基于多源数据的三江源国家公园土地生态安全综合评价

开展国家公园尺度的土地生态安全综合评价,对优化三江源国家公园土地利用管理规划、加强生态网络建设具有重要借鉴价值。在“压力-状态-响应”(PSR)理论框架中融入草地退化指数、冻土稳定型分布、生态系统服务价值和景观生态脆弱性等指标,分析三江源国家公园土地生态安全状况及其主导因素。研究表明：(1)三江源国家公园景观生态脆弱性整体较低,不同园区景观生态脆弱性指数略有差异,长江源园区为中等脆弱区,黄河源园区脆弱性次之,澜沧江源园区景观生态脆弱性优于其他两园区。(2)三江源国家公园整体土地生态安全状况为较不安全,其中,长江源园区、澜沧江源园区以较不安全区等级为主、临界安全等级次之,黄河源园区临界安全及以上等级的面积比重为93.94%。(3)土地生态较安全区和安全区分布于长江源园区中南部,以及黄河源园区南北两侧边缘区,较不安全区和临界安全区在长江源园区、澜沧江源园区以及黄河源园区交错且连片分布。(4)基于地理探测器模型的自然生态和社会经济影响因素识别结果显示,居民点密度、水网密度和景观生态脆弱性是影响三江源国家公园土地生态安全的主导因素,揭示了人类活动扰动程度与生态系统脆弱性对国家公园土地生态安全状...     

景观结构动态变化及其土地利用生态安全——以建三江垦区为例

景观结构动态变化及其土地利用生态安全是区域生态安全和可持续利用研究的重要组成部分。以建三江垦区为研究区,利用遥感手段提取研究区1992年、2000年和2008年的景观类型信息,定量分析了研究区不同尺度的景观结构变化特征。阐明了景观结构变化下的研究区土地利用生态安全形成机制。定量计算研究区不同尺度的景观稳定性,并结合DPSIR模型构建研究区土地利用生态安全综合评价指标体系,对研究区的土地利用生态安全等级进行评价和分析。结果表明:1992-2008年,研究区景观结构变化剧烈,景观基质类型由沼泽湿地转为水田,斑块形状复杂度和景观破碎度增加,斑块空间分布表现为"聚合-分散-聚合"的变化特征;土地利用行为对研究区景观结构产生破坏的同时也对其恢复起调控作用,进而形成景观结构变化下的土地利用生态安全的不同状态,研究区景观结构稳定性可以反映其土地利用生态安全水平;研究期内研究区景观整体稳定性呈"稳定-非稳定-稳定"的复合稳定性特征,土地利用生态安全呈"较安全-临界安全-较安全"的等级变化特征;1992-2000年,旱田景观结构最稳定,2000-2008年,景观结构最稳定类型转变为建设用地,表明该类型土地利用生态安全水平最高,2008年,沼泽湿地是最不稳定的景观类型,土地利用生态安全水平最低。     

基于物元模型的汾河流域土地生态安全评价

土地生态安全关乎人类生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。研究土地生态安全对于揭示区域内土地利用安全特征,促进人口、资源与环境的协调发展具有重要意义。本文以汾河流域为研究区域,根据"压力-状态-响应(PSR)"模型,构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法和熵值法确定指标权重,运用物元模型对汾河流域土地生态安全状况进行评价。结果表明:2006年汾河流域土地生态安全状况处于"向安全转化"状态,2012和2017年均处于"向较安全转化"状态,整体发展状况较稳定; 2006—2017年,景观破碎度、人均水资源量和河网密度是制约区域土地生态安全水平的主要因素; 2017年处于"安全"状态的县(市/区)占15%,多数集中在上游,上游土地生态安全水平整体高于中下游地区。     

