南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

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。     

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。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

东江流域景观格局演变分析及变化预测

以东江流域土地利用解译结果为基础,采用转移矩阵、移动窗口法和景观格局指数对1990—2016年对东江流域的景观格局时空变化进行分析,并结合地形因子、交通通达度因子和限制转化因子采用FLUS(Future Land Use Simulation)模型对流域未来景观格局进行预测。结果表明:(1)自1990年以来,研究区的7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)1990—2016年,流域景观破碎化呈现以河道为中心向东西两侧减小的趋势,景观多样性呈现流域上游小,下游大的趋势,且高值区在经济较发达的城镇地区。园地的景观破碎程度最高、林地的优势度减弱,城镇建设用地的集聚度增加。(3)2016—2042年,流域各用地类型变化率不大,景观破碎化和多样性程度虽有增加但增长速度相对放缓。     

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...     

黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响——斑块类型水平

在黄土丘陵沟壑区,景观格局对侵蚀产沙过程有着复杂的影响,且与尺度密切相关。选取河口-龙门区间内42个水文站控制流域为研究对象,以侵蚀模数、输沙模数和泥沙输移比作为表征各流域单元内土壤侵蚀、产沙及泥沙输移过程的特征指标,运用景观指数和CCA排序,系统分析了斑块类型水平上景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响。结果表明:流域侵蚀产沙及泥沙输移过程中,空间分异特征随景观类型不同而异;对于不同用地类型,影响"过程"空间分异的景观格局指标不同,显著影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的景观指数有草地平均斑块面积(AREA_MN3)、居民建设用地景观面积百分比(PLAND5)、居民建设用地和其它类型用地景观的斑块密度(PD5和PD6),其中斑块密度(PD)是影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的共性指标;草地、居民建设用地、其它类型用地的景观格局特征对"过程"变化的解释程度要高于其它景观类型。开展景观格局与生态过程关系研究时,不仅需要考虑景观格局的整体效应,更应关注单一景观类型及其格局特征对一些生态过程的指示意义。     

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.     

基于遥感空间信息的武夷山国家级自然保护区植被覆盖度变化与生态质量评估

成立于1979年的武夷山国家级自然保护区,是中国东南部面积最大、保留最为完整的中亚热带森林生态系统,对其成立40年以来的植被及其生态质量的变化迄今并无研究涉及。本研究选取1979—2017年的5景Landsat系列影像,借助MODIS的归一化植被指数(NDVI)数据对Landsat影像的NDVI数据进行植被的时相纠正,通过计算植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)来评估武夷山国家级自然保护区植被覆盖度及其生态质量的变化。结果表明: 通过近40年的保护,保护区的植被覆盖度有明显提升,从1979年的73.6%上升到2017年的89.5%;生态质量也随之上升,从1988年的0.801上升到2017年的0.823。2017年,整个保护区生态质量为优、良等级的面积占总面积的98.7%。从空间分布来看,生态变好的区域主要分布在东北核心区和西南核心区中部;变差的区域主要分布于道路两侧和山顶。在垂直高程上,以高程1300~1900 m范围内的植被覆盖度和生态质量最好。除了局部年份可能受到气候的影响外,武夷山国家级自然保护区植被和生态质量的改善主要得益于当地政府的有效政策和群众的积极保护。     

老铁山自然保护区景观格局与生境质量时空变化

由于人口数量的增长和日益频繁的人类活动促进了城市扩张,自然生态系统面积逐渐缩小,一些自然保护区内部生态环境和物种栖息地随之受到影响。因此以辽宁蛇岛老铁山国家级自然保护区中的老铁山自然保护区为研究区,以1997年、2007年和2017年该地区的遥感影像为数据源,解译出15种景观类型,分析景观格局变化趋势。再选取3个景观指数作为衡量人类干扰强度的指标,生成人类干扰强度空间分布图。InVEST模型由美国自然资本项目组开发,能够定量分析生态系统服务功能,因此采用InVEST模型计算生境质量,并探讨该地区20年来人类干扰强度与生境质量的时空变化,并分析二者的相关性。结果表明:(1)1997—2017年,老铁山自然保护区建筑用地、园地面积增加最多,林地、草地略有减少;耕地向园地的转移面积最大。(2)1997—2017年,研究区内试验区和缓冲区人类干扰强度逐年增强,而核心区部分呈现先减弱再增强的趋势,保护区整体呈现出干扰逐渐增强的趋势。(3)1997—2017年该地区的生境质量整体呈现逐渐下降的趋势,生境质量时空变化的热点集中在研究区核心区的周边地带。(4)生境质量与代表人类干扰强度的景观指数呈现出较强的负相关。     

