粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统时空格局变化的主要驱动力之一,模拟生态系统变化趋势对于优化区域土地利用格局、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2018年5期土地利用数据,分析该区域生态系统格局演变,并运用CA-Markov模型模拟2025年的生态系统格局。研究结果表明:(1)2018年大湾区的森林、农田和城镇为主要生态系统类型,分别占区域总面积的53.99%、22.67%和14.51%。(2)2000—2018年农田、森林、湿地面积分别下降了1983、740、278 km²,城镇和草地面积分别上升了2896、103 km²,城镇面积增长的主要途径是对周围农田、林地和湿地的侵占,草地面积增长是因为管理经营不善导致部分林地退化为草地。(3)大湾区的景观多样性和均匀度下降,景观正在向小斑块趋势发展,空间连通性下降,破碎度增加。(4)模拟2025年的生态系统格局发现,与2018年相比,城镇面积增长了609 km²,农田和森林分别减少了309 km²和316 km...     

1975-2015年宁夏生态系统格局宏观变化分析

以1975-2015年的Landsat MSS/TM/OLI影像为数据源,选用年均生态系统类型净变化率、生态系统类型转移矩阵及土地开发度综合指数对宁夏回族自治区近40年来生态系统格局宏观变化的幅度、速率、转换类型及人类活动扰动程度进行定量分析,揭示了宁夏生态系统时空变化过程及其区域分异性。研究结果表明：（1）宁夏农田和草地生态系统优势度较大,占比75%以上,且两者面积变化趋势呈负相关。近40年中,森林净增加了477.5 km²,人工表面净增加了884.6 km²,农田净增加了209.8 km²;草地净减少了115.5 km²,湿地净减少了69.4 km²,荒漠净减少了1387.0 km²。（2）生态系统变化转移矩阵表明每时段内大约有占宁夏总土地面积6%的生态系统面积发生变化,主要转换类型有农田和草地间相互转换、草地和荒漠转为农田及农田转为草地和人工表面。（3）人为活动对生态系统的干扰全区整体处于我国的中等水平,且呈增加趋势,其中北部是持续增强,且金凤区、西夏区和永宁县土地开发效果最为明显,中部是轻微减轻,南部是显著减轻,人类活动对宁夏北部和中部自然生态系统的扰动大于南部。     

泸沽湖生态系统格局变化及其驱动力

运用遥感影像与地理信息系统技术结合,采用生态系统信息分类提取方法和景观指数方法对1990年至2015年泸沽湖风景区生态系统构成与格局变化进行分析,并进一步探析引起各类生态系统变化的驱动力因素,为泸沽湖风景区进一步生态与环境规划提供科学和理论依据。25年间,泸沽湖风景区内主要生态系统类型可分为农田、森林、草地、水域和人居环境等五类生态系统,1990年至2005年,主要表现为农田、森林、草地3个生态系统之间相互转化;2005年至2015年,主要表现为森林、草地、水域生态系统整体流向农田、人居环境系统。总体上泸沽湖景观破碎化与复杂程度呈下降趋势,连通性和整体性逐渐增强,但各生态系统类型之间比例差异增大。农田生态系统变化的主要驱动力是政策导向;森林与草地生态系统变化的主要驱动力是退耕还林还草工程与人类活动;水域生态系统变化主要驱动因素是湿地造林与人类活动入侵;人居环境系统变化的主要驱动因素为人类用地需求的增涨。针对泸沽湖生态系统变化存在的问题提出了相应的规划建议。     

汶川县生态系统服务对景观格局及其变化的响应

景观格局及其变化是影响生态系统服务供应与维持的主要原因之一,也是生态系统服务管理与景观空间配置优化的基础。基于30 m分辨率土地利用数据,统计汶川县2000—2015年多种景观格局指数和碳固定、水源涵养、土壤保持3种生态系统服务的变化,划分等级探究生态系统服务对景观格局及其变化的响应。研究结果表明:1)汶川县整体景观趋于破碎化、斑块形状复杂化,斑块异质性增加,且主要是在林地、草地和耕地之间转换;2)对于生态系统服务,碳固定在全域内有所减少,而大部分区域水源涵养和土壤保持呈增长趋势;3)不同生态系统服务对景观格局的响应存在差异,不仅表现在指标上,也体现在程度上,如碳固定对斑块形状指数(Landscape Shape Index,LSI)响应较为明显,而对蔓延度指数(Contagion Index,CONTAG)敏感性较差;4)并非所有景观格局变化均会引起生态系统服务变化,尺度也会对结果造成影响。本研究通过生态系统服务对景观格局的响应分析,可为区域景观管理的相关评估提供借鉴。     

澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价

近10 年来由于澜沧县退耕还林工程的实施以及人工园林的大规模引种, 使整体的景观格局发生改变, 相应的生态系统服务价值也发生了改变。以澜沧县为研究区, 基于2000 年、2005 年、2010 年三期TM 影像的解译结果, 对研究区2000 年-2010 年景观格局指数变化进行分析, 研究景观格局演变规律。并运用生态系统服务价值估算方法, 分析景观格局演变对研究区生态系统服务价值影响。结果表明: (1)澜沧县十年间有林地、人工园林、水域和乡镇用地面积增加, 水田、旱地、灌木林、荒草地面积减少; 同类型斑块集中程度上升, 破碎化程度减少, 景观分布朝着不均匀的方向发展, 景观异质性逐渐降低; (2)澜沧县生态系统服务价值量呈增长趋势, 生态系统服务主要为调节服务, 原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节和提供美学景观等生态系统服务改善较大; 从空间变化来看, 中部、北部和南部区域生态系统服务价值明显增加, 仅东部区域有所减少; (3)生态系统服务价值与斑块密度、形状指数、分离度、香浓多样性指数、香浓均匀度指数呈负相关, 与最大形状指数、蔓延度、聚集度均呈现正相关。研究说明自然景观被干扰并不意味着生态服务功能的退化, 生态价值估算不仅要分析时间变化, 还要考虑空间的变化。同时, 政策导向和经济发展是研究区生态环境改善的主要驱动力。     

城市生态系统服务研究综述

维持和改善城市生态系统服务与人类福祉、促进可持续发展是当前城市生态学研究的重要议题之一.本文对城市生态系统服务的已有研究进行综述:基于城市生态系统服务的概念与内涵,总结了城市生态系统服务的主要特征,即人为主导性、高需求性、异质性、动态性、多功能性、社会经济属性以及负效应;当前城市生态系统服务的评价方法主要有指标法、价值评估法与模型模拟法;在城市生态系统不同类型服务中,调节服务与文化服务对提高城市居民健康尤为重要;城市生态系统服务的权衡主要表现在支持服务与文化服务之间、调节服务与文化服务之间.最后,总结了未来城市生态系统服务发展的主要方向,特别强调了城市生态系统服务研究在城市景观规划与设计中的重要作用.     

贵州省生态系统服务价值时空演变及其对景观格局变化的响应

贵州省是我国生态文明试验区,也是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,探明其生态系统服务价值变化及其与景观格局在空间上的相关性分布特征,有利于因地制宜地制定生态环境治理和保护措施。本研究分析了2005—2018年间贵州省景观格局和生态系统服务的时空变化,并构建二者之间的地理加权回归模型,探讨其相关系数在空间上的变化。结果表明: 2005—2018年间,贵州省景观类型的转移主要发生在建设用地、森林、水域、草地和农田5种景观之间,景观破碎度和多样性增加;生态系统服务价值逐年增长,森林是贵州省生态系统服务价值的主要贡献者,生态系统服务以调节服务为主;对于高价值景观类型而言,多样性提升和破碎度降低有利于生态系统服务价值增长;而在低价值景观类型集中的区域,则呈现出相反的影响效果。应根据贵州省不同区域的生态环境特征,调整景观转移方向和不同景观类型的多样性和破碎度空间分布,从而实现生态系统服务价值增长。     

城市生态系统景观格局特征及形成机制

以城市生态系统的格局一过程一功能等相关概念的辨析为基础,重点分析了城市景观格局的基本特征,以及城市格局对生态系统过程和功能的影响。结果表明,高度人工化、高度的时空异质特性、破碎性、不稳定性是城市景观格局最为显著的特征。城市所在区域的自然环境条件,历史文化传统,城市格局的基本骨架——交通系统和城市职能是影响城市格局形成和演变的重要驱动因素。城市景观结构决定了其生态过程。综合研究城市景观格局-过程-功能的关系,认识城市的发展演变过程,可为城市规划、建设和管理提供重要的科学基础。     

生态系统服务与景观格局集成研究综述

生态系统服务是综合科学和政策应用的有效工具,可用于应对人类干扰下的景观和生态系统服务的快速退化等复杂生态环境问题。综述生态系统服务与景观格局集成的学科发展、基础理论和模型开发的进展与存在的问题,建立可用的集成建模框架,并提出知识集成的概念框架:1)在要素层,"政策-决策—景观—生态系统服务—社会经济系统"的跨学科知识反馈环是集成理论基础; 2)在模型层,结构化、多层次的集成模拟模型是核心方法; 3)在数据层,多源数据集成是模拟模型的数据基础。集成生态系统服务与景观格局为区域生态环境治理实践提供了科学参考,能更好地应对生态系统服务科学与应用的挑战。     

