自然保护区聚落空间格局与演变的梯度效应——以贵州茂兰为例

研究自然保护区人类活动动态状况,对于加强自然保护区建设与管理具有重要意义。研究以三期高分辨率遥感影像为数据源,运用GIS技术和景观指数定量分析方法,分析了茂兰国家级自然保护区自1963年以来聚落(人类活动的中心场所)空间格局演变的梯度效应。结果表明:①在自然保护区自核心区到外围区,聚落规模、等级、形态等格局信息及其动态演变的梯度效应明显;②根据不同梯度区聚落空间格局演变及其对土地覆盖的影响特点,今后茂兰保护区规划管理应该考虑将洞多聚落迁出,使其不对核心区自然环境造成影响。同时,要加大对实验区聚落用地的管理力度,尽量减少人类活动对原生生态系统的不良影响;③设立保护区后,自核心区到外围区,景观多样性降低,土地利用综合程度指数变化进一步接近200,景观基质(森林)斑块增多,生态环境明显改善;④应加强保护区缓冲区距聚落200~800 m内的土地利用方式管理与生态建设。     

自然保护区功能区划的指导思想和基本原则

自然保护区划分核心区、缓冲区和实验区是其实施科学管理的一项基础性工作．通过理论分析,指出自然保护区功能区划应以充分发挥保护区多种功能和解决保护区自身的可持续发展问题为目的．系统阐述了核心区、缓冲区、实验区的科学涵义,认为分区管理不能视为分级保护管理,与核心区相比,实验区的管理要求更高．提出功能区划应遵循保护第一,缓冲区与核心区景观同质,核心区与缓冲区生态完整,实验区与当地社会经济条件相适应,利于管护等原则．最后在佛坪国家级自然保护区进行了实例研究．     

快速城市化进程中海岛景观格局演变及驱动机制以大长山岛为例

城市化进程改变了区域的景观结构,引起了景观格局的变化。以大长山岛两期景观分布图为数据源,运用景观生态学的理论与方法,利用景观格局指数定量分析了1995~2006年景观格局的动态变化特征,在此基础上借助CA-Markov模型对大长山岛2017年景观格局进行了模拟与预测,并探讨了景观格局演变驱动机制。结果表明:大长山岛在快速城市化的进程中,景观格局演变的总规律为自然景观向人文景观转变。1995~2006年间,主要表现为农用地、草地、商业及工矿用地面积减少,园林地、水体及水利设施、居民点及公共服务和其它用地增加;而2006~2017年间,表现为农用地、草地、园林地面积减少,居民点及公共服务、水体及水利设施、商业及工矿用地和其它用地增加,但在此期间各景观类型的面积减少和增加的速度有所放缓。     

岩溶山区城镇化进程的土地利用景观格局演变特征——以贵阳市为例

基于多期贵阳市土地利用现状数据,运用景观生态学原理系统研究了城镇化进程中贵阳市景观格局时空演变特征。结果表明,城镇化进程中建设用地景观面积持续增加,耕地、林地和草地景观面积减少。城市建设用地景观早期集中于贵阳市中部,其它呈零星点状分布;中期以南部和西北部为主,逐渐由零星点状向带状发展;后期由带状向四周拓展的区位演变特征。城镇化进程中景观蔓延度和景观形状呈下降趋势,斑块数和破碎度增加,景观形状趋于规则;景观多样性和均匀度随城镇化推进有所上升,景观异质性增强。景观格局变化受控于国家政策、城市发展理念与规划调整。     

