城市扩张对北京市城乡结合部自然和农业景观的影响——以昌平区三镇为例

城乡结合部自然和农业生态系统是确保城市生态安全的重要基础。研究快速城市化背景下城乡结合部自然和农业景观的时空演变规律和驱动因素,能够为相关规划的编制和保护政策的制定提供科学支撑。以北京市三个典型的城乡结合部乡镇为例,通过对1999、2004和2010年三期SPOT遥感影像的解译,获取三镇三个时期土地利用/覆盖(Land Use/Land Cover,LULC)数据。在此基础上,借助Arc GIS空间叠加功能和土地利用转移矩阵,分析1999—2010年三镇LULC的时空变化特征;并通过空间自相性和景观连通性分析,研究近十年来三镇建设用地的空间聚集特征以及自然和农业景观空间连通性的变化,分析城市扩张对三镇自然和农业景观格局和稳定性的影响。最后,采用定量和定性相结合的方法,分析三镇自然和农业景观变化的驱动力。结果表明,1999—2010年三镇经历了剧烈的LUCC过程,建设用地、林地和草地面积大幅增加,伴随的是农业用地和水域面积的急剧减少。各种土地利用类型之间都存在着相互转移,特别是农业用地向建设用地、林地和草地,以及林地向建设用地转移明显。新增建设用地大多通过侵占原有建设用地周边的农业用地和林地,而实现"成片蔓延式"扩张;并造成了三镇自然和农业景观连通性的急剧下降,危及到该区域生态系统结构的完整性和功能的持续性。社会经济发展、土地利用规划、公共政策等共同决定着三镇LUCC的结构、规模和空间分布,是三镇自然和农业景观格局演变的主要驱动力。     

扦插玉米秸秆改良松嫩平原次生光碱斑的研究

根据野外实验,提出了改良松嫩平原次生光碱斑的新方法,即通过扦插玉米秸秆截留植物种子,在玉米秸秆分解作用下,以玉米秸秆本身及其邻近区域,为植物提供生长平台,使被截留的植物种子得以顺利定居、生长;达到低成本、快速地恢复次生光碱斑植被的日的．结果表明,扦插玉米秸秆可显著提高土壤种子库,改良区土壤种子数量为4020．0±1773．6粒·m^2,次生光碱斑土壤种子库为10．0±31．6粒·m^2,被截留的种子为植被恢复提供了种源．改良区土壤理化特性得到一定改善,但仍具有高pH值、高盐分含量和低有机质含量等特征．虎尾草能在玉米秸秆周围存活,每个玉米秸秆周围可生长3．9±2．2株,产量可达68．64±38．72g·m^-2．该方法投入少、成本低、技术简单,在次生光碱斑呈斑块状、且面积相对较小的区域．具有更大的推广潜力．     

基于景观结构的城乡交错带生态风险分析

以长春市净月开发区为例,基于2005年SPOT 5卫星遥感影像获取的土地利用信息,根据景观结构和土地利用特征,构造综合性生态风险指数;利用空间分析方法对生态风险指数进行空间化,并对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值分析,研究生态风险空间分布特征和形成机理.结果表明:研究区生态风险的空间分布表现出明显的区域不均匀性,形成了中间低、四周高的空间分布特征;通过与DEM数据叠加分析,表明生态风险指数与研究区的高程有一定的相关性,高程越低,生态风险强度越高,300 m以下区域中,高风险区域约占整个研究区高生态风险总面积的96%;生态风险的高值区主要位于研究区的西侧,长双公路与长伊公路之间,该区域地势较低,经济较为活跃,是开发区建设的重点区域,也是急需采取保护性措施的重点区域.     