华北农田生态系统景观格局的演变特征

基于华北6 省(市)2000、2005、2010 年三期土地覆盖遥感数据, 通过计算农田景观格局指数和农田景观转移矩阵, 在省域范围的大空间尺度上分析了2000-2010 年农田生态系统景观格局的变化特征。结果表明, 2000 年至2010年华北6 省(市)的农田景观格局变化主要表现为: 耕地景观的面积在减少, 破碎化程度在加大, 斑块形状趋于简单化;园地景观的面积在增加, 破碎化程度在降低, 斑块形状趋于复杂化。耕地减少的面积主要转变为城镇, 增加的面积主要来自水体; 园地减少的面积主要转变为耕地, 增加的面积主要来自耕地, 园地景观主要与耕地景观相互转化。城镇化等人类活动加剧了耕地的减少和破碎化, 应加强耕地保护, 特别是耕地的集约化布局, 降低农田破碎化程度, 促进农田的可持续发展。     

基于遥感技术的全国生态系统分类体系

随着遥感技术的发展,以遥感数据作为生态系统监测与评价的基础已成为宏观生态学研究的重要手段。遥感数据要求每一数据集都要有相应的地物分类体系与之匹配,这也造成不同遥感数据及分类体系之间相互独立。虽然体系间多有联系和相似之处,但不同数据集的分类体系难以直接使用或替换,制约了多元数据在生态系统评价中的使用效果。为尝试解决这一问题,提高多源遥感数据的使用效率,提出了一套基于中分辨率遥感数据的生态系统分类体系。这套体系共有9个一级类、21个二级类、46个三级类,该体系主要依据类别内生态系统特征的相似性,并考虑了气候、地形等因素。最后以海南岛、内蒙古和甘肃3个省为例,探讨了以遥感数据为基础的区域生态系统构成分析方法与应用效果。研究表明,该分类体系有较好的生态学依据,可以支持更加深入的生态系统评估。但分类体系中还存在遥感数据与生态因子数据尺度不匹配、不能满足小尺度研究中对三级类进一步细分的要求以及当前数据质量和模拟技术不足以完全支持植被覆盖率反演精度要求等问题。     

森林生态系统生物多样性的遥感评估

目前的评估由于方法的原因,常常会遗留下一些含糊不清的地方。遥感则可以作一种观察生态系统多样性和单个生态系统中各种结构侧面的重要工具。它提供了一种能够跨越几个不同空间尺度实施评估的手段,并且对于评估生态系统格局随时间的变化也是必不可少。现在许多不同的遥感技术已经被应用在生态学研究中。大多数工作所用的数据主要是来自机载和星载平台提供的摄影和数字光学图像,目前则越来越强调激光扫描和合成孔径雷达数据的应用。这些技术手段为从景观到林分规模的不同现象的评估提供了机会。遥感提供了可用于确定森林生态系统中生物多样性景观尺度的元素最有效的工具。例如基质和斑块的相对百分比以及它们的配置。在中间尺度,遥感为评价廊道的存在和边界的特性提供了理想的工具。在林分尺度,遥感技术可用来获取关于森林分结构属性的信息,例如冠层表面的特性,是否存在冠内分层等等。随着的发展,遥感将更广泛地应用于生态学研究。     

旅游景观生态系统格局：概念与空间单元

旅游景观生态系统作为一个复杂的自然-人文生态系统,内部的人地关系区别于一般景观生态系统,但现有的格局研究难以反映.基于景观生态学与空间结构理论,在已有研究基础上,提出旅游景观生态系统格局的概念,并构建空间单元体系.首先,旅游景观生态系统格局可理解为旅游者的活动作用于系统地域范围所形成的空间分异与组织形式;其次,旅游景观生态系统格局的空间单元可划分为斑块、廊道和基质,其中斑块由节点与域面组成.旅游景观生态系统格局理论提出的目的是通过旅游者空间分布状况的分析,反映系统内部要素之间相互作用过程的空间差异.这一理论的提出有助于推动景观格局与生态过程研究的深入,并能为区域旅游业发展的空间协调管理提供理论支持.     

