生态空间理论与景观异质性

概述生态空间理论的若干主要方面：尺度、空间格局、景观异质性、镶嵌与生态交错带以及干扰与景观动态等。生态空间理论是景观评价,管理和生态规划的重要基础,对于区域可持续发展和生物多样性保护等方面的研究都具有重要的指导意义。     

景观生态学：生态系统的空间异质性

许多生态现象对空间异质性与空间镶嵌体内的流很敏感,作为一门涉及空间动态变化（含有机体流、物质流和能量流）和受控于异质性镶嵌体内生态流方式的学科,景观生态学提供了探索空间异质性和揭示空间格局怎样控制生态过程的新途径。景观生态学是一门研究空间格局对生态过程相互作用的科学,它促进了空间关系模型和理论的发展、空间格局与动态方面新型数据的采集以及生态学中很少强调的对空间尺度的检验。从生态学发展史来看,为方便或简化起见,空间被假定为同质的,研究过程中的尺度也被强调为均质的,这样异质性就成为一种不受欢迎的复杂…     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

广州市城市化过程的景观动态格局及尺度效应为例

城市化过程直接改变了城市区域的景观结构,引起了景观格局的变化。该文以四期Landsat TM遥感影像为数据源,运用景观格局指数分析了1990-2005年广州市景观格局的动态变化特征,并利用空隙度指数对广州市景观格局的尺度效应进行了研究。研究结果表明：广州市在快速城市化的进程中,城市景观结构的变化主要表现为耕地、林地、草地等自然或半自然景观向城镇、农村居民点用地等人文景观转变;耕地大面积被城镇用地和工矿建设用地侵占,斑块数量增多,空隙度指数增大;城镇用地的空隙度指数一直呈现出下降的趋势,表明城镇用地景观中较小的斑块被合并,空间分布趋向集中。因此,综合运用景观格局指数和空间尺度分析,可以获得对城市景观动态过程较为全面的认识。     

沿江地区土地利用生态风险评价——以长江三角洲南京地区为例

基于改进的相对生态风险模型,从风险源强度、受体暴露度以及风险效应三方面构建土地利用生态风险评价指标体系,以子流域为单元分析南京地区土地利用生态风险空间分异及影响因素,结果表明:综合生态风险值总体分布较分散,高风险区位于江北八百河流域、老山北坡及南坡河系、石臼湖流域,风险源强和受体暴露度较高,风险效应值较低,潜在生态风险很高,应重点实施环境治理,强化土地生态环境建设;较高风险区位于一干河、二干河、句容河、秦淮中游、江宁河、向阳河、固城湖、境外常州太湖流域,风险源强和受体暴露度中等,应加强环境治理,强化土地利用规划引导与集约利用;较低和低风险区包括境外沿江八卦洲、沿江靖安板块、沿江秦淮河、沿江汤水河、沿江滁河、横溪河、牛首河、前进河、马鞍山长江流域,风险源强和受体暴露度较低,风险效应值低,主要分布于沿江以及山地丘陵河流上游地区,沿江流域近年排污治理力度较大有效保证了低风险源强值,而山地丘陵河流上游植被覆盖度一般较高,人为影响相对较弱,应注重生态环境维护和土地集约利用;其他流域综合生态风险中等,应加强生态环境监测,防止生态环境恶化。     

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987-2007年5期TM/ETM⁺遥感影像数据,选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数,定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987-2007年间,研究区城市建设用地面积的增长最快,由2.7 km²增至29.1 km²,年均增长率13%,但仍然不是优势景观,其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现,并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍,年均增长率6.2%,其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%,并呈破碎化趋势;受城市化影响,半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化,景观异质性增强.     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究——林地的结构和异质 …