基于GIS和Fragstats的土地生态质量综合评价——以湖北省仙桃市为例

借助GIS和Fragstats的分析技术,结合土地利用类型数据,从土地生态系统的景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益3个方面构建土地生态质量综合评价研究模型,采用改进熵权法确定其指标权重。以湖北仙桃为例,探究其三者的空间演变关系,并在此基础上对其土地生态质量进行综合评价。结果表明:(1)仙桃市土地生态质量整体水平偏低,且呈现出中间高,两侧低,且西翼高于东翼的空间分异特征。其中危险、临界安全、较安全和安全各等级,分别占总面积的21.52%、43.48%、27.10%和7.90%。(2)安全区主要分布在经济、政策优势最凸出及景观格局整体规划较好的中北部中心城区。在此区域景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益之间呈现相互增益的协同发展态势。(3)较安全和临界安全区则主要集中分布在土地景观格局较好,开发程度较低的西翼地区。危险区则主要分布在生境质量抗干扰能力水平低的东翼地区。在东西两翼内景观特征、生境质量的抗干扰能力和社会经济效益之间的协同性较差,且两两之间的发展矛盾凸出。研究结果可为仙桃市全域土地综合整治项目的实施提供理论支持和其他类似地区提供案例参考。     

基于DPSIR-物元的吉林省旅游生态安全时空格局测度及障碍诊断

科学评价旅游地生态安全对实现区域旅游业可持续发展意义重大。基于旅游活动对生态环境系统的影响,针对吉林省旅游生态安全面临的问题,构建DPSIR旅游生态安全评价指标体系,运用物元模型、障碍因子诊断模型,分析吉林省各市(州)2010—2019年旅游生态安全时空格局变化特征及其影响因素,并诊断其障碍因子。结果表明：(1)2019年大部分市(州)旅游生态安全为向Ⅴ级安全转化等级,主要集中在中东部地区,2010—2019年空间差异逐渐缩小;(2)响应系统旅游生态安全等级明显提升,状态系统旅游生态安全等级小幅提升但等级仍较低水平,说明各地政府管理效能有所提升,但生态环境较为脆弱;(3)森林覆盖率、城市日供水能力等为各市(州)旅游生态安全水平提升的主要障碍因子;受地形、气候等原因的影响,各地区前5位的障碍因子有明显差异;从DPSIR角度分析,状态系统已成为制约吉林省旅游生态安全水平提升的主要障碍因素。对吉林省而言,旅游生态安全整体水平较为一致,根据不同地区限制性因素,针对性制定发展策略,缩小地区差异,保证吉林省旅游生态安全协调稳定发展。     

基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价

利用遥感及统计数据,基于压力-状态-响应(P-S-R)模型选取22个评价指标构建生态安全评价体系对图们江地区进行基于空间的生态安全评价.结果表明:研究区生态安全水平呈现出明显的空间差异性,表现为区域内东西两端生态安全水平较高并向中部过渡.各生态安全等级的面积大小排序为:较安全＞临界安全＞安全＞较不安全＞不安全,所占比例分别为49.56％,33.89％,9.14％,6.48％,0.94％.另外统计了基于行政单元的平均生态安全指数和等级,发现各县市的生态安全水平和等级构成都有所不同,各县市生态安全水平状态排序为珲春＞图们＞安图＞汪清＞延吉＞龙井＞和龙.整体来看,研究区生态环境质量较好,生态系统服务功能及抗干扰能力较强,生态问题较少,生态灾害较少.     

基于土地利用/覆盖变化的浙江大湾区生态安全评价及多情景模拟分析

土地利用/覆盖变化(LUCC)在生态系统问题中起着决定性的作用。中国改革开放40多年来,土地资源得到了最大限度的开发利用,经济社会取得了巨大的发展,但也面临着严重的生态安全问题。人类活动导致土地利用的迅速变化已经威胁到生态安全(ES),通过预测土地利用的变化并模拟ES模式,将LUCC和生态安全评价结合起来对区域生态环境评价和保护具有重要作用。以浙江大湾区为研究区域,采用CA-Markov模型预测土地利用/覆盖变化,模拟2030年3种不同情景下的生态安全格局。基于压力-状态-响应(PSR)模型,对2005年、2010年、2015年和2018年浙江大湾区的生态安全进行了评估,处于一般安全等级及以上面积占比从58.83%先提高至60.02%,后下降至59.42%。同时,通过改变不同土地利用/覆盖变化的转移概率矩阵,设置了惯性发展、过度扩张和生态保护3种情景,结果显示3种情景下生态安全处于一般安全等级及以上面积占比分别为58.61%、57.60%和58.46%。浙江大湾区生态安全的空间分布格局与人口密度、GDP等社会经济数据的空间分布格局相反,平原地区耕地利用率高、生态安全等级较低,多丘陵地区...     

