生物保护的景观生态安全格局

景观中有某些潜在的空间格局,被称为生态安全格局,他们由景观中的某些关键性的局部,位置和空间联系所构成,ＳＰ对维护或控制某种生态过程中有着异常重要的意义。ＳＰ的组分对过程来说具有主动,空间联系和高效的优势,因而对生物保护和景观改变具有重要的意义。生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完成,所以,阻力面（流动表面）反映了生物扩散和维持的动态,ＳＰ可以根据流动表面的空间特性来判别。一个典型的生物     

辽河三角洲湿地的景观格局分析

利用遥感,ＧＩＳ手段对辽河三角洲湿地景观的格局与异质性进行研究,结果表明,研究区空间格局的基本构型以大斑块与主体,破碎化程度较低,基本呈聚集型分布,构成景观主体的是稻田景观,苇田景观和滩涂景观,尤以稻田景观为最,聚集度指数人工湿地为０．９２４,自然湿地次之为０．８９７,半自然湿地为０．８７０,整个研究区共有斑块１２１３个,最大斑块为１４０１．３８ｋｍ＾２,最小斑块只有０．３９４ｋｍ＾２,其间相差３     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

基于景观安全格局的香格里拉县生态用地规划

通过构建不同水平的景观安全格局,可以为区域的生态用地规划提供相应对策。香格里拉县近年来随着经济的发展生态安全问题已经提到日程。选择研究区内的5个自然保护区和风景名胜区为"源",以生物多样性保护为目标,选择地表景观类型、坡度两个因子及相应的阻力因子系数进行分析。采用GIS中的空间分析工具,计算建立了地表景观类型、坡度两个单因子的最小累积阻力面,在此基础上,利用加权叠加方法构建了两个因子的最小累积阻力面。根据最小累积阻力阈值,建立了"源"间生态廊道及"源"与外部联系的辐射道,确定了关键的战略点,最终完成景观安全格局的构建。基于生物多样性目标得到了低、中、高3个不同安全水平的生态用地分别占研究区总面积的12.81%、44.1%和80.3%。为制定研究区生态安全策略提供了重要参考。     

基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有独特的生态结构与功能,蕴含的丰富资源为人类生存与发展提供了物质保证.湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,湿地景观格局研究是湿地生态学领域研究的热点问题,目前RS和GIS技术的结合已成为湿地景观格局变化研究的重要途径和手段.本文从RS和GIS技术支持下的湿地景观格局研究方法、湿地景观格局指数和湿地景观格局演变驱动力等方面综述了国内外湿地景观格局变化的研究进展,探讨了RS和GIS技术相结合在湿地景观格局变化监测研究、湿地景观格局指数选取与应用以及自然和人为共同作用的驱动机制问题中的应用,指出目前研究中存在的不足,并对未来的研究进行了展望.     

江苏盐城不同沉积岸段湿地景观格局及其时空演变

为探讨不同沉积海岸湿地景观的时空演变过程,根据1992、2000和2010年的遥感影像和野外观测数据,对盐城扁担河口-新港闸不同沉积岸段景观变化状况进行分析。结果表明:(1)近20年来侵蚀区、过渡区和淤积区的湿地景观类型均呈现由自然景观向人工景观转移特征,且开发强度侵蚀区(85.76%)淤积区(78.15%)过渡区(59.96%)。(2)景观要素转移方面,侵蚀区中茅草、碱蓬和互花米草→水产养殖塘,茅草→芦苇和农田;过渡区呈连续带状特征,即茅草→芦苇→碱蓬→互花米草→光滩;淤积区具有明显的阶段性,前后两时段各有不同。(3)景观异质性方面,破碎度:淤积区全区侵蚀区过渡区;优势度:过渡区侵蚀区全区淤积区;多样性:过渡区全区淤积区侵蚀区。(4)景观格局变化的驱动力方面,过渡区内自然因素占主导,而侵蚀区和淤积区则是人为因素占主导。受自然因素和人类活动双重影响,苏北盐城海岸湿地景观变化强烈,如何实现经济利益和环境效益的双赢,成为该地区工作重点。     

