长江流域景观格局与生态系统水质净化服务的关系

流域景观格局通过影响生态过程,改变进入河流污染物的数量,进而对水质净化服务产生重要影响,探讨流域景观格局对水质净化服务的影响对于流域景观规划、生态系统保护和生态系统服务提升具有重要意义。以长江流域为研究区域,在分析45个子流域景观格局特征、应用In VEST模型评估流域水质净化服务基础上,探讨了两者的关系,结果表明:①景观组成上,长江流域农田和城镇面积比例分别与生态系统水质净化服务存在显著对数关系(P0.01),森林面积比例则与之呈极显著正相关关系(P0.01);②流域景观配置上,斑块密度和景观破碎度与水质净化服务呈显著负相关(P0.01),而平均斑块面积和形状规律相反(P0.01);③斑块类型水平上,森林平均斑块面积、灌丛/湿地平均斑块形状与生态系统水质净化服务呈显著正相关(P0.01),而农田平均斑块面积/边缘密度、城镇斑块密度则与之呈显著负相关(P0.01);④森林主导景观的子流域,仅有景观破碎度与生态系统水质净化服务呈显著负相关,而农田主导景观的子流域,景观蔓延度、香农多样性与其分别呈正相关(P0.01)。研究结果可以为长江流域生态系统水质净化服务的提升提供多途径的管理信息:流域景观尺度上,增加森林面积比例、控制农田与城镇面积比例,并减少景观破碎度而增加平均斑块形状复杂性;斑块类型水平上,可增加灌丛/湿地斑块形状复杂性,减小农田边缘密度和城镇斑块密度;森林主导景观的子流域应降低景观破碎度,以农田主导景观的子流域则应该增加斑块类型丰富度和团聚程度。研究也可为其他流域水质净化服务管理提供参考。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

华北平原地区景观格局对麦田害螨种群数量的影响

农业生产的集约化经营导致农田景观格局日趋单一,而农田景观格局的变化势必对害虫种群产生深刻的影响,阐明景观因子对害虫种群的作用是通过生境管理进行害虫控制的基础。以华北平原地区的山东省为研究区域,24个县级单元为样点,通过对卫星遥感影像和土地覆盖分类数据的分析,获取了样点单元的景观格局指数,同时定点调查了样点单元的麦田害螨种群数量。利用相关性分析明确了影响麦田中两种害螨—麦岩螨(Petrobia latens(Müller))和麦圆叶爪螨(Penthaleus major(Duges))种群发生的主要景观因子。研究结果表明景观因子对麦田中两种害螨种群均有显著影响,而两种害螨对景观因子的响应并不一致。麦岩螨的发生量与森林的最大斑块面积指数和平均斑块面积均呈显著正相关,而与森林类的形状和水体的景观形状指数均存在显著负相关;麦圆叶爪螨的发生量同水体的总面积、斑块面积比例、最大斑块面积指数以及县域范围的平均斑块面积均呈显著负相关,而与水体类的形状呈显著正相关。因此在麦田害螨发生较重的地区,在区域性景观规划时,可以通过优化农田周围的森林和水体管理,不利于其种群发生,从而达到对麦田害螨种群生态调控的目的。     

祁连山东段生态敏感性对景观动态变化的响应

基于3S技术, 对祁连山东段2000—2016年的景观动态变化和生态敏感性进行了分析。结果表明: (1)草地的面积增加, 斑块数量减少, 形状结构趋于松散且简单化; 森林和冰雪的面积和斑块数量减少, 形状结构趋于紧密但简单化; 灌木的面积和斑块数量增加, 形状结构趋于松散但复杂化; 裸地和水域的面积增加, 斑块数量减少, 形状结构趋于紧密但简单化。(2)景观整体多样性水平增加, 异质性和破碎化程度增大, 各景观要素向着均匀化且分散的趋势发展。(3)景观类型面积指数、破碎度和分离度对生态敏感性的影响最大, 其次是平均斑块面积指数。(4)研究区的生态敏感性处于低敏感性水平, 总体上呈增加趋势。总的来说, 人类活动的干扰是造成景观和生态敏感性变化的决定性因素。研究结果对于区域景观的维护和可持续发展具有积极意义。     

