基于景观生态学“源-汇”理论的市域尺度生态功能分区——以内蒙古通辽市为例

市域尺度的生态功能分区对于市域生态资源的有效保护和合理利用起着不可替代的指导作用。现阶段较为被动而静态的功能分区研究忽视了市域生态资源在城镇化发展中的剧烈变化。而景观生态学的"源-汇"概念和相关手段,将区域生态功能空间格局与不断变化的生态过程之间建立了联系,在生态功能分区科学理性的研究实践中运用前景广阔。运用景观生态学"源-汇"理论,以内蒙古通辽市为例,通过对于研究区域中"源"景观的划分,设定不同景观要素的阻力值,构建基于"源"动态特征的最小累计阻力模型,计算得出阻力面。并进一步通过寻找阻力面突变点来确定分区阈值,最终确定通辽市域尺度生态功能的5大分区,最后提出有针对性的分区管控措施与指引。研究将市域生态要素在城市化下的动态演变与生态安全格局进行有机关联并制定科学的分区策略,为市域生态空间的优化及管理提供了理论依据。     

景观生态学在大气污染研究中的应用

快速城市化和工业化进程造成了一系列大气污染问题,亟需在宏观尺度上解析大气污染时空分布规律。景观生态学关注格局与过程耦合,景观"源汇"理论可对应解析大气污染物的源与汇效应,将景观生态学的理论与方法引入大气污染研究中已成为解决当前区域发展与大气污染权衡的有效途径。从景观生态学视角辨识了景观与大气污染物的源汇关系,系统梳理了景观格局与大气污染的定量关系,指出当前景观格局指标仍需进一步完善以表征大气污染时空分布特征,而高质量大气污染物时空数据的缺乏是限制景观格局与大气污染过程耦合分析的重要因素,拓展应用景观"源汇"理论,定量解析景观格局对大气污染的源汇效应,同时进一步研发遥感反演技术,实现大气污染物分布格局的精细刻画,将为区域景观规划提供重要支撑。强化大气污染研究中的景观生态学分析途径,将有助于深化景观生态学格局与过程耦合研究体系,也将为景观可持续管理提供有力的科学支撑。     

基于“源-汇”生态过程的景观格局识别方法——景观空间负荷对比指数

正确理解景观格局与生态过程的关系是进一步深化景观生态学研究的关键,但是由于景观格局和生态过程涉及到不同的研究尺度,并且随着尺度的变化而变化,加上面状生态过程监测数据无法直接获得,导致很难定量描述景观格局与生态过程之间的关系。本文以非点源污染作为研究的典型生态过程,通过分析不同景观类型及其空间分布格局在非点源污染形成过程中的地位和作用,借用洛伦兹曲线的理论,从距离、相对高度和坡度三个方面建立了不受尺度限制的景观格局评价模型——景观空间负荷对比指数。该指数可以较好地将具有面状特性的景观格局与点状监测数据有机地结合在一起,使定量研究流域景观格局与生态过程的关系成为可能。该评价模型的特点有以下几个：①不受空间尺度的限制,具有跨尺度的功能;②适宜于环境背景(降雨和土壤等)相似的地区;③景观空间负荷对比指数具有相对比较意义,其值越大,表示该类景观空间格局对流域出口监测点的贡献越大,反之越小;④景观空间负荷对比指数不能用来预测流域出口监测点非点源污染或水土流失的值,但是可以通过比较计算不同流域景观空间负荷对比指数,来判断流域发生养分(水土)流失的危险性。     

城市热岛“源-汇”景观识别及降温效率

快速城市化背景下,不同景观降温效率的差异是深入理解景观格局对城市热岛效应影响机理的基础。现有城市热岛研究多以土地利用或土地覆被替代热岛效应的源与汇,往往忽略景观的热特征与相邻景观的热关系,造成信息偏差。需要从景观热特征的视角,探讨面向城市热岛效应的景观分类方法,并分析不同特征景观的降温效率差异。基于"源-汇"景观理论,以深圳市西部为研究区,构建面向城市热岛的景观分类方法,通过2010年TM遥感影像提取NDVI、NDMI及ISA等地表特征及地表温度特性,叠加划分16类城市景观,分析不同地表特征的景观等距离梯度下的温度变化关系,识别城市热岛的"源-汇"景观。在此基础上,分析"源-汇"景观的结构特征,构建以面积和温度为影响因素的景观降温效率指数,结合景观格局指数,分析不同面积与形状的"汇"景观降温效率。结果表明,在16类景观中,5类景观被识别为城市热岛汇景观,面积约533 km²,占研究区总面积的45.5%。降温效率结果表明,"汇"景观的降温效率为1.54,其中绿色空间及阴影景观的降温效率贡献率较高。通过面积与形状的景观格局分析发现,降温效果随两个指数的增加,均呈先升后...     