生态恢复工程对陕北地区生态系统格局的影响

以生态环境脆弱的陕北地区为研究对象,利用TM遥感影像解译陆表生态系统的分布特征,从生态系统转移矩阵、单一生态系统动态度和综合生态系统动态度等方面探索了生态恢复工程实施20年来研究区生态系统的时空演变规律。同时,利用最小二乘趋势分析法和人类扰动指数分析气候条件和生态恢复工程的驱动机制。研究结果表明：（1）1997-2018年陕北地区生态系统格局发生显著变化,主要表现为林木、草地的面积占比分别增加19.34%和6.91%;耕地面积占比减少22.15%;未利用地面积占比减少5.01%;陕北地区生态系统格局已由生态恢复工程实施前的耕地占主导转化为林木占主导。（2）受退耕还林工程的影响,黄土高原丘陵沟壑区生态系统流转方向主要表现为耕地转化为林木和草地;防风固沙工程促使毛乌素沙漠区域未利用地转化为草地。（3）研究时间段内陕北地区年均气温基本无变化,年降水量显著呈增加趋势,整体向湿润化发展,适合地表植被生长和恢复。在这样的气候背景下,榆林和延安两市生态系统变化速度明显高于铜川市,说明生态恢复工程是研究区生态系统格局演变的主要驱动力,气候背景变化是辅助驱动力。     

环京津城市群生态系统服务的时空演变与驱动因素

城市群已成为全球经济竞争的新空间单元,在促进城镇化建设,实现资源优质配置和发挥辐射带动作用等方面发挥着重要的功能。但剧烈的社会经济活动必然会对城市群生态系统服务造成破坏,因此开展城市群生态系统服务的时空演变研究,进而探索不同驱动因子对其的作用机制具有重要意义。目前,在已有的研究中缺少对城市群尺度和长时间跨度下的生态系统服务水平演变与驱动因素探究。为此,选取京津及环京津地区为研究区域,通过总结区域生态问题,构建起研究区域生态系统服务评价体系,并对2000-2018年生态系统服务进行计算,分析时空演变特征。然后,通过最小二乘法模型（Ordinary Least Squares,OLS）筛选出潜在的驱动因子,并导入地理加权回归模型（Geographically Weighted Regression,GWR）进行地理加权回归计算。最后,通过对结果分析,探讨自然和社会因子对生态系统服务的作用机制。研究结果表明：1）2000-2018年,研究区域生态系统服务呈现出先上升后下降,在2015年达到最高值的发展特征。2）在空间上,研究区域生态系统服务内总体上呈现燕山山脉及太行山山脉北部区域为生态系统服务的高值区域,坝上区域为低值区的空间分异特征。同时,生态系统服务演变在空间上呈现以燕山和太行山为界,燕山和太行山区域呈现先减弱后提升的趋势,西北区域整体呈现减弱趋势,东南区域从2015年起逐渐降低的空间演化特征。3）在驱动因素方面,自然环境和社会经济因素对生态系统服务的驱动作用从强到弱排列依次是：降雨量 > 土壤含沙 > 人口密度 > 温度 > 基础设施密度。4）其中,人口密度、土壤含沙量、基础设施呈较为明显的负相关驱动特征,降雨量呈较为明显的正相关驱动特征,温度则呈南部负相关,北部正相关,由东南向西北影响增强的趋势。本研究通过评估环京津城市群生态系统服务,分析区域生态系统服务的分析演变特征,并探索区域自然、社会因子对生态系统服务的驱动作用,为环京津城市群未来的生态环境保护和规划策略制定提供了科学指导和决策依据。     

森林生态系统生物物理参数遥感反演研究进展

论述了利用遥感技术反演推算森林生态系统主要生物物理参数：叶面积指数、吸收光合有效辐射、净第一性生产力和生物量的技术、方法和模型及各个参量之间的相互关系研究进展,阐述了各研究方法、模型的特点、优势及局限性。特别论述了净第一性生产力的森林冠层光合作用理论模型基础、微波遥感估算森林生物量的应用优势和理论模型,展示了遥感技术在森林生态学研究中广阔的应用前景,同时也指出现有研究中各生物物理参数的定量遥感估算还有待进一步深入研究。     

拉萨市城关区近50年城市扩展过程对自然生境质量的综合影响

拉萨市城关区建设用地紧邻拉鲁湿地国家级自然保护区,导致城市发展与自然生境保护间的矛盾十分突出。全面揭示该地区城市扩展过程对自然生境质量的影响对于优化城市景观格局、保护生物多样性具有重要意义。为此,定量评价了该地区1968—2019年城市扩展过程对自然生境质量的综合影响。基于锁眼卫星遥感数据、Landsat系列遥感影像和Google Earth遥感数据获取了该地区土地利用/覆盖变化信息。结合空间叠加和模型模拟量化了城市扩展过程对自然生境质量的影响。结果表明,拉萨市城关区近50年城市扩展过程不断加快,城镇建设用地面积从9.78 km~2增加到67.67 km~2,增加了近6倍。城市扩展过程导致自然生境质量加速下降,近50年下降了12.69%。自然生境质量同时受到城市扩展过程的直接影响和间接影响。在各类自然生境中,林地和湿地的生境质量下降尤为明显,分别下降了96.59%和49.21%。其中,林地主要被城镇建设用地直接占用,湿地则主要受城市扩展过程的间接影响。因此,需要同时关注城市扩展过程对自然生境的直接占用和间接影响,采取有效措施协调城市建设与生物多样性保护,促进区域可持续发展。     

