近40年来洞庭湖流域土地利用及生态风险时空演变分析

以洞庭湖流域为研究对象,利用1980年、1990年、2000年、2010年和2018年5个时期的土地利用数据,在定量分析近40年流域土地利用动态特征的基础上,从景观生态学视角构建生态风险评价模型,对1980-2018年洞庭湖流域生态风险进行评价,并进一步揭示其时空格局演变特征。结果表明：（1）1980年以来,洞庭湖流域土地利用类型以林地和耕地为主。洞庭湖流域土地利用格局发生较大变化,其显著特征为建设用地不断扩张、林地基本稳定、耕地日益萎缩和水域呈扩大趋势。（2）近40年来,洞庭湖流域生态环境较为良好,以较低和中等生态风险区为主导类型。在1980-1990年、1990-2010年和2010-2018年3个时段内,生态风险呈现增长、缓和、加剧的变化过程,高风险区以洞庭湖湖盆向环洞庭湖平原扩张,洞庭湖区、湘江流域和资水流域生态风险等级明显高于其他地区,而沅水流域、澧水流域和湘江流域的东南部生态风险相对较小。     

密云水库流域多尺度景观生态风险时空演变趋势

密云水库作为北京重要的地表饮用水水源地、水资源战略储备基地受到广泛关注,相关研究多基于流域尺度,缺乏多尺度针对水源保护区的生态风险评价,开展多尺度生态风险评价有利于指导密云水库流域高质量和可持续发展。以1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据为基础,基于景观指数,采用地统计学方法,分析流域土地利用类型及变化,从流域尺度、水源保护区尺度构建生态风险评价模型,揭示生态风险时空变化。结果表明：(1)流域内主要土地利用类型为林地和草地,随着城市扩张和“退耕还林”等政策实施,耕地和未利用地面积减少,建设用地面积增加,流域景观趋于复杂和分散,破碎化程度加剧;(2)生态风险区域在流域尺度呈“边缘高、中间低”的空间分布规律,高风险区域面积逐渐向低风险区域转移,高风险区域集中分布在流域边缘的南部密云区、兴隆县、赤城县和流域北部丰宁县,生态安全逐渐提高。(3)水源保护区尺度呈“中间高、边缘低”的空间分布规律,高风险面积逐渐减少且空间分布集中,生态风险趋于减弱。(4)流域景观生态风险呈正相关关系,Moran’s I指数均大于0,分别为0.322、0.305、0.298和0.317,1990年...     

区域综合生态风险评价框架——以雄安新区为例

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑。雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁。以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势。结果表明：(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域。最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策：(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观...     

基于多风险源胁迫的西南地区生态风险评价

西南地区生态环境复杂、人地矛盾突出,生态系统面临着多种风险胁迫,进行生态风险评价对区域生态风险的预警和防控具有重要的意义。基于西南地区的生态环境特征,将生态风险分为自然灾害风险与人类活动风险,从风险源危险性、生态系统潜在损失度、生态系统易损性3个方面构建单一风险评价模型,将单一风险评价结果进行综合分析得到西南地区综合生态风险结果。研究表明,西南高生态风险区面积为17.02万km2,占研究区总面积7.4%,主要分布在念青唐古拉山、邛崃山、哀牢山、无量山、金沙江、怒江、澜沧江、大渡河流域等地,以及成都、重庆、贵阳等人地作用强烈的大城市周边。这些地区环境复杂,灾害易发,应加强防控与监测,优化产业结构,继续推进生态保护工程,降低生态风险。     

基于生态系统服务的生态风险评价研究进展

生态风险评价对科学管理与保护生态系统具有重要的意义,为弥补传统生态风险评价方法的不足和提高风险管理的效率,将生态系统服务引入生态风险评价中进行发展和完善,成为了当前生态风险评价研究的前沿和热点。系统分析了生态系统服务在生态风险评价中的应用,指出生态系统服务在问题形成阶段中可明确保护对象和属性,在风险分析阶段可联系生态系统结构过程作用,在风险表征阶段及后续阶段能可提供清晰明确的评价结果,加强风险交流和管理,能有效地改进生态系统传统生态风险评价。在实践上,基于生态系统服务的生态风险评价可从3个不同层面开展:一是针对外界压力对某类特定功能或者系统中某些服务功能的影响,构建基于某种特定服务的实体属性评价方法;二是针对外界压力作用下生态系统结构与过程变化下对功能影响,构建基于复杂生态系统作用的评价方法,实现对生态风险的模拟评价;三是评价社会生态系统下外界驱动对人类福祉的影响时,可将DPSIR(Drive-Pressure-State-Impact-Response)理论模型运用到生态风险管理中,也可基于景观生态系统服务与压力源的空间作用关系,实现社会生态系统风险评价与管理。作为生态风险表征手段,可基于生态系统服务损失与不利服务进行表征,也可选取热力学等指标作为评估量纲。从理论、评价方法、风险管理等方面对基于生态系统服务生态风险评价给予展望。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。     