河西走廊土地利用/覆盖变化的景观生态效应——以肃州绿洲为例

近来,在土地利用／覆被变化研究中,都纷纷结合景观格局变化分析模型来研究其空间结构变化趋势及其生态效应,以期为土地持续利用规划设计提供依据。景观格局及其变化既是各种干扰因素相互作用的结果,又影响着区域的生态过程。运用景观生态学原理,借助GIS技术(Arc GIS8．1)和Fragstas 3．3软件,基于1988、2000年Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像解译结果,对河西走廊中西段肃州绿洲LUCC及其景观生态效应进行了研究。结果表明：(1)受自然地理要素的影响,景观类型空间分布表现出明显的区域差异。耕地主要分布于水系两岸和河流冲积扇;草地主要分布于祁连山地及绿洲边缘;林地主要分布于河流两岸、祁连山北坡一带;戈壁、沙漠广泛分布于绿洲之间,景观格局呈现出以戈壁为基质的戈壁、绿洲、沙漠相间分布的态势;(2)各土地利用类型及景观格局指数均发生了重要变化,耕地、水域明显增加,城镇用地和农村居民点也逐步增加,草地、林地和未利用地呈减少趋势,尤其是高覆盖度草地全部消失;(3)斑块破碎化程度在减小,异质性也在减小,但生态环境质量仍在下降,表现为大部分草地、林地被开垦为耕地,降低了绿洲维护生态平衡的能力,加大了干旱绿洲业已超负的水资源载荷;(4)景观中斑块优势度在减小,斑块类型在景观中趋于均匀分布,异质性的减小和均质化发展必然导致景观稳定性的降低;(5)林地和草地边缘效应降低,使其对周围斑块类型的影响相应减小,原有的景观生态功能减弱;相反,水体、盐碱地和裸地边缘效应有所增强,盐碱地和裸地等对景观发展影响的增强则是景观退化的表现。     

基于景观格局-服务的景观生态风险评价——以广州市为例

城市化对景观的结构和功能造成极大干扰,城市景观变化引起的生态风险受到城市生态建设的关注,但景观生态风险评价技术体系尚待深化,以促进风险防范决策。研究选取植被碳固定、土壤保持、水源涵养与提供和栖息地提供等景观服务改进景观脆弱度的评价方法,以广州市为案例研究区,评价了1990—2015年广州市城市景观生态风险及其时空变化特征。研究结果表明:(1)基于景观格局与服务的景观生态风险评价能够有效地评估城市景观生态风险的空间分布,但评价需要关注结果验证和辅助情景分析,方可为景观生态风险的预警和预测提供科学依据。(2)1990—2015年广州市的景观干扰度先增加后降低,2000年是景观干扰度变化的转折点;25年间,景观脆弱度不断增加,中脆弱度和高脆弱度比例之和维持在60%以上;2000年是景观生态风险的转折点,1990—2000年景观生态风险趋于增大,2000—2015年景观生态风险趋向降低;景观干扰度、脆弱度和生态风险在空间上呈现南部高于北部,西部高于东部的分布特征。(3)近25年,广州市景观生态风险与景观变化具有较好的空间一致性。维持低风险的比例为40.74%,基本都分布在北部山区,而维持高风险...     

基于景观结构和空间统计学的区域生态风险分析

以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为研究对象,基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建区域生态风险指数,并借助空间统计学中的空间自相关和半方差分析方法,进行区域生态风险空间分布和梯度变化特征分析,得出如下结论：（1）研究区内的生态风险度存在着一定的正相关关系,并随着粒度增大,呈现出下降的趋势;（2）1985～2000年的15a中,研究区生态环境质量整体有所下降,生态风险指数较高的地区有所增加;（3）研究区内的沙地坨甸区生态风险度高,相邻区域的生态风险度也较高;（4）研究区生态风险指数空间分异的步长都比较大,为410.9km。     