科尔沁沙地景观结构特征对沙漠化过程的生态影响

采用方差分析(ANOVA)、相关分析和回归分析,从时间和空间2个尺度对科尔沁沙地景观结构特征对沙漠化的生态影响进行了研究.结果表明,任何单一景观结构对沙漠化的影响都不明显.多因子PCA分析表明,景观结构对沙漠化有明显作用,它是景观承载了自然和人为作用后的景观要素组合对沙漠化的二次作用,是自然与人为作用的结果反馈.在时间尺度上,第一和第二分量占总信息量的90.26%,说明在过去40年中景观结构对沙漠化的影响相对简单,只有一个峰值.在空间尺度上,第一和第二分量占总信息量的80.20%,景观结构对沙漠化的驱动作用相对复杂,有2个峰值.这表明景观结构特征对沙漠化的影响在空间尺度上要比时间尺度上更为复杂.     

内蒙古多伦县土地沙漠化景观格局变化特征

利用景观分析软件Fragstats 3.3和内蒙古多伦县1960、1975、1987、1995、2000、2005年6期遥感影像解译结果,分析了1960—2005年间土地沙漠化景观格局变化.结果表明:1960—1995年间研究区土地沙漠化面积呈先增后减趋势,总沙漠化面积增加212.70km2,沙漠化斑块数先增多后减少,景观多样性和均匀性上升,轻度、中度、重度沙漠化斑块形状趋向简单;1995—2005年间研究区沙漠化斑块数大幅增加,景观多样性和均匀性下降,轻度、中度、重度沙漠化斑块形状趋向复杂;严重沙漠化斑块形状在1960年以后一直趋向复杂化.整个景观在研究期间表现为完整-破碎-完整-破碎的趋势,由轻度到严重沙漠化,其景观类型的破碎化程度逐渐降低.     

区域性农田景观格局对麦蚜及其天敌种群的生态学效应

明确农田景观格局对害虫及其天敌种群的生态学效应,是开展区域性害虫生态调控的基础.以前的研究大多集中于小空间尺度下、单个景观因子对昆虫种群的作用,而从省级范围的大空间尺度、多个景观因子的分析很少.本文以山东省区域性小麦种植区为研究对象,基于遥感影像和土地覆盖分类数据以及田间调查的昆虫种群数据,分析了景观组成类型(component type)、构成比例(component proportions)和形状结构(shape structure)多因子对麦蚜及其天敌寄生蜂和瓢虫种群的综合作用.结果发现,农田景观组成类型中斑块类型(patch type)越多,越利于麦蚜和天敌瓢虫种群数量的增长;且斑块密度(patch density)越大,越利于麦蚜寄生蜂和天敌瓢虫数量的增加;景观形状结构中边界密度(edge density)越高,也越利于麦蚜寄生蜂和天敌瓢虫种群数量的增加.进一步定量评估了农田景观组成类型、构成比例和形状结构对麦蚜及其天敌种群影响的作用大小.结果表明,三类景观格局因子对麦蚜影响较小,权重为9.81%;而对麦蚜寄生蜂的影响权重为25.87%;对天敌瓢虫种群高达47.86%.本研究清楚地表明,通过优化农田景观中作物与非作物生境布局,可直接调节和增加天敌昆虫种类与数量,有效控制和减少小麦蚜虫的种群数量,从而提高区域性农田景观中天敌昆虫的生物控害服务功能.     

海岛植被景观异质性空间特征对地形变化的响应——以大长山岛为例

海岛植被景观异质性作为海岛生态系统健康状况的重要表现形式之一,其变化过程与机制影响着海岛生态系统生态学过程。本文利用遥感技术和景观生态学方法,以大长山岛作为研究对象,识别了海岛植被景观异质性空间变异对地形因子的响应规律。结果表明:1)高程、坡度与植被景观异质性参数在空间上显著相关,并具有相似的变化趋势,与其负相关依次为:面积加权平均斑块分维数(AWMPFD)总边缘长度(TE)斑块数量(NP)面积加权平均形状指数(AWMSI),与其呈正相关的为:平均斑块大小(MPS)平均斑块边缘密度(MPE)。2)坡向对植被景观异质性影响不明显,在小尺度区域内,坡向与TE、MPE相关性不显著,与其他4个景观指数弱相关。     