1975—2018年南四湖流域景观生态风险时空变化及其驱动因素研究

研究区域的景观生态风险变化趋势及其驱动因素,可以更加科学地保护和开发流域生态系统。以南四湖流域1975—2018年9期土地利用数据为基础,借助ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2等软件计算景观生态指数,并构建景观生态风险评估模型,通过空间自相关性分析,探究南四湖流域自改革开放40年来生态风险的时空变化,并用地理探测器定量研究驱动因子的贡献量。研究结果表明:流域最大斑块指数不断减小,景观破碎化加剧,且与景观生态风险指数呈正相关;而平均分维数、香浓多样性和香浓均匀度与生态风险指数呈负相关。在空间上,生态风险指数具有较强集聚性,东部草地和林地区域主要是高值区,湖区北部以及西部耕地和建设用地则主要是低值区;总体上,研究区大部分为低风险和较低风险区,且生态风险平均值不断降低;地理探测器分析表明,海拔和人为干扰度因子贡献量在35%以上,对生态风险有显著的解释力。据此,以后应减少人类行为对南四湖流域生态系统的干预,降低流域的景观生态风险,实现经济、社会和生态的可持续发展。     

基于生态系统服务的城市化区域生态风险表征方法研究

快速城市化导致城市周边区域生态系统服务损失并引发生态风险。以多种类型的生态系统服务作为生态风险的评价终点,构建了基于服务价值量的城市化区域生态风险表征方法,以北京市为例对方法进行了应用,并进行了风险评价结果的不确定性分析和参数敏感性分析。案例研究显示2015年北京市生态风险总体处于低风险接近中等风险水平,低风险和极低风险区域面积占全市的50%以上,主要分布于北京市西部和北部,高风险和极高风险区域面积占20%左右,主要分布于中心城区。生态风险空间格局特征表明北京市城市区域的扩张造成周边区域生态系统服务的下降,导致生态风险水平的上升。研究提出的生态风险指数同生态系统服务当量因子间具有显著的线性关系,可用于估算生态系统服务价值。不确定性和参数敏感性分析表明生态风险指数计算结果变异较小,指数具有较高的可靠性。研究方法能够综合表征城市化区域的生态风险,定量表征结果便于决策者理解,具有应用于风险评价和管理实践的价值。     

基于土地破坏的矿区生态风险评价:理论与方法

矿区生态风险评价已成为区域生态风险研究的热点领域。如何合理选择和表征区域生态风险源和风险受体,量化多风险源和多风险受体的交互作用,是目前区域生态风险评价研究的焦点。为此,在总结矿区生态风险评价研究成果的基础上,构建了矿区生态风险源、风险受体及作用对象与过程的因果链模型,结合矿区生态环境问题产生过程的独特性,将土地挖损、占用及塌陷等土地破坏作为矿区的直接生态风险源。基于土地破坏类型提出了适宜矿区的区域生态风险评价流程、指标体系与计算方法;并专门在定量化多风险源与多风险受体交互作用上做出探讨,构建了生态系统单元暴露指数和土地破坏累积作用指数来评价矿区土地破坏与生态系统单元间的暴露与危害作用关系。为矿区生态风险评价的实证研究提出了理论基础与方法框架,未来可结合实证研究对此方法及相关指标参数做出完善与改进,为矿区生态环境管理与生态安全建设提供科学的参考依据。     