不同斑块类型的景观指数粒度效应响应——以无锡市为例

斑块类型与景观格局粒度效应响应关系密切。以无锡市为研究区域,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用类型、热力等级和生态贡献为斑块类型划分依据,构建出对应的3种不同景观格局。在相同粒度变化情况下,选用了19个景观水平指数和Moran's I指数,分析了不同景观格局粒度效应的响应情况。结果表明,随粒度变粗:1)土地利用类型、热力等级和生态贡献斑块的部分景观指数响应曲线变化剧烈程度依次减弱;2)3类斑块的Moran's I指数均存在尺度效应。其中,土地利用类型和生态贡献斑块的Moran's I指数存在负相关,热力等级斑块没有。生态贡献斑块响应曲线在正相关区域内变化相对平缓,土地利用类型与热力等级斑块响应曲线变化趋势相反;3)指数反映的第一临界粒度基本一致,但景观指数响应曲线的临界现象更为明显。总体上,不同类型斑块在同一研究区构成的景观格局、指数响应曲线变化趋势和第一临界粒度都较为相似;斑块类型对景观指数粒度效应响应存在影响,但还有待深入探讨。     

基于PSR模型的耕地生态安全物元分析评价

耕地生态安全评价是改善农田生态系统安全状况、促进耕地可持续利用的重要基础。针对多数综合评价研究中存在信息屏蔽和主观性的问题,在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于压力-状态-响应(PSR)模型的评价指标体系,采用物元分析方法和改进的熵值法对我国耕地生态安全进行评价。研究结果表明:(1)1996-2010年我国耕地生态安全水平不断提高,安全等级经历了"临界安全-较安全"的演变历程,但2010年"较安全"等级关联度很弱;(2)单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素。为了促进耕地生态安全等级不断提升,需要进一步转变经济发展方式,加强土地利用监督管理,降低经济增长对土地资源的过度消耗;大力发展绿色农业,合理施用农药、化肥;积极开展农村土地整治,加强高标准基本农田建设;加大环境治理力度,有效控制水土流失程度。基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映农田生态系统各要素之间的关系,物元分析方法可以揭示单个评价指标的分异信息和综合评价结果的中间信息、挖掘耕地生态安全存在的具体问题,适合用于耕地生态安全的评价。     

江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化与驱动机制

沿海地区是土地利用变化剧烈区,同时也是生态系统敏感脆弱区。以江苏省沿海为研究区,基于景观生态安全理论,结合遥感技术与空间分析技术,从景观生态安全角度测算沿海19个县耕地景观生态安全指数,在此基础上,重点讨论1995-2005年江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化特征与驱动机制。研究结果显示:江苏沿海地区15a来耕地景观安全格局变化显著,Ⅰ级区范围呈扩大趋势,Ⅱ级区格局变化较为分散,Ⅲ级区的范围逐渐缩小,呈现由南部地区向中部地区减少,由内陆向沿海推进的格局变化特征;回归模型显示,县级层次耕地景观生态安全主要驱动力为土地整理项目数量、国民经济总产值和人口密度,其回归系数分别为0.253、-0.224和-0.176。     

