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。     

1954-2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

基于景观结构的生态移民安置区生态风险评价——以宁夏红寺堡区为例

以宁夏自治区红寺堡区为例,以1995年、2000年、2005、2010年和2015年5期遥感影像为数据源,综合运用景观格局指数、生态风险指数、空间分析法以及地理探测器等多种研究方法,研究了移民安置区生态风险时空特征。结果表明:1995—2015年研究区景观格局发生了较大的变化,草地面积减少了2.97×10~4hm~2,耕地、林地、建设用地分别增加了1.90×10~4hm~2,0.42×10~4hm~2和0.43×10~4hm~2;在研究期间景观整体斑块数不断增加,其景观整体破碎度随之变大;研究区生态风险主要以较低风险和中风险为主,其中建设用地、沙地和未利用地生态风险值较高,在研究期间生态风险平均值由0.166降低至0.154,研究区生态风险值呈降低趋势。通过地理探测器诊断得出景观斑块数、景观破碎度、景观优势度、景观损失度、斑块密度等因素是安置区生态风险的主要影响因素。     

北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。     

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。     

人为干扰强度对村级景观破碎度的影响

村落具有人类活动所造成的许多景观特征,是研究人为干扰对景观破碎度影响的良好场所;本文运用地表植被的改变状况和主要辅助能的投入为指标,按重度干扰强度、中度干扰强度和轻度干扰强度3个等级把村落分为中心区、过渡区和基质区,分别不同研究区的景观破碎度与人为干扰强度的相互关系,3个研究区域的斑块密度指数分别为0．3416、0．3109和0．0028;景观破碎度分别为0．0820、0．0746和0．0007,重度干扰和中度干扰比轻度干扰下景观具有明显高的斑块密度指数和破碎化指数,随着人为干扰强度的增加,景观破碎化程度相应增加,中度人为干扰使景观破碎度值较高。     

近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化

以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空间分析方法,探讨艾比湖湿地的生态干扰度的时空动态及景观响应机制。结果表明:(1)1972—2013年,研究区的生态干扰度总体呈现较为稳定的趋势,但其空间分布发生变化。生态干扰度类型之间的转化速率有加快的趋势。(2)1972—2013年,边缘密度指数(ED),平均形状指数(MSI),面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)及景观分离度(DIVISION)4项景观格局指数大体呈上升的趋势,2013年区域的景观指数较为稳定。(3)景观格局指数与生态干扰程度有密切的一致性。生态干扰度与景观格局指数空间分布相关性大小依次为:边缘密度指数(ED)景观丰度密度(PRD)香农多样性指数(SHDI)平均形状指数(MSI)面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)景观分离度(DIVISION)。客观系统的认识和评价艾比湖湿地的生态系统及环境,可为干旱区实现自然环境的保护,协调土地利用及环境保护之间的关系提供较为实用的参考。     

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.     

灾后重建干扰下芦山县景观生态格局的变化特征

运用GIS 技术和景观生态学方法研究了芦山县在灾后重建人为干扰下的景观生态格局变化特征。结果表明：(1)地震后灾后重建对景观结构破坏严重, 景观变化和和人为干扰有主要关系, 景观格局指数的变化与人为干扰强度变化基本一致; (2)2013 年, 沿芦山中北部河谷地带工程建设用地和居住用地逐渐增加, 裸露山体主要集中在中南部, 林地破碎化非常严重, 耕地逐渐向中部和北部河谷地带扩展; 2017 年, 裸露山体大幅减少, 南部耕地大量向中北部扩展,芦山县中南部区域新增大量居住用地和建设用地, 湿地大量减少, 草地主要集中分布在北部高山区域, 林地面积由北到南逐渐减少; (3)2013 年总体干扰度为 0.587, 芦山县中部以重度干扰为主, 穿插一些轻度干扰, 南部则以中度、重度和极重度干扰为主, 人为干扰对景观格局破坏严重; 2017 总体干扰度为0.425, 干扰分布呈现均匀化特征, 中度、重度和极重度干扰区主要分布在中部和南部, 沿河谷平原呈现带状分布; 大量轻度和极轻度干扰区出现在北部、中部和南部、并开始包围极重度和重度区域, 有逐渐“分解”重度和极重度区域的趋势; (4)2013 至2017 年, 景观均匀性减弱,出现不同景观类型相互竞争、相互渗透交错的格局; 优势景观具有较强的竞争力和辐射力, 劣质景观要素被包围和分解; 居住用地景观和工程建设用地景观处于景观权重核心地位, 其辐射能力及辐射的稳定性强于其他景观, 为其他景观格局变化提供源动力。     

