云南省红河流域景观生态风险及驱动力分析

以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,建立基于景观格局和土壤侵蚀过程的景观生态风险指数,分析研究区域内景观生态风险分布规律。研究结果表明:重度和极重度格局风险区域、土壤侵蚀区域及综合景观生态风险区域主要沿红河主干道分布;综合景观生态风险指数在空间上呈现正的自相关性,高风险聚集区主要沿河流分布;不同景观类型中,建设用地、未利用地和水域的景观格局风险大于耕地、草地和林地,未利用地的土壤侵蚀风险最高,综合景观生态风险度依次为建设用地水域未利用土地耕地林地草地;坡度在一定程度上影响着景观格局、土壤侵蚀以及综合景观生态风险。     

露天矿区景观生态风险空间分异

以露天矿区为研究对象,评价矿区景观生态风险,并采用ESDA方法定量研究矿区生态风险空间分异特征.结果表明,矿区景观生态风险空间分布以高风险区域为核心,由高到低呈环形包围特征.其中,高风险主要分布在矿业生产及城市生活区域,以土地破坏、压占及城市建设为主要风险来源;中等风险主要分布于自然、半自然功能区,以城市生活与农业生产为主要风险来源;低风险区域以林地、荒草地等植被覆盖区域为主,但大面积植被退化、水土流失导致该区域生态基底较差、环境脆弱,加之露天煤矿作业频繁,整体生态环境质量堪忧.同时,不同功能区的风险高低排序(人工区＞半自然区＞自然区)特征符合常规的区域生态风险等级差异规律.此外,基于ESDA分析矿区景观生态风险,其空间自相关性高达0.7521,风险的空间集聚效应明显;而对比矿区景观生态风险的空间分异特征发现,景观干扰度是高、低风险区域的主要驱动因子;而景观脆弱度则是中等风险区域的驱动因子;基于以上研究结果可对矿区环境管理和风险决策提供一定的数据支撑和理论依据.     

基于最优尺度的鄂西南山区景观生态风险时空变化特征

探究景观生态风险对优化生态脆弱山区景观格局和加强生态管理具有重要意义。利用鄂西南山区多期土地利用数据,构建基于景观格局指数的生态风险评估模型,采用地统计、空间自相关和地学信息图谱等方法,探究最优尺度下山区景观生态风险的时空分异规律与变化趋势。结果表明：鄂西南山区景观生态风险分析最适宜尺度为50 m栅格和4 km网格;1990—2018年,鄂西南山区景观类型结构稳定性较强,以林地、耕地和草地为主,其中建设用地面积增量最大且持续扩张,并且以耕地的转出和生态用地之间的相互转换为主;景观生态风险整体呈下降趋势,等级以低、较低风险水平为主,局部高风险和低风险区存在交错分布现象,景观生态风险等级面积变动也多为相邻等级间的转移;山区景观生态风险空间分布表现为显著正相关,主要以高值、低值集聚模式为主,风险空间集聚效应明显,局部空间自相关模式变化不大,空间分布稳定性较强;提出鄂西南山区景观生态风险防范与生态环境保护建议,为山区生态安全保障决策制定提供数据基础和理论支持。     

城市景观生态风险评估框架与实践——以北京天坛地区为例

当前,城市景观生态风险研究缺少科学合理、方便实用的评估框架。作者基于景观生态风险评估基本范式,明确了城市景观生态服务价值的测算方法,分析了引起生态损害的自然因素和人类活动因素,形成了城市景观生态风险评估的技术框架和参数体系;继而以北京天坛地区为研究区,开展了典型城市景观生态风险的定量评估。结果表明:(1)天坛地区景观生态价值总量约为2.41亿元。区域的历史文化价值最高,教育和美学景观价值紧随其后。(2)城市景观生态受损概率呈现"北高南低"的空间分布格局。生态受损概率的高值区面积占整个区域总面积的22.2%,主要分布在珠市口、磁器口和崇文门附近区域。(3)城市景观生态风险呈现"北低南高"的空间分布格局。高风险区主要分布在天坛公园内的文物建筑周边。本研究提供了一个可参考的城市景观生态风险评估应用框架,对生态风险评估中的不确定性进行了讨论,研究针对天坛案例区的具体结论有助于城市管理者避免潜在的风险。     

