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。     

基于景观格局-服务的景观生态风险评价——以广州市为例

城市化对景观的结构和功能造成极大干扰,城市景观变化引起的生态风险受到城市生态建设的关注,但景观生态风险评价技术体系尚待深化,以促进风险防范决策。研究选取植被碳固定、土壤保持、水源涵养与提供和栖息地提供等景观服务改进景观脆弱度的评价方法,以广州市为案例研究区,评价了1990—2015年广州市城市景观生态风险及其时空变化特征。研究结果表明:(1)基于景观格局与服务的景观生态风险评价能够有效地评估城市景观生态风险的空间分布,但评价需要关注结果验证和辅助情景分析,方可为景观生态风险的预警和预测提供科学依据。(2)1990—2015年广州市的景观干扰度先增加后降低,2000年是景观干扰度变化的转折点;25年间,景观脆弱度不断增加,中脆弱度和高脆弱度比例之和维持在60%以上;2000年是景观生态风险的转折点,1990—2000年景观生态风险趋于增大,2000—2015年景观生态风险趋向降低;景观干扰度、脆弱度和生态风险在空间上呈现南部高于北部,西部高于东部的分布特征。(3)近25年,广州市景观生态风险与景观变化具有较好的空间一致性。维持低风险的比例为40.74%,基本都分布在北部山区,而维持高风险...     

基于土地利用变化的江苏沿海地区生态风险格局

为探讨经济快速发展地区土地利用变化对生态系统造成的风险,以江苏沿海地区1990、2000、2010和2015年的遥感解译土地利用数据为基础,基于景观格局指数和生态环境脆弱度构建了区域生态风险指数,在Arc GIS和Fragstats软件支持下,借助地统计分析和空间自相关分析方法,定量评价江苏沿海地区1990—2015年区域生态风险的时空分异特征。结果表明:1990—2015年,江苏沿海地区整体生态安全状况有所好转,研究区生态风险平均值从0.1563减少至0.1529,该区主要处于中等级生态风险。生态风险等级降低区在较高风险区、中风险区和较低风险区均有分布,而等级升高区域主要集中在较低风险区与中风险区,即东部草地和水域地区以及西南部耕地地区,其原因主要是临海产业和临海城镇的快速发展造成土地利用变化加剧,导致生态系统平衡遭到破坏,生态风险加强。区域生态风险整体空间分异性增加,局部呈现高-高聚集和低-低聚集,其中高值聚集区主要由研究区西部外围边界处向南聚集,低值聚集区主要分布在研究区东北部和东部沿海地区。耕地、水域和建设用地是整个研究区生态风险的主要来源。研究结果为该区实现土地可持续利用、促进土地利用与生态环境的协调发展以及制定生态风险管理政策提供科学依据与技术支持。     

基于MODIS序列的北京市土地利用变化对净初级生产力的影响

了解土地利用变化对区域净初级生产力(NPP)的影响,对于综合理解区域植被的固碳能力及其与土地利用变化的关系,以及维持区域生态安全均具有重要意义。以北京市为例,基于2000—2012年MODIS NPP遥感影像和土地利用类型数据,利用同期Landsat TM影像(分辨率30 m)对MODIS NPP数据进行降尺度计算的基础上,分析北京市区域NPP的时空分布特征,探讨土地利用变化对植被固碳能力的影响。结果表明:研究期内Landsat NDVI与NPP数据的线性关系显著(R~2为0.22—0.68,P0.01),基于该线性关系可实现对MODIS NPP的降尺度重计算。土地利用面积分配和景观格局的变化均显著影响NPP。13年间,北京市林地和草地面积增加而耕地面积迅速减少,NPP总量由123万t C增长至190万t C,其中66%的NPP由林地贡献,其次为耕地(26%),草地最低(8%)。2000—2006年,面积变化促进了NPP的增加,贡献率为34%;而2006—2012年,面积变化则抑制区域NPP的增加,贡献率降低至27%。同时,研究区域内斑块聚集度的降低,斑块密度及丰富度的增加均有利于其NPP的增加。提高研究区植被固碳能力,需要在维持区域当前植被数量和质量的基础上,增加区域景观的异质性和多样性。     

