭示径流对景观格局变化的响应,可为黄土高原水资源管理与生态规划提供决策依据。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

海岸线与海岸景观格局对人为干扰度的动态响应——以营口市南部海岸为例

利用多期遥感数据,提取营口南部海岸五期岸线变化信息、分维值,并利用Arcgis10.2中渔网工具创建评价单元。计算景观格局指数,构建人为干扰强度指标,并进一步探讨岸线变化和景观格局变化对人类活动的动态响应。结果表明:(1)研究区围垦导致岸线长度增长、岸线分形维数的增大,1990—2015年四个时段中岸线年增长速率为0.52%、0.53%、4.98%和0.96%;(2)景观格局指数反映2005年之前景观边界、形状复杂程度与破碎程度有所增加;2005年之后景观形状趋于规则化、土地利用趋于均衡化;(3)研究期间强干扰和弱干扰区域面积均有所增加,中等干扰强度区域面积减小;(4)斑块密度、总边缘长度、边缘密度、景观形状指数和平均分维值均与平均干扰强度指数变化同步。Shannon多样性指数与人为干扰强度变化呈反相关;(5)岸线长度变化和岸线分形维数变化都与人类干扰度呈反相关,相关性分别为-0.97和-0.98。     

大城市城乡耦合地域空间演变及其景观格局——以无锡市为例

基于城乡耦合关系,选择无锡市城市化地域过程和空间范围动态变化显著的城乡耦合地域作为研究实体,综合RS、GIS及景观生态学分析方法,确定1984～2008年5个时段城乡耦合地域范围,并揭示其动态演变过程.在此基础上,研究不同时期城乡耦合地域范围内景观生态格局及其响应变化.结果表明,快速城市化地区城市连续建成区的扩张导致耦合地域同幅扩展;耦合地域内建设用地比例随着耦合地域向外推移和扩展而持续增加,并且其内部的主要建设用地斑块结构稳定性呈现先降后升的特征;耦合地域空间演变引起各类型景观格局密度指数相应变化,建设用地景观增加导致生态景观整体趋于破碎化;而耕地景观相邻边界的主导地位在快速丧失的同时建设用地相邻边界主导地位不断增强,以边界镶嵌度EPD表征的景观交错分布程度不断提高.     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足，基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型，综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础，建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架，开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主，森林面积逐渐减少，而2010—2020年减少速率降低，各类型森林斑块均有所恢复；(2)整体破碎化程度较低，中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势；(3)聚集度结果表明，距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大，约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加，应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征，相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。     

基于生命周期的乡村景观格局演变的预测方法——以湖南省金井镇为例

以洞庭湖区金井镇为案例,运用生命周期理论分析了乡村景观格局演变过程,模拟了乡村景观格局演变周期曲线,预测出乡村景观格局演变周期,并与CA-Markov模型相耦合,建立了一套符合乡村景观格局演变规律的预测模拟方法. 预测结果表明： 2020年金井镇乡村景观格局中聚落景观和水田景观变化最大,聚落景观将增加至1194.01 hm²,水田景观将减少至3090.24 hm²,模型预测结果的数量精度和空间精度分别达到99.3%和96.4%,明显优于单一的CA-Markov模型.本文提出的乡村景观格局演变周期的预测方法可以为未来乡村景观规划提供参考.     

三峡库区重庆段土地生态状况时空格局演变特征

以三峡库区重庆段为研究对象,基于“基础-结构-效益-胁迫”框架构建了土地生态状况评估指标体系,利用变异函数理论模型对研究区2000年、2009年、2014年土地生态状况综合指数进行了拟合分析,通过空间自相关、冷热点分析及转移矩阵分析方法,分析了2000—2014年研究区域土地生态状况的时空演化规律。结果表明:(1)研究区土地生态质量呈现出库区腹地、库区中部、库区尾部依次降低的分布特征,且2000—2014年呈现出快速恶化-缓慢逆转的变化过程。(2)研究区2000—2014年C0/(C0+C)先减后增,呈中等空间自相关,表明结构性因素引起的空间异质性起主要作用;但随机性因素对土地生态状况的空间分异影响亦不可忽视,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符。(3)从Moran′sI值判断,2000—2014三峡库区重庆段的土地生态状况在区域上一直处于较高的集聚状态,2000—2009年集聚增强,2009—2014年集聚减弱。(4)从冷热点分析结果来看,2000—2014年,热点区域、冷点区域范围总体上均呈现出逐渐增加的趋势,但在空间上表现出了一定的分异特征:库区尾部的热点区域不断拓展,而库区腹地的热点区域则表现出逐年减小的趋势;且研究区热点区域主要集中分布在库区尾部的主城区和库区腹地万州区的中心城区,冷点区域主要分布在库区腹地的巫山县、巫溪县、奉节县、开州区和库区中部的石柱县、丰都县、武隆区等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区。     

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.     