景观结构动态变化及其土地利用生态安全——以建三江垦区为例

景观结构动态变化及其土地利用生态安全是区域生态安全和可持续利用研究的重要组成部分。以建三江垦区为研究区,利用遥感手段提取研究区1992年、2000年和2008年的景观类型信息,定量分析了研究区不同尺度的景观结构变化特征。阐明了景观结构变化下的研究区土地利用生态安全形成机制。定量计算研究区不同尺度的景观稳定性,并结合DPSIR模型构建研究区土地利用生态安全综合评价指标体系,对研究区的土地利用生态安全等级进行评价和分析。结果表明:1992-2008年,研究区景观结构变化剧烈,景观基质类型由沼泽湿地转为水田,斑块形状复杂度和景观破碎度增加,斑块空间分布表现为"聚合-分散-聚合"的变化特征;土地利用行为对研究区景观结构产生破坏的同时也对其恢复起调控作用,进而形成景观结构变化下的土地利用生态安全的不同状态,研究区景观结构稳定性可以反映其土地利用生态安全水平;研究期内研究区景观整体稳定性呈"稳定-非稳定-稳定"的复合稳定性特征,土地利用生态安全呈"较安全-临界安全-较安全"的等级变化特征;1992-2000年,旱田景观结构最稳定,2000-2008年,景观结构最稳定类型转变为建设用地,表明该类型土地利用生态安全水平最高,2008年,沼泽湿地是最不稳定的景观类型,土地利用生态安全水平最低。     

干旱区绿洲土地利用/覆被及景观格局变化特征——以新疆精河县为例

从宏观上运用3S技术,利用1972年MSS、1990年Landsat TM、2001年Landsat ETM+和2005年CBERS 4个时期遥感影像数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用ArcGIS以及Fragstats,分析了干旱区绿洲精河县1972～2005年间的土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:(1)1972～2005年的33a中,精河县LUCC的总体变化趋势是绿洲面积有小幅度扩张,其中人工绿洲面积扩张尤为显著,天然绿洲面积减少.(2)研究区水域面积的变化受艾比湖湖面面积的变化影响较大,变化不显著,但总体上呈缓慢增长的趋势.(3)盐渍地面积的变化经历了先扩张后减小的一个过程.1990年达到最大值,但到2005年面积又有很大程度减少.沙地面积小幅度减小,其他地类的面积始终呈增加趋势.(4)景观在各个研究时段也发生显著变化.总的来说,整个研究区景观的密度持续增大,最大斑块指数先减小后增大,面积加权形状指数减小,形状趋于规则;斑块间的最邻近距离减小.表明1972年时景观中的优势斑块类型的连接性较2005年好,逐渐向具有多种要素的密集格局演变,景观更加破碎.同时不同斑块间的分离度增大,也说明景观破碎化程度加深.从香农多样性指数和香农均度指数的变化可以看出,景观的多样性增加,且均度增强.景观多样性及破碎化程度增加,也反映了土地利用越来越丰富.总之,要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性.     

基于区域城市化LUCC的人类生态过程定量研究——以上海市区典型城市化样带为例

借鉴流域研究的范例,根据上海市1987年、1995年和2003年3期Landsat5 TM遥感影像记录的土地利用／覆被数据和有关的社会经济统计数据,运用Rs和GIS技术在上海市中心西南城市边缘建立典型城市化样带。采用生态足迹法分析该样带内人类的生态供给与需求;提出一城市化区域人类生态过程的新研究方法,得出城市化过程中区域的人类生态质量指数与波动指数,并根据模型计算出的指数值,对样带区域总体及其中城乡区域在城市化中的人类生态状况进行了动态分析,以尝试对区域城市化中人类生态过程进行定量化研究。     