中山市土地利用变化及其生态风险响应

以中山市1990 年、2000 年和2013 年的TM 遥感影像为基础数据源, 借助相关辅助资料, 利用RS、GIS 等技术方法, 对中山市近23 年的土地利用变化进行时空分析, 并以1 km×1 km 的单元网格进行系统空间采样, 构建了中山市的生态风险指数, 借助空间自相关和半方差分析方法, 探讨中山市的生态风险空间分布和变化特征, 以及生态风险指数与城市化水平间的关系。具体结果如下: 1990-2013 年间, 中山市的土地利用类型在结构、数量和变化率上发生巨大的变化, 总体表现为生态用地持续减少而建设用地持续增加; 1990-2013 年间, 中山市的土地利用生态风险指数在空间分布上存在着高度的正相关性, 呈现显著的空间集聚模式, 并随着时间推移表现出增加趋势; 随着城市化水平提升, 中山市生态风险增加的态势越明显, 城市化对生态风险表现正效应。     

南方红壤水土流失区土地利用动态变化——以长汀河田盆地区为例

福建省长汀县曾是我国南方红壤地区水土流失最严重的县份之一,经过20多年的艰辛努力,长汀已成为中国水土流失治理的典范.采用遥感技术和景观格局分析技术,基于1988、1998、2004、2009和2011年的遥感影像,对长汀县水土流失最为严重的河田盆地区进行土地利用动态变化检测与景观格局变化分析.结果表明,研究区在这23a间的土地利用发生了很大变化,其中最主要的特征就是以针叶林为主的林地面积的快速增长和地表裸土面积的大幅下降.景观分析表明,水土流失治理新增的小块林地正逐渐形成连片分布,而裸土面积在大幅减少的同时,其斑块也趋于破碎.总的看来,这23a间的水土流失治理已使得研究区的生态明显趋于好转.     

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。     

基于土地利用变化的细河流域景观生态风险评估

以辽宁省细河流域为研究对象,利用1985、1995年和2005年3个时期的Landsat TM及2015年Landsat OLI遥感数据,进行了细河流域土地利用解译,定量分析了流域近30年来土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论引入景观生态风险评价模型,将研究区划分为340个生态风险评价单元,基于地统计学和空间自相关方法,对1985—2015年细河流域景观生态风险时空分布特征及空间关联格局进行了评价。结果表明:(1)自1985年以来,研究区的6种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1985—2015年流域高、较高和中生态风险区面积增加,且向流域南部转移;低、较低生态风险区面积减少,且向流域北部集聚;流域整体生态风险呈增高趋势。(3)研究区各时期景观生态风险呈现正的空间相关性,在空间上趋于集聚。人类活动干扰导致景观破碎,是影响该区域景观生态风险最重要的原因。     

基于土地利用变化的福建省生境质量时空变化研究

地利用变化引起的生态效应已经成为生态学研究的核心问题,分析土地利用变化引起生境质量时空变化可以为生态保护和土地规划提供科学依据。以福建省为例,利用In VEST模型对福建省生境质量进行评估,根据生境质量指数将其生境划分为低、中、良好、优等。同时分析了福建省土地利用变化对其生境质量时空格局的影响。研究结果表明:2000—2010年,福建省景观破碎度指数逐渐降低,斑块之间连通性好,生境破碎化程度降低,整体生境得分值在0.9以上。林地是福建省的优势景观,其覆盖面积达到了福建省的86%以上,并且林地的破碎化程度低,人类活动对它的干扰较小,所以福建省大部分地区生境质量处于良好、优质等级。但是福建省东南沿海地区生境值低于0.6,处于中、低等级之间,主要因为建设用地的急剧扩张增加了对生境质量的破坏强度。东南沿海地区的GDP占到福建省的65%以上,形成了以二、三产业为主导的产业格局,对基础设施建设、工业、居住用地等的需求急剧增加。所以,福建省的57%以上的建设用地主要集中于东南沿海地区。东南沿海地区高度聚集的建设用地,侵占了大量的裸地和耕地,严重干扰了该地区整体生态格局,破坏了生境质量,导致其生境质量低于福建省其他地区。     

