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...     

生态安全格局构建及景观生态风险预测——以赛罕乌拉国家级自然保护区为例

自然保护区生态风险评价与预测对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。研究以赛罕乌拉国家级自然保护区为例,利用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观生态风险指数(ERI)评价研究区景观生态风险,结合最小累积阻力模型(MCR)构建生态安全格局,并借助斑块生成土地利用变化模拟模型(PLUS)模拟2030-2050年土地利用及景观生态风险演变状况,对研究区的风险管控与格局优化提出相应策略与措施。结果表明:(1)研究区景观生态风险呈北低南高的空间分布特征,以较低风险区为主,2000-2020年景观生态风险整体呈先下降后上升趋势; (2)重要生态功能"点"——56处生态源地、49个生态节点,"轴"——144条生态廊道,"面"——生态保育区、生态过渡区、合理利用区等3个生态功能区,共同构成了研究区的生态安全格局;(3)2030-2050年研究区主要以较低风险区为主,呈现北低南高的空间分布特征。从时空演变上看,2020-2050年赛罕乌拉国家级自然保护区景观生态风险呈下降趋势。研究成果可为自然保护区生态保护与治理提供决策参考。     

景观格局优化研究进展

随着景观格局、功能和过程研究的深入,格局优化作为景观生态学新的研究领域被提出,但其理论和方法的研究仍然是景观生态学研究的一个难点问题.本文通过分析国内外的学者的研究工作和发表论文,对景观格局优化重要问题进行了总结.景观格局优化是对景观格局、功能和过程综合理解的基础上,通过建立优化目标和标准,对各种景观类型在空间和数量上进行优化设计,使其产生最大景观生态效益（生态、经济和社会效益）和实现生态安全.研究的主要内容包括：景观格局优化的理论和方法研究,优化标准的研究和景观管理的研究.通过案例分析可以发现,多种研究手段的结合、定量化研究和景观格局优化评价标准将是格局优化实现的研究方向.     

珠三角城市群景观生态格局评价与优化

景观生态格局评价与优化对珠三角城市群森林质量精准提升与城市高质量发展具有重要的理论指导意义。本研究基于2021年森林资源管理“一张图”数据和数字高程模型数据,采用形态空间格局分析与最小累计阻力模型方法,对珠三角城市群景观生态格局进行评价与优化。结果表明：珠三角城市群可作为生态源地的斑块共435861块,面积为7346.60 km²,占珠三角面积的13.4%,通过面积与斑块重要性指数选取30个斑块作为研究区的生态源地,面积为2792.59 km²,占珠三角面积的5.1%。珠三角城市群整体自然环境优秀,生态阻力等级较小,外围生态阻力低,核心生态阻力高,林分类型与景观格局仍有较大调整空间,需通过调整林分树种组成与空间分布的方式进行优化。以30个生态源地、103个重点生态廊道和95个生态节点优化珠三角城市群生态网络,优化后的可能连接度指数和整体连接度指数提升率分别为297.5%和695.1%。优化结果能有效连接各生态源地,扩散生态源地的生态服务功能。     

渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用/覆被时空变化遥感研究

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化研究的重要核心问题之一,选择干旱区典型绿洲新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为研究靶区,利用1989年、2001年、2006年和2010年的同期遥感影像数据,借助RS和GIS技术,对绿洲土地覆盖变化信息进行定量提取和分析。结果表明:①1989—2001年,各类地物面积呈现五增二减的趋势:耕地、林地、中度盐渍地、水体和其他均有所增加;而轻度盐渍地和重度盐渍地有所减少;2001—2006年,呈现四增三减的趋势:耕地,轻度盐渍地,中度盐渍地和重度盐渍地均有所增加;林地、水体和其他均有所减少;2006—2010年,呈现四增三减的趋势:中度盐渍地,重度盐渍地、水体和其他均有所增加;耕地、林地、轻度盐渍地均有所减少。②随着时间的推移,各类地物的重心均有所偏移。其中水体的重心于1989—2001年间向北迁移的距离最远,为23.12 km;同期重度盐渍地重心迁移距离次之,为22.04 km。林地的重心于1989—2001年间逐年向西南方向迁移,并且迁移的距离逐年增大,中度盐渍地重心总体向西北方向偏移。③21年间,Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数均呈稳步增加的趋势,景观的异质性程度呈现上升趋势;聚集度差异不大,集中在78到85之间,说明斑块类型连接程度较高。1989—2006年,分维数增加,研究区的土地利用景观格局愈来愈复杂,人类干扰程度在不断增强;2006—2010年,分维数略有所下降,景观格局略有所改善。总之,21年间渭-库地区各类型土地利用情况变化显著,不仅各土地覆盖类型间面积转换频繁,而且土地利用景观格局发生了很大的变化。该研究确定了土地利用/土地覆被的时空变化规律,分析驱动因子,提出改良建议,研究结果对西部干旱区绿洲的环境演变和可持续发展研究具有现实意义,也是对全球变化研究的重要补充。     