基于土地利用变化的玛纳斯河流域景观生态风险评价

摘要：随着人类活动范围日益扩张和强度增加,景观生态风险评价已经成为预测和衡量生态环境质量和动态演化的重要手段。本文以玛纳斯河流域（简称玛河流域）为研究区,选取2000、2005、2010和2015年4期Landsat TM/ETM遥感影像,运用ENVI软件对研究区土地利用类型进行解译,定量分析流域近15年来土地利用动态变化特征,基于景观格局指数,采用地统计学方法,探究玛河流域景观生态风险程度及时空分异特征。结果表明：（1）2000—2015年,玛河流域景观格局发生了较大变化,耕地景观面积增加最多（2638.31 km^2）,主要由草地和未利用地转入;未利用地景观面积减少最多（2559.99 km^2）,主要转化成了草地、耕地和林地;（2）将流域景观生态风险划分为5个等级,研究期内流域低、中风险区面积增加而较高、高风险区面积减少,整体景观生态风险指数减小,所以研究区生态环境在整体上呈现好转;（3）2000—2005年、2010—2015年玛河流域在景观风险分布格局上发生较小变化,但2005—2010年流域景观风险分布格局发生较大变化,主要是中、较高和高风险区向流域南北方向分散并转移,低风险区向流域北部转移。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

基于GIS的三峡库区生态风险评估及生态分区构建

快速城市化与土地利用变化导致的一系列问题不断影响着生态系统健康。开展生态系统服务供给和生态风险的空间量化研究,有助于科学管控区域生态用地,促进生态文明建设。采用GIS技术,利用生态系统服务价值核算模型、生态风险指数模型,研究了2000年以来三峡库区生态系统服务供给值和生态风险指数的时空演化特征,并利用Z-score标准化法进行生态功能分区构建。结果表明：(1)2000—2015年,三峡库区生态系统服务供给值总体变化较小,生态系统服务以调节服务为主且林地供给值最高。高供给值区主要分布于湖北省夷陵区、秭归县和兴山县等植被覆盖度高的区域,低供给值区分布在库区西南部的渝中区、渝北区和沙坪坝区等人口密集区。(2)三峡库区生态风险值总体呈小幅上升趋势,“西高东低”的分布特征明显,生态安全逐步向中等风险类型转移,其中低、较低生态风险区占区域总面积的55%以上,高风险区主要集中在重庆市主城区。(3)研究期间4种生态分区变化程度较小,表明生态分区处于较为稳定的状态。高供给值-高风险区(Ⅰ)的分布连续性最差,低供给值-高风险区(Ⅱ)和高供给值-低风险区(Ⅳ)分布较为集中。对三峡库区生态系统服务供给、生态风...     

太湖流域生态风险评价

随着城镇的急剧扩张和经济的快速增长,流域生态环境遭到极大冲击和破坏,致使生态系统出现资源退化、环境恶化与灾害风险加剧的趋势,生态环境面临前所未有的挑战.从复合生态系统入手,深入分析流域内各生态系统要素之间的相互作用与影响机制,综合考虑多风险源、多风险受体和生态终点共存情况下的风险大小,从风险源危险度、生境脆弱度及受体损失度三方面构建了流域生态风险评价技术体系,并选取太湖流域为实证区域,对太湖流域2000年、2008年两个时期生态风险的时空演化特征进行评价与分析.结果表明:太湖流域生态风险指数介于0.015-0.253之间,以中等和较低生态风险为主.至2008年,高、较高生态风险所占面积逐渐扩大,已由2000年的5.66％、13.42％增加至6.05％、18.42％,主要集中在流域北部的常州市区、江阴市大部分地区以及无锡市区.     

城市综合生态风险评价——以淮北市城区为例

城市面临复杂的生态风险,为了保障城市安全,需要对单一灾害或污染源的生态风险评估结果进行整合。基于城市复合生态系统特性,将当前城市地域常见的生态风险区分为自然灾害、环境污染及生态退化等3种主要类型,以土地利用单元作为风险受体,整合自然、人文、景观及环境因子,在现有生态风险评价研究方法基础上,构建了城市综合生态风险评价的空间分析框架。研究中选择淮北市城区作为研究区,针对研究区内存在的洪涝、干旱、水污染、大气污染、采煤塌陷及生态服务降低等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险较高的区域包括龙河、岱河、龙岱河与闸河等过境河流流经塌陷密集带的河段,北湖、东湖、中湖及南湖等人工湖泊沿岸,化家湖湖岸,及土型、新蔡、北杨新杨煤矿及其外围地区。由降低生态风险保障城市生态安全角度,在未来城市的整体规划中,建议结合城市外围绿地与城市内部的高风险区域,划设禁建或限建区域,共同构建淮北城市生态风险防范的空间结构。     