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法,对深圳市龙华地区快速经过程中林地组分的结构特征进行了动态分析,重点研究了该组分在１９８８￣１９９６年期间的一般结构特征和空间分布差异的动态变化情况。结果表明研究时段内,龙华地区由于快速２城市化过程 导致林地受到强烈的分割和转化影响,总面积损失了４９％,并导致碎裂化、相邻度等景观结构特征发生显著变化。林地的动态变化过程可以分成两个阶段,１９８８￣１９９２     

农牧交错带西段景观结构和空间异质性分析

农牧交错地区是生态环境问题突出的地区。运用景观学理论,选取典型区域通过具体的景观特征指数分析了西北农牧交错景观的景观结构和景观空间异质性。结果表明地形地貌和人类作用是西北农牧交错区景观异质性的主导因素,地貌越破碎人类作用越强,景观也越破碎,斑块不规则性越高,景观多样性越高。进一步的景观样带分析显示,研究区景观结构呈一定的空间梯度变化,由南向北景观破碎度减小,斑块形状的不规则性降低。     

不同干扰背景下农业景观异质性——以巩义市为例

景观异质性包括景观组成和构型的异质性,而人为干扰是形成异质性景观的主要影响因素。以河南省巩义市为例,在以建成区、农田、丘陵和山地为主体的景观中各选取一个4km×4km的样区,采用移动窗口算法,以100、250、500、1000、1250m和1500m为移动窗口半径,借用蔓延度(CONT)和均匀度(SHEI)指数,分析了不同干扰背景下景观异质性的空间变化特征。结果表明:随着移动窗口半径的增大,各景观类型的蔓延度和均匀度指数的最大值逐渐递减,最小值逐渐递增(建成区除外);建成区和农田景观蔓延度指数的平均值均大于丘陵和山地景观,均匀度指数的平均值则相反;4种类型景观的均匀度指数和蔓延度指数都呈显著相关关系,除建成区1000m及以上移动窗口半径外,R2都大于0.9;拟合曲线的β值基本呈递增趋势。文中对于人为干扰强度的差异性和景观异质性的尺度依赖性分析,为构建合理的景观格局提供了理论依据。     

嘉陵江流域植被景观异质性的空间梯度变化

在遥感图像基础上,利用ArcView GIS和景观统计软件FRAGSTATS从东西、南北以及西北至东南3个方向对嘉陵江流域的植被景观异质性进行了空间梯度分析。结果表明:(1)"栽培植被"面积占总流域面积的51.81%,为整个流域植被景观的基质,聚合性最强,联结度最高;"针叶林"和"灌丛"的斑块数较多,但面积较小,破碎化程度较高,而"裸地/城镇"破碎化最低;"灌丛"斑块间距最大,聚合性最弱;"高山植被"分布零星,联结度最低;(2)沿东西方向,植被景观异质性逐步下降,在流域中部降至最低,但随着进一步向西推移又明显升高,表现出"先降后升"的总趋势;(3)从北至南植被景观异质性向上波动3次后逐步下降,在接近流域南端时降至最低后又略有升高,表现出"先升高再逐渐波动下降"的总趋势;(4)沿西北至东南方向植被景观异质性上下波动1次后在近东南端降至最低,随后略有小幅波动,但波动次数和幅度远低于北南方向,表现出"先降低再波动下降"的总趋势。     

江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究

通过分析江苏长江岸线生态修复的现状及存在的问题,明确了构建生态修复评价指标体系的必要性。基于江苏长江岸线生态修复的实际情况,借鉴前人相关研究成果及湿地、水生态等领域有关生态评价的规范,提出植物覆盖度、水土保持度、原生植物恢复度、植物物种多样性、护岸型式多样性和岸线曲折度6项关键指标,以及各项指标的定量化确定方法。在此基础上,构建了以前4项为主要指标,其它为附加指标的评价体系,明确了赋分等级和对应分值。分析研究结果表明,6项指标全面系统考虑了长江岸线生态修复对植物生长状态、动物生存条件和岸坡稳定等方面要求;修复评价指标体系通过主要指标和附加指标相结合的方式,既实现了对生态修复效果的定量化评价,又体现了对生态修复工程设计理念的引导,为长江岸线生态修复的有序推进奠定了基础。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。     