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。     

扎龙自然保护区不同空间尺度景观格局时空变化及其生态风险

景观格局变化下的区域生态风险研究可以为保护区域景观生态系统健康,实现区域资源的合理和可持续利用提供重要科学依据。以扎龙自然保护区为研究区,利用遥感手段提取景观类型信息,定量分析不同空间尺度下研究区景观格局时空变化特征和演变规律。根据研究区景观格局变化特点构建景观生态风险指数,对研究区不同时期空间尺度变化过程中景观生态风险时空变化特征进行分析。研究表明:1995—2010年研究区不同空间尺度下景观总体格局和各景观类型格局变化显著,呈现不同变化特征;景观生态风险随空间粒度的增大而减小。对比分析两期数据,研究区景观生态风险加剧,其空间分布均呈环形扩散特征。根据本研究区区域面积大小和景观格局复杂程度,确定了景观格局和景观生态风险研究的适宜尺度域。     

生态脆弱区多尺度景观生态风险评价——以陕西省米脂县高渠乡为例

作为景观生态学的核心概念之一,多尺度综合分析已经成为景观生态风险评价过程的重要环节。本文以陕西省米脂县高渠乡为例,选择8个景观格局指数,分析其在30、60、90、120、150和180 m空间粒度下的变化趋势;选取景观破碎度Ci、景观分离度Ni、景观分维数Fi等3个指标构建景观生态风险指数,计算样方、行政区、生态3种尺度下的景观生态风险指数,利用地统计方法完成景观生态风险空间分布制图;对3种尺度景观生态风险分布结果进行叠加分析,在此基础上选择最适宜尺度并使用典型村域进行验证。结果表明:本研究最适宜的空间粒度大小为120 m;样方尺度下,景观生态风险空间分布的精度随样方边界的增大而降低;不同尺度下景观生态风险分布结果差异较大,样方尺度与生态尺度叠加分析结果中重叠区域面积占比最大,为32.14%;通过典型村域验证并结合实地考察,生态尺度下的景观生态风险分布结果与研究区实际状况较为吻合,由此确定使用生态尺度进行景观生态风险评价可有效表征研究区景观生态风险的空间分异。     

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。     

基于景观结构的城乡结合部生态风险分析——以泰安市岱岳区为例

以2000、2005和2010年的遥感数据为基础,对泰安市岱岳区土地利用类型和景观格局变化进行分析,构建生态风险指数,对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值,并分析了城乡结合部区域生态风险的时空变化规律.结果表明:2000—2010年,研究区土地利用类型的主要转移方向是自然景观向人工景观转移;耕地、园地、林地的人为干扰强度较大,水域的人为干扰较小;耕地和水域的生态损失度指数有所下降,其他土地利用类型基本上呈上升趋势;2000和2010年,研究区各生态风险小区的生态风险值分布较分散,2005年最集中,2000—2005年,各生态风险小区的生态风险值以增加为主,2005—2010年则以降低为主;2000—2010年,研究区生态风险指数等级以中等程度为主,生态风险指数在空间分布上表现出明显的空间差异,大体上以林地为中心向周围区域呈扩散状递增;研究区域风险等级以中风险区和较高风险区为主,较低风险区面积动态变化明显,最低风险区和最高风险区的面积变化不大.     