不同等级道路对玛纳斯河流域土地利用与景观格局的影响

为揭示不同等级道路对干旱半干旱地区土地利用与景观格局变化的作用过程与机制,以玛纳斯河流域为例,选取1976年玛纳斯河流域不同等级道路为研究对象,基于1976年和2015年两期土地利用分类数据,利用缓冲区分析方法结合土地利用动态度、土地利用程度综合指数以及景观指数,分析近40年间各等级道路缓冲区及缓冲区梯度上土地利用与景观格局的变化规律。结果表明：（1）近40年来玛纳斯河流域各等级道路对流域土地利用变化影响显著且存在梯度效应,即距离道路越远,受各等级道路的扰动就越小;（2）各等级道路对周边整体土地利用变化的影响程度依次为：高速公路与国道>省道与专用道路>县道与乡道;（3）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其缓冲区范围内林地、水域和建设用地的土地利用变化影响最大;（4）近40年来各等级道路不同缓冲区范围内景观破碎度和异质性均有所增加,而景观蔓延度却有所降低;（5）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其两侧3600 m、600 m和300 m范围内景观的切割作用最为强烈,且距离道路越远景观形状受道路的干扰越小,景观形状越趋于规整。     

人类土地利用活动对自然保护区影响研究:以黑龙江省为例

基于2012年的高分辨率中巴资源系列卫星影像及中国环境系列卫星影像,选定农业、工业、旅游、养殖、交通等10余个人类土地利用活动影响因子,提取并统计各因子在保护区不同功能分区的斑块数量和面积构建人类活动影响指数模型,分析黑龙江省区域尺度下人类土地利用活动对省级自然保护区的影响。结果表明:就人类活动影响因子的斑块数和面积而言,保护区受干扰最为突出的因子为农业活动;从保护区的功能分区上来看,人类活动干扰程度与保护区功能分区的格局基本一致即实验区缓冲区核心区;黑龙江省38个保护区中有70%以上的省级保护区受到了较好的保护,保护区的功能分区起到很好的隔离人类活动的作用;湿地及水域自然保护区是黑龙江省数量最多也是受干扰最为突出的保护区类型;保护区人类活动干扰强度等级空间规律为东北部三江平原区与西南部松嫩平原区干扰强度大,而西北部大小兴安岭山地地区与东南长白山丘陵地区受人类活动干扰较弱,该种等级划分得出的空间分布规律与黑龙江省土地利用分布规律一致。     

深圳西部地区城市热岛景观格局季节演变特征分析

文章以深圳西部地区为研究对象,利用2004年4景Landsat5 TM影像数据对不同季节的地表温度进行定量反演和分级,在此基础上应用景观格局指数对城市热岛景观格局的季节演变规律进行分析。结果表明:深圳西部地区热岛景观斑块的强度等级、规模、形态随季节产生明显变化,从高等级(4、5、6级)热岛景观斑块规模来看,热岛强度冬季最大、春夏次之、秋季最弱;在冬季至秋季期间,高等级热岛斑块破碎化程度降低呈团聚分布趋势,从而使得整体景观层面上大型斑块增多、景观结构渐趋于简单、景观总体异质性下降;在景观类型转化方面,冬季至秋季期间各级热岛斑块均存在较大程度的转移,主要表现为高等级热岛景观向低等级(1、2、3级)热岛景观转化。上述研究成果可以为城市热污染源调查、制定有效的热岛效应缓解措施提供参考依据。     

长江流域景观格局变化对生态系统水质净化服务的影响

流域景观格局通过改变营养物质累积浓度空间分布而影响水质净化服务,探讨流域景观格局变化对水质净化服务的影响对于流域景观规划、生态系统保护和生态系统服务提升具有重要意义。以长江流域为研究区域,分析了两者变化特征及相关关系,结果表明:2000~2010年,长江上游农田减少0.92%、森林增加0.34%;中下游城镇增加6.87%、农田减少6.83%。景观配置变化中,流域各景观斑块复杂程度增加、景观聚集连通性降低、景观异质性增加;1 000 m河岸带中,各斑块大片聚集趋势更明显;流域水质净化服务量增强区域主要集中在上游的乌江水系、嘉陵江水系及宜宾至宜昌干流水系,最大增加10.5%,中下游大部分子流域水质净化服务下降,下降率最高达22.8%;景观配置中,景观聚集连通性降低、景观复杂程度增加和景观异质性的增加,都会削弱水质净化服务;子流域与河岸带景观格局变化解释水质净化服务空间变异的贡献率分别为29.4%和79.0%,表明河岸带景观格局的改变更能影响污染物的截留效率。     