道路对景观的影响及其生态风险评价--以澜沧江流域为例

道路贯穿于各类景观。道路网络的发展也产生了许多生态效应。道路的生态风险分析是基于生态效应,通过格局和过程的研究,综合评估各类潜在生态影响及其累积性后果。从景观生态学理论入手．分析了道路对景观的影响,将道路对景观的影响区分为建设期和运营期2个阶段,并提出了基于格局和过程的生态环境指数,进而得出道路综合生态风险评价的方法。以澜沧江流域上中下游的3个典型区为例,研究道路对景观的影响。结果表明,虽然不同案例区道路影响的景观类型和格局不同,其风险的分布也不同．但综合风险指数和道路密度具有很高的一致性。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

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。     

厦门市海岸带景观格局变化及其对生态安全的影响

海岸带是人类活动最为集中、具敏感性与脆弱性的海陆过渡区.本文以厦门市为例,运用遥感及GIS技术,对1987-2011年厦门城市化过程中海岸带景观格局变化进行研究,并基于生态安全内涵,运用景观格局指数及生态服务价值理论构建评价体系,评价其对生态安全的影响.结果表明:1987-2011年海岸带建设用地面积增长了193.0％,耕地和林地分别下降了55.2％、41.4％,滩涂早期转为海水养殖与耕地,中后期转为建设用地/裸地及水域,共减少了47.1％,海水养殖随第一产业兴衰,早期增加而2004年后则锐减47.6％;在发展初期研究区景观呈多样化、形状趋于复杂、空间分布较分散,快速发展之后,景观趋向单一、形状趋于规则,分布较为集中,自然景观明显破碎化,连通性显著下降.景观格局变化造成生态安全指数由0.561降至0.430,其中1995-2004年滩涂面积显著减少使自然生态功能减弱导致生态安全下降,2004年后岛外地区高强度开发,海岸带自然景观连通度、破碎度、分离度与景观形状的变化及滩涂的继续减少使自然生态结构、功能与稳定性均下降,导致生态安全不断变差.     

基于景观结构的北京市顺义区生态风险时空特征

以1997、2001、2005、2009和2013年遥感影像为基础数据,对快速城市化地区——北京市顺义区进行景观分类,构建基于景观干扰度和景观脆弱度的生态风险指数,利用GS⁺和ArcGIS软件进行空间自相关和地统计学分析,研究景观生态风险的时空变化特征.结果表明:研究区内的生态风险指数存在一定的空间正相关关系,随着粒度的增大,呈现下降的趋势;在一定的粒度范围内(<12 km),空间自相关性具有明显的尺度依赖特征.1997—2013年,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.研究期间,研究区生态风险水平一直以中等生态风险程度为主,较高生态风险和较低生态风险区域面积增加,而中等生态风险区域面积逐渐减少.低生态风险区主要位于顺义区机场区域及东南部的林地;高生态风险区主要位于水域景观区域,如潮白河两岸.     

卧龙地区流域土地覆盖变化及其对大熊猫潜在生境的影响

土地覆盖变化作为土地利用驱动的显著结果,是人类活动对环境影响的最显著的表现。为了将土地覆盖变化结果用于探讨大熊猫潜在生境与人为活动导致的环境变化之间的关系,利用1：25万数字高程模型和1：10万土地覆盖分类数据（1990年,2000年两期）,采用流域时空对比和景观格局分析的手段,对卧龙地区两流域土地覆盖变化及大熊猫潜在生境的景观格局变化进行了对比研究,结果表明：①10a间,寿溪流域土地覆盖年变化率（0．33％）低于渔子溪流域（1．02％）,且两流域土地覆盖类型的变化趋势有所不同。主要表现为：在寿溪流域,主要土地覆盖类型的斑块均表现出破碎化的趋势,且森林和灌丛的斑块破碎化趋势更显著;而在渔子溪流域,仅是与人类活动相关的草地、农田斑块破碎化加剧,而森林和灌丛的平均斑块大小反而增加了。②两流域大熊猫潜在生境的景观格局变化趋势有所不同。在渔子溪流域,大熊猫潜在生境的景观多样性指数、均匀度指数、破碎度和森林景观形状指数均高于寿溪流域。而与渔子溪全流域相比,该地区大熊猫潜在生境的森林平均斑块大小较小,并且近十年,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境景观的森林面积比重及斑块大小的减少,森林景观形状指数的增加等变化趋势与全流域的相反,间接反映出渔子溪流域的大熊猫潜在生境所受的人类活动的压力更大。③两流域分级集水区的大熊猫潜在生境比重分布与居民点密度分布存在空间上的分异。利用缓冲区分析表明,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境与居民点范围的重叠更为严重,约57．7％的人类活动范围处于与大熊猫潜在生境重叠的区域。据此推断,大熊猫潜在生境在流域中的分布与人类活动空间上的交错关系是导致近十年渔子溪流域大熊猫生境受到严重干扰的重要原因。     