黄河流域内蒙古段土地利用演变与景观生态风险评价

黄河流域内蒙古段是黄河流域生态最为脆弱的区段之一,同时又是内蒙古自治区的“经济增长极”,对于地处干旱半干旱地区的内蒙古自治区具有不可替代的生态意义和社会经济意义。近年来,随着气候变化和人类活动的双重干扰不断加剧,黄河流域内蒙古段景观格局发生了巨大变化,土地利用转变对于区域景观生态风险的作用过程尚不够明确。研究利用景观生态学方法构建黄河流域内蒙古段景观生态风险评估体系,重点分析流域土地利用与景观生态风险格局演变特征,识别二者相互作用关系,以期揭示黄河流域内蒙古段景观生态风险与土地利用的响应规律。研究结果表明:黄河流域内蒙古段2000—2015年景观格局演替过程中人工类型显著增加,其中增加面积最为显著的类型依次为其他建设用地、城镇用地和水库坑塘;流域整体景观生态风险值偏高,风险值低于0.5的I级景观生态风险区域不足流域面积的0.18%,十五年间流域景观生态风险均值在0.65—0.68之间,景观生态高风险区域占比有所降低,低风险区域占比同样出现了降低,中等风险区域面积大幅增加,改善明显区域主要分布在河套灌区和呼包鄂城市群;2000—2015年间黄河流域内蒙古段疏林地、高覆盖度草地、中覆盖度草...     

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。     

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。     

乐山市土地利用与生态系统服务价值时空动态变化分析

乐山市地处四川山地丘陵区,是典型的绿心城市,具有重要的生态保护价值.以岷江流域乐山段为研究区域,基于乐山市2010、2017遥感影像,探析乐山市土地利用变化对生态系统服务价值(ESV)空间分布差异的影响.结果表明:(1)2010—2017年乐山市ESV显著提升,耕地、草地转林地面积较大,建设用地增值相对明显;(2)ES...     

流域景观结构的城市化影响与生态风险评价

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息,在构建生态风险指数的基础上,利用ARCGIS的空间分析功能,揭示了城市化对研究区景观结构的影响,生态风险的时空变化以及城市化与生态风险之间的关系。结果表明：2003-2009年,城市化过程使流域的景观结构发生较大变化,建设用地大幅增加,分离度降低,而耕地则大幅减少,耕地、水域、草地等景观类型的分离度、破碎度增加;流域生态风险程度从中度/低风险向中度/较高风险转变,生态风险有增加的趋势;生态风险的空间差异明显,生态风险较低的区域主要集中在流域南部青龙山一带,较高的区域主要集中在西北部地区,中度风险区集中在流域中部的平原农业区;城市化对生态风险的正效应明显,生态风险随着城市化水平的增加而升高。     

基于小流域尺度的土壤重金属分布与土地利用相关性研究——以厦门市坂头水库流域为例

人类活动改变流域集水区土地利用方式同时提高了土壤重金属水平,并影响地表水重金属负荷。以具有明确地理边界的流域作为研究单元可能实现计量区别不同人类活动或因其引起的土地利用方式对土壤重金属空间分布及其环境风险的贡献。但不同人类活动及其改变的土地利用方式对土壤和地表水重金属负荷的相对贡献研究缺乏可操作性方法论。以我国典型的山塘水库小流域—福建省厦门市坂头水库流域为例,结合遥感影像解译、野外土壤重金属水平调查和GIS地统计方法,针对小流域尺度土壤重金属空间分布及其环境风险与土地利用方式相关性研究进行方法论的探索。坂头水库流域覆盖205km2,土地利用类型有林地、农业用地、城镇用地、绿地和水面等5大类。按照不同土地利用类型覆盖面积为权重,以统计最小样本数为准则,在该流域内共采集150个表层土壤样品,针对6种具有人为源特征重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd)土壤总量及富集水平进行分析,以潜在生态风险指数评价流域土壤重金属风险,并结合土地利用类型分析了其空间特征。结果表明:与林地和绿地相比,城镇用地和农业用地表层土壤重重金属水平显著较高;土壤重金属富集水平及其潜在生态风险依次为:城镇用地农业用地绿地林地;城镇化加重了流域土壤重金属Cu、Zn和Cd的污染风险;土壤Pb富集水平与土地利用方式无关,可能为大气沉降来源;所有土地利用方式土壤Cr和Ni总量低于区域土壤背景值,但城镇用地的富集指数显著高于林地。基于土地利用方式的反距离加权空间插值(LU-IDW)也清晰地揭示了土壤重金属富集及其潜在生态风险与人类活动密切相关,尤其是城镇化。以野外调查结合遥感卫星图像解译和基于土地利用方式的空间插值的研究方法有效地揭示了研究流域土壤重金属的空间分布特征及其潜在风险评价空间模式,为小流域尺度的环境质量演变研究提供了方法论和案例。     