秦巴特困区生态脆弱性与经济贫困的耦合关系——以陕西省山阳县为例

以国家扶贫开发重点县山阳县为例,采用遥感与地理信息技术对研究区的生态脆弱性进行定量评价,并构建以行政村为单元的经济贫困评价指标体系,以此分析研究区生态脆弱性与经济贫困耦合协调度的空间分异特征。研究结果表明:①山阳县生态脆弱性整体处于中等偏高水平,生态脆弱性高的地区集中分布在人类活动频繁的河川地带和水土流失严重的低山区;②贫困程度整体较深,地形条件、资源丰度、交通通达性及经济区位的综合差异形成了山阳县经济贫困的空间分布格局;③将山阳县生态脆弱性与经济贫困的耦合关系分为失调共损型、失调环境滞后型、失调经济滞后型、协调同步型、协调环境滞后型及协调经济滞后型六种类型,协调同步型行政村比例仅为13.0%,生态脆弱性与经济贫困的耦合协调度整体较低;④失调共损型、协调同步型及协调环境滞后型空间分布较分散,失调环境滞后型、失调经济滞后型及协调经济滞后型有明显的集聚区,失调环境滞后型和协调经济滞后型集中分布在低山河谷区,失调经济滞后型集中分布在海拔1000 m以上的偏远山区。     

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。     

基于人地关系视角的鄱阳湖水陆交错带范围划分

水陆交错带是典型的过渡性地理空间,是地理学研究的关键样带,承载着特殊且复杂的人地关系。根据鄱阳湖过水性、吞吐型、季节性特点,考虑行政区划完整性与尺度效应,基于高分辨率遥感影像和长时间序列水位变化数据,利用非监督分类、目视解译、调查验证等方法,从自然和行政区划两个维度划分了鄱阳湖水陆交错带的地域范围,阐述了其自然、经济和社会等基本特征,分析了其理论基础、现实意义及科学内涵。研究表明：(1)鄱阳湖水陆交错带最大自然范围约为2508.08 km~2,行政范围涉及11个县(市、区)78个乡镇单元,包含行政村974个;(2)其景观要素变化多样,经济发展主要以生态农业、生态旅游业为主,人口分布呈现带状特征,与交错带范围高度吻合;(3)自然基础、尺度效应和内涵特征是其范围划分的理论基础,探究其人与环境相互作用的过程、机理与规律是重要现实意义;(4)未来可以从景观格局变化、人地关系分解、社会生活变迁等方面开展进一步研究,以揭示该区域特殊人地关系变化。     

基于Landsat-TM数据的农牧交错带景观结构研究——以内蒙古自治区兴和县为例

根据1989年2000年的两期Lansat-TM数据,应用景观类型斑块等级结构和景观空间格局指数等景观生态学指标,对地处典型农牧交错带地区的兴和县景观结构进行研究,结果表明,该地区农田和草地是平原和丘陵区的主体景观类型;不同景观类型斑块大小等级结构变化各异,耕地和草地斑块明显增大,乔木林地和水体斑块趋于减小;景观破碎化明显增强。     

南宁市青秀山风景区景观格局动态研究

景观格局是景观生态学研究的主要内容之一,在生物多样性保护方面具有重要的作用。运用景观生态学原理,借助地理信息系统技术,选取景观多样性、分维数、均匀度等指数,分析了南宁市青秀山风景区不同景观类型的空间分布及其动态变化特征,并定量分析了景观格局演变的驱动力。结果显示,人类活动的干扰是青秀山景观格局演变的主导因素,在整个研究区域中,景观多样性和均匀度逐年增高,除针阔混交林和纯林外,各景观类型的斑块数都有所增加,斑块形状在经过1985年比较大的波动后,趋于规则。     

云南边境山区景观生态风险时空演变及其影响因素

探究边境山区景观生态风险时空演变特征,揭示自然与人类活动对景观生态风险的影响,对维护国际生态安全和保障区域生态系统的稳定性具有重要意义。以云南25个边境县为例,采用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观格局指数构建了景观生态风险评价模型,并分析了风险的时空演变特征,利用地理探测器测度了自然、可达性和社会经济因素对景观生态风险的影响程度。结果表明：2000-2020年研究区景观类型以林地和耕地为主,林地、草地、湿地、冰川和永久积雪面积减少,耕地、灌木地、裸地、人造地表、水体面积增加。景观生态风险平均值持续上升,在空间上表现出显著的自相关性。研究区以较低生态风险、中等生态风险为主,低生态风险、较低生态风险、高生态风险区面积减少,中等生态风险、较高生态风险区面积增加。年降水量、年均气温、距城镇距离、人口地理集中度指数、人口经济地理集中度不一致指数是影响区域景观生态风险的主要因素,在交互探测中年降水量与年均气温、人口地理集中度指数与人口经济地理集中度不一致指数、年降水量与人口地理集中度指数交互作用对景观生态风险的影响较大。