外来树种桉树引种的景观生态安全格局

以大面积桉树引种区云南省澜沧县为研究区,以自然栖息地和生物多样性的整体保护为目标,利用最小累积阻力模型开展了桉树引种的景观生态安全格局的定量研究.结果表明:(1)基于GIS技术和“成本距离加权”制图分析工具,将生物和景观等综合因素融入最小累积阻力模型,把“源”扩展的生态过程与景观格局结合起来,应用于桉树引种的景观生态安全格局构建中是可行的.(2)选择次生常绿阔林为保护“源”,地表覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地和公路等为阻力因子,建立最小累计阻力面,识别了廊道、辐射道和战略点等生态安全格局组分;用最小累积阻力阈值划分了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和居民生活区等生态功能区,并界定桉树禁止种植区和桉树可种植区,最终组合成两个方案的中级和高级景观生态安全格局.方案一,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的33.48％和19.27％.方案二,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的28.37％和15.17％.(3)从“源”的扩展效果、保护广度、管理成本、难易程度及生态环境和经济社会发展要求等方面评价,认为方案二的中级安全水平格局能够相对满足澜沧县对生态、经济发展的要求.研究结果为制定研究区生态安全策略提供参考.     

基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

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     

武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律

以世界文化和自然遗产地武夷山中受自然和人类生态过程作用最为强烈和频繁的风景名胜区为研究对象,通过景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全度指数, 并借助空间统计学方法对武夷山风景名胜区景观生态安全度的空间分布特征和变异规律进行探讨。结果表明:①1986-2009年武夷山风景名胜区景观生态安全度总体上呈递增趋势;②1986-2009年风景区景观生态安全度Morans's I表现为一定程度的正相关,1986-1997年间正相关关系明显增强,且景观生态安全度全局自相关存在尺度响应;③1997年和2009年风景区景观生态安全度局域自相关格局较一致,而景观生态安全度的集群结构及显著水平在1986-1997年间发生明显改变;④风景区各时期景观生态安全度所表现出较强的空间相关性是结构性因素和非结构性因素综合作用的结果,地形地貌、土壤类型等结构因素对风景区景观生态安全度的空间分布起决定性作用,而非结构因素(旅游开发建设、毁林种茶、弃农种茶等人类活动)对景观生态安全度的演变有重要影响。     

基于景观生态风险评价的涪江流域景观格局优化

以流域为尺度进行景观生态风险评价以及景观格局优化,有利于为流域生态系统服务的提高和人类活动管控提供科学依据。以涪江流域为研究区域,从"自然-社会-景观格局"3个维度选取10个评价因子建立评价指标体系,采取空间主成分分析法（SPCA）对流域景观生态风险进行综合评价,再基于生态风险评价的结果和生态源地利用最小累积阻力模型（MCR）和网络分析等方法实现流域景观格局优化。研究结果表明：①涪江流域景观生态风险等级在空间分布上呈西北部高于东南部地区,主要是受自然和景观格局因子影响较大。②涪江流域所面临的生态风险问题较为严重,生态风险等级为中度及以上的区域面积总和为25596.51 km²,占研究区总面积比例的65.35%。③生态源地以林地和水域为主,面积为11194.28 km²,占流域总面积比例为25.58%。④构建生态廊道共41条,总长度为5229.04 km,其中原有廊道29条,新添廊道12条,提取生态节点53个;利用网络分析形成了以主廊道为"中轴",构建的生态廊道为"辅助",提取的生态节点为"枢纽"的较为完整的网络生态结构。对研究区景观格局优化前后的连通度进行对比,优化后的整体景观格局连通度得到较大幅度提升。     