城市扩张对北京市城乡结合部自然和农业景观的影响——以昌平区三镇为例

城乡结合部自然和农业生态系统是确保城市生态安全的重要基础。研究快速城市化背景下城乡结合部自然和农业景观的时空演变规律和驱动因素,能够为相关规划的编制和保护政策的制定提供科学支撑。以北京市三个典型的城乡结合部乡镇为例,通过对1999、2004和2010年三期SPOT遥感影像的解译,获取三镇三个时期土地利用/覆盖(Land Use/Land Cover,LULC)数据。在此基础上,借助Arc GIS空间叠加功能和土地利用转移矩阵,分析1999—2010年三镇LULC的时空变化特征;并通过空间自相性和景观连通性分析,研究近十年来三镇建设用地的空间聚集特征以及自然和农业景观空间连通性的变化,分析城市扩张对三镇自然和农业景观格局和稳定性的影响。最后,采用定量和定性相结合的方法,分析三镇自然和农业景观变化的驱动力。结果表明,1999—2010年三镇经历了剧烈的LUCC过程,建设用地、林地和草地面积大幅增加,伴随的是农业用地和水域面积的急剧减少。各种土地利用类型之间都存在着相互转移,特别是农业用地向建设用地、林地和草地,以及林地向建设用地转移明显。新增建设用地大多通过侵占原有建设用地周边的农业用地和林地,而实现"成片蔓延式"扩张;并造成了三镇自然和农业景观连通性的急剧下降,危及到该区域生态系统结构的完整性和功能的持续性。社会经济发展、土地利用规划、公共政策等共同决定着三镇LUCC的结构、规模和空间分布,是三镇自然和农业景观格局演变的主要驱动力。     

岩溶地区景观格局演变及其生态安全的时空分异——以贵州省东北部槽谷为例

景观生态安全能反映区域生态保护与经济发展之间的关系,有助于了解生态环境压力和缓解人地关系矛盾具有重要意义。基于2005、2010、2014和2017年LandSat影像为数据源,借助ArcGIS和景观格局指数法构建景观生态安全指数,对槽谷区景观格局演变及其对生态安全的时空分异规律研究,从而提出环境友好型的土地利用组合模式。结果表明：（1）2005—2017年,槽谷区景观内部整体呈现破碎化,景观斑块数量增多,景观格局由单一规则化、简单化向复杂混合型转变,多样性增加且空间异质性增强。随着时间变化,岩溶槽谷区景观生态安全整体呈现上升趋势,西、东部槽谷景观生态安全指数（Ecological Security Index,ESI）由槽坝向山坡两侧逐渐增加,而中部槽谷则由山坡向槽坝增加。（2）在200 m尺度下,西部槽谷ESI的全局正相关性最显著,其Moran''s I值呈先增加后减小的趋势,而中部和东部槽谷则相反。岩溶槽谷区ESI的空间集聚形式主要表现为高高和低低值集聚区,空间集聚程度较高,而高低和低高集聚区分布较少且变化不明显。（3）景观集聚分布格局受低地形起伏和坡度较缓区域影响较高且呈现倒"U"型共性趋势,而海拔则相反。（4）岩溶槽谷区景观格局以扩充"林地-灌木林地-草地"的土地利用组合模式能增加景观生态安全。（5）景观格局及其生态安全的时空分异是受当地自然环境、社会经济和政策导向共同作用的结果,通过分析多重因素对槽谷区景观格局及其生态安全演变趋势的驱动机制可为地区科学决策提供科学参考。     

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。     

西北生态脆弱地区甘肃的生态安全时空演化格局

基于区域能值密度改进的能值-生态足迹模型, 结合GIS 以甘肃省为例分析了西北生态脆弱地区生态安全时空演化格局。结果表明: 甘肃省的人均生态赤字呈现波动上升趋势, 人均生态赤字从1980 年的0.42 hm²·cap^-1 增加到2015 年的4.00 hm²·cap^-1, 且以年均6.70%的速度增长, 生态赤字状态在空间上呈现出由中心向两极扩散的演变格局。生态压力指数不断增大, 生态安全等级逐渐升高, 近年来生态安全状况出现恶化趋势, 生态安全问题亟待解决。基于上述结论从降低人类环境负荷和减少化石能源使用量等方面提出了提升生态安全状况的对策措施。     

