基于景观结构的城乡结合部生态风险分析——以泰安市岱岳区为例

以2000、2005和2010年的遥感数据为基础,对泰安市岱岳区土地利用类型和景观格局变化进行分析,构建生态风险指数,对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值,并分析了城乡结合部区域生态风险的时空变化规律.结果表明:2000—2010年,研究区土地利用类型的主要转移方向是自然景观向人工景观转移;耕地、园地、林地的人为干扰强度较大,水域的人为干扰较小;耕地和水域的生态损失度指数有所下降,其他土地利用类型基本上呈上升趋势;2000和2010年,研究区各生态风险小区的生态风险值分布较分散,2005年最集中,2000—2005年,各生态风险小区的生态风险值以增加为主,2005—2010年则以降低为主;2000—2010年,研究区生态风险指数等级以中等程度为主,生态风险指数在空间分布上表现出明显的空间差异,大体上以林地为中心向周围区域呈扩散状递增;研究区域风险等级以中风险区和较高风险区为主,较低风险区面积动态变化明显,最低风险区和最高风险区的面积变化不大.     

千岛湖生态保护与建设对景观格局的影响研究

生态保护和生态建设过程对景观格局产生影响并使之发生变化,这种变化又会影响景观的生态过程。应用3s技术和景观指数分析了39年(1964-2003年)内千岛湖库区土地利用和土地覆盖格局的变化。结果显示,斑块总数和景观破碎度基本保持不变,但是各斑块类型的斑块数量、面积和优势度变化非常显著。最优势斑块类型由荒山(占陆地面积的47．44％)演变为马尾松( Pinus massoniana)林(占陆地面积的52．8l％),研究区域内森林植被覆盖率增加。研究还发现景观多样性指数略微下降。景观多样性是对土地利用和覆盖类型丰富度和均匀度的概要度量,并不一定总是和景观功能呈正相关关系。上述变化归因于多项生态保护措施的实施使得自然演替得以实现。景观格局的优化使生态系统的生态功能得到提高,包括生境恢复、生物多样性增加、水土流失减少。森林植被恢复以后,马尾松林斑块的单一化趋势应在今后的生物多样性保护、生态规划和可持续发展中得到重视。     

草原区矿产开发对景观格局和初级生产力的影响——以黑岱沟露天煤矿为例

煤炭是我国的主要能源,大型露天煤矿的开发推动了地区经济与社会的发展,但同时也引发了区域生态环境问题。因此,探讨矿产开发对区域景观格局的影响,并阐明景观格局动态与生态系统初级生产力的关系,对生态环境的保护具有重要意义。以内蒙古草原区的黑岱沟露天煤矿为例,利用3S(RS、GIS和GPS)技术,在野外实地调查的基础上,分析了1987年以来矿产开发导致的土地利用/覆盖变化、景观格局动态及其与生态系统初级生产力之间的关系,主要结果如下:(1)提出了界定最适研究区范围的方法,认为沿矿区边界向外建立10 km的缓冲区是该研究最适研究区域的大小;(2)草地和耕地是研究区主要的土地利用/覆盖类型,但是在过去20多年间其面积在逐渐减少,而工矿仓储用地及住宅用地面积在急剧增加;(3)矿产开发导致景观格局发生变化,并且在两种不同的空间尺度(研究区和矿区)上表现出总体变化趋势的一致性,但在后期有较大差异;(4)初级生产力变化呈现下降趋势,并且矿区的降低更为突出;(5)以生长季降水量为控制因子的偏相关分析表明,景观配置(平均斑块周长面积比、景观形状指数)与初级生产力呈正相关关系,在研究区尺度上尤其显著,但在矿区尺度上,景观结构组成(斑块密度、均匀度指数和多样性指数)更为重要,与初级生产力呈显著负相关;(6)受复垦规模和演替进程的影响,局限在矿区排土场上的植被重建尚不能改变研究区尺度景观-生态系统初级生产力之间的关系。可见,景观格局的变化以及景观格局与生态系统初级生产力之间的关系均存在尺度依赖性。     

