基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM（Digital Elevation Model）为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明：（1）岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡（高地形位）-槽坝（低地形位）两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;（2）土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;（3）岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;（4）地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。     

湘西州山区土地利用类型的地形梯度效应与景观格局分析

【摘要】为进一步定量探究地形因子在土地利用中的影响程度大小, 以湘西州山区为研究对象, 借助ArcGIS空间分析功能从DEM数据中提取了湘西州高程、坡度和地形位指数信息, 并利用地形位指数、分布指数以及土地利用综合强度指数系统探究了该州土地利用地形梯度效应, 同时结合景观格局指数对其进行了景观格局分析。结果表明: 1)湘西州土地利用类型空间分布格局具有明显地形梯度效应, 高程、坡度与地形位指数对空间格局形成具有重要影响; 2)耕地、建设用地和水域一般分布于低地形位区间, 其中水域在坡度地形位中同时处于低地形位和高地形位区间。林地大多分布于高地形位区间。土地利用综合强度指数呈现随地形位指数增大而减小的趋势。3)湘西州景观中的耕地破碎度最大且空间结构最为复杂, 林地占主体且集聚性最高, 景观类型分布不均, 景观结构有待优化。该结果可以为湘西州山区土地利用模式优化与水土保持综合治理提供参考依据与建议, 助力其减贫发展与乡村振兴。     

伊犁河谷景观生态风险时空变化及其地形梯度分析

【摘要】以伊犁河谷为研究区, 以1980-2018年5期土地利用数据与DEM数据为基础, 构建景观生态风险指数, 采用空间分析、地形分布指数等方法, 对伊犁河谷近40年景观生态风险及其与地形的关系进行研究, 揭示其景观生态风险时空变化特征及其在各地形梯度下的动态变化规律, 为伊犁河谷景观生态建设、生态环境保护与管理规划提供参考。结果表明: ①1980-2018年, 伊犁河谷土地利用类型以耕地和草地为主; 土地利用变化表现为耕地剧增而草地大量减少; 土地利用转移方向主要为草地向耕地、建设用地和未利用地转移。②伊犁河谷近40年间景观生态风险整体上呈下降趋势, 中生态风险向较低生态风险以及较低生态风险向低生态风险的转移明显。③伊犁河谷景观生态风险呈现出东高西低, 南北高中间低的空间分布格局, 具有较强的空间集聚效应, 以低-低聚集和高-高聚集为主。④伊犁河谷不同等级景观生态风险及转移在各地形梯度上的分布差异显著; 地形特征与人类活动的干扰是引起伊犁河谷地区景观生态风险随地形变化的主要因素。     

喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异

景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径。以喀斯特断陷盆地为研究对象,从自然、社会、景观格局三个维度选取11个评价因子构建景观生态风险评价指标体系,通过空间主成分分析的方法评价研究区2000—2020年的景观生态风险时空演变格局,并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系。结果表明：(1)2000—2020年,喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势,生态环境整体好转。(2)景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性,南部更甚。2000和2005年,研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区;2010年及其以后,高风险区面积显著减少,低风险区面积显著增加,但南部个别区县的风险水平未明显改善。(3)20年间,除建设用地外,不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低。到2020年,耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域,而建设用地在高风险区的面积仍高达43.43%。(4)景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异。研究初期,各风险区对地形的选择性较强,低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强,高风险区倾向分布在高地...     

基于地形梯度特征的福州市景观格局演变

地形是土地景观格局变化的重要因素.为揭示不同地形梯度下景观格局的时空特征和变化规律,以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像和数字高程模型(DEM)数据为基础,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等方法,探讨景观格局的地形梯度效应以及形成原因.结果表明: 研究期间,研究区林地主要位于中低、中高和高等级地形位,农地、水体、建设用地和未利用土地主要集中位于低等级地形位.1995—2015年,福州市林地、农地和未利用土地面积减少,建设用地和水体面积增加.景观类型变化以稳定型为主,主要分布于中低、中高及高等级地形梯度区域;景观格局在地形梯度上变化差异明显,低地形位区域景观类型主要转向建设用地,而在中低及中高地形位区域,主要发生农地与林地的交替转变.研究区景观格局破碎化、景观异质性和景观多样性等属性逐年上升,随着地形梯度升高而降低.     