城市生态系统空气微生物群落研究进展

空气微生物是城市生态系统重要的生物组成部分 ,空气中广泛分布的细菌、真菌孢子、放线菌和病毒等生物粒子不仅具有极其重要的生态功能 ,还与城市空气污染 ,城市环境质量和人体健康密切相关。从生态系统角度出发 ,着重论述了城市微生物气溶胶的粒谱范围、空气微生物的主要类型、空气微生物浓度的时空变化和空气微生物群落结构的影响因素。综述结果表明 :城市微生物气溶胶的粒谱范围为 0 .0 0 2～ 30 μm;在调查的城市中 ,空气细菌有 2 1属 ,其中优势菌属为芽孢杆菌属 (Bacillus)、葡萄球菌属 (Staphylococcus)、微球菌属 (Micrococcus)和微杆菌属 (Microbacterium ) ,真菌有 2 1属 ,其中优势菌属为交链孢属(Alternaria)、青霉属 (Penicillium)、曲霉属 (Aspergillus)和木霉属 (Trichoderma) ,放线菌共有 7属 ;一年中冬季空气微生物浓度最低 ,一天中空气微生物浓度在 8:0 0～ 10 :0 0出现高峰 ,2 :0 0～ 4 :0 0或者 12 :0 0～ 14 :0 0出现低峰 ,交通干线和商业区空气微生物的浓度较高 ,公园绿地较低 ,并且随着高度的增加空气微生物浓度随之减少 ;污染因子 SO2 、NO2 、NO和环境因素风速风向、温度、相对湿度、光照、雨、雪等影响空气微生物的数量和浓度。在经济发达 ,人口流动较多的城市如北京、上海、广     

北京城市生态系统植物种类构成及其分布特征

为了认识北京城市生态系统植物的构成特点、变化趋势及保护城市植物多样性 ,进而为北京城市绿化提供科学基础 ,对北京城区五环内各功能类型的植物进行了抽样调查、标本采集、鉴定和研究。结果表明 :(1)北京城区五环内共有维管束植物 99科30 7属 5 36种 ,其中北京本地种 2 79种 ,占总种数的 5 2 .0 5 % ,国内引进种 15 0种 ,占总种数的 2 7.99% ,国外引进种 10 7种 ,占总种数的 19.96 %。 (2 )北京城区植物属的区系地理成分以北温带成分为主 ,占城区总属数的 2 1.0 5 % ,远低于全北京植物北温带成分占 30 .30 %的比例 ;温带亚洲物种、旧世界温带物种、世界分布物种的比例都呈减少趋势 ;除旧世界热带物种成分外 ,其它热带物种成分的比例都有所增加。(3)城区各功能区物种丰富度从大到小的顺序为公园、学校校园、居民小区、道路、体育中心及单位场院、广场及公共建筑。公园、学校校园植物的总种数都占城区五环内植物总种数的 5 0 %以上 ,是城区植物的物种库。但本地植物物种比例在所有的功能区中均较低 ,甚至在公园与学校校园 ,本地物种的比例也分别只有 5 3.86 %与 5 2 .5 2 % ,居民小区和广场及公共建筑的北京本地种比例分别只有 4 1.39%和 4 0 .2 3%。 (4 )公园的乔、灌木植物多样性最高 ,荒地的草本植物     

中国草原生态系统退化的价值损失量遥感估算

在传统的草原生态系统退化价值估算基础上,利用遥感技术对草原生态系统退化的价值损失进行估算,利用2003和2005年的MODIS数据获得草原生态系统退化的价值损失量空间分布图.结果表明:2003-2005年价值损失量共为66.603亿美元;单位面积价值损失量在0～1 000美元·km-2的面积约占草原总面积的1/4,价值损失量1 000～3 000美元·km-2的面积约占草原总面积的1/3;内蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃、云南和四川等西部7省的价值损失总量为52.219亿美元,占总价值损失量的78.41%,其中,内蒙古的价值损失量最大,占总价值损失量的25.89%.