农村土地经营权流转对区域景观的影响——以北京市昌平区为例

中国农村土地经营权流转产生的影响是多方面的,但目前对于土地流转在景观方面的研究尚比较匮乏,而土地权属对于景观影响的重要性在近些年的相关研究中已经得到印证。因此全面考量土地流转在景观上的影响,能为相关政策提供依据。以北京市昌平区为例,对比分析了土地流转后所形成的流转经营权类型与尚未发生流转的农户家庭经营权类型、集体经营权类型以及它们的土地利用类型在景观格局上的特征及差异。结果表明:土地流转明显偏向经济较发达区域,呈现出多样化的土地利用方式,农业土地规模化经营程度有所提高,但建设性地类的大量分布也导致部分土地零碎化;流转后土地斑块整体上较为方正,但粮食作物用地依然有大量狭长斑块;流转后建设性地类斑块呈现分散布局特征,而农业性地类的斑块连片程度相对较低。因此昌平区农村土地流转虽然一定程度上提高了农业土地的经营规模,但流转后大量土地的非粮化、非农化的利用,影响了区域粮食生产安全。其次建设用地等非农用地的斑块导致农田景观基质的破碎化,在降低了农田生态环境效应的同时,也带来了环境污染风险。     

人类活动对资源型城市生态系统服务价值的影响——以鄂尔多斯为例

资源型城市通过资源开采驱动城市快速发展,同时通过生态恢复维持生态系统稳定。探究典型人类活动对资源型城市生态系统服务的消极和积极影响对于可持续城市建设具有重要意义。以鄂尔多斯市为例,基于1990-2018年土地利用/覆盖、NDVI等数据,修订了生态系统服务价值计算方法,量化了区域生态系统服务价值的时空格局,进而评估了人类活动过程对生态系统服务的影响。研究结果表明,研究时段内鄂尔多斯市城镇建设用地、林地和草地面积总体增加,耕地及未利用土地面积减少。区域生态系统服务总价值总体呈上升趋势,从1990年的2312.24亿元上升至2018年的2421.38亿元,增加了4.72%。2000年以后鄂尔多斯市退耕还林、未利用地植被恢复等措施使得生态系统服务价值增加了113.53亿元,同期城镇建设用地扩展占用生态生产用地导致生态系统服务价值减少了91.36亿元,生态建设的积极影响大于城镇建设用地扩展的消极影响。     

干旱区绿洲土地利用/覆被及景观格局变化特征——以新疆精河县为例

从宏观上运用3S技术,利用1972年MSS、1990年Landsat TM、2001年Landsat ETM+和2005年CBERS 4个时期遥感影像数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用ArcGIS以及Fragstats,分析了干旱区绿洲精河县1972～2005年间的土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:(1)1972～2005年的33a中,精河县LUCC的总体变化趋势是绿洲面积有小幅度扩张,其中人工绿洲面积扩张尤为显著,天然绿洲面积减少.(2)研究区水域面积的变化受艾比湖湖面面积的变化影响较大,变化不显著,但总体上呈缓慢增长的趋势.(3)盐渍地面积的变化经历了先扩张后减小的一个过程.1990年达到最大值,但到2005年面积又有很大程度减少.沙地面积小幅度减小,其他地类的面积始终呈增加趋势.(4)景观在各个研究时段也发生显著变化.总的来说,整个研究区景观的密度持续增大,最大斑块指数先减小后增大,面积加权形状指数减小,形状趋于规则;斑块间的最邻近距离减小.表明1972年时景观中的优势斑块类型的连接性较2005年好,逐渐向具有多种要素的密集格局演变,景观更加破碎.同时不同斑块间的分离度增大,也说明景观破碎化程度加深.从香农多样性指数和香农均度指数的变化可以看出,景观的多样性增加,且均度增强.景观多样性及破碎化程度增加,也反映了土地利用越来越丰富.总之,要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性.     