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。     

基于景观格局的胶州湾大沽河口湿地生态安全

以胶州湾大沽河口湿地为研究区,利用TM遥感影像为数据源,运用ENVI 4.4软件在GIS技术支持下,提取1986、2002和2010年研究区自然湿地、人工湿地、非湿地3大景观类型的空间信息;运用景观格局指数原理和方法构建生态安全指数,定量分析研究区景观动态变化,阐明景观格局变化下,生态安全状况及驱动机制.结果表明:1986-2010年,研究区在自然与人为双重干扰下陆地面积萎缩,斑块数增多,优势景观消失,景观趋于复杂化、破碎化、分离化;1986-2010年,人类活动对景观干扰愈加明显,景观干扰指数与生态安全指数存在负相关性,研究区各景观损失度上升,生态安全指数下降,其中以自然湿地中河流与河口湿地和芦苇湿地景观的恶化程度最大.基于面积因素构建的各景观生态安全度依次为:非湿地＞人工湿地＞自然湿地;新建并发育的人工林景观和新整合的少海东湖人工湿地公园,在一定程度上弥补了研究区的生态损失,缓和了生态保护与经济发展之间的矛盾,探索出一条湿地保护新型道路.     

基于景观格局的海岛开发潜在生态风险评价

海岛生态系统是一种相对独立的生态系统,与岛外的信息交流比较少,甚至是没有,一旦对海岛造成损害是很难恢复的,因此,对海岛进行风险评价是海岛保护和管理的重要依据.海岛风险评价通常有两个方面,海岛自然灾害风险评价和海岛开发利用风险评价.针对海岛开发利用风险评价,应用遥感手段分析了海岛景观格局与海岛开发利用风险程度的关系,定义了海岛开发利用威胁指数和强度指数,建立了基于景观格局的海岛开发利用风险评价模型.然后,以2005年4月5日获取的5m分辨率的SPOT遥感影像为数据源,将提出的模型应用到渤海海域庙岛群岛中的大黑山岛、小黑山岛、北长山岛、南长山岛和庙岛进行评价,由现场调查情况分析可知评价结果是合理的.与传统的风险评价模型相比,本模型的优势在于应用遥感影像作为数据源,大大降低了对实地调查数据的需求.     

基于景观格局的太湖流域生态风险评估

以太湖流域为例,采用2000、2005、2010、2015年4期景观类型数据,结合Markov和CLUE-S模型对2030年不同情景下景观类型进行模拟,构建景观生态风险指数,运用空间统计、重心迁移等方法,对太湖流域生态风险进行研究,揭示其景观生态风险时空演化特征及其规律.结果表明: 2000—2015年,太湖流域以中生态风险和较低生态风险为主,高生态风险区主要分布在太湖湖区,低生态风险由太湖西南部和南部向太湖北部发达地区转移.景观生态风险与自然因素呈负相关,且相关性减弱,与社会经济因素相关性越来越强,景观生态风险受人类干扰越来越显著.社会经济因素对景观生态风险的影响,在不同城市化发展阶段的区域表现出显著差异:欠发达地区随着经济开发,景观日益破碎化,生态风险相应增加;发达地区则随着经济的进一步发展,城市化扩展使景观集聚成片,破碎度和分离度指数降低,生态建设得到恢复,景观生态风险随着经济发展开始降低.CLUE-S模型模拟预测表明,未来太湖流域景观生态风险将总体降低,主要以低生态风险和较低生态风险为主.太湖湖区不论在历史和未来都是高生态风险区,需要人们对太湖区域加强管理保护.     