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。     

南充城市扩展中的景观生态安全格局

基于景观生态安全格局理论和RS、GIS技术,选择地形条件、洪水危害、土壤侵蚀、植被覆盖、地质灾害和生物保护6个要素作为城市空间扩展的生态约束条件,分析了南充市的生态安全等级分布,依据最小积累阻力模型,构建了生态廊道和生态节点等来加强生态网络的空间联系,在保障生态安全的基础上对城市合理的扩展趋势以及空间布局的优化进行分析.结果表明:南充市市域范围内整体生态安全状况较好,低生态安全水平区域较集中地分布于市区南部的嘉陵江下流区域和城郊西部山地;生态要素是南充市城市空间未来扩展的重要制约条件;南充市东部、北部存在发展空间,以卫星城镇模式增长可最大程度地保证南充市的生态安全.     

1995-2015年武汉城市湖泊景观生态安全格局演化

以1995、2005、2015年3期遥感影像为数据源,通过景观指数和GIS空间分析方法研究武汉中心城区湖泊系统景观格局的演化特征,进而构建湖泊景观生态安全评价模型,以揭示武汉中心城区湖泊系统景观生态安全格局演变规律,并探讨其驱动因素。研究结果表明：（1）近20年来武汉中心城区湖泊系统总面积呈现不断下降趋势,1995-2005年以年均2.4%的速率缩减了28.95 km²,2005-2015年以年均1.8%的速率缩减了17.47 km²。（2）研究期湖泊系统的斑块密度、分维数呈现不断降低趋势,这表明武汉中心城区湖泊破碎化程度在不断降低,湖泊形状趋于简化;而连接度呈现不断增加趋势,湖泊分布集聚趋势不断加强,空间结构趋于紧凑集中。（3）武汉城市湖泊系统总体景观生态安全呈现不断恶化趋势,而次级湖泊水系景观生态安全呈现不同的演化特征。城市建成区的迅速扩展、湖泊由农业生产对象转化为可利用发展用地、房地产事业成为支柱产业是湖泊系统遭填占最主要的动力,直接危害了其景观生态安全,而市民环境意识提高引发湖泊保护倡议和实践,对湖泊景观生态安全产生着积极影响。对湖泊景观生态安全格局演变特征及驱动因素的研究,可以为武汉制定行之有效的生态管理政策和环境治理措施提供重要支撑。     

景观生态恢复与重建是区域生态安全格局构建的关键途径

生态恢复与重建是跨尺度、多等级的问题,其主要表现层次应是生态系统（生物群落）、景观,甚至区域,而不能仅仅局限于生态系统。景观的恢复与重建是针对景观退化而言,景观退化从表现形式上可分为景观结构退化与景观功能退化。景观结构退化即景观破碎化,是指景观中各生态系统之间的各种功能联系断裂或连接度(connectivity)减少的现象;而鲜受重视的景观聚集（aggregation）在很多情况下同样具有造成景观退化的负面效应。景观功能退化是指与前一状态相比,由于景观异质性的改变导致景观的稳定性与服务功能等的衰退现象。景观恢复是指恢复原生生态系统间被人类活动终止或破坏的相互联系;景观生态建设应以景观单元空间结构的调整和重新构建为基本手段,包括调整原有的景观格局,引进新的景观组分等,以改善受胁或受损生态系统的功能,提高其基本生产力和稳定性,将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环。二者的综合,统称为景观生态恢复与重建,是构建安全的区域生态格局的关键途径。其目标是建立一种由结构合理、功能高效、关系协调的模式生态系统（model ecosystem）组成的模式景观（model landscape）,以实现生态系统健康、生态格局安全和景观服务功能持续,以3S(RS,GPS,GIS)技术为支撑的GAP(ageographic approach to protect biological diversity)分析将为大尺度景观恢复的诊断、评价、规划提供重要的手段。景观中某些关键性点、位置或关系的破坏对整个生态安全具有毁灭性的后果,研究景观层次上的生态恢复模式及恢复技术、选择恢复的关键位置、构筑生态安全格局已成为景观生态学家关注的焦点。     