Landscape ecological safety assessment and landscape pattern optimization in arid inland river basin: Take Ganzhou District as an example

Abstract

Landscape ecological security assessment aims to make a comprehensive evaluation of regional landscape ecological security through the construction of regional ecological security evaluation indicator system. According to the theory of landscape ecology, spatial principal component analysis (SPCA) and GIS techniques, we obtained the distribution of landscape ecological security pattern of Ganzhou District, Gansu province, China. We obtained the ecological sources, corridors, and nodes according to the minimum cumulative resistance (MCR) model to optimize the structure and function of ecological function network. The following results were found: the comprehensive landscape ecological security situation of the research area was on the average. The spatial distribution pattern of landscape ecological security level indicated that the low level of safety were mainly distributed in the Gobi and desert areas in the north, accounting for 19.9% of the study area, while the high safety level was mainly distributed in the northwest and southeast of the Heihe River basin, accounting for 24.8% of the study area. With points, lines, and surfaces being interlaced, a regional ecological network was constructed, which was consisted of six ecological corridors, 14 ecological nodes, a large ecological source area and a plurality of small source areas, and could effectively improve landscape ecological security level of the study area.     

基于空间主成分和最小累积阻力模型的内陆河景观生态安全评价与格局优化——以张掖市甘州区为例

以干旱内陆河主要生态环境问题为出发点,利用景观生态学方法、空间主成分分析和GIS技术,获取甘州区生态安全格局的分布状况.选取海拔、坡度、自然和文化景观保护区、土壤类型、土壤侵蚀量、植被覆盖度、距道路距离、距工业用地距离、距居民点距离以及距水体距离等10个要素作为约束条件,并采用景观最小累积阻力模型构建生态廊道和生态节点来优化生态功能网络的结构及功能.结果表明： 甘州区生态安全综合状况一般,以中等安全水平为主,面积为1318.7 km²,占研究区总面积的36.7%.低度安全水平的区域主要位于研究区北部,占研究区总面积的19.9%.构建了由6条生态廊道、14个生态节点、1个较大的生态源区和若干个小面积源区组成的点、线、面交织的区域生态网络格局,将有效改善研究区的生态安全水平.
     

南方丘陵山区生态安全格局构建与优化修复——以瑞金市为例

构建科学合理的生态安全格局、落实生态保护修复与空间优化是促进区域生态系统健康运行和社会经济可持续发展的重要途径。以南方丘陵山区瑞金市为例,综合生态敏感性评价与最小阻力模型,解构瑞金市生态安全格局及其自然生态与社会经济特点,并提出生态保护修复与空间优化方案。结果显示：(1)瑞金市生态源地共有123.22km~2,占总国土面积5%,主要为重要山林地和水域,环绕中部盆地呈卫星状分布;(2)潜在廊道119条,生态节点72个,在周边山地呈闭合网络状,但中部盆地廊道单一、节点密集,网络连通性较低;(3)瑞金市是典型的高原型阻力面,中部盆地城镇发展区、沟域经济延伸带、西部工矿挖采点生态阻力高、源地辐射弱,应生态预警与重点修复。瑞金市生态保护修复与空间优化应宏观统筹、分区推进、精细落实,划分生态修复核心区、生态监测预警区、生态保护缓冲区和生态保护重点区,明确空间管控原则、分区推进生态保护,围绕“源地-廊道-节点”落实生态修复。     