长江中游地区生态系统服务平衡与城镇化的空间关系

生态系统服务与城镇化的相互作用关系研究是目前国际人地系统研究的热点和前沿领域。以长江中游地区325个县为研究单元,通过生态系统服务供需平衡评估矩阵法与城镇化相关指标分别测算了1995年、2005年、2015年生态系统服务平衡状况和城镇化水平,同时运用双变量空间自相关模型、空间计量模型探索了生态系统服务平衡与城镇化的空间关系。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区生态系统服务平衡状况不断恶化,而城镇化水平则持续上升;（2）生态系统服务平衡与城镇化之间存在显著负相关关系,不同区域的空间聚类模式表现出异质性;（3）添加控制变量的空间计量模型被证明能更好解释生态系统服务平衡与城镇化的空间关系,结果显示城镇化对态系统服务平衡的影响具有负外部效应,这种负外部效应在城镇化发展到一定阶段时逐渐减弱。建议,在城镇化进程中应统筹管理生态空间,尝试跨区域合作,实现生态与经济资源的共享与互补。     

长江经济带快速城镇化对耕地保护的影响

长江经济带建设作为我国三大发展战略之一,在快速推进城市化的同时,对耕地资源的影响是不容忽视的。土地快速城镇化对耕地的大量侵占是我国城市化面临的突出问题,而近些年长江流域及长江经济带的快速发展对耕地资源的影响尚缺乏全面系统的分析。基于中分遥感数据,将覆盖长江经济带与长江流域范围的156个地级市作为研究目标,从自然区位(上、中、下游)与城市规模(人口规模)相结合的角度分析了2000—2015年城镇化对耕地的影响,结果表明:(1) 2000—2015年,长江流域及长江经济带人工表面增加56.80%,耕地减少17.09%。其中,下游人工表面增加幅度最为明显,耕地减少也是最多的;(2)随着时间推移,长江流域及长江经济带城镇化对耕地的压力逐渐减弱,十五年间人工表面增长率从2733.75 km~2/a提高至2985.87 km~2/a,而耕地减少的速度从4439.94 km~2/a降低到3940.91 km~2/a,并且有大量旱田向水田转变;(3)位于不同流域且规模不同的城市,其人工表面的增加幅度以及对耕地的影响存在明显差异。例如,长江下游的中等城市人工表面15年间增加最多(增幅385.88%),同时耕地也损失最多;中游的大城市的人工表面增速最快,而上游则是巨大型城市,这种现象说明长江流域存在发展不协调的问题。长江流域及经济带未来城市优化布局不仅要充分考虑耕地保护问题,还要均衡不同规模城市的扩张速度,以及进一步提高开发用地的利用效率。     

石羊河流域土地利用类型景观异质性

在GIS支持下,以TM/ETM遥感影像为数据源,利用人工解译方法得到石羊河流域14类景观,并结合数字高程模型(DEM),参考相关的地理基础图件,应用景观生态学理论和方法,采用景观空间格局指标对石羊河流域荒漠、绿洲为主的生态系统景观异质性做了分析。结果表明:耕地、林地、草地和沙地是主要的景观类型和结构成分,其相对频率平均值都在42%以上;在荒漠景观生态系统中,基质沙地的异质性是均质化方向上的异质性,而在绿洲景观生态系统中,基质林地、草地和耕地的异质性是异质化方向上的异质性;作为廊道的水系景观,其相对频率在荒漠和绿洲生态系统中都是较小的,且斑块和廊道异质性均表现为异质化方向上的异质性。研究结果对干旱内陆河流域土地有效利用及生态环境变化监测研究具有重要意义。     