流域尺度土地利用与土壤类型空间分布的相关性研究

随着人类活动日益加强,土地利用变化及其驱动力研究已经成为国际地理学界研究的热点。但目前更多的工作侧重于研究人为因子,如人口增长、政策变化等因子对土地利用变化的影响,其实土地利用在宏观尺度上的变化一定程度上取决于自然环境背景,因此研究土地利用变化的自然环境背景特征对于进一步探讨土地利用变化的自然驱动力具有重要意义。土壤类型的空间分布在一定程度将影响土地利用的空间分布格局和变化过程。本文利用遥感、地理信息系统,通过选取景观格局指标,以于桥水库流域为例,研究了土地利用与土壤类型空间分布之间的相互关系。结果表明：(1)受人类活动干扰较弱的土地利用类型,如有林地、稀疏林地、灌木林地、其他林地和草地,主要分布在淋溶褐土、褐土性土以及棕壤地区;而与人类活动密切的土地利用类型,如山区旱耕地、丘陵区水田、丘陵区旱耕地和平原区旱耕地主要分布在淋溶褐土、褐土性土和潮土地区;(2)同类地区土地利用的多样性指数要比土壤的低。并且土地利用和土壤类型多样性均表现出明显的地形梯度效应,从中低山区、低山丘陵区、丘陵平原区到山间盆地区,土壤多样性指数从小到大有规律地变化。而土地利用类型多样性变化较为复杂,反映出人类活动对土地利用格局的影响较强,而对土壤类型的影响相对较小;(3)随着平均斑块面积的增加,流域多样性指数将呈下降趋势。土地利用多样性指数与流域总面积之间的相关性较差,但土壤多样性指数与流域总面积表现出的相关性较好;(4)土地利用类型与土壤类型之间,平均斑块面积上没有明显的相关关系,但在多样性指数之间存在着较好的相关性。土壤类型丰富多样的地区,土地利用的多样性指数也相对较高。     

黄土丘陵沟壑区生态风险动态变化及其地形梯度分析——以陕西省米脂县为例

以黄土丘陵沟壑区陕西省米脂县为研究区,综合考虑区域农耕生态背景与社会经济发展状况,建立了以农耕生态风险概率与自然—社会复合系统损失度耦合的综合生态风险评价体系,分析了2009年、2015年土地利用生态风险的时空分异,并依托地形分布指数探究了生态风险与地形起伏度的关系,得出如下结论:米脂县土地利用变化明显,主要表现为耕地减少,林地与荒地增加;米脂县2009年、2015年综合生态风险指数分别为0.1466、0.1607,农耕风险胁迫增大,风险高值区片状分布于米脂县中部,研究期间有向川道集聚的趋势;低风险优势分布于起伏度高值区,高风险则优势分布于起伏度低值区,研究期间风险向较高地形起伏度迁移明显,同时高风险区域在起伏度低值区上的分布也更加集聚。     

基于InVEST模型的皖西大别山区生境质量时空演化及景观格局分析

新型城镇化及生态文明建设背景下,加强中国重要生态功能区的生境质量研究具有重要意义。以皖西大别山区舒城县为例,基于InVEST模型及地形位等方法进行生境质量时空演变与景观格局互动及梯度效应分析,结果表明:(1)1995—2015年,研究区生境质量指数从1995年的0.6392下降为2015年的0.6356,总体降幅不大;生境退化程度持续上升,由0.0133上升至0.0142。热点分析表明,生境质量较差的冷点区主要分布于东北部的城镇及其周边区域,质量较高的热点区主要位于西南部植被分布区;(2)生境质量及生境退化分布指数具有显著的地形位梯度效应。高生境质量分布指数与林地分布一致并随地形位梯度上升成主导优势,而低生境质量分布与建设用地和农地分布一致,并在低地形位梯度上占主导优势;(3)分区和整体生境质量与景观格局指数相关性显著,但不同区域内的二者之间相关性质各异。生境质量演化受地形和景观格局影响较大。研究结果对于大别山重要生态功能区的生境保护及生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。     