云南边境山区景观生态风险时空演变及其影响因素

探究边境山区景观生态风险时空演变特征,揭示自然与人类活动对景观生态风险的影响,对维护国际生态安全和保障区域生态系统的稳定性具有重要意义。以云南25个边境县为例,采用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观格局指数构建了景观生态风险评价模型,并分析了风险的时空演变特征,利用地理探测器测度了自然、可达性和社会经济因素对景观生态风险的影响程度。结果表明：2000—2020年研究区景观类型以林地和耕地为主,林地、草地、湿地、冰川和永久积雪面积减少,耕地、灌木地、裸地、人造地表、水体面积增加。景观生态风险平均值持续上升,在空间上表现出显著的自相关性。研究区以较低生态风险、中等生态风险为主,低生态风险、较低生态风险、高生态风险区面积减少,中等生态风险、较高生态风险区面积增加。年降水量、年均气温、距城镇距离、人口地理集中度指数、人口经济地理集中度不一致指数是影响区域景观生态风险的主要因素,在交互探测中年降水量与年均气温、人口地理集中度指数与人口经济地理集中度不一致指数、年降水量与人口地理集中度指数交互作用对景观生态风险的影响较大。     

干旱区绿洲城镇景观生态风险时空变化分析——以张掖绿洲乡镇为例

科学评估与分析干旱区绿洲乡镇景观生态风险,对优化绿洲土地资源管控和维护干旱区绿洲生态系统稳定性具有重要现实意义。以张掖市绿洲乡镇为对象,基于土地利用数据和景观格局指数,结合ArcGIS空间分析功能,研究其景观生态风险时空特征及影响因素。结果表明：1987—2018年,耕地和建设用地变化明显,分别增加429.03 km~2和236.26 km~2;整体景观生态风险呈下降趋势,并呈“南北高、中间低”格局特征;各乡镇风险水平在空间上正向聚集,位于绿洲边缘地区的乡镇风险变化明显;人为活动干扰是近年风险水平变化的主要因素。研究成果可为西北干旱区绿洲生态保护与治理提供决策参考。     

优于单一最大熵生态位模型的混合烟粉虱生境风险评估模型

预测入侵生物的潜在地理分布、快速评估其高脆弱性区域是实现入侵生物前瞻性风险预警的重要手段。MaxEnt生态位模型是目前应用最广泛的生境风险评估方法,操作简单,预测精度较高,但模型对数据的质量和数量过分依赖。以烟粉虱Bemisia tabaci为对象,引入地理探测器显式描述评价因子的空间关联规律和贡献度,结合MaxEnt生态位模型,提出一种混合生境风险评估模型(Geo-MaxEnt),并与单一MaxEnt生态位模型进行对比。结果表明：(1)地理探测器模型显示,海拔(0.56)、土地利用(0.43)、最热月最高温度(0.36)和年平均温度(0.30),对烟粉虱的空间分布具有显著影响,各因子对烟粉虱生境的影响存在显著的差异。海拔和土地利用PD值最高,是影响烟粉虱生境的主要驱动因子。环境因子的交互作用强化了各个因子的影响力。(2)单一MaxEnt生态位和所构建的模型总体精度分别是94.86%(AUC 0.91)和98.13%(AUC 0.94),相较之下,所构建的模型精度略高,表明所构建的模型是合理的,具有高度的可靠性;(3)对于高风险区,混合模型优于MaxEnt模型,但两者在空间分布方面高度...     

基于景观格局的甘肃白龙江流域生态风险评价与管理

流域生态风险评价是流域生态保护与环境管理的重要研究内容.开展以人类活动为风险源的生态风险评价,揭示流域生态风险的空间变化规律,对于促进流域生态保护和环境管理及社会发展具有重要的指导意义.本文基于景观格局指数和生态环境脆弱度构建了流域生态风险综合指数,以甘肃白龙江流域2010年土地利用数据为基础,以ArcGIS和Fragstats软件为平台,通过空间采样和地统计空间插值得到白龙江流域生态风险的空间分布规律.结果表明：白龙江流域生态风险空间分布差异明显,总体而言,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部和南部山区;在白龙江流域各县区中,武都和宕昌县的生态风险较高,迭部县和文县的生态风险较低.今后应加强流域土地利用综合管理和人类活动调控,开展植被恢复和生态重建,降低不合理人为干扰的生态风险和危害,实现流域经济、社会与生态保护的“多赢”,促进区域可持续发展.     

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.