大兴安岭不同火烧年限森林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

测定大兴安岭林区不同火烧年限(火后4、14、40、70和120年内未火烧)、不同坡度(坡地、平地)凋落物和土壤C、N、P含量及其化学计量比,分析火烧对凋落物和土壤养分的长期影响及两者之间的关系.结果表明: 不同火烧年限凋落物和土壤C、N、P化学计量特征差异显著,凋落物C含量变化不大.凋落物N、P含量随火烧年限的增加而增加,在火后4和14年较低,在火后40年恢复到对照(未火烧)水平.凋落物C∶N和C∶P值随火烧年限增加而下降,N∶P值则呈上升趋势.土壤C、N、P含量及其比值随土层深度增加而降低.坡地土壤C含量随火烧年限增加而增加,在火后70年显著高于对照,在平地差异不显著.火烧年限和坡度的交互作用影响土壤P含量和C∶P值.坡地土壤P含量在火后4年高于对照,而平地在火后40年高于对照;坡地C∶P值在火后14年达到对照水平,而平地与对照差异不显著.冗余分析表明,有机质层土壤的坡度效应大于年限效应,矿质层土壤主要受年限效应影响.火后4和14年凋落物及土壤养分含量低于对照,随着火烧年限的增加,植被生长迅速同时凋落物分解加快,凋落物质量及土壤养分质量不断提高,在火后40年恢复到未火烧水平,趋于稳定状态.     

气候变化和林火干扰对大兴安岭林区地上生物量影响的动态模拟

预测森林地上生物量对气候变化和林火干扰的响应是陆地生态系统碳循环研究的重要内容,气温、降水等因素的改变和气候变暖导致林火干扰强度的变化将会影响森林生态系统的碳库动态.东北森林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化和林火干扰的响应逐渐显现.本文运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化对大兴安岭森林地上生物量的影响,并比较分析了气候变暖对森林地上生物量的直接影响与通过林火干扰强度改变所产生的影响.结果表明: 未来气候变暖和火干扰增强情景下,森林地上生物量增加;当前气候条件和火干扰下,研究区森林地上生物量为(97.14±5.78) t·hm^-2;在B1F2预案下,森林地上生物量均值为(97.93±5.83) t·hm^-2;在A2F3预案下,景观水平第100～150和150～200年模拟时期内的森林地上生物量均值较高,分别为(100.02±3.76)和(110.56±4.08) t·hm^-2.与当前火干扰相比,CF2预案(当前火干扰增加30%)在一定时期使景观水平地上生物量增加(0.56±1.45) t·hm^-2,CF3预案(当前火干扰增加230%)在整个模拟阶段使地上生物量减少(7.39±1.79) t·hm^-2.针叶、阔叶树种对气候变暖的响应存在差异,兴安落叶松和白桦生物量随气候变暖表现为降低趋势,而樟子松、云杉和山杨的地上生物量则随气候变暖表现出不同程度的增加;气候变暖对针阔树种的直接影响具有时滞性,针叶树种响应时间比阔叶树种迟25～50年.研究区森林对高CO₂排放情景下气候变暖和高强度火干扰的共同作用较为敏感,未来将明显改变研究区森林生态系统的树种组成和结构.     

基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分。近年来,高度的城市化发展使城市湿地原有的自然生态本底和水文特征发生根本性的变化,严重威胁到湿地生态系统的安全。为了维持良好的城市环境质量,如何维持和保护城市湿地的生态健康和可持续发展成为人们关注的热点问题。选择雄安城区（起步区、安新组团和容城组团）为研究对象,借助ArcGIS平台对Landsat遥感影像进行地类的提取和划分,采用Fragstats软件对研究区景观格局进行分析;在此基础上,利用"压力-状态-响应"模型,构建雄安城区湿地生态系统健康评价指标体系,探讨湿地的生态系统健康状况。研究结果表明：研究区耕地和建设用地占地面积大,其完整性、聚合程度和连通性优于其他景观类型;水域、未利用地和林地占地面积小,受人为活动影响,破碎化程度高,连通性比较差。研究区整体景观破碎度、聚合度较高,连通性和均匀度不显著。研究区湿地类型主要为坑塘和沟渠,湿地分布不均匀,呈现南多北少的格局;沟渠占地面积较大,完整性和连通性较好;坑塘连通性较差,破碎化程度、聚合度高于沟渠。研究区湿地生态健康综合指数为0.262,处于不健康状态,人为活动和气候是影响湿地生态环境的重要因子,急需加强湿地保护和修复工作。本研究结果为雄安新区的可持续发展和保护城市湿地资源提供理论依据。     

黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局及其影响因素

基于样地实测数据和EVI指数,定量分析了黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局,并利用ArcGIS软件的空间分析与统计工具,分析了气候区、海拔、坡度、坡向和植被类型对森林生物量空间格局的影响.结果表明: 黑龙江省大兴安岭森林生物量为350 Tg,空间上呈聚集分布,生物量有巨大的增长空间.森林生物量密度大小顺序为:寒温带湿润区(64.02 t·hm^-2)＞中温带湿润区(60.26 t·hm^-2);各植被类型生物量密度大小顺序为:针阔混交林(65.13 t·hm^-2)＞云冷杉林(63.92 t·hm^-2)＞偃松 落叶松林(63.79 t·hm^-2)＞樟子松林(61.97 t·hm^-2)＞兴安落叶松林(61.40 t·hm^-2)＞落叶阔叶混交林(58.96 t·hm^-2).随海拔和坡度的增大,森林生物量密度先减小后增加,并且阴坡大于阳坡.大兴安岭森林生物量空间格局随气候区、植被类型和地形因子的梯度变化表现出差异性,在区域尺度上估算生物量密度时,需要充分考虑这种空间差异性.     

基于神经网络模型和地统计学方法的土壤养分空间分布预测

采用径向基函数神经网络模型与普通克里格法相结合的方法,预测川中丘陵区县域尺度土壤养分(有机质和全氮)的空间分布,并与普通克里格法和回归克里格法进行比较.结果表明：各方法对研究区土壤养分的预测结果相似.与多元回归模型相比,神经网络模型对验证样点土壤有机质和全氮的预测值与样点实测值的相关系数分别提高了12.3%和16.5%,表明神经网络模型能更准确地捕捉土壤养分与定量环境因子间的复杂关系.对469个验证样点预测结果的误差分析表明,神经网络模型与普通克里格法相结合的方法对土壤有机质和全氮预测结果的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差较普通克里格法分别降低了6.9%、7.4%、5.1%和4.9%、6.1%、4.6%,降低幅度达到极显著水平(P<0.01);与回归克里格法相比则分别降低了2.4%、2.6%、1.8%和2.1%、2.8%、2.2%,降低幅度达显著水平(P<0.05).     

基于土地利用变化和生态系统服务的海岸带生态安全综合评价——以胶州湾为例

以土地利用为主的陆域开发活动能改变近海环境质量,并影响和改变原有海岸带生态系统服务功能的供给模式,对海岸带生态安全产生一定的负面影响.目前在海岸带生态系统研究领域较多采用陆地生态系统研究模式,未能真正体现海岸带作为海陆结合的独立的环境体系的特点,并缺乏对陆域活动驱动与生态系统服务功能响应和生态安全实现之间复杂关系的科学解释.本研究基于海岸带生态系统服务的空间异质性和流动性特点,以“土地利用变化(LUCC)-生态系统服务(ES)-生态系统安全”为研究主线,构建海岸带生态安全评价模型,探讨以土地覆被变化为主的陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响机理及其时空变异规律.从模型的评价结果上看,作为生态安全系统中主要压力表征的胶州湾陆域土地利用变化,与相应海域内的生态系统服务状况和生态安全状态呈现出一定的相关性和趋势性.随着环胶州湾地区城市化进程中大量用地流转为城乡建设用地,胶州湾中相应海域的生态系统服务状态下降,进而带来该海域生态安全状态恶化.本文所提出的基于压力-状态-响应(PSR)框架的海陆结合的生态安全评价模型,以探讨陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响及其时空变异规律为目的,可以克服目前研究中只关注陆域部分而忽视陆域活动与海域部分之间的联系和相互影响的缺陷,对海岸带生态安全评价研究具有一定的改进作用.     