太行山低山丘陵区景观变化特征分析——以河南省济源市为例

以位于太行山南端的河南省济源市为例 ,在对其内部环境进行区划的基础上 ,利用遥感影像数据对其 1995～ 2 0 0 0年的景观变化特点进行了分析。结果表明 ,济源市的景观基质没有变化 ,均是以耕地占绝对优势 ;在景观类型的绝对面积变化中 ,以耕地面积的减少最大 ,而草地和林地的面积则呈现出明显的增加。从景观斑块类型的区域相对变化速率来看 ,变化最明显的区域主要集中在黄土丘陵区 ,该区域的变化速率高于全市的平均变化速率。从景观斑块类型的变化速率看 ,黄土丘陵区的水域、居民点和未利用土地的平均变化速率也大于全市同一斑块类型的变化速率。从该市主要景观斑块类型的转化方向来看 ,耕地、林地、草地这三者之间相互转化比较频繁 ,在目前的国家环境政策下 ,这容易造成人财物的浪费 ,同时也导致了环境稳定性的下降 ,这是极不合理、也是极不经济的。促使上述变化的驱动力主要表现在环境安全驱动上 ,其中起到至关重要作用的为以政府行为所实施的太行山绿化工程、黄河中游防护林工程、天然林保护工程以及退耕还林工程等。     

景观格局的影响——以新疆玛纳斯河流域为例

国家重点基础研究发展计划资助项目（2009CB825105）;中国科学院研究生科技创新与社会实践资助专项（2009）;中国科学院“西部之光”人才培养计划资助项目(XBBS200903)     

道路对林地景观连接度的影响——以巩义市为例

基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市山区林地景观在不同距离阈值下连接度的变化,定量分析了道路对林地景观连接度的影响。结果显示,随着景观距离阈值的增大,无论是否有道路,林地景观整体可能连通性指数值都表现为逐渐增大;对林地景观连接度起"非常高"和"高"作用的林地斑块数量都比较少,但占林地总面积比例较大,面积大的林地斑块在提高景观连接度中起的作用较大;道路的分割使得林地斑块重要值降低,就单一斑块而言,随着景观距离阈值的增大,分割成的小斑块的重要值降低程度在逐渐减小。     

黄河中下游农业景观中景观简化对传粉昆虫多样性的影响——以巩义市为例

在农业景观中,传粉昆虫的生存繁衍与半自然生境的面积大小有关。集约化生产方式使半自然生境比例逐渐减少,农田比例不断增加,随着景观简化梯度的变化(农田比例逐渐增大),传粉昆虫群落多样性将会发生怎样的变化?选择黄河中下游典型农区巩义市为研究区域,采用诱捕盘法(Pan traps)进行农田、林地的传粉昆虫取样,以21个样点作为景观简化梯度(农田比例范围5%—86%)的呈现,基于每个样点的传粉昆虫多度和丰富度变化来探究景观简化对传粉昆虫多样性的影响。结果显示:区内累计捕获传粉昆虫39660头,优势类群包括双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、鞘翅目(Coleoptera)等。采用逐步回归分析及线性拟合后发现景观简化程度与传粉昆虫多度和丰富度呈显著负相关(P0.05);景观简化对传粉昆虫类群间的影响也是有差异的,其中对鞘翅目多度的影响最为密切(R~2=0.27),同时对膜翅目和双翅目也有较大影响(R~2=0.14、R~2=0.11),景观简化与鳞翅目多度呈正相关;随景观简化的程度加深,农田生境中膜翅目多度呈显著下降趋势(P0.05),而林地中膜翅目多度变化不明显。在未来的景观规划中,应着重考虑传粉昆虫中鞘翅目类群的栖息地变化及食物资源状况。依据研究结果建议林地生境中应注重保护现有的自然植被群落,在人工林中可以种植一定面积的蜜粉源植物;农田生境内对杂草群落、半自然生境斑块进行合理规划的基础上,还可以种植线性景观植物作为传粉昆虫的食物源。     

基于景观安全格局分析的生态用地研究——以北京市东三乡为例

借助较为成熟的景观安全格局理论和方法,根据自然、生物和人文过程的分析,可判断和规划对某种生态过程具有战略意义的景观安全格局,即维护某种生态过程的最小生态用地（包括格局和面积）.本研究从土地的地表属性和空间属性2个方面界定了生态用地的概念,将其定义为：在不同空间尺度上,对维护关键生态过程和提供生态系统服务具有重要意义的生态系统（土地单元）及其空间部位.以北京东三乡为例,分析了基于雨洪管理和生物保护需求的生态用地,得出该区低、中、高3种安全水平下的生态用地分别占研究区总面积的20.4%、31.1%和48.6%.结果表明,基于关键生态过程的景观安全格局分析是生态用地定量研究的有效方法,该方法对城市规划和土地规划等具有重要参考价值.     

