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。     

青藏铁路格-拉段沿线景观生态风险时空动态及其驱动机制

科学评估交通基础设施生态环境影响是当前研究的热点。选取景观生态风险指数作为道路生态环境效应评估指标,基于土地利用、遥感、气象、地形和社会经济等数据,评估了1990—2020年青藏铁路格-拉段沿线景观生态风险的时空变化特征,并结合最优参数地理探测器模型分析了景观生态风险的驱动因子。结果表明,青藏铁路格-拉段沿线地区整体景观生态风险较低,并呈现明显的东北部最高、中部较高而西南部最低的空间分布格局,且距铁路中心线越近,景观生态风险越高;青藏铁路格-拉段建设后,景观生态风险呈微弱上升态势,景观生态风险指数由建设前的0.29上升到建设后的0.30;同时,在青藏铁路格-拉段修建和运营期,沿线地区景观生态风险呈现持续增加态势,景观生态风险指数上升速率约为0.40%/a,且有沿铁路呈点和轴状扩散的趋势;景观生态风险的驱动因子主要为植被覆盖度、降水和海拔(q>0.44),其次为气温、经济发展和人口密度(q>0.13),且植被覆盖度与海拔和与温度的交互作用对景观生态风险的解释力最高(q>0.61),但在铁路运营期,经济发展和夜间灯光对景观生态风险的贡献率呈现增加趋势。这表明,青藏铁路格-拉段建设和运营带来的人类活动强度增加,加剧了青藏铁路格-拉段沿线地区的生态风险。研究结果可以深化对陆路交通生态环境影响的认识,为国家制定合理的道路修建策略提供科学依据。     

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。     

海南岛三大流域景观生态风险时空演变及其驱动因素

海南岛三大流域是全岛重要的水源涵养和生态屏障区,近年来流域土地利用变化剧烈、生态系统脆弱,开展流域景观生态风险评估研究,对于加强区域生态安全保障和可持续发展利用至关重要。以海南岛南渡江、昌化江和万泉河三大流域为研究区域,综合采用景观生态学和地理探测器等方法,探究了1980-2020年海南岛三大流域景观生态风险的时空变化特征及其驱动因素。结果表明:(1)三大流域土地利用类型以林地和耕地为主,40年间土地利用变化主要表现为建设用地和水域面积的持续增加,以及耕地和草地面积的持续减少;流域景观格局变化呈现景观破碎度和多样性加剧,景观连通性减弱。(2)40年间三大流域景观生态风险较为稳定,景观生态风险指数等级以低等级和较低等级为主,占流域总面积的70%以上。(3)三大流域景观生态风险的空间分布聚集性呈减弱趋势,主要呈现\"高-高\"和\"低-低\"聚类模式,低风险区域集中在三大流域上游的热带雨林国家公园,高风险区域集中在三大流域东北部区域。(4)土地利用强度是影响三大流域景观生态风险空间差异的主导驱动因子,且土地利用强度和坡度的交互作用是造成流域景观生态风险空间分异的主要原因,解释力为64.7%。研究结果可为海南岛流域生态治理和景观生态优化提供重要参考。     

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.     

高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

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。     

基于景观格局的甘肃白龙江流域生态风险评价与管理

流域生态风险评价是流域生态保护与环境管理的重要研究内容.开展以人类活动为风险源的生态风险评价,揭示流域生态风险的空间变化规律,对于促进流域生态保护和环境管理及社会发展具有重要的指导意义.本文基于景观格局指数和生态环境脆弱度构建了流域生态风险综合指数,以甘肃白龙江流域2010年土地利用数据为基础,以ArcGIS和Fragstats软件为平台,通过空间采样和地统计空间插值得到白龙江流域生态风险的空间分布规律.结果表明：白龙江流域生态风险空间分布差异明显,总体而言,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部和南部山区;在白龙江流域各县区中,武都和宕昌县的生态风险较高,迭部县和文县的生态风险较低.今后应加强流域土地利用综合管理和人类活动调控,开展植被恢复和生态重建,降低不合理人为干扰的生态风险和危害,实现流域经济、社会与生态保护的“多赢”,促进区域可持续发展.     

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。     

Can artificial ecological islands alter the biodiversity of macroinvertebrate? A case study in Fujin National Wetland Park,the Sanjiang Plain,China

1. Many policies and studies globally have highlighted the pivotal role of wetland ecosystems regarding wetland biota and their ecological status. With the strengthening of wetland ecosystem management legislation and policy, wetland restoration should also consider increasing habitat diversity to improve biota. We explore whether the construction of artificial ecological islands can increase the diversity of and macroinvertebrates before assessing the effects of actively constructing islands via human intervention on wetland protection.
2. We discuss changes in macroinvertebrate diversity (i) with and without islands, (ii) at different water‐level gradients surrounding the islands, (ⅲ) on different island substrates, and (ⅳ) at different time scales. We used ANOVA, ANOSIM, and cluster analysis to test the differences.
3. The macroinvertebrate communities had spatially heterogeneous distributions which changes over time due to both natural and anthropogenic stresses. The establishment of islands significantly increased the community composition and biodiversity of the macroinvertebrate. Water depth and substrate affect community composition of macrozoobenthos. The abundance and diversity of macroinvertebrates can influence the biodiversity of their predators (fish and waterbirds). Potentially, the construction of islands could provide some cobenefits for the conservation of wetland fauna.

Synthesis and applications. Establishing artificial ecological islands in broad open‐water areas and increasing water‐level gradient and substrate diversity can increase microhabitat availability and habitat heterogeneity. These changes can adapt to different ecological niches of aquatic organisms, increase biodiversity, and have a positive effect on the ecological restoration of inland freshwater marshes and wetlands.     

基于改进遥感生态指数的宁夏沿黄平原区生态环境质量评价

区域生态环境质量评价是国民经济建设与可持续性发展规划的基础,是生态学研究的主要方向之一。以土地利用/覆盖数据和Landsat OLI数据为基础,分别在ArcGIS和GEE平台上进行景观多样性指数（Landscape Diversity Index,LDI）与归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）、湿度（Wet Index,WI）、归一化裸土和建筑指数（Normalized Difference Building-Soil Index,NDBSI）、遥感生态指数（Remote Sensing Based Ecological Index,RSEI）和改进遥感生态指数（Modified Remote Sensing Ecological Index,MRSEI）的计算。在LDI最佳尺度约束下分析表明,宁夏沿黄平原区景观多样性指数具有显著尺度依赖特征（P<0.001）,阈值出现在3000 m×3000 m。主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）解释了研究区改进遥感生态指数主要受到NDVI和LDI影响,其中NDVI是PC1（特征值贡献率68.98%）的决定因子,特征向量为0.8901;LDI为次要决定因子,特征向量为-0.4146,该分量在MRSEI计算中分值较高。LDI是PC2（特征值贡献率28.76%）的决定因子,特征向量为0.9100;NDVI为次要决定因子,特征向量为0.4056,该分量在MRSEI计算中分值较低。从MRSEI在应用中可信性来看,其在分析中采用LDI替代LST有效地避免了RSEI分析中NDBSI和LST之间存在的生态学意义重复表达和多因子向量投影中的高度聚集。研究区空间异质性主要以\"差\"和\"较差\"级别分布在不同土地利用/覆盖类型交错区且以环绕研究区为主要特点。在\"差\"到\"好\"梯度上,斑块密度为减少趋势由8.3个/km²减少到5.9个/km²,而平均斑块面积呈增加趋势由0.120 km²增加到0.169 km²。综合来看宁夏沿黄平原区生态环境质量总体MRSEI值为0.0117刚好超过\"较好\"水平下限。