卧龙自然保护区典型生态系统服务时空变化研究

自然保护区作为生态系统服务的产生区和生物多样性保护的重点区,评估其关键生态系统服务,对提高保护区管理水平和生态保护与建设效率有重要意义。利用CASA模型、RUSLE模型、InVEST模型及水量平衡原理等方法分别定量评估了卧龙自然保护区2000年和2015年碳固定（NPP）、土壤保持、生境质量和水源涵养4种生态系统服务并分析了其时空分布及其变化特征,揭示了不同地形位梯度和土地利用类型上生态系统服务的差异,识别了生态系统服务的热点区域。研究结果揭示了2000-2015年4种生态系统服务及其变化的时空异质性：1）研究期间保护区4种生态系统服务供给量均有所增加,且增益面积大于减损面积;2）空间上,NPP、土壤保持和生境质量3种服务表现为东南高、西北低,水源涵养空间分布无明显规律,4种服务的空间分布特征均变化不大且保持相对稳定;3）4种生态系统服务空间分布及变化与地形位和土地利用类型有关。4种服务的高值和增益的优势分布区均位于较低地形位指数梯度上,以保护区东南部最为突出;林地和草地是对保护区生态系统服务贡献较大的土地利用类型,尤以林地突出;4）热点分析表明保护区东南部是主要的生态系统服务供给热点区,研究期间Ⅳ类热点区面积显著增加。结合研究区域生态系统特征和生态恢复与管理政策,探讨分析了目标生态系统服务时空变化的自然生态和社会经济驱动力,为本区域生态系统恢复和生物多样性保护提供依据和建议。     

基于地形梯度的赣南地区生态系统服务价值对人为干扰的空间响应

赣南地区是我国南方山地丘陵带的重要组成部分,属于我国重要的生态屏障带,生态保护意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,研究了赣南地区基于地形梯度变化的土地利用结构及生态系统服务价值的时空分异,基于网格法分析了全区人为干扰度空间分布及其与地形梯度的关系,并对人为干扰度与生态系统服务价值的空间相关性进行了分析。研究结果表明:(1)随着地形梯度的上升,赣南地区的林地面积比例逐渐上升,其他用地类型的面积比例逐渐下降;其中林地和耕地的变化最为显著;(2) 1990—2015年间赣南地区的生态系统服务价值均随着地形梯度的上升而下降;在地形位指数为0.2164—0.6826的梯度1区域下降最为显著;(3)人为干扰分析显示,90%的高人为干扰度网格分布在低海拔和低坡度的地形梯度1区域,在其他地形梯度分布较少;(4)赣南地区生态系统服务价值和人为干扰度值存在极为显著的空间集聚现象,高-低型集聚区主要分布在地形梯度1的大余县、南康市、赣州市区、信丰县、瑞金市、会昌县、兴国县、于都县等8个县市,低-高型集聚区主要分布在地形梯度较高的崇义县和上犹县。分析了赣南地区生态系统服务价值的地形梯度变化及其与人为干扰度的空间聚类效应,为合理布局和保护我国南方丘陵的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

广东省不同地貌形态类型区生境质量归因

城市用地扩张和人类活动生物生境破碎, 已成为生物多样性降低的主要原因; 全面认知区域生境质量是改善生境质量的基础, 更是保护和维护生物多样的前提。论文基于广东省1980—2018年土地利用变化数据, 利用InVEST模型对广东省生境质量进行评估, 从地形视角分析其地形梯度效应; 综合自然地理环境和社会经济几个方面, 共选择10个影响因子, 探测不同地形梯度下生境质量的主导因子。结果表明: (1)林地和耕地是广东省最主要的土地利用类型。耕地与草地是流失最显著的地类, 建设用地是明显增加的用地类型, 耕地是其主要来源; (2)生境质量空间分异特征明显, 低值区集聚化分布在珠三角平原地区, 并且珠三角生境质量低值区明显向外扩张, 粤北、粤东、粤西地区的生境质量相对较高。(3)不同的地形位, 归一化植被指数对生境质量的解释力都最强。在低地形位的地区, 生境质量的主导影响因子还有人口分布、GDP和道路密度; 在中地形位的地区, 还有道路密度、土壤类型和降雨量; 在高地形位的地区, 归一化植被指数解释力最强。研究有助于全面认知区域生境质量变化规律及其空间分异机制, 是实现区域生态、农业和城镇三空间合理布局, 充分保护生物多样性的基础。     

胶东山区县域土地利用在地形梯度上的分布特征

基于RS和GIS技术,结合地形位指数和土地利用程度综合指数,探讨了1987—2003年间山东省栖霞市土地利用结构的变化,并定量分析了该区地形梯度上的土地利用程度.结果表明：研究期间,栖霞市建设用地在低地形位上的优势明显;园地优势地形位区间的下限增加了6个地形位,由聚集分布转变成均匀分布;耕地、林地、草地、水域和未利用地优势地形位基本保持稳定.根据地形梯度上土地利用程度的定量表达,将研究区地形位划分为3个区段：1～15、16～30和31～50,其面积分别占研究区面积的49.48%、43.58%和6.94%.     

