太湖流域景观空间格局动态演变

基于2000、2010和2015年的土地利用数据集,利用景观格局指数、动态变化模型、景观转移矩阵及CLUE-S模型预测的研究方法,对太湖流域景观空间格局动态演变进行分析.结果表明: 2000—2015年间,流域景观类型始终以耕地、建设用地为主,景观破碎化程度加强,分布呈现均匀趋势.从动态转移变化来看,耕地和建设用地变化显著,分别以2.1%和8.4%的速度减少和增加了6761和6615.33 km²;由景观转移可见,耕地减少部分主要转变为建设用地,有7866.30 km²的耕地转变成建设用地,占耕地变化量的91.6%,对建设用地增加的贡献率达到96.5%.各县市的耕地、建设用地变化趋势与整个太湖流域相同,其中,上海市中心城区、浦东新区、临安市、宝山区、闵行区、嘉定区和常州市的耕地和建设用地面积变化尤为突出.结合总量变化与CLUE-S模型模拟2030年景观格局动态演变表明,自然发展情景下耕地和建设用地的变化幅度最大;在生态保护情景下草地面积猛增,动态度达到54.5%;在耕地保护情景下耕地和建设用地的变化幅度骤减.     

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.     

疏勒河中游土地利用与景观格局动态

利用1976年Landsat MSS、1989年Landsat TM、2000年Landsat ETM+和2010年TM遥感影像,运用GIS和景观生态学方法,分析了1976-2010年疏勒河中游玉门市土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:1976-2010年间,玉门市土地利用类型转移的主要方向是草地和戈壁转化为耕地、耕地转化为建设用地、草地转化为戈壁;土地利用变化经历了“缓慢变化-急剧变化-显著变化”的过程,景观密度持续增大,最大斑块指数先增大后减小,面积加权形状指数增大,形状趋于不规则;斑块间的最邻近距离减小,景观逐渐向具有多种要素的密集格局演变,更加破碎;不同斑块间的分离度减小;景观的多样性和均匀度先减小后增加.农业人口增长和经济发展是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,气候和政策因素也是重要的影响因素.     

基于CA-Markov模型的呼图壁县土地利用景观格局预测研究

以2002、2009、2016年三期遥感影像数据为基础, 运用GIS技术及景观生态学理论, 对呼图壁县近14年的土地利用景观格局变化特征及其各景观类型空间转化特点进行了分析。并结合CA-Markov模型对土地利用类型特征参数、景观格局指数等进行模拟, 预测和分析未来7年土地利用和景观格局演变特征。结果表明: 从时间尺度分析, 研究区内景观格局有较大变化, 主要表现为耕地与建设用地的增加; 从景观类型转移分析可知, 耕地与建设用地的交替变化最为显著, 其主要集中于中部地区; 景观类型水平指数分析得到, 林草地、水域及耕地整体破碎化程度低, 未利用地则表现相反; 从景观水平分析可知, 研究区内景观整体破碎度与复杂度增高, 同时斑块逐渐趋于离散分布, 景观结构不稳定性增加。研究结果可为该区域提供更为科学有效的生态环境保护措施, 以期为制定相关土地利用政策和合理配置土地资源提供参考。     

南四湖湿地景观空间格局动态演变

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.     

小流域土地利用景观格局对水质的影响

运用GIS技术及SPSS统计分析的方法, 探讨了芦山县清源河流域土地景观格局对河流水质的影响, 并分析了丰水期、平水期和枯水期土地景观格局与河流水质的关系。结果表明: (1)林地、湿地和草地与河流水质呈显著负相关; 耕地和建设用地以及LC与河流水质呈显著正相关; (2)景观格局指数PD、FN和SHDI与河流水质呈显著正相关; LPI和CONTAG与河流水质呈显著负相关; (3)总体分析看出枯水期土地景观格局对河流水质的影响较丰水期更为显著, 丰水期下游区域(4#、5#和6#区域)土地景观格局对河流水质影响比上游区域(1#、2#和3#区域)大。     