北京城市土地利用/覆盖变化及其对雨洪调节服务的影响

深入认识城市土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响对于提升城市生态系统服务和雨洪管理具有重要意义。基于多期Landsat遥感影像,利用混合像元分解与人工目视解译集成的方法提取了北京市1991—2014年的土地利用/覆盖数据,模拟评估了不同降雨情景下的地表产流与雨洪调节服务,并分析了城市建成区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响。结果表明:1991—2014年,北京城市用地面积增长了1096.53 km²,建成区内不透水面比例上升了9.83%。城市建成区雨洪调节服务总体呈下降趋势,1a、10a、25a和100a一遇降雨情景下平均地表径流调节率分别下降了5.37%、2.40%、1.75%和1.04%,一定程度上加剧了城市的雨洪产流风险。同时,城市新扩张区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响较老城区更强,贡献度超过84%。建议未来城市新区发展应合理配置不透水地表和绿地空间以提升城市雨洪调节服务。     

评估不同尺度下农牧地对滇金丝猴景观连接度的影响

基于图论法原理,综合最小费用距离和猴群的最小家域,建立了滇金丝猴栖息地的潜在扩散廊道及廊道缓冲区。在此区域内,根据遗传距离与栖息地连接最小费用距离的相关性,确定了5个不同管理单元间猴群可能扩散的阈值,并根据此阈值计算获得可能连通性指数(PC)去评估不同尺度下农牧地对滇金丝猴栖息地景观连接度的影响。结果表明:在距离为2.15km的廊道缓冲区范围内,5个不同管理单元间猴群可能扩散的最小费用距离阈值为1600,在两个斑块之间的费用距离小于或等于1600时,两个斑块能够连接,猴群可能在这两个斑块进行扩散,超过费用距离1600时,两个斑块不再连接,即猴群在这两个斑块间不会扩散。景观尺度下,PC指数逐渐增加,意味着未来4种不同的农牧地改善情景(C1,C2,C3,C4)都将促进景观连接度的增加;在斑块尺度下,通过确定出的最佳距离阈值,将整个研究区域分成不同的组分,小于或等于阈值的相邻斑块被划分在同一个组分中,大于阈值则不在一个组分中,研究区域中的5个不同管理单元间的猴群被划分在3个不同的组分中,情景C1,C2中组分数量没有变化,意味着连接度没有发生改变,但在情景C3,C4中,组分数量减少,并与相邻的组分融为一个组分,意味着连接度发生改变,滇金丝猴的活动范围扩大,更有利于猴群的基因交流。研究结果将为滇金丝猴栖息地的保护、未来廊道的恢复建设提供科学依据,同时也能为类似的研究提供方法上的参考。     

1964-2015年海南省八门湾红树林湿地及其周边土地景观动态分析

以海南省文昌市八门港红树林湿地及其周边土地为研究对象,采用6期遥感影像为主要的数据来源,建立起研究区域内1964、1972、1988、2000、2009、2015年50年的景观数据库,利用土地转移矩阵和表征景观破碎化过程的景观指数系统阐述了八门湾红树林湿地及其周边土地的土地利用/覆被变化以及景观破碎化的过程,探讨八门湾红树林湿地及其周边土地土地利用/覆被变化与景观破碎化过程之间的相互关系。结果表明：（1）1964-2015年间,研究区域内建筑用地、养殖水面面积持续增长面积比重分别上升了7.72%、12.55%,耕地、林地、红树林面积所占比重分别下降了7.01%、9.16%、9.74%。（2）1964-2015年间,研究区域内斑块数量增加了685个,平均斑块面积缩减了39.12%,聚合度下降了3.5%,最大斑块面积缩减了28.38%,蔓延度下降了9.26%,斑块平均形状破碎化指数和面积加权平均形状破碎化指数分别上升了0.0148、0.0207,斑块密度从1964年的0.0653个/hm²上升到2015年的0.1073个/hm²。（3）八门湾红树林湿地及其周边土地的土地利用/覆被变化与景观破碎化过程的相关关系主要体现在养殖水面、建筑用地面积变化对研究区域景观破碎化指数的影响上。养殖水面、建筑用地面积变化对研究区域景观破碎化过程的影响主要体现在聚合度、斑块数量、蔓延度的作用上。其中,养殖水面面积变化对研究区域景观破碎化过程的影响主要体现在其对红树林面积的侵占,使得红树林面积占研究区域总面积的比例由15%下降到5.25%,红树林由大面积连续集中分布趋向于小面积孤立分散分布。建筑用地面积变化对研究区域景观破碎化过程的影响主要体现在城市的快速发展、交通设施大量的建设。50年来,八门湾红树林湿地各地类之间的转化主要表现为红树林面积转化成养殖水面,林地和耕地面积转化为建筑用地,由此可见,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发八门湾红树林湿地景观破碎化的主要原因。     