三峡库区景观格局粒度效应及其对土地利用变化过程的响应

1992—2012年,受大型水利工程建设影响,三峡库区土地利用/覆被发生剧烈变化,论文选取工程建设重要时点1992、2002、2006和2012年的土地利用覆被图,探讨景观格局指数在30~1 000 m粒度范围内的粒度效应及其对土地利用变化过程的响应。结果表明：1）所选取的27个景观指数中,有14个对空间粒度变化高度敏感、3个中度敏感、7个低敏感、3个不敏感;不同类型景观（除裸地外）粒度效应规律相似。2）景观格局指数随粒度变粗呈5种变化规律：单调下降、单调上升、阶梯状上升、无明显变化、先增大后迅速下降。形状指数粒度效应对土地利用变化过程的响应明显,聚集度指数、面积-边缘指数、多样性指数随土地利用变化的特征不受粒度粗细影响。因此,景观格局分析最适宜粒度范围为30~60 m。3）1992—2012年三峡库区整体景观异质性增大、优势度降低、呈小斑块密集格局;耕地面积急剧下降、破碎化加剧,林地面积稳步提升,连通性提高。     

天津市北大港湿地沉积物氮磷分布特征及污染评价

北大港湿地是天津市最大的湿地自然保护区,是东亚——澳大利亚候鸟的重要迁徙中转站.了解北大港湿地水体和沉积物氮磷含量及分布特征,对探明湿地营养物质的污染状况,控制水体富营养化状态具有重要参考意义.本研究将北大港湿地自然保护区分为核心区、缓冲区、实验区3个区域,共采集65个点位表层水样和沉积物样,分析不同人为干扰条件下水和沉积物中主要营养物的空间分布特征,并运用单因子指数、综合污染指数和有机污染指数评价其污染程度.结果表明,北大港湿地表层水中总氮含量为1.33~18.8 mg·L^-1,有86%采样点位超过了V类水标准限值,但氨氮平均含量优于III类水标准限值.总磷浓度为0.030~2.32 mg·L^-1,38%采样点位超过了V类水标准限值.空间分布上,表层水氮磷含量从核心区到缓冲区、实验区总体呈现缓慢增长趋势.沉积物碳氮比含量为14~58,缓冲区、实验区沉积物有机质主要受到流域人类活动输入的影响.湿地沉积物总磷含量为417~886 mg·kg^-1,钙结合磷是沉积物总磷最主要形态,占总磷比例为60%~86%.单因子指数以及综合污染指数评价表明,北大港湿地表层沉积物总氮污染严重,整体呈现出重度污染状态,其中,尤其需要重视核心区北大港水库沉积物的总氮污染.     

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km2增至43.80 km2,工业生产空间面积由6.86 km2增至7.89 km2,农业生产空间由24.29 km2降至20.00 km2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.      

基于GIS和RUSLE的三峡库区小流域土壤侵蚀量估算研究

本研究以三峡库区菱角塘小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,通过遥感技术和野外调查进行信息采集,对修正的通用土壤流失方程(RUSLE)各因子进行量化分析,从而对三峡库区菱角塘小流域土壤侵蚀量进行定量评价,并对土壤侵蚀强度进行分级;在此基础上分析不同坡度和土地利用类型的土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,菱角塘小流域年土壤侵蚀量为208.32t/a,土壤侵蚀模数为1 987.75t/(km2·a),属于轻度侵蚀。28.62%的区域为中度、强度或极强度侵蚀,但是其侵蚀量却占总侵蚀量的82.36%,是预防和加强水土流失治理的重点区域。土壤侵蚀主要发生在坡度为15°~35°的区域,其中15°~25°的坡度土壤侵蚀属于中度侵蚀;坡耕地侵蚀最为严重,15°~25°的坡耕地侵蚀量占总侵蚀量的57.15%,表明坡耕地是该小流域水土流失的主要策源地。同时用137 Cs核素示踪技术测定的坡耕地和林地土壤侵蚀模数证实了RUSLE模型具有较高的准确性和可靠性,该模型在库区地块尺度具有一定的推广价值。     