渭河源流域源汇景观演变对径流泥沙的影响

探讨源汇景观演变特征与径流泥沙的关系对定量识别源汇景观功能对生态过程的影响具有重要的科学意义。以位于黄土高原和西秦岭山地交错区域的渭河源为例,分析了流域源汇景观格局演变与降雨耦合驱动对径流和泥沙的影响,结果表明:(1)研究区1982—2017年汇景观比例逐渐增加并超过源景观,源汇景观功能演变主要发生在黄土丘陵区,源汇景观负荷比指数呈逐年下降趋势;(2)影响流域径流和泥沙的主要因素不同,洪峰流量与含沙量主要受源景观面积比例和源汇景观负荷比的影响,呈显著的下降趋势,而径流量仅与降水量存在相关性;(3)基于信息理论方法的相对重要性分析表明,降雨对流域径流量的相对重要性高于源汇景观负荷比,而源汇景观负荷比对洪峰流量和含沙量的相对重要性较高,传输距离和海拔分布对径流泥沙和洪峰流量具有重要影响。在长时间尺度上,源汇景观格局演变影响了径流及泥沙特征,并且对泥沙影响的相对重要性高于径流。源汇景观合理的时空分布可以有效调控水土流失过程,对黄土高原生态可持续发展具有重要意义。     

景观生态学——概念与理论

现代景观生态学是一门新兴的、正在深入开拓和迅速发展的学科。因此 ,不但欧洲和北美的景观生态学有显著不同 ,就是在北美景观生态学短暂的发展进程中也逐渐形成了不同的观点和论说。概括地说 ,景观生态学研究的重点主要集中在下列几个方面 ,即 :空间异质性或格局的形成及动态 ;空间异质性与生态学过程的相互作用 ;景观的等级结构特征 ;格局 -过程 -尺度之间的相互关系 ;人类活动与景观结构 ,功能的反馈关系以及景观异质性 (或多样性 )的维持和管理[1～ 6] 。反映这些研究重点的主要景观生态学概念和理论是什么呢 ?本文拟在总结该学科最近 2…     

三峡库区典型流域“源”“汇”景观格局时空变化对侵蚀产沙的影响

以三峡库区王家桥流域为研究对象,基于五期遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015)提取流域景观格局,采用马尔科夫模型研究"源""汇"景观格局时空变化,并结合野外多年实测数据建立景观格局指数与产沙量之间的关系,分析景观格局对流域侵蚀产沙的影响。结果表明:1995—2015年,王家桥流域景观格局时空变化明显,呈破碎化发展趋势。"源"景观面积持续下降,"汇"景观面积持续增长。在降雨量时序曲线相似的条件下,斑块类型尺度的景观指数对侵蚀产沙量的解释能力高于景观尺度。斑块类型尺度,"源""汇"景观指数与径流输沙量的复相关系数分别为0.946和0.903,均显著相关。对于"源"景观而言,相似邻近百分比(PLADJ)与斑块结合度(COHESION)是影响流域侵蚀产沙的重要指标。径流输沙量与PLADJ和COHESION指数呈正相关关系,输沙量随指数的增大而增大。对于"汇"景观而言,斑块密度(PD)、边界密度(ED)、景观形状指数(LSI)是影响流域侵蚀产沙的重要指标,径流输沙量与PD和LSI呈负相关关系,输沙量随着指数的增大而减小。斑块类型尺度上,流域景观格局时空变化对泥沙输出影响显著。研究结果可为建立其他流域景观格局变化与土壤侵蚀响应关系提供参考。     

中性景观模型在景观生态学中的应用和发展

中性景观模型可以模拟产生大量具有相似统计特征而不包含特定生态过程或自然地理过程的格局,为研究真实景观提供一个参照系统,在大范围景观格局变化研究等方面提供便利.目前,中性景观模型成为景观生态学研究的一种重要方法和手段,已成功应用于检验现有景观指数并发展新的景观指数、景观格局对种群动态影响和干扰过程研究等多个领域.本文介绍了中性景观模型的产生、内涵和类型,阐述了中性景观模型在景观生态学中的应用.同时,展望了中型景观模型研究的发展方向:模型类型趋于多样化,结构趋于复杂化,着重模型模拟结果的验证,以及随着景观生态学理论和实践的发展、结合中性景观模型和景观生态学研究方法,深入地应用于格局和过程两者之间关系的研究.     