近20年来张掖绿洲农田与草地斑块动态

应用GIS技术分析了1985-2006年张掖绿洲农田和草地的斑块动态特征.结果表明:1985-2006年,农田以未变斑块和延展斑块为优势斑块类型,草地的优势斑块则为未变斑块和收缩斑块.农田和草地斑块动态格局的共同点是:未变斑块平均斑块面积都最大,分别为214.64和149.50 hm2;斑块数量和斑块类型形状指数较小,在景观上聚集程度较高,呈集中连片分布.新生斑块的斑块类型形状指数最低,分别为23.88和15.58,在景观上呈聚集分布.农田和草地斑块动态格局的不同点是:农田景观以小斑块在原来斑块基础上的延展为主,草地景观则以原生斑块的收缩为主.从斑块的来源和去向看,近20年来张掖绿洲农田、草地和戈壁(基底)斑块间存在强烈的相互转化,人口增长、水资源约束、经济发展能力和气候变化等是主要驱动力.     

环巢湖地区多水塘景观时空格局演变特征及其驱动因素

快速城市化背景下,小型水体(人工、自然、半自然)景观正在大量消失,以环巢湖地区多水塘景观(水塘面积小于10 hm2)为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3软件对1989年、2000年和2016年3个年份环巢湖地区多水塘景观格局时空动态进行分析,运用地理探测器深入探讨多水塘景观面积变化驱动要素,对帮助理解多水塘景观演变带来的景观格局——过程关系及多水塘景观保护、利用和恢复等具有重要的现实意义。研究结果表明:(1) 1989—2016年间,农田景观面积比例呈下降趋势,表现的更加破碎,建设用地景观面积比例大幅度增加,森林绿地景观持续破碎化,水体景观面积比例下降,多水塘景观斑块数量、面积、斑块形状指数、最大斑块指数均呈下降趋势;(2)基于3 km×3 km网格单元多水塘景观时空演变特征分析表明,巢湖北岸多水塘景观集中在烔炀镇、黄麓镇,巢湖南岸多集中在白山镇、盛桥镇和槐林镇,这些地区也是多水塘景观格局变化最剧烈的地方;(3)基于地理探测器,揭示环巢湖地区多水塘景观用地变化的主要影响因子。因子探测结果表明,自然环境条件中的坡度因子q值最大,为0.545,其次为建设用地变化量、农田变化量、人口密度变化量和林地变化量等,交互探测结果表明,多水塘景观面积变化各因子交互作用后,对多水塘景观面积变化的影响显著增强,由此表现出多水塘景观变化影响要素的多样性和复杂性。     

桂西北喀斯特区域景观结构特征与石漠化的关系

采用典范对应分析方法（CCA）,从景观类型和景观两个层次选取了16个景观格局指数来表征景观结构特征,分析了广西省环江县喀斯特区域的景观结构与石漠化强度的关系.结果表明,平均斑块面积、平均旱地斑块面积、景观形状指数和聚集度指数与CCA排序的前两个排序轴相关性强,对区域石漠化过程具有重要影响.研究区潜在石漠化主要与平均旱地斑块面积、平均旱地斑块分维数和平均灌木林地斑块分维数呈较强的正相关,与旱地斑块数呈负相关;轻度石漠化与分维数、平均未利用地斑块分维数和灌木林地斑块数的正相关性较强;中度石漠化和重度石漠化主要与平均未利用地斑块面积呈正相关、与平均灌木林地斑块分维数呈负相关,说明景观结构特征对土地石漠化程度具有一定的指示意义.排序分析结果较清晰地解释了研究区石漠化程度沿景观结构特征梯度的变化规律.     