赤水河流域不同土地利用类型土壤侵蚀的137Cs法研究

本研究采用137Cs法对赤水河流域不同土地利用类型土壤侵蚀强度展开调查研究,以期为赤水河流域生态环境保护和实现流域的可持续发展提供基础数据。通过对赤水河中上游地区4种土地利用类型土壤剖面中137Cs含量的测定和分析,结果表明:坡耕地以侵蚀为主,平均坡度在11°~19°之间时,侵蚀模数介于3630~6776 t/(km2·a),其中,习水和叙永研究区坡耕地平均坡度均大于15°,土壤侵蚀强烈,侵蚀模数在6050~6776 t/(km2·a)之间;草地平均侵蚀模数为4235 t/(km2·a);(2)林地有微弱堆积,堆积模数为1331 t/(km2·a);水稻田堆积模数为3872 t/(km2·a)。可见,当平均坡度大于15°时,坡耕地土侵蚀强度较大,因地制宜的采取相应的水保措施是有效遏制水土流失的关键。     

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明：（1）景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。（2）2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。（3）社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。     

基于GIS和RUSLE模型的山地环境水土流失空间特征定量分析——以四川泸定县为例

本文以地处川西高原生态环境脆弱区的泸定县为研究区域,利用GIS技术和水土流失修正方程(RUSLE)相结合的方法定量计算研究区的土壤侵蚀量,根据水土流失强度分级标准,生成水土流失强度分布图。运用GIS空间分析和数理统计方法,分析水土流失在地理空间上的分布特征,揭示区内水土流失地理空间分异规律。研究结果表明:(1)坡度是引起水土流失的重要因子,水土流失主要分布在坡度>15°的区域,且易于发生极强度和剧烈水土流失。(2)水土流失垂直分带特征明显,海拔1000~1700 m的河谷地区和海拔大于3500 m的山地易于发生水土流失,海拔1700~3500 m地区由于林地分布广泛,水土流失分布面积小。(3)水土流失主要发生在人类负向干扰活动比较强烈的旱地、园地、灌木林地、其他林地和裸地,其面积达到区内水土流失总面积的92.73%。     

Effect of land use and land cover change on soil erosion and the spatio-temporal variation in Liupan Mountain Region, southern Ningxia, China

The Liupan Mountains are located in the southern Ningxia Hui Autonomous Region of China, that forms an important divide between landforms and biogeographic regions. The populated part of the Liupan Mountain Region has suffered tremendous ecological damage over time due to population pressure, excessive demand and inappropriate use of agricultural land resources. To present the relationship between land use/cover change and spatio-temporal variation of soil erosion, data sets of land use between the late 1980s and 2000 were obtained from Landsat Thematic Mapper (TM) imagery, and spatial models were used to characterize landscape and soil erosion conditions. Also, soil erosion in response to land use and land cover change were quantified and analyzed using data from geographical information systems and remote sensing. Soil erosion by water was the dominant mode of soil loss, while soil erosion by wind was only present on a relatively small area. The degree of soil erosion was classified into five severity classes: slight, light, moderate, severe, and very severe. Soil erosion in the Liupan Mountain Region increased between the late 1980s and 2000, both in terms of acreage and severity. Moderate, severe, and very severe eroded areas accounted for 54.86% of the total land area. The lightly eroded area decreased, while the moderately eroded area increased by 368817 ha (22%) followed by severe erosion with 146552 ha (8.8%), and very severe erosion by 97067.6 ha (5.8%). Soil loss on sloping cropland increased with slope gradients. About 90% of the cropland was located on slopes less than 15°. Most of the increase in soil erosion on cropland was due to conversion of steep slopes to cropland and degradation of grassland and increased activities. Soil erosion was severe on grassland with a moderate or low grass cover and on dry land. Human activities, cultivation on steep slopes, and overgrazing of pastures were the main reasons for the increase in erosion severity.     