基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

基于“源-汇”理论的流域非点源污染控制景观格局调控框架——以厦门市马銮湾流域为例

基于“源-汇”理论对景观格局进行调控与优化是一种较为经济、有效的流域非点源污染控制新方法,目前尚处在探索阶段.在景观生态学及相关理论与前人已有研究的基础上,以流域整体为对象,从2个层次构建基于“源-汇”理论的流域非点源污染控制景观格局调控框架: 1)流域层次:在分析流域“源-汇”景观合理的基本组合与空间布局方式的基础上,建立了流域景观格局整体调控与优化方法;2)景观斑块类型层次:将关键“源”景观作为重点调控与优化对象,建立了包含景观单位面积污染负荷、景观坡度、起传输作用的狭长“源”景观、临河“源”景观单位岸线长度污染负荷等4项关键“源”景观识别准则,并遵循镶嵌“汇”景观、局部增补带型“汇”景观、提高原有“汇”景观消纳污染物的能力等3项调控与优化原则,针对农村地区与城区不同的关键“源”景观类型,制定了9类调控与优化方法.最后将该框架应用到厦门市马銮湾流域,基于GIS平台及研究区遥感图像与数字高程模型,制定了马銮湾流域景观格局整体调控与优化模式及3个片区关键“源”景观调控与优化方案.     

Source-sink landscape theory and its ecological significance

Exploring the relationships between landscape pattern and ecological processes is the key topic of landscape ecology, for which, a large number of indices as well as landscape pattern analysis model were developed. However, one problem faced by landscape ecologists is that it is hard to link the landscape indices with a specific ecological process. Linking landscape pattern and ecological processes has become a challenge for landscape ecologists. “Source” and “sink” are common concepts used in air pollution research, by which the movement direction and pattern of different pollutants in air can be clearly identified. In fact, for any ecological process, the research can be considered as a balance between the source and the sink in space. Thus, the concepts of “source” and “sink” could be implemented to the research of landscape pattern and ecological processes. In this paper, a theory of sourcesink landscape was proposed, which include: (1) In the research of landscape pattern and ecological process, all landscape types can be divided into two groups, “source” landscape and “sink” landscape. “Source” landscape contributes positively to the ecological process, while “sink” landscape is unhelpful to the ecological process. (2) Both landscapes are recognized with regard to the specific ecological process. “Source” landscape in a target ecological process may change into a “sink” landscape as in another ecological process. Therefore, the ecological process should be determined before “source” or “sink” landscape were defined. (3) The key point to distinguish “source” landscape from “sink” landscape is to quantify the effect of landscape on ecological process. The positive effect is made by “source” landscape, and the negative effect by “sink” landscape. (4) For the same ecological process, the contribution of “source” landscapes may vary, and it is the same to the “sink” landscapes. It is required to determine the weight of each landscape type on ecological processes. (5) The sourcesink principle can be applied to non-point source pollution control, biologic diversity protection, urban heat island effect mitigation, etc. However, the landscape evaluation models need to be calibrated respectively, because different ecological processes correspond with different source-sink landscapes and evaluation models for the different study areas. This theory is helpful to further study landscape pattern and ecological process, and offers a basis for new landscape index design. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(5): 1444–1449 [译自: 生态学报]     

Source-sink landscape theory and its ecological significance

Exploring the relatiouships between landscape pattern and ecological processes is the key topic of landscape ecology,for which,a large number of indices as well as landscape pattern analysis model were developed.However,one problem faced by landscape ecologists is that it is hard to link the landscape indices with a specific ecological process.Linking landscape pattern and ecological processes has become a challenge for landscape ecologists."Source" and "sink" are common concepts used in air pollution research,by which the movement direction and pattern of different pollutants in air can be clearly identified.In fact,for any ecological process,the research can be considered as a balance between the source and the sink in space.Thus,the concepts of "source" and "sink" could be implemented to the research of landscape pattern and ecological processes.In this paper,a theory of sourcesink landscape was proposed,which include:(1) In the research of landscape pattern and ecological process,all landscape types can be divided into two groups,"source"landscape and "sink" landscape."Source" landscape contributes positively to the ecological process,while "sink" landscape is unhelpful to the ecological process.(2) Both landscapes are recognized with regard to the specific ecological process."Source" landscape in a target ecological process may change into a "sink"landscape as in another ecological process.Therefore,the ecological process should be determined before "source"or "sink" landscape were defined.(3) The key point to distinguish "source" landscape from "sink" landscape is to quantify the effect of landscape on ecological process.The positive effect is made by "source" landscape,and the negative effect by "sink" landscape.(4) For the same ecological process,the contribution of "source" landscapes may vary,and it is the same to the "sink"landscapes.It is required to determine the weight of each landscape type on ecological processes.(5) The sourcesink principle can be applied to non-point source pollution control,biologic diversity protection,urban heat island effect mitigation,etc.However,the landscape evaluation models need to be calibrated respectively,because different ecological processes correspond with different source-sink landscapes and evaluation models for the different study areas.This theory is helpful to further study landscape pattern and ecological process,and offers a basis for new landscape index design.     