浙江西门岛湿地景观格局与人为干扰度动态变化

基于西门岛湿地2007和 2010年两期SPOT 5影像(空间分辨率均为5 m)数据,结合西门岛湿地土地利用现状,参考《全国土地利用分类》（试行）、海域使用分类海洋行业标准以及综合考虑遥感数据特性,建立西门岛湿地人为干扰类型分类系统;应用景观格局指数法、GIS空间分析法,得到景观指数和人为干扰度指数,探讨了西门岛湿地景观格局与人为干扰度动态变化.结果表明: 研究期间,西门岛湿地景观异质性、破碎度和优势度降低,景观形状复杂度降低.西门岛湿地人为干扰中心由分散发展到集中;干扰中心主要贡献景观类型是裸地和居民点;干扰总程度由海域向陆地逐渐加重,居民点、码头、交通用地干扰总程度最高.滩涂养殖、泥滩地、浮筏养殖景观的人为干扰度跳跃性大.水陆交错带出现干扰总程度较低但干扰极不平稳的现象.无干扰、半干扰和全干扰型景观的斑块数量下降.无干扰、半干扰景观的平均斑块面积增加,全干扰景观的平均斑块面积减少.无干扰景观的平均形状指数下降,半干扰型和全干扰型景观形状有复杂化趋势.     

三江平原东北部湿地生态安全格局设计

以三江平原东北部为研究区域,采用"3S"技术和数学模型,根据景观尺度上生物多样性保护规划的景观生态安全格局方法,对三江平原湿地生物多样性保护进行规划设计.利用GAP分析方法预测湿地鸟类丰富度,并评价和计算了湿地鸟类干扰度,在此基础上构建物种运动阻力模型,并利用此模型计算物种运动阻力指数,建立物种运动等阻力面,在阻力面上识别战略点、辐射道和源间联接等景观组分.为了保护本区的湿地生物多样性,提出扩大保护区的面积、建立保护区与热点之间的廊道和设立微型保护地块的规划措施.提出的湿地鸟类多样性保护的景观生态安全格局技术与方法,不但为三江平原湿地及其生物多样性的保护和管理提供科学依据,而且丰富和发展了我国生物多样性保护的理论与方法.     

三江平原孤立湿地景观空间结构

受人类活动的影响,近几十年来三江平原大片连续湿地逐渐破碎化,形成了大量孤立湿地。湿地景观格局分析已成为湿地生态和全球变化研究领域的热点,因此以三江平原遥感影像为数据源,利用GIS技术和景观指数模型,在60m分析粒度下,对三江平原孤立湿地景观空间结构进行分析。结果表明:1研究区的中南部孤立湿地的斑块数量较多,而中东部孤立湿地的斑块面积较大,且孤立湿地斑块之间的邻近程度和连接度较高,三江、洪河自然保护区及研究区西部孤立湿地斑块的形状较复杂;2随着湿地斑块数量的递减,非孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐增加,孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐减小,但面积相对较大的孤立湿地斑块重要值一直处于较高水平,在景观连接中起着重要作用;3三江平原孤立湿地景观空间结构是地形地貌、农业开发活动、国家政策等因子综合作用的结果,应加强对孤立湿地的保护。     

三江平原沼泽湿地景观空间格局变化

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。这一研究可为环境资源的合理管理提供有价值的资料,已成为景观生态学研究的核心之一。通过选取斑块连接指数、分布质心和扩展等模型,来表征三江平原沼泽湿地景观近20a来空间格局变化情况。结果表明：（1）三江平原沼泽湿地的破碎化较为严重,斑块数量增加了46％,斑块密度净增加2倍。与1980年相比,1996年最大斑块面积缩小了63.57％,最大斑块周长缩短了52.47％。（2）三江平原沼泽湿地斑块间隙在不同时期都较大,且随着沼泽湿地面积的减小和斑块数量的增加,其斑块间隙越来越大,进一步说明沼泽湿地的破碎化较为厉害。（3）1980-1996年间三江平原沼泽湿地的分布质心向西南方向偏移了7.05km,1996-2000年向西北方向偏移了6.01km。（4）1980、1996、2000年三江平原沼泽湿地的扩展度分别接近于14.222、11.101和11.262。其值都远大于1,说明斑块形状与圆形相差较大,形状不规则。近20a来,人类活动对沼泽湿地空间格局变化的影响程度较大,1980-1996年尤为明显,而在1996-2000年,由于采取了保护措施,其影响程度开始变弱。     