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.     

豫东平原蚂蚁群落结构及物种多样性

在2006年4、5月对豫东平原5种生境(人工林地、荒地、农田区、居民区和山丘)的蚂蚁进磊了广泛的调查,共获得蚂蚁62703只,隶属于5亚科,18属,43种.结果表明:5种生境中蚂蚁群落种类、组成和多样性等指标均不相同;人为干扰越强的生境,蚂蚁群落多样性指数越低;质量和异质性越高的生境,蚂蚁群落多样性指数越高.     

云南省农耕区小型兽类群落结构及分布格局

为了解云南省农耕区小型兽类群落结构及空间分布特征,根据云南不同经纬度、海拔等自然环境条件,于2010年8月—2018年4月,选取云南省25个调查样区中104块农耕地,采用铗夜法开展小型兽类调查,运用群落生态学指标对农耕区小型兽类的群落特征和沿环境梯度的空间分布进行研究.结果表明: 共捕获小型兽类3240头,隶属4目9科21属42种,其中啮齿目最多,以齐氏姬鼠和黄胸鼠为代表.25个样区聚类为三大类.小兽在纬度和垂直分布上类似,低纬度和低海拔范围的种类相对较少,以家鼠属和小鼠属为主,而高纬度和高海拔地区以姬鼠属、白腹鼠属和绒鼠属为主.小兽物种多样性指数随着海拔的增加呈现先增后降的单峰分布格局,峰值出现在中海拔地区;经度水平分布上,小兽多样性指数呈V型分布格局,在98°—99° E最高;而纬度水平上,小兽多样性指数由南到北总体呈上升趋势.广义可加模型(GAM)分析表明,各因子对农耕区小型兽类多样性指数分布格局的影响程度为经度>海拔>纬度.相似性分析表明,相邻梯度带之间小兽群落结构为中等相似,相似性最高出现在中海拔带、中纬度带、低经度带之间,不同梯度带距离越远,小兽相似性越低.云南省农耕区小兽群落结构在不同维度上存在较高的空间异质性,物种多样性的地理分布随环境梯度变化呈现出不同的分布格局.     

地形因子对FAST周边喀斯特植物多样性及空间分布的影响

为探究地形因子对500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)周边植物物种多样性及空间分布的影响，该文选取FAST周边喀斯特峰丛洼地3种典型植物群落(乔木层、灌木层、藤本层)作为研究对象，采用方差分析及典范对应分析(CCA)研究不同地形因子(海拔、坡度、坡向、坡位)梯度下植物群落物种多样性及空间分布特征。结果表明：(1)FAST周边植物群落α多样性指数呈现灌木层>乔木层>藤本层的趋势，乔木层、藤本层植物α多样性指数随海拔升高而增加(P<0.05),地形因子对灌木层植物α多样性无显著性影响。(2)FAST周边植物群落物种的空间分布受海拔的影响最大，其次为坡度(P<0.05)。(3)FAST周边3种植物群落的Jaccard相似性指数随海拔的升高呈现增加的趋势，沿坡度的增加呈现先升高后降低的趋势。综上所述，物种对生境的选择具有差异性，海拔和坡度是影响FAST周边喀斯特峰丛洼地植物群落空间分布的关键因子。     

地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响

地形作为景观结构和空间格局的重要影响因子,不仅为景观格局的形成提供基础,其空间特征也影响着景观的演变过程.基于2002、2011年地形高程信息和遥感影像,运用GIS技术,并结合分布指数,分析了盐城滨海湿地景观分布与演变对地形因子的响应特征.结果表明:①盐城淤泥质滨海湿地总体地形变化平缓,海拔0-2.5m的区域占整个研究区面积的97％以上.其中,米草带主要分布于0.9-1.5m,碱蓬带主要分布于1.5-2.lm,而芦苇带则主要分布于2.1-2.7m.②2002-2011年9年间湿地景观时间变化明显,其中,芦苇面积增加了3倍,碱蓬面积由26.80％骤降至11.51％,同期,米草面积则增加了50％之多.③湿地景观空间分布特征与地形关系比较明显.其中,米草空间分布向0.6-1.2m区间演变,显示出强烈的向低海拔区间扩张的趋势;碱蓬分布范围随地形的升高总体上呈下降趋势;芦苇在地形较高区间上的分布指数增长迅速,其优势分布区间向2.1-3.0m扩展.     