区域生态安全格局研究进展

如何构建一个安全的区域生态格局,对土地可持续利用和区域生态安全有重要意义。区域生态安全格局的构建需要多学科的综合、多角度的分析和多种实现手段的结合,一般从景观格局优化、土地资源优化配置和景观恢复等途径入手,构建结构合理、功能高效、关系协调的区域生态安全模式。在分析国内外相关研究进展的基础上,对区域生态安全格局构建在数量优化、空间优化和综合优化等方法进行了总结,在此基础上提出了构建区域生态安全格局的思路：区域生态现状评价、情景预案与目标设定、区域生态安全格局设计、方案实施及其效果评价、方案调整与管理。未来区域生态安全格局研究的趋势表现为：空间优化模型的进一步改进;区域生态安全标准量化的探索;注重公众参与机制和不同组织水平利益相关者的协调。     

生态脆弱区生态安全格局构建研究

构建生态脆弱区生态安全格局对维护区域生态安全至关重要。传统的生态安全格局构建多以静态生态指示因子为基础指标,对重要物种的迁徙过程考虑较少,容易忽略生态服务和物种丰富度较低、但对物种迁徙具有重要意义的区域,造成栖息地功能性丧失。因此,以日喀则市为例,基于生境适宜性评价进行生态源地识别,从地形、土地利用等方面构建生态阻力评价指标体系,应用最小累积阻力模型（MCR）识别生态廊道,并将生态廊道与阻力脊线的交点作为生态节点,进而结合生态服务空间特征构建生态安全格局。结果表明：（1）生态源地以草地、未利用地、水域和林地为主,面积8.3万km²,主要集中在日喀则南部沟谷地区、中部雅江河谷地区和北部高山地区;（2）生态廊道累积长达5135 km,主要沿河流或者山体呈网状分布;（3）生态节点主要分布在南部边境地区,用地类型以未利用地为主,是未来需要加强保护的关键区域;（4）建议构建"两屏-一流域"的生态安全格局,保障全市生态安全。该区域总面积5.17万km²,约占市域总面积的29%,能够支持12种物种栖息及迁徙,并分别保护了全域72.0%的水源涵养极重要区、69.9%的土壤保持极重要区、57.5%的防风固沙极重要区和99.6%的碳固定极重要区。生态廊道和生态系统服务相结合构建区域生态安全格局可为脆弱区生态系统和物种保护提供决策工具。     

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。     

海口市生态用地变化与安全格局构建

城市化过程中,城市生态用地变化与安全格局构建对于城市生态系统健康、城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义,生态用地的变化直接影响生态安全格局变化,生态用地安全格局又对生态用地的规划有指导作用。基于GIS技术,对海口市1991年至2016年生态用地的时空变化过程进行研究,进而分析生态用地演变。选取高度、坡度、水资源安全作为生态安全影响单因子,并分级赋值,构建综合生态用地分布格局。以底线型生态用地为源,基于最小累计阻力模型(MCR),以阻力阈值作为分级边界,划分不同安全水平的生态用地区域,进而确定源间生态廊道、辐射道与战略点,构建生态用地安全格局。分析结果表明:1991年至2016年,海口市三类生态用地变化最大,其中林地减少13.33%,园地增加9.136%,坑塘水面增加3.71%。南渡江以西生态用地从以林地为主转为园地与建设用地为主,其余地区变化较少。生态用地安全变化区域集中在海口市西部与东部,其中西部高安全水平区减少,整体安全水平急剧恶化,东部高安全水平区略有提升。故需要制定和实施合理的生态用地保护政策,对生态用地格局进行优化调整,以期构建区域内生态环境协调发展的可行方案。     

土地利用生态安全格局研究进展

土地生态安全格局研究不仅可以为有效解决水土流失、土壤退化等区域生态安全问题提供新的思路,而且对提高区域土地生态系统的安全性和可持续性具有重要的现实意义。从土地利用生态安全评价、面向生态的土地利用格局和土地生态安全格局构建方法3个方面,综述了土地利用生态安全格局的研究现状和最新进展,并对今后的研究方向进行了展望,以促进土地生态安全格局研究的继续深入开展。提出近期的研究重点主要包括：（1）面向生态安全格局设计的生态安全评价方法与模型;（2）不同类型生态脆弱地区的土地生态安全格局;（3）土地生态安全格局的空间显示模型;（4）区域土地生态安全格局情景模拟。