太湖流域建设用地与耕地景观时空演变及驱动力

以2000、2010及2015年的土地利用数据集为数据源,利用格网化、景观梯度、Logistic回归模型及CLUE-S模型研究方法,对太湖流域建设用地与耕地景观时空演变特征及驱动机制进行分析。研究结果表明:2000—2015年间流域内建设用地景观面积增加与耕地景观面积缩减趋势明显,高建设用地景观梯度区主要集中在沪宁线沿途城市地区,并逐渐向周边扩展,尤其是苏州市、无锡市、常州市、上海市以及杭州市周边地区,动态变化程度最为显著,原有大城市中心以及西部和西南部丘陵地区,动态变化幅度相对较小。两种景观类型的变化深受自然环境与社会经济因素的影响,且后者为主要驱动因素。结合CLUE-S模型模拟,不同情境下2030年两种景观类型时空演变存在显著差异,自然发展情景下高景观梯度值区间的建设用地面积最大;生态保护情景下,建设用地增幅明显降低,但耕地仍大幅缩减,多转为生态用地;而耕地保护情景下高景观梯度值区间的耕地面积最大。研究揭示了流域内耕地被建设用地占用过程的空间规律性,从而为太湖流域土地管理决策及城市规划建设提供依据,对解决流域内经济建设与用地矛盾提供一定的借鉴与参考。     

土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响

基于1990—2013年土地利用数据和统计年鉴数据,构建CPI指数修订生态系统服务价值(ESV)系数,并进行淮河上游土地利用结构及空间格局的时空演变特征分析和ESV评价研究,探讨ESV对土地利用结构和格局变化的响应关系。结果表明:(1)淮河上游区域ESV整体呈上升趋势,1995—2005年ESV出现波动下降,在2010年前后明显上升,2010—2013年ESV增值高于其他时段;(2)ESV增量呈现山地丘陵区平原区的地形梯度效应,且其生态增值主要来源于林地和水域贡献;(3)ESV与土地利用时空变化和土地景观格局丰度和聚集度变化存在明显相关,说明了合理的土地利用开发方式及适当的开发速度将有助于改善生态系统服务,开发过程要兼顾地类优势,避免地类斑块过度破碎化;(4)CPI指数修订ESV系数方法,能够消除时间序列内物价变动因素,使得计算结果更贴近实际ESV,提高了多个时期生态系统服务评价的准确性和可比性。     

江苏太湖流域景观格局特征分析

为更好地理解城市的景观生态学意义, 研究计算了江苏太湖流域景观类型多样性的空间聚类特征。结果表明: (1)局部空间自相关系数Getis-ord Gi*显示研究区土地利用景观类型多样性存在高值聚类区, 其形状与研究区城镇建设用地分布格局相似。(2)城镇建设用地主要与农村建设用地和水域景观毗邻, 其两侧300 m 缓冲区内主要景观类型为水域和林地, 其景观破碎度小。(3)经济的快速发展对研究区的土地利用景观格局影响较大, 其对江苏太湖流域的景观多样性起着重要的作用, 因此, 需进一步提高城镇建设用地周边自然景观, 如林地、草地等的连通度, 保持周边景观多样性。     

厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究

以厦门湾海岸带为研究区, 基于1989 年与1997 年Landsat TM、2010 年SPOT5 遥感影像, 在遥感和GIS 技术支持下, 建立了厦门湾海岸带景观类型空间数据库。运用景观类型变化表征模型与景观格局指数方法, 对近22 年来研究区景观格局变化时空动态特征进行了定量分析。研究结果表明: 厦门湾海岸带景观格局发生了较大的变化。农用地面积持续减少且降幅最显著, 而城镇用地与建设用地则快速扩展; 其中前者由占总面积的72.75%下降到30.67%,后者由占总面积的4.60%上升到38.97%。土地利用类型之间、以及各土地利用类型与滨海湿地之间的动态转化频繁,土地利用类型之间的转化以农用地和滨海湿地向城镇用地与建设用地转化为主。在1989-1997 年农用地净转出面积为13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为4268.82 hm2; 在1997-2010 年农用地转出达到20910.24 hm2, 典型滨海则转出 5931.64 hm2。在景观水平尺度上, 景观格局向着多样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观破碎化程度加深。景观格局变化的驱动因素主要为社会经济发展与政策调整。     