云南沾益中度退化天坑草地植物群落水平空间分布特征

规模最为宏大的地表负地形——喀斯特天坑不仅是世界罕见的地质奇观,圈闭化地形而形成的独特生境更是探索植物物种多样性及其空间分布特征最为理想的地域。以云南沾益天坑群中的中度退化天坑——"巴家陷塘"坑底草地植物群落为研究对象,通过α多样性指数与β相似性系数的应用,对"巴家陷塘"中度退化天坑坑底草地植物群落物种多样性的水平空间分布特征展开探讨,并对其近邻退化漏斗和"大毛寺"原生天坑坑外草地植物群落的相似性进行对比分析,研究结果发现:(1)中度退化天坑坑底草地植物群落物种丰富度和多样性从中心到边缘呈现出"中心高边缘低"的"逆洼地效应"特征;(2)相较于土壤资源,喀斯特天坑植物群落的生长与空间分布对光照资源的响应更为明显,且四周坑壁高度差异造成的坑内光照资源的空间异质性,也使坑底草地植物物种多样性存在一定的"圈层效应";(3)喀斯特天坑独特的圈闭化地形对植物群落的"隔离"、庇护作用即使在退化天坑中也有明显体现,且对喜阴、耐湿的物种更具庇护性。因而在全球气候变化下,即使是退化天坑,也应成为区域小尺度生态避难所的重要保护对象。     

江西武夷山黄岗山西北坡植物物种多样性沿海拔梯度的变化

武夷山脉是我国大陆东南生物多样性最为富集的关键地区,其主峰黄岗山西北坡具有典型的垂直带谱。为探讨其植物物种多样性沿海拔梯度的变化特征,依植被类型于黄岗山西北坡设置5个海拔梯度(900~2000 m,从低到高分别记为海拔梯度1、2、3、4、5),采用α和β多样性指数进行评估。结果显示:随海拔的上升,样地物种的平均科数、平均属数、平均种数和乔木的平均株数及其种数均呈下降的趋势,且海拔梯度1与海拔梯度3、4及5均呈显著性差异(P0.05)。群落α多样性指数在海拔梯度上呈减小的变化趋势,其中Gleason丰富度指数海拔梯度间差异性与物种平均种数一致,Shannon多样性指数只有海拔梯度1与海拔梯度5间呈显著性差异(P0.05),Pielou均匀度指数则差异不显著。而群落β多样性指数和物种平均密度在海拔梯度上呈先减小后增大的"V"型变化。乔木的多样性指数未表现出与群落多样性指数相同的变化趋势,但其Pielou均匀度指数在海拔梯度上的差异性表现一致。综合物种多样性和植物密度结果表明:低海拔梯度的植被群落具有较高的物种多样性,中海拔梯度的植物密度最低。     

基于地形梯度的甘肃白龙江流域典型生态系统服务分布特征

白龙江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,同时也是国家级贫困县集中连片区(秦巴山区)。基于ArcGIS软件和InVEST模型,从高程、坡度、地形起伏度、地形位指数等方面分析了甘肃白龙江流域典型生态系统服务的地形梯度特征。结果表明:(1)甘肃白龙江流域碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持服务功能的空间分异明显,其高值区主要分布在自然保护区、林区,低值区则在河谷、城镇、农耕地区。(2)碳储量、水源涵养和生境质量随着坡度和地形起伏度的增加而增加,土壤保持则呈先增加后降低的趋势,随地形位指数增加呈现波动变化;(3)流域综合生态系统服务供给重要区域逐渐向两极分化,多种生态系统供给服务的重要区域主要在中高梯度片区,而一般区主要分布在低梯度片。地形特征是影响流域生态系统服务梯度差异的重要因素。通过分析流域不同地形因子下分析碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持的空间分异特征,可为中国西部山地流域生态系统格局优化管控和生态文明建设提供科学依据。