基于电路理论的城市景观生态安全格局构建——以湖南省衡阳市为例

生态源地与廊道识别是生态安全格局构建的重要环节,以往研究较多关注物种迁移和扩散最优路径的选择,忽略了物种对路径选择的随机性,致使其结论未能客观地反映物种迁移和扩散过程。以衡阳市主城区为研究对象,利用InVEST模型生境质量分析模块结合Circuitscape 4.0筛选生态源地、生态廊道,继而通过Linkage Mapper评估相关生态要素重要性及连通性,构建生态安全格局并划定生态修复优先区域。结果表明: 研究区生态源地共有85处,以林地和草地为主,少量为坑塘和滩地,主要分布在蒸湘区西南部、雁峰区西部、珠晖区东北部和中南部,总面积为11.8 km²,其中,中心度大于100的生态源地有60处,占比70.6%。生态廊道有217条,潜在生态廊道有5条,主要由林地组成,其中,灌木林和疏林地比例最高,重要性较高的廊道主要分布在研究区西部,清除障碍点后,区域连通性得到明显改善,幅度最高为54.9%。根据累计电流值的提升程度,将生态修复优先区域分为3级:高级区主要涵盖4.3 km²的障碍点区域,主要分布在蒸湘区西南部、珠晖区东北部和中南部;中级区以夹点区域和中心度小于100的生态源地为主,面积为12.9 km²,主要分布在蒸湘区中部、珠晖区东北部和中南部;低级区包括51.8 km²的剩余生态源地,主要分布在珠晖区中南部。本研究通过耦合InVEST模型生境质量分析模块和电路理论构建了面向生物保护的生态安全格局,可为生物保护实践提供科学参考。     

基于景观结构的生态移民安置区生态风险评价——以宁夏红寺堡区为例

以宁夏自治区红寺堡区为例,以1995年、2000年、2005、2010年和2015年5期遥感影像为数据源,综合运用景观格局指数、生态风险指数、空间分析法以及地理探测器等多种研究方法,研究了移民安置区生态风险时空特征。结果表明:1995—2015年研究区景观格局发生了较大的变化,草地面积减少了2.97×10~4hm~2,耕地、林地、建设用地分别增加了1.90×10~4hm~2,0.42×10~4hm~2和0.43×10~4hm~2;在研究期间景观整体斑块数不断增加,其景观整体破碎度随之变大;研究区生态风险主要以较低风险和中风险为主,其中建设用地、沙地和未利用地生态风险值较高,在研究期间生态风险平均值由0.166降低至0.154,研究区生态风险值呈降低趋势。通过地理探测器诊断得出景观斑块数、景观破碎度、景观优势度、景观损失度、斑块密度等因素是安置区生态风险的主要影响因素。     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

基于景观指数的景观格局分析方法的局限性:以台湾宜兰利泽简湿地为例

对利用景观指数分析方法与航片解译获取的台湾宜兰利泽简湿地景观格局进行了对比分析.结果表明:景观指数仅能从几何特性解释景观在斑块与景观尺度上的空间特征,而无法解释从航片所观察到的景观结构与功能特性;通过对景观指数和研究区航片进行综合分析,可更加详细地揭示研究区的整体景观结构及其对应的景观功能,使针对景观格局的分析更加完整.基于整体性观点的评估景观结构的新方法,必将在未来的景观生态学发展中扮演重要角色.     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.     

山水资源型城市景观生态风险评价及生态安全格局构建——以张家界市为例

区域生态安全是现代城市健康发展的重要内容,科学认识与评价区域生态风险与构建生态安全格局,有利于综合提升区域生态安全水平。以张家界市2019年高分二号遥感解译数据为基础,使用GIS空间分析与Fragstats软件构建景观生态风险指数,对景观生态风险空间分布特征进行分析;利用最小累积阻力模型(MCR),以9个自然保护地为生态源地,以景观生态风险指数、植被覆盖度、高程、坡度、与道路距离、与水域距离构建阻力面,识别生态廊道与生态节点,构建生态安全格局并提出生态安全保护策略。结果表明：(1)研究区景观生态风险空间差异明显,生态风险呈现“中部、四周低,高值区总体沿澧水水系呈条带状延伸”的空间分布规律;(2)低、较低、中、较高、高生态风险分别占比21.59%、41.79%、22.57%、12.08%、1.98%,其中较低生态风险占比最高,高生态风险占比最低,各区县高生态风险压力排序为：永定区>慈利县>桑植县>武陵源区;(3)研究共识别出生态廊道24条,生态节点47个,生态廊道累积长达872.35km,生态廊道与生态节点分别呈现“三横四纵”、“中多西少,南多北少”的空间分布特征;(4...