沈阳市东部土地利用格局变化

以沈阳市东部１９７６～１９８９年的历史航空像片为基础,以地理信息系统（ＧＩＳ）技 术为手段,分析土地利用的空间格局及其变化．结果表明,针叶林、水田平均嵌块体大小增 加,旱地、落叶林、灌丛平均嵌块体大小减少;分数维值略有增加．预示嵌块体形状逐步复 杂化;多样性指数、均匀性指数增加．优势度和蔓延度指数由原来的１．６３２７和８９．２０２２分 别减少到１．３２２６和８８．２７４４,说明景观嵌块体的空间分布趋于均匀,嵌块体的聚集分布状 况将随时间的推移逐步分散化．此外．本文对沈阳东部土地利用格局变化的原因进行了剖 析．     

太湖流域生态安全格局构建与调控——基于空间形态学-最小累积阻力模型

构建生态安全网络是在快速城镇化和生态环境恶化的背景下保护生物多样性的重要举措。以典型跨界的太湖流域为地理研究单元,使用多源空间数据,采用空间形态学方法(Morphological spatial pattern analysis, MSPA)和最小累积阻力模型(Minimal cumulative resistance, MCR)以及地理学统计方法建立“生态源地-活动廊道-保护网络-阻力特征-分区调控”的生态安全模式。研究结果显示：(1)太湖流域20个具有保护生物多样性功能的生态源地主要分布在浙西区和湖西区,包括大型湖体和丘陵森林等;(2)流域内重要性廊道贯穿太湖连接大型湖体和森林,一般性廊道集中分布在浙西-湖西区,将生态源地两两相连;(3)根据节点-廊道-源地网络分布,参考生态阻力和生境质量的空间性特征,构建流域“四区一带”生态安全格局并提出分区管控措施,为经济发展快速但生境脆弱的太湖流域生态体系建设与生物多样性保护提供参考。     

基于土地利用变化的喀斯特断陷盆地景观格局演变与生态安全评价

喀斯特地区生态重要性与脆弱性并存,研究喀斯特断陷盆地景观生态安全格局演变对当地土地利用高效管理和生态修复具有重要意义。以云南、四川、贵州三省交界处的喀斯特断陷盆地为研究对象,基于2000-2020年土地利用数据,通过构建土地利用转移矩阵、计算景观格局指数和景观生态安全指数,系统分析土地利用、景观格局与景观生态安全水平的时空演变特征。结果如下：（1）林地、草地、耕地是研究区主要土地利用类型,面积占比超过96%。土地利用变化主要发生在2005-2010年和2015-2020年,空间上表现出整体稳定而局部变化剧烈的特点,以退耕还林还草和林地向草地转换为主,耕地面积在过去20年共减少了386.62 km²。（2）景观多样性与均匀度上升,景观蔓延度下降。林地的最大斑块面积比例下降而草地上升,多数用地的斑块密度上升而集聚度下降,土地利用结构整体优化,但破碎化趋势明显,尤其是林地、耕地和草地。此外,建设用地呈连片化扩张。（3）景观生态安全水平明显提升,一般安全及以上安全区面积占比由2000年的62.35%上升到2020年的98.11%。在石漠化治理和生态保护的推动下,南部的生态安全水平大幅提高,推动空间格局从"北高南低"逐步转向"南北相对均衡"。景观生态安全水平的空间集聚性明显,高-高值集聚区主要在北部而低-低值集聚区主要在南部,需进一步推动北部生态保护以保障其生态屏障功能的发挥,并加强南部生态修复来提升其生态安全水平。此外,需持续推进石漠化治理并合理调控当地经济发展与生态保护间的关系,来维持生态安全水平的长期稳定。     