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。     

福建省长汀县河田水土流失区植被覆盖度变化及其热环境效应

南方红壤典型水土流失区——福建省长汀县河田盆地区的大片山地曾由于植被稀少、山岭裸露、气候炎热,而被称之为“火焰山”.通过20多年的水土流失治理,该区的生态环境有了很大的改善.利用遥感技术,计算了长汀县河田盆地区在1988-2010年间的植被覆盖度变化及其伴随的地表温度变化.结果表明,通过近22a的水土流失治理,该区的平均植被覆盖度有了明显的升高,从1988年的48.83％上升到2010年的59.78％;而同期盆地内外的温度差异也随之下降,盆地裸露区和周边地区的温差降低了近1 ℃.定量研究表明,河田盆地区的植被覆盖度每增加10％,可降低地表温度0.6-1℃.     

海口市海岸带近30年土地利用变化的景观生态风险评价

采用海口市海岸带1988、2000、2009、2017年4期土地利用矢量数据,运用格网GIS法、Kriging内插法构建景观生态风险指数模型,对海口市海岸带进行景观生态风险综合评价。结果表明：（1）各景观面积波动较大,景观类型以建设用地和耕地为主;（2）2000-2017年间人类活动对景观的干扰最为强烈,各景观的分离度、干扰度、脆弱度最大值均在此时域内出现;（3）研究时域内研究区的平均生态风险值由0.3424增加到0.4468;生态风险等级总体呈低等级向高等级转移的趋势,空间分布呈中部向东西、内陆向沿海递减的趋势,高等级的风险区逐渐朝沿海地区蔓延;较高和高生态风险区主要分布在海口建成区、南渡江沿岸、美兰机场、红树林保护区以及三江镇国营农场附近;（4）城市建设和临港产业的发展导致绿地、水域面积减少且分布趋于破碎、分离,是研究区生态风险值总趋势呈增高的主要原因。研究结果可为海口市海岸带景观格局的优化、土地资源的保护和可持续发展方面提供科学依据。     

盐池县土地利用自然生态位变化及其对景观格局的影响

以盐池县为研究区, 尝试将土地利用自然生态位的理论和方法引入到景观生态学当中, 为研究景观格局提供了新的思路。结果表明: (1)不同景观要素自然生态位的动态变化不同, 耕地、草地、未利用地的自然生态位呈现下降的趋势, 而林地和水域的自然生态位不断上升。(2)整体景观更加具有多样性、破碎性和离散性。(3)相关性分析表明, 土地利用自然生态位与景观要素面积及其变化率都呈显著正相关, 体现土地利用自然生态位的时间效应对景观要素类型时空演变的影响程度。(4)土地利用自然生态位与形状指数和斑块内聚力指数具有正相关性, 与最大斑块指数和斑块类型占景观面积的比例具有强正相关性。总的来说, 土地利用自然生态位与景观要素类型的关系极其密切, 是区域景观格局变化的重要因素。     

四川省汶川县土地利用变化对森林野生动物生境的影响四川省汶川县土地利用变化对森林野生动物生境的影响

基于野外调查和地理信息系统技术,对四川省汶川县1974—2000年的土地利用变化进行了分析,并结合生境适宜性模型对野生动物生境适宜性进行了评价,分析了适宜生境变化的原因。结果表明：研究区1974—2000年土地利用变化明显,森林面积下降,而草地、灌木林地和农田增加;野生动物适宜生境减少,核心区面积减少且距离加大,不利于野生动物的保护。造成这一变化的主要原因是人口的增加和地区经济发展。因此,在经济发展的同时,应该加强野生动物的保护。