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义. 基于遥感 (RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价. 结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田. ②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈. ③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI＜0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI＜0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI＜0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400). 其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域. 特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.      

典型高原湖泊流域生态安全格局构建——以杞麓湖流域为例

以“源”和生态环境保护为目标，引用最小累积阻力模型（MCR）对杞麓湖流域生态安全格局进行定量研究.结果表明：杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59，生态安全以较低安全为主，占流域总面积的36.33%，中度安全和不安全次之，分别占流域总面积的23.36%和22.53%，高度安全面积最少，仅占17.77%.较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部，应加强对这些地区的生态环境保护建设.此外，以天然林地、重要水库和湖泊缓冲区100m以内区域作为生态源，选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距建设用地距离、距居民点距离、距道路距离等8个阻力因子，结合MCR模型与GIS的cost-distance分析模块，生成最小累积耗费距离表面，划分5个阻力等级；依据累积阻力值频率变化特点及生态服务功能，确定了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类活动区共5个生态功能区.杞麓湖流域生态源总面积为126.87km²，占流域总面积的35.74%，生态源在面积、数量和空间分布上都存在较大的差异，呈四周连片集中，中部分散破碎的分布格局，生态廊道呈四周连续紧凑，中部分散破碎的空间格局.生态节点的空间阻力值存在较大差异，部分生态节点累积阻力比较大，位于流域景观累计阻力值最大区，对生态流的流通安全性具有较大影响.基于最小累积阻力面，结合GIS的Hydrology模块，构建了由生态源与19个生态节点、23条生态廊道共同组成的具有结构性的流域景观生态安全格局，并提出了相应的建议，对高原湖泊流域研究及生态环境保护具有一定的参考价值.     

经济发达地区影响土地生态质量的关键景观格局因子研究——以江苏省昆山市为例

基于景观生态学的土地生态规划是提升土地生态质量、改善区域生态环境的重要途径,其中关键景观格局因子是土地生态规划的重要基础。论文选取长三角地区经济发达的昆山市作为研究区,以土地生态质量评价所得综合指数为基础,选取14个景观格局指数,通过关联分析测度方法确定两者的相关系数,分别在镇域和不同用地结构的典型代表村探讨影响土地生态质量的关键景观格局因子。结果表明：1）镇域尺度上,土地生态质量与最大斑块指数（LPI）、面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著负相关,与香农多样性（SHDI）、平均形状指数（MSI）呈显著正相关;2）不同用地结构类型区影响土地生态质量的关键景观格局因子差异较大,其中建设用地集中区与斑块密度（PD）、边界密度（ED）呈显著正相关,与聚集度指数（AI）、蔓延度指数（CONTAG）呈显著负相关,生态用地集中区与斑块面积（TA）和面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著正相关,农用地集中区与最大斑块指数（LPI）显著负相关,与分离度指数（SPLIT）和多样性指数（SHDI）呈显著正相关;3）对研究区土地生态规划景观设计时,首先要宏观把握景观的优势类型,注重各景观类型的均衡分布,增加景观复杂度,其次关注不同用地结构类型区的关键景观格局因子,其中建设用地集中区应适当维持景观的破碎度和离散性,生态用地集中区应最大限度保证生态用地面积和优势类型,农用地集中区应当维持其景观类型的多样性以及分布的均衡性。