鄱阳湖流域土地利用生态风险格局

以鄱阳湖流域土地利用数据为基础,定量分析2005年以来鄱阳湖流域土地利用变化特征;借助空间自相关、地统计分析等方法,揭示了鄱阳湖流域土地利用变化下生态风险时空演变特征。结果表明:2005—2013年,鄱阳湖流域土地利用转移非农化趋势明显;土地利用生态风险呈小幅上升趋势,在空间分布上具有显著相关性,生态风险"北热南冷"空间分异及等级扩散特征明显;依据空间差值结果可将研究区划分为低生态风险区(ERI0.15)、较低生态风险区(0.15≤ERI0.25)、中等生态风险区(0.25≤ERI0.35)、较高生态风险区(0.35≤ERI0.45)、高生态风险区(ERI≥0.45)5类;高风险区域主要分布在滨湖区、南昌、九江及赣中部分地区。生态风险等级分布与地形存在显著相关性,随着生态风险等级提高,分布区域表现出明显的地形指向性。以土地利用结构对生态风险进行表征,尝试从宏观上把握大尺度区域生态安全格局,为鄱阳湖流域土地利用格局优化提供了相关借鉴及建议。     

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.     

Eco-hydrological effects of landscape pattern change

Scientists and environmental managers alike are increasingly concerned about landscape pattern change and its effect on hydrological and ecological processes. In this paper, research progress is reviewed and key issues of eco-hydrological effects of landscape pattern change are discussed. There are different eco-hydrological effects with landscape pattern change, and most attention is paid to runoff, water quality, and soil loss. Landscape shape and spatial distribution can change precipitation-runoff processes and lead to the change in runoff yield. Water quality is closely connected with the composition and spatial pattern of source and sink landscapes. Soil erosion systems are usually modified by land use structure and landscape pattern, and soil loss will be either reduced or increased with land use change. In addition, the change of landscape pattern also has potential impacts on climate and soil quality. In future studies, more attention should be paid to comprehensive multi-scale and integrated research of landscape pattern and eco-hydrological processes.     

Comparison of land use/land cover change and landscape patterns in Honghe National Nature Reserve and the surrounding Jiansanjiang Region,China

Land use and land cover change (LUCC) determines landscape patterns and affects the ability of ecosystems to provide the services and biodiversity on which humans ultimately depend. The Honghe National Nature Reserve is a biodiversity-rich area in the Jiansanjiang region of northeast China. In this study, the LUCC and landscape patterns were compared between the reserve and the Jiansanjiang region. With remote sensing (RS) and geographic information system (GIS) procedures, satellite images from 1989, 2001 and 2010 were used to calculate dynamics of LUCC amplitudes, landscape pattern index, transition matrix. The influence of LUCC on the wetland landscape of the nature reserve was discussed in the context of broader LUCC analyses. The results showed that land uses in the studied regions changed remarkedly over the time period; swamp area declined significantly as arable land increased. The ecological landscape index showed that distinct landscape patches were small, scattered and highly fragmented, moving toward a more monotonous landscape. Anthropogenic activities such as farming directly decreased the wetland landscape diversity. Furthermore, anthropogenic factors diminished wetland areas indirectly through climatic factors, namely air temperature and precipitation levels. National and regional policies on agriculture and water use have been highly influential, and the Honghe National Nature Reserve is highly susceptible to land use changes in the surrounding Jiansanjiang region.     

太湖流域农田稻季CH4通量特征及影响因子

开展太湖流域农田稻季CH₄排放研究,深入了解稻田CH₄排放规律,为稻田CH₄减排、制定合理稻田管理措施提供科学依据。以太湖流域稻麦轮作农田为研究区域,运用涡度相关法观测其稻季CH₄通量变化,分析其通量变化特征及影响因子。结果表明：太湖流域典型稻麦轮作区稻季为CH₄的源,CH₄排放总量为28.95 g/m²,稻季CH₄通量日变化表现为无规则型与单峰型两种模式;稻季CH₄排放整体集中在水稻生长前期（81.61%）及中期（16.16%）、后期排放相对较弱（2.23%）,返青期排放量较低（日均0.102 μmol m^-2 s^-1）,分蘖期较强（日均0.451 μmol m^-2 s^-1）,成熟期最低（日均0.006 μmol m^-2 s^-1）;模型所模拟的累计CH₄排放通量比累计测量CH₄通量低6.69%,较好地模拟了太湖流域稻田CH₄的排放,土壤温度、土壤水分、土壤电导率、摩擦风速可确认为太湖流域农田稻季CH₄排放的主要驱动因子。