基于探索性空间数据分析的海坛岛土地利用生态风险评价

生态风险评价作为一种新型环境管理工具,提供了定量化评估土地利用变化生态效应的新视角.本研究以福建海坛岛为案例区,基于1990年Landsat TM与2010年SPOT5遥感影像、2030年平潭综合试验区总体布局规划图和野外调查等数据,构建度量生态终点的生态风险表征指数,运用探索性空间数据分析中的空间自相关和半方差分析方法,对海坛岛过去 现在 未来不同土地利用情景下生态风险进行评价,分析其潜在的风险性及其变化趋势.结果表明： 海坛岛生态风险指数存在明显的尺度效应,在3000 m范围内表现出较强的正相关,生态风险指数空间分布以高 高聚集和低 低聚集类型为主;生态风险指数具有显著的各向同性特点,且其空间分布与对应时期局部空间自相关指数分布模式一致;各生态风险等级区年际变化较为剧烈,波动态势与波动幅度均有所不同;低生态风险区呈先增后降趋势,中、高生态风险区呈先降后升趋势.规划期的人为扰动强烈,高生态风险区在整个区域扩展蔓延.为减低土地利用生态风险、维护区域生态安全,可采取的生态风险控制策略包括：优化土地资源空间格局、保护关键生态区域、控制建设用地规模.
     

城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例

城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统.城市的快速蔓延及强烈的人类活动显著地改变了城市的土地利用结构,进而严重影响了城市生态系统服务及人居环境.通过遥感、GIS技术及生态系统服务价值评估等方法,对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变进行定量评价.研究结果表明:1987-2007年间淮北市生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占城市面积的比例由91.45％降低至71.86％.1987-2000年,农田面积大幅度下降,而林地和水体都呈不同程度的增加趋势,建设用地面积增长迅速.2000-2007年,农田面积有所增加,林地和水体面积却明显下降,建设用地总面积虽然没有明显变化,但其聚集度显著增加.20年间,城市生态服务功能的价值呈现先增加后减少的趋势,在2000年达31.32亿元.2000-2007年,以废物处理和水源涵养功能退化最为严重.可见,城市土地利用结构的变化与生态服务功能密切相关,此结果可为淮北市景观格局优化及土地合理调控和管理提供一定的科学依据.     

黄土高原区主导生态风险识别及分异性研究——以黄河流域中游为例

黄河流域作为典型的生态脆弱区,其生态问题复杂多样,亟待全面的生态治理和修复。同时,黄河流域生态保护和高质量发展是当前我国发展战略之一。明确黄河流域存在的生态问题,做好区域生态修复,开展综合治理是黄河流域可持续发展的重点。因此把握黄河流域的自然条件的区域差异,开展综合性的生态风险识别与评价,明确区域风险空间异质性分布与特点,是服务于区域生态修复、促进黄河流域高质量发展的重点。结合黄河流域中游气候、地形、植被等多自然本底情况识别风险源,建立服务于研究区生态保护和修复的区域生态风险评价体系,并通过GEE和GIS平台,可视化和量化了各类生态风险,并采用空间相关分析明确了生态风险的主要成因。结果表明：1）研究区的生态风险空间分布具有显著的区域特征,各个要素的生态风险呈现明显的东南和西北的差异、不同土地覆被情况的差异、人类活动带与非人类活动带的差异以及河流沿河与非沿岸的差异;2）植被净生态系统生产力呈现东南高西北低的特征,温度植被干旱指数显示西北部、山西、陕西南部存在较高的干旱风险,土壤侵蚀风险主要存在于黄河沿岸、其他河谷地带以及西北部,防风固沙服务能力在山西省山区以及植被生长较好的地区较高;3）综合生态风险评价显示宁夏以及陕西北部多数地区属于高风险区,低风险区主要分布在研究区西南部以及山西省西部沿线地区;4）双变量的Moran''s I指数显示地表温度、植被覆盖和汛期降水是导致综合生态风险西北和东南差异的主要原因,坡度是导致局部风险差异的主要原因。     

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...     

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。