基于模型的景观格局与生态过程研究

景观格局与生态过程关系的研究是景观生态学的主要特色和理论核心之一。模型可以充分利用实验和观测数据并综合不同时间和空间尺度上的信息提炼规律或揭示内在机制,模拟景观格局与生态过程的动态与相互关系,成为景观生态学研究的有力工具。结合研究实例,总结了基于模型的景观格局研究、生态过程研究和格局-过程关系研究的发展现状和薄弱环节,同时探讨了通过构建耦合模型研究格局-过程相互关系的途径。总结了景观模型研究亟待发展的领域与发展趋势。     

旅游景观生态系统理论

针对旅游业快速发展过程中旅游目的地人地关系日趋恶化的趋势,在景观生态学理论的基础上,较为系统地提出旅游景观生态系统的相关理论框架,借以辩明旅游地复杂的人地关系,为旅游地的可持续发展研究提供理论依据.在景观生态学中景观生态系统概念的基础上,探讨了旅游景观生态系统的概念框架,指出旅游景观生态系统是由旅游者、当地居民与其周围的自然环境,遵循相应的生态、经济与社会规律,相互作用相互影响所形成的,具有旅游功能的地域综合体.进而重点讨论了尺度、格局、功能与变化等旅游景观生态系统研究的基本问题,强调辨析旅游景观生态系统格局与功能变化的影响因素及其相互作用机制是研究的重点,是为制止或逆转系统的不良趋势以及制定适宜的优化途径的基础.阐述了格局-功能依存性与状态脆弱性等旅游景观生态系统的特性.     

景观规划中的生态廊道宽度

生态廊道具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等多种功能。建立生态廊道是景观生态规划的重要方法,是解决当前人类剧烈活动造成的景观破碎化以及随之而来的众多环境问题的重要措施。按照生态廊道的主要结构与功能,可将其分为线状生态廊道、带状生态廊道和河流廊道3种类型。生态廊道设计包括的关键问题有廊道数目、本底、宽度、联接度、构成要素、关键点(区)等。由于生态廊道结构与功能的复杂性,使得廊道的宽度具有很大的不确定性。具体的讲,生态廊道的宽度由保护目标、植被情况、廊道功能、周围土地利用,廊道长度等多个因素决定。合适的廊道宽度应该根据对廊道主要生态过程的研究来确定。从景观的结构与功能分析出发,分别从生物保护廊道和河流廊道两方面对生态廊道的宽度及其影响因素进行分析,并对相关研究成果进行综述,总结得出两种类型生态廊道的适宜宽度值范围。最后提出确定宽度时应该注意的相关问题。     

基于景观格局-服务的景观生态风险评价——以广州市为例

城市化对景观的结构和功能造成极大干扰,城市景观变化引起的生态风险受到城市生态建设的关注,但景观生态风险评价技术体系尚待深化,以促进风险防范决策。研究选取植被碳固定、土壤保持、水源涵养与提供和栖息地提供等景观服务改进景观脆弱度的评价方法,以广州市为案例研究区,评价了1990—2015年广州市城市景观生态风险及其时空变化特征。研究结果表明:(1)基于景观格局与服务的景观生态风险评价能够有效地评估城市景观生态风险的空间分布,但评价需要关注结果验证和辅助情景分析,方可为景观生态风险的预警和预测提供科学依据。(2)1990—2015年广州市的景观干扰度先增加后降低,2000年是景观干扰度变化的转折点;25年间,景观脆弱度不断增加,中脆弱度和高脆弱度比例之和维持在60%以上;2000年是景观生态风险的转折点,1990—2000年景观生态风险趋于增大,2000—2015年景观生态风险趋向降低;景观干扰度、脆弱度和生态风险在空间上呈现南部高于北部,西部高于东部的分布特征。(3)近25年,广州市景观生态风险与景观变化具有较好的空间一致性。维持低风险的比例为40.74%,基本都分布在北部山区,而维持高风险...     

扎龙自然保护区不同空间尺度景观格局时空变化及其生态风险

景观格局变化下的区域生态风险研究可以为保护区域景观生态系统健康,实现区域资源的合理和可持续利用提供重要科学依据。以扎龙自然保护区为研究区,利用遥感手段提取景观类型信息,定量分析不同空间尺度下研究区景观格局时空变化特征和演变规律。根据研究区景观格局变化特点构建景观生态风险指数,对研究区不同时期空间尺度变化过程中景观生态风险时空变化特征进行分析。研究表明:1995—2010年研究区不同空间尺度下景观总体格局和各景观类型格局变化显著,呈现不同变化特征;景观生态风险随空间粒度的增大而减小。对比分析两期数据,研究区景观生态风险加剧,其空间分布均呈环形扩散特征。根据本研究区区域面积大小和景观格局复杂程度,确定了景观格局和景观生态风险研究的适宜尺度域。