长江流域城镇化对生境质量的影响梯度差异研究

作为我国最大的流域,长江流域城镇化对生境质量的影响呈现出明显的沿江梯度差异。揭示城镇化对生境质量影响的梯度差异对长江大保护以及生境修复差异化管控措施的制定具有重要意义。然而,城镇化对生境质量影响的沿江梯度差异规律仍然不清楚。基于此,沿长江建立了三个缓冲梯度,并基于多源数据,借助一系列动态分布和空间回归分析方法分析了2000年、2010年和2020年城镇化对生境质量影响的梯度差异规律。结果表明:(1)长江流域的生境质量沿缓冲梯度先减少后增加,且在不同梯度区间内均随时间发生恶化,而城镇化水平沿缓冲梯度不断降低,但在不同梯度区间随时间发生了剧烈增长;(2)不同梯度区间生境质量的区域内差异以及区域间差异均不断增加,超变密度是区域差异的主要来源,且不同梯度区间生境质量的转移趋势也具有较大差异;(3)城镇化水平与生境质量以负相关为主,且城镇化对生境质量的负向影响沿着缓冲梯度不断增强,但随时间均有所减弱。针对长江流域地区的生境治理,应当充分考虑生境质量及其影响因素的梯度差异,以支持差异化生境保护政策与措施的制定与实施。     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。     

长江口浮游甲壳动物空间分布特征

2010年研究了长江口南、北支浮游甲壳动物的空间分布特征。共采集到浮游甲壳动物50种,其中桡足类39种,枝角类11种。种类数南支高于北支;平均密度北支高于南支,南、北支分别为1.7 ind./L和61.8 ind./L。基于群落相似性矩阵的CLUSTER聚类和MDS分析显示,在群落相似性为40%时,长江口区域浮游甲壳动物群落可分为北支组、南支组1和南支组2共3组。3组的优势种有差异。浮游甲壳动物的平均密度变化趋势为北支组（61.8±22.11 ind./L）〉南支组1（3.07±2.06 ind./L）〉南支组2（0.72±0.45 ind./L）。盐度、潮汐和径流量是影响长江口南北支浮游甲壳动物种类组成、密度和空间分布差异的重要环境因素。     

苏南典型乡镇景观梯度变化

基于2009年Quickbird卫星影像和GIS空间分析技术,采用土地利用程度综合指数和景观格局指数,结合梯度分析方法,研究了苏南典型乡镇(辛庄镇)土地利用强度和景观结构的城乡梯度变化,并分析了土地利用强度与景观格局的关系。结果表明:水田是辛庄地区的优势景观类型,村镇建设用地、鱼塘和水体也是当地的主要景观类型。镇区的土地利用强度明显大于农村地区,随着与镇中心距离的增加,土地利用程度综合指数逐渐降低。镇区景观空间聚集度大,景观结构较为规则,破碎化程度较低;农村地区景观空间离散度大,形状复杂,破碎化现象严重,景观格局有待优化。土地利用强度与斑块密度、景观形状指数呈显著的负相关(P<0.05),与香农多样性、均匀度指数呈极显著正相关(P<0.01),与聚集度指数呈显著相关,说明随着土地开发强度的增加,城镇景观向着多样化和均匀化的方向发展,建设用地成为优势景观,空间聚集度不断加大。     

江苏省珍稀濒危保护植物资源及其园林应用前景

珍稀濒危保护植物是人类重要的植物资源之一,江苏地处暖温带和亚热带的过渡地带,自然条件优越,植物种类多样,蕴含着丰富的珍稀濒危保护植物。文章调查整理出78种江苏省珍稀濒危保护植物,隶属40科65属,其中本省自然分布的有21种,从其他省份引种栽培的有57种。为了能促进江苏省珍稀濒危保护植物在园林绿化中的应用,分别从江苏省珍稀濒危保护植物的概况、观赏价值、园林应用现状以及在园林中的应用前景等方面进行论述,以期为绿化工作者提供参考。