东北粮食主产区耕地生态安全的时空格局及障碍因子——以吉林省为例

针对东北粮食主产区耕地生态安全状况,以吉林省48个县域为研究对象,构建基于PSR-EES模型的耕地生态安全评价指标体系,综合运用改进的TOPSIS模型、马尔可夫链模型、GIS空间分析方法和障碍度模型对1995-2011年吉林省耕地生态安全时空格局以及障碍因子进行分析.结果表明： 1995-2011年,吉林省耕地生态安全综合指数呈波动上升趋势,耕地生态安全等级从敏感级提高到一般安全级;各县域耕地生态安全水平存在“俱乐部趋同”现象,且空间分布格局差异趋于扩大,“两极分化”趋势日益显著,敏感级和临界安全级由带状趋于分散分布,一般安全级和比较安全级由分散趋于集中成片分布,安全级分布比较零散,耕地生态安全等级水平不稳定趋势越来越明显;农民人均纯收入、经济密度、环境保护投资总额占GDP比重、机耕程度、工业固体废物综合利用率是影响吉林省耕地生态安全水平的主要障碍因子.     

南方丘陵区耕地景观生态安全影响因素及其空间差异

构建耕地景观生态安全格局是抵御区域耕地生态风险,保障耕地生态质量的重要举措。研究以南方丘陵区典型县-奉新县为研究区,选取部分景观格局指数构建南方丘陵区耕地景观生态安全评价模型,分析了县域尺度耕地景观生态安全状况及其空间聚集特征,并尝试应用地理加权回归模型探究自然和社会经济因素对区域耕地景观生态安全影响作用的空间地域差异。结果表明：耕地景观生态安全处于"危险"状态的行政村占研究区总数的12.92%,区域耕地景观生态安全问题存在明显的空间聚集性;地理加权回归模型较传统全局回归模型有较好的拟合优度,可以较好地揭示影响因素作用的地域差异;自然,社会经济因素对耕地景观生态安全的影响具有显著的空间非平稳性,依据影响因素作用强度的地域差异可以将研究区划分为距居民点的距离、地形位指数、年平均降雨量负向影响区和人口密度正向影响区。研究为确定耕地景观生态安全干扰来源及探究耕地保护对策如何落实到空间地域上提供了参考依据。     

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。     

脱贫期间诏安县土地生态安全时空演化

区域脱贫攻坚期间土地利用结构、方式等变化对土地生态安全具有重要影响.选取福建省诏安县为研究区域,借助空间主成分分析法对诏安县2014和2017年的土地生态安全状态进行评价,利用空间自相关分析、地理探测器识别诏安县土地生态安全时空演化特征和驱动因素.结果表明:(1)2014—2017年诏安县土地生态安全等级较高(Ⅳ级、Ⅴ...     

鄂西北地区土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

鄂西北地区位于湖北省西北部, 是我国自然地理南北过渡的重要地区, 亦是我国南水北调中线工程的重要水源区, 生态环境保护意义重大。在鄂西北地区六期遥感数据基础上, 利用地理信息技术和空间统计的方法, 研究了该区域土地利用格局的时空变化, 对不同用地类型所提供的生态系统服务价值进行评估, 分析了生态系统服务价值与土地利用格局的驱动因素和相关性, 计算了社会经济因素与生态系统服务价值的空间相关性。研究结果表明: (1)1990—2015年鄂西北主要土地利用类型的变化幅度较小, 土地综合动态度为0.06%, 土地类型斑块破碎化程度增加, 斑块形状趋于复杂。(2)研究区间鄂西北生态服务价值处于上升趋势, 生态系统服务价值与景观格局的时空变化具有相关性, 其中与多样性指数呈正相关性, 与蔓延度指数呈负相关性。(3)人均国内生产总值、人口密度和城镇化率是生态系统价值变化的主要驱动因素, 与生态服务价值的局部空间相关性主要集中南部区域。研究结果为鄂西北生态环境可持续发展、合理开发土地资源提供理论依据。     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。