基于景观结构的城乡结合部生态风险分析——以泰安市岱岳区为例

以2000、2005和2010年的遥感数据为基础,对泰安市岱岳区土地利用类型和景观格局变化进行分析,构建生态风险指数,对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值,并分析了城乡结合部区域生态风险的时空变化规律.结果表明:2000—2010年,研究区土地利用类型的主要转移方向是自然景观向人工景观转移;耕地、园地、林地的人为干扰强度较大,水域的人为干扰较小;耕地和水域的生态损失度指数有所下降,其他土地利用类型基本上呈上升趋势;2000和2010年,研究区各生态风险小区的生态风险值分布较分散,2005年最集中,2000—2005年,各生态风险小区的生态风险值以增加为主,2005—2010年则以降低为主;2000—2010年,研究区生态风险指数等级以中等程度为主,生态风险指数在空间分布上表现出明显的空间差异,大体上以林地为中心向周围区域呈扩散状递增;研究区域风险等级以中风险区和较高风险区为主,较低风险区面积动态变化明显,最低风险区和最高风险区的面积变化不大.     

温度和CO2浓度升高对荒漠藻结皮光合作用的影响

2007年,对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1956年(51龄)和1981年(26龄)人工植被区及自然植被区的藻结皮净光合速率(P_n)变化,及其与结皮含水量(>100%、40%～60%和<20%)、大气CO₂浓度(360和700 mg·L^-1)和温度(13 ℃、24 ℃ 和28 ℃)的关系进行研究.结果表明：51龄、26龄人工植被区和自然植被区的藻结皮P_n分别为3.4、4.4和3.2 μmol·m^-2·s^-1,且51龄人工植被区藻结皮的P_n显著高于26龄人工植被区和自然植被区;藻结皮含水量对其P_n影响显著,且中等含水量(40%～60%)藻结皮的P_n显著高于低含水量(<20%)和高含水量(>100%);CO₂倍增(700 mg·L^-1)后,中等和高含水量藻结皮的P_n增加了1.8～3.3倍,而低含水量时,藻结皮的P_n变化不明显;高含水量和中等含水量处理时,24 ℃和28 ℃条件下藻结皮的P_n较13 ℃时提高27%～66%,而在低含水量时,不同温度的藻结皮P_n值无显著差异.     

基于围垦特征的海滨地区景观格局变化研究——以盐城海岸为例

为探讨滩涂围垦对海滨地区景观格局带来的影响,选取1973—2013年Landsat1、4、5、7、8影像数据,利用GIS(Geographic Information System)、RS(Remote Sensing)和景观指数计算方法,对盐城国家级自然保护区(川东港-新洋港段)已围垦区和未围垦区,以及典型垦区(海丰、海北和金丰垦区)围垦前后景观变化情况进行对比分析。1973—2013年研究区围垦特征如下:以10a为间隔,围垦区域平行于海岸线呈条带状向海推进,且条带逐渐变窄;围垦难度逐渐加大,总体上围垦强度呈减小趋势,过程上围垦面积呈升降交替状态;围垦后垦区利用方式各异,主要以种植业和养殖业为主。受围垦影响该区景观格局变化如下:1973—2013年,未围区(Ⅰ区)自然植被面积增加4762 hm2,斑块形状日益复杂、自然,分维数由1.10上升到1.15,景观破碎化水平较低,在0.17—0.21之间,多样性指数由1.11上升至1.52;已围区(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区)自然植被面积不断减少,分别减少了9873、13788 hm2和6890 hm2,斑块形状更加简单、规则,分维数分别下降了0.03、0.03和0.02,破碎化程度分别上升了0.21、0.23和0.17,多样性均先升后降,升幅约0.8,降幅约0.5。海北、海丰、金丰垦区自然景观不断向人工景观转移,海北和海丰垦区斑块形状不断趋于简单规则,形状指数分别下降0.8和0.5,而金丰垦区形状指数上升0.4,景观破碎度方面分别呈"升—降—升"、"降—升—降"和"升—降"趋势。围垦前,各垦区景观面积和斑块形状变化差异不大,而景观破碎度变化差异明显;围垦期间各垦区景观格局变化一致;围垦后,各垦区除非受新一轮人类活动干扰,其景观格局基本维持围垦末期状态。