盐池县土地利用自然生态位变化及其对景观格局的影响

以盐池县为研究区, 尝试将土地利用自然生态位的理论和方法引入到景观生态学当中, 为研究景观格局提供了新的思路。结果表明: (1)不同景观要素自然生态位的动态变化不同, 耕地、草地、未利用地的自然生态位呈现下降的趋势, 而林地和水域的自然生态位不断上升。(2)整体景观更加具有多样性、破碎性和离散性。(3)相关性分析表明, 土地利用自然生态位与景观要素面积及其变化率都呈显著正相关, 体现土地利用自然生态位的时间效应对景观要素类型时空演变的影响程度。(4)土地利用自然生态位与形状指数和斑块内聚力指数具有正相关性, 与最大斑块指数和斑块类型占景观面积的比例具有强正相关性。总的来说, 土地利用自然生态位与景观要素类型的关系极其密切, 是区域景观格局变化的重要因素。     

土地利用/覆被变化对生物栖息地连接度的影响——以巩义地区黄鼬、蒙古兔和黄喉貂为例

土地利用/覆被变化通过改变生物栖息地而对物种分布产生影响。以河南省巩义市为研究区域,选取分布在该区域的哺乳动物黄鼬(Mustela sibirica)、蒙古兔(Lepus tolai)和黄喉貂(Martes flavigula)为目标物种,首先依据其生物特性和生态需求,确定了这3个物种的扩散能力;其次,基于景观连接度原理,分析了1990—2011年研究区土地利用整体变化和各类型变化情况,及其对单一物种和多物种栖息地连接度变化的影响。研究结果表明:(1)土地利用整体变化使得栖息地连接度增加,变化范围为22.22%—45.46%;(2)各土地利用类型变化对栖息地连接度的影响差异显著,连接度的升高和降低与栖息地斑块面积增加和减少密切相关;(3)基于多目标物种栖息地整体连接度空间分布图,确定了研究区目标物种保护的关键区域。     

量化气候和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献——以房山区为例

生态资产与人类福祉密切相关,开展生态资产评估并定量区分气候和人类活动对生态资产变化的相对贡献,对于评估区域生态文明建设成效、生态补偿、干部离任的自然资产审计等均具有重要意义。在单位面积价值当量因子方法的基础上,重新定义了标准生态服务价值当量因子,并构建了一个能够定量区分气候变化和土地利用变化对生态资产变化相对贡献的方法,以北京市房山区为例,分析了2000年至2019年房山区生态资产的变化,以及气候变化和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献,结果表明:(1)房山区2019年生态资产总价值177.14亿元。森林、草地、农田和湿地的生态资产分别占生态资产总价值的82.33%、11.76%、5.25%和0.095%。(2)房山在2000-2019年期间,生态资产总价值增加了2.275亿元,气候变化使得房山区的生态资产总价值增加了2.689亿元,而土地利用变化使得生态资产总价值减少了0.414亿元。(3)房山区生态资产西高东低,其中霞云岭乡生态资产总价值最高;琉璃河镇的生态资产增加最多,而拱辰街道下降最显著。过去20年是房山区社会经济快速发展的时期,由于气候变化和生态保护与修复使得生态资产增加,抵消了由于建设用地扩张所带来的生态资产损失。