三江平原碟形洼地-岛状林土壤氮磷空间分布及生态化学计量特征

为阐明由碟形洼地-岛状林方向土壤养分的空间分布特征,选取非生长季中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站内的碟形洼地为研究对象,探讨土壤全氮和全磷含量及其化学计量比的空间分布特征及其影响因素。结果表明:由碟形洼地-岛状林方向,全氮、全磷和氮磷比在各样点的平均值分别呈"V"字、倒"N"字和"V"字型分布,土壤全氮、全磷与氮磷比含量的平均值分别为2278.11 mg/kg、820.50 mg/kg与2.44,变异系数为全氮(51.77%)氮磷比(36.07%)全磷(13.65%)。在0—50 cm土层内,全氮、全磷和氮磷比总体呈随土壤深度增加而逐渐降低的趋势,其中全氮主要集中于不同样点土壤的中上层,各样点的最高值均分布在土壤表层区域;全磷的富集深度与全氮相同,但在土壤20 cm深度各样点含量相近,后在20—50 cm深度内呈逐渐下降趋势;氮磷比在各样点的最高值与全氮和全磷分布总体一致,富集深度与两元素呈基本一致趋势。相关性分析表明,碟形洼地-岛状林方向土壤全氮与全磷之间均呈现出良好的相关关系,其中土壤有机质的分布,植物与水文状况、季节变化和土壤温度也在养分分布中起重要作用。     

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。     

三江平原沼泽湿地生态承载能力综合评价

从湿地水资源、土地资源、水环境、生物资源等多方面入手,研究湿地生态系统的承载能力,采用分级评价方法,建立分级评价指标和承载模式,评价了沼泽湿地生态系统的生态弹性度、资源与环境承载力和承载压力度。利用基于加速遗传算法的层次分析技术确定承载模型的权重,计算得出的排序权值具有结果稳定、计算精度高的特点。应用到三江平原沼泽湿地生态承载力的综合评价中,结果表明整个三江平原大部分生态系统处于中稳、较高承载、中低压区。这说明三江平原生态承载能力比较高,人口压力不大,但要进一步提高生态承载能力,则需改善沼泽湿地生态环境,提高水资源利用效率。     

1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素

以湿地变化较为剧烈的三江平原为研究区域,结合GIS和RS技术,利用动态度、景观指数和地理探测器模型,在流域尺度上对1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素进行定量分析。结果表明：1954-2015年,三江平原各流域沼泽湿地面积呈现减少趋势,其中挠力河流域和同抚流域沼泽湿地面积丧失最多,安邦河流域、萝北流域和倭肯河流域沼泽湿地丧失速率较快;三江平原各流域沼泽湿地格局变化特征具有一定的差异性,倭肯河流域沼泽湿地斑块的集中化程度逐渐增强且破碎化程度逐渐减少,其他流域沼泽湿地的集中化程度逐渐减弱且破碎化程度增加,各子流域沼泽湿地斑块之间的连接性和稳定性均呈下降趋势,其中安邦河流域下降幅度最大,最能表现三江平原各子流域沼泽湿地景观格局变化的指数是斑块密度;人为干扰是影响三江平原各子流域沼泽湿地变化的主要因素,自然因素中对沼泽湿地变化影响最大的是地形地貌,其次是气温和降水量。     

三江平原残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响

景观破碎化是当前一个突出的生态学问题,破碎斑块的大小和形状特征对物种多样性具有重要影响。选取三江平原别拉洪河流域为研究区,通过调查残存湿地斑块的面积、形状和植物物种丰富度,利用相关分析和回归分析等方法研究了残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响。研究结果表明:在强烈的人为活动干扰下,三江平原湿地破碎化严重,残存湿地斑块面积较小,斑块形状规则、边界简单。斑块形状指数、分维数、形状特征点数和斑块面积、物种丰富度均没有显著相关关系,而斑块面积、周长和周长面积比对物种丰富度具有显著影响。但是斑块周长和周长面积比均受面积的直接影响,所以斑块面积是决定物种丰富度的主要因素,这点需在湿地生物多样性保护中予以重视。虽然斑块形状特征点数是农业景观物种丰富度的一个很好预测指标,但是该指标不适用于形状规则的残存湿地斑块物种丰富度预测。另外,对于残存湿地斑块种-面积关系的机理还有待进一步研究。