毛乌素沙地景观格局变化研究

通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算,分析了50年代到90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明,50年代以来,毛乌索沙地景观发生了巨大变化,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加,固定沙地面积迅速减少,农田面积明显增加,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势,而90年代,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展,各种景观要素类型之间相互转化,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化,大型斑块数量减少,小型斑块数量增加;流动沙地面积增加的同时,一方面,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块,另一方面,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透,形成更多的小型斑块,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)种群空间格局对比

以空间自相关分析、半方差分析和九项轨迹方差分析等方法对比研究了毛乌素沙地优良固沙小灌木油蒿(Artemisia ordosica)在不同沙地条件下的小尺度种群格局.结果表明:在半固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较强,同时斑块与斑块间隙的分化较为显著;在固定沙地上油蒿种群的空间自相关性和空间异质性较弱,同时斑块与斑块间隙的分化较轻微.半固定沙地油蒿种群的空间格局可能受控于地表风沙流,因为频繁而强烈的风沙流可以通过淘汰非聚集植株促使油蒿种群发生斑块分化.聚集斑块不仅是半固定沙地油蒿种群生存的重要形式,而且是半固定沙地油蒿种群继续发展的基础.在半固定沙地上油蒿种群的面积扩增很可能通过斑块边缘的连续性扩张过程实现.固定沙地油蒿种群缺乏斑块分化的现象可能与种群盖度高和种内竞争剧烈有关.研究结果对流沙治理具有指导意义,当把油蒿人工移栽到流动沙地时,如果将其配置为斑块与斑块间隙交替排列的格局,将有助于提高流沙固定和植被恢复重建的效率.     

黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析

以1986年和2000年的酒泉市遥感数据为基础资料,利用GIS软件生成研究区的景观类型图,计算各景观斑块的面积、数目、形状等空间特征和基于景观空间邻接的绿洲生态安全指标,进而在空间格局方面对绿洲的生态安全进行评价,以了解在人类活动影响下酒泉绿洲的生态安全状况,为该地区生态环境保护提供科学依据。结果表明：（1）从1986年到2000年,绿洲不断扩张,各绿洲斑块类型面积呈增加趋势,同时强烈的人类活动也造成了沙地和裸土面积的增加;（2）从1986年到2000年,受沙化威胁程度最大的斑块类型由耕地变成了草地,而城乡居民用地始终是受胁程度最小的斑块类型;除了城乡居民用地,各绿洲斑块类型受沙化的潜在威胁程度是增加的,人类有目的性的干扰活动改变了干旱区有限水资源的分布与分配,社会经济发展的同时导致了生态环境的退化;（3）与1986年相比,2000年各绿洲斑块类型受盐碱化威胁呈减弱趋势,表明注水洗盐改良土壤使得局部地区生态系统向良性方向演替。干旱区绿洲生态环境有脆弱性和易变性的特点,加强区域景观生态建设和生态安全控制有利于将景观演化导入良性循环。     

Fragmentation in the Legal Amazon,Brazil: Can landscape metrics indicate agricultural policy differences?

Large-scale land conversion for agriculture in Brazilian Amazonia is occurring at persistently high rates. Basin-wide net land use and land cover changes imply substantially different situations between distinct regions and states due to different agricultural policies. This research used eight landscape metrics to quantify and investigate the spatial patterns of cattle pasture and cropland throughout the states of Pará, Mato Grosso, Rondônia, and Amazonas. These metrics were patch density (DEN), mean patch size (MPS), largest patch index (LPI), mean edge density (MED), mean twist number (TWI), corrected perimeter-to-area ratio (CPA), fractal dimension (FDI), and fragmentation index (FRG). A total of 1852 patches were analyzed, originating from 86 samples in 71 different plots, covering a total of 177,500 km² throughout all four states.Principal component analysis showed a partial overlap in the spatial pattern of agricultural patches between all states. The largest percentage of variance was explained by patch area metrics, which can be related to the different approaches in agricultural policies, but no clear division between the states was identified in this dimension. The metrics quantifying patch shape were de facto independent of deforestation area, and related to the second principal component axis. Although some overlap in this dimension was present as well, these metrics proved a possible measure for discerning the patterns of agriculture attached to a certain state. Different land use policies are hypothesized to lead to more heterogeneity in landscape patterns in an early stage, yet the increasing influence of both cropland and pasture agriculture eventually leads to more uniform landscapes in which spatial differences gradually disappear.     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