海口市江东新区30年来海岸带城市扩展与生态格局演变

基于GIS和RS技术,在最小累积阻力MCR模型基础上引入不同源地等级的相对阻力因子构建城市扩展生态阻力面UEER模型,并结合水文分析Hydrology模型利用多时相的研究方法对海口市江东新区五个时期(1988年、2001年、2009年、2017年和2019年)的建设用地扩展格局进行动态模拟分析,从生态安全的视角探讨海口市江东新区海岸带城市扩展与生态格局演变趋势。研究结果表明：(1)2018年前研究区重点建设区表现出“摊大饼”式蔓延格局,但在研究时域内重点建设区的面积从49.48 km~2增加到61.57 km~2,建设用地总体上是逐渐集聚的,表现出以重要交通枢纽、现有居民区和商业区为中心向外扩展的趋势。(2)城市扩展是沿着建设用地适宜扩展路径进行的,因受制于生态隔离带并不与相邻建设用地直接相连,由“适宜扩展路径”引导建设用地优化开发,避免建设用地盲目的向外扩展。另外,生态隔离带有逐渐向建设用地渗入,打破了建设用地适宜性区域集中连片的扩展态势。(3)东寨港自然保护区的存在,使得江东新区东海岸以东寨港红树林自然保护区为中心形成的片状区域是生态安全核心区域,虽在相关政策的支持下,研究区的生态...     

纳板河流域不同土地利用类型土壤质量评价

测定了西双版纳纳板河自然保护区及其周边8种土地利用类型(自然林、玉米地、茶园、水稻田、橡胶林、亚麻地、香蕉地和甘蔗地)的表层（0～20 cm）土壤理化性状,研究土地利用变化对土壤质量的影响,并采用土壤质量指数法对土壤质量进行综合评价.结果表明：自然林地转变为农业用地后,土壤有机质含量有不同程度的降低;土壤容重均有所升高,其中茶园、水稻田、香蕉地和橡胶林的土壤容重均显著高于自然林;施肥及开垦导致的矿物养分释放使土壤速效钾和速效磷维持在较高水平;不同土地利用类型对土壤pH的影响不显著.保护区几种主要土地利用类型的土壤质量指数大小顺序为：亚麻地(0.595)>自然林(0.532)>玉米地(0.516)>香蕉地(0.485)>茶园(0.480)>甘蔗地(0.463)>水稻田(0.416)>橡胶林(0.362).位于保护区较高海拔(1614±115 m)的生产示范区土壤质量指数显著高于较低海拔的缓冲区(海拔908±98 m)和交界区(海拔926±131 m).在8种土地利用类型中,分布在低海拔区橡胶林的土壤有机质、速效磷和速效钾含量较低、土壤容重较高,其土壤质量指数最低.增施有机肥及间作豆科植物是改良橡胶林土壤质量的途径.     

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index,RSEI）模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明：（1）2013-2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少（减少约15353.37 hm²）且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化（约2683.80 hm²）的现象;（2）5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;（3）土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%-20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。     

人类活动对升金湖国家级自然保护区景观格局的影响

自然保护地通常是重要的生态敏感区域,具有十分重要的生态和社会经济价值,因此维持自然状况,避免人为干扰是日常管理的基本要求.借助遥感手段,快速识别人为扰动引起的景观变化,是加强保护地管理的有效手段.以升金湖国家级自然保护区为研究对象,基于RS和GIS空间分析等技术方法,利用人为干扰度模型,并结合特定人类活动干扰类型的变化...     

鄱阳湖自然保护区生态承载力

为了定量分析自然保护区的生态承载力变化情况,促进自然保护区的可持续发展,以鄱阳湖自然保护区为例,利用RS与GIS技术获取1985、1995、2005年3个年份的保护区土地利用变化情况,计算出相应年份的生态承载力,分析其动态变化和空间分异情况,并结合生态盈亏情况和生态协调情况,对保护区可持续发展进行评价。结果表明:鄱阳湖自然保护区成立以来,土地利用类型相对比较稳定,变化主要集中在草地(增加了15.22%)、水域(增加了7.05%)和未利用地(减少了18.19%);人均生态承载力在不断提高,3个年份的人均生态承载力分别为0.8284、0.8568、1.0534hm2。其中,保护区生态承载力较高的吴城镇、铁河乡、昌邑乡处于生态盈余状态,三角乡、沙湖乡处于生态持平,其他乡镇处于生态赤字。整体上,保护区东南面生态承载力较好,西北面生态承载力较弱,整个保护区生态协调度为1.414,处于可持续发展状态。     

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.     

基于高分辨率卫星遥感影像的2003-2009年崂山自然保护区景观格局动态变化分析

崂山自然保护区是我国同纬度地区植物种类最多、植物区系成分最复杂的地带,也是迁徙候鸟的重要中转站和栖息地。本文基于崂山自然保护区2003年和2009年的高分辨率卫星遥感影像进行生态系统分类,开展景观格局动态变化分析。研究发现：2003年到2009年间,针阔混交林和旱地的面积呈减少趋势,而居住地、工业用地和交通用地等与人类活动关系密切的景观类型则增加;整体而言,生态系统类型并没有增加,景观内部各斑块类型面积分配比例趋向均衡,其中核心区基本保持不变,而缓冲区和实验区景观内部各斑块破碎化程度加重,趋向小块离散分布;缓冲区和实验区的农田转化为居住地、工业用地和交通用地,其中实验区变化最为剧烈,主要受人为驱动力影响,实验区长期处于无监管状态,是其剧烈变化的最主要原因。