重庆中梁山不同石漠化生境中石生南亚毛灰藓斑块的空间分布格局

基于重庆市中梁山喀斯特(Karst)地区3种不同石漠化生境(潜在石漠化、轻度石漠化和中度石漠化)中0.75 hm2样地的数据,以石生南亚毛灰藓(Homomallium simlaense)的3种斑块(小斑块、中斑块和大斑块)为研究对象,运用点格局O-ring的单变量和双变量统计方法对斑块空间格局以及斑块间的关联性进行生态学特性与形成过程分析,取得以下结果。(1)南亚毛灰藓总斑块数量关系为轻度石漠化潜在石漠化中度石漠化;在3种石漠化生境中,各种类型的斑块均呈现出小斑块中斑块大斑块的数量变化。(2)小斑块和中斑块在小尺度上主要为聚集分布,其它尺度上为随机分布;大斑块在整个尺度上都呈随机分布。(3)中斑块与小斑块在3种生境中均在小尺度上有显著的关联性;大斑块与中斑块仅在潜在石漠化生境中的小尺度上有关联性,其它斑块间在不同生境与尺度上均无关联性。(4)环境因子中坡度和石缝数对斑块的分布起很大作用,但是相对湿度是影响分布的主要因子。(5)在相对湿度和郁闭度胁迫方面,小斑块和中斑块随环境胁迫增大而趋于聚集分布。研究结果表明,苔藓斑块大小及其分布式样在石漠化地区裸露岩石的生态恢复中具有重要指示意义。     

沙化土地封禁保护政策的农户满意度及影响因素分析——以甘肃省为例

农户是生态治理政策的"践行者",也是政策效果的"检验者",其满意度对政策的可持续实施至关重要。基于甘肃省沙化土地封禁保护区周边1417份农户调查数据,运用帕累托分析方法和Ordered Logit模型,就沙化土地封禁保护政策的农户满意度及影响因素展开分析。研究结果表明:沙化土地封禁保护政策的农户总体满意度介于"一般"和"满意"之间,均值为3.67("非常满意"为5);外部影响因素分析表明,政策实施效果中风沙危害削减程度、荒漠化逆转程度、家庭收入提升状况、破坏行为减少程度与农户满意度之间存在正相关性;生态变化感知中的风沙强度、水资源紧缺程度对农户满意度起负向作用,降雨(雪)次数变化、荒漠植被盖度对农户满意度起正向作用。农户内部自身因素中,家庭人均收入、耕地、政府补贴、性别、教育程度、健康状况与农户满意度均通过显著性检验。控制变量因素中地方政府治理重视程度与农户满意度呈正相关性,平原地区的农户满意度明显高于山区。从政策角度看,农户生计改善是未来沙化土地封禁保护政策成功实施的关键保障。     

Impact of land use intensity on sandy desertification: An evidence from Horqin Sandy Land,China

It has been widely accepted that high land use intensity contributes to sandy desertification in Northern China. However, it is surprising that it is even not easy to find an explicit definition and proper indicator for the term “land use intensity” in the sandy desertification related literatures. To better understand the association between sandy desertification and its driving factors, especially in the context of the synergistic roles of both climatic and anthropogenic variables, an indicator for land use intensity was developed in this paper for quantifying the relative role of land use output on different kinds of vegetation cover. The results indicated land use intensity increased rapidly from 1980 to 1995, obviously decreased from 1995 to 2000, and increased slowly after 2000 as a result of the continued increase of socioeconomic pressures and the fluctuating changes in vegetative cover.An ARDL model was established and applied to analyze the correlation between the area of bare sand land and land use intensity with the influence of annual precipitation in temporal dimension. The area of bare sand land was significantly affected by land use intensity in the long run. However, in the short run, the area of bare sand land was mainly impacted by the auto-correlation effect of itself in temporal dimension and by the annual precipitation. The improvement of the sand dunes obviously reduced the risk of sandy desertification under the condition of specific land use intensity.Before analyzing the correlation between land use intensity and sandy desertification, specific skills were applied to improve the model, including data interpolation and regression verification, since there would be regression biases resulting from the acquisition and processing of time-series data of different sources. Results showed that the area of bare sand land (S_t)and the land use intensity (LI_t) were time-independent. Lag terms of these two variables were added to improve original model.Changes in socioeconomic pressures and ecological restoration projects had obvious influences on land use intensity. Along with the steady increase of socioecological pressures on land and the changes in vegetative cover resulting from various ecological protection strategies and ecological restoration projects, shifts in land use intensity followed a different trend with the population and the social-economic demands. Nonetheless, the continuous increase of socioeconomic demands will increase land use intensity in the long run, so that the risk of sandy desertification remains high.