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。     

黄土高原植被景观多尺度变化及其与地形的响应关系

基于RS和GIS技术,利用黄土高原近30年不同分辨率的归一化植被指数(NDVI),采用基于小波分析的多尺度空间统计学方法,研究不同时期黄土高原植被景观的多尺度变化特征及其与地形的响应关系。结果表明:(1)黄土高原植被景观1982—2011年期间发生了周期性变化。其中,1990年以前为植被恢复阶段,1990—2001年为植被退化阶段,2001年以后为植被恢复阶段。(2)植被景观的空间异质性与数据获取的时间、数据分辨率、空间位置和地形均有关。一方面,植被指数和数据分辨率越高,植被景观的空间异质性就越大,而且沿经度方向植被景观的空间差异性大于纬度方向;另一方面,NDVI的多尺度变化特征与地形因子有不同程度的相关性,表现为:高程地形湿度坡度坡向,这对于今后黄土高原植被景观的合理布局,提高生物多样性,控制水土流失,增强景观的连续性具有特别重要的意义,也可为指导生态环境建设提供基础资料。     

基于边界特征的黄河三角洲景观变化及空间异质性

在遥感解译和景观类型制图的基础上,运用滑箱扫描的方法,基于组分边界特征计算景观整体结构指数,同时综合考虑景观要素的空间分布,采用信息熵法和孔隙度指数法对黄河三角洲农田和柽柳-芦苇2种景观组分进行异质性特征分析.结果表明:黄河三角洲景观组分之间的边界趋于复杂化,城镇扩展、石油开采及黄河断流等使耕地大量退化为柽柳-芦苇,潮滩植被侵满滩涂;与基于面积的景观指数相比,基于边界特征的景观指数更能反映景观结构的细节变化;农田和柽柳-芦苇均表现为宏观异质性特征,部分样线中小尺度上表现为微观异质性特征,但柽柳-芦苇的异质性表现尺度较农田小50个像元左右,且这种差异随时间有加大的趋势;2种异质性分析方法从不同的侧面揭示了组分类型的异质性特征,形成有益的补充.     

景观空间异质性及城市化关联——以江苏省沿江地区为例

空间异质性是揭示地理现象空间分异规律的重要标志.基于高分辨率卫星遥感影像数据,利用景观生态指数和统计学方法,构建景观空间异质性综合模型,定量测度了江苏省沿江地区景观空间异质性特征及城市化关联,并基于二者的相关性将研究区域划分为6个异质性梯度区,提出了应对城市化干扰的景观空间协调对策.结果表明:景观空间异质性综合模型是对景观斑块结构、形态、数量3个组分特征的反映,是揭示景观连通性、稳定性和破碎化的重要依据;景观空间异质性与3个城市化参数之间存在显著的正相关,城镇空间扩张模式和城镇人口的集聚强度对景观空间异质性影响较大;景观空间异质性梯度分异与区域开发强度、开发时序存在显著的耦合关系;同时,面对城市化的干扰,应该实施保护生态景观空间、减少建设空间与其它景观的接触概率和实施差别化的城市化战略等政策协调城市化发展与景观生态保护之间的矛盾.     

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.     

福建旅游型海岛景观格局变化——以妈祖圣地湄洲岛为例

在RS和GIS技术支持下,利用1993和2005年遥感资料,选取景观斑块数、多样性指数、均匀度、优势度、分维数、破碎度等反映景观空间格局的指数,对福建省旅游型海岛典型代表湄洲岛的景观格局变化进行了分析。结果表明:1993—2005年,湄洲岛总的景观斑块数明显增加;景观多样性指数虽略有减少,但整体较高;景观破碎化指数呈明显增加趋势;在各景观类型中,建设用地、林地、沙滩及裸岩3种与旅游业紧密相关的景观类型面积增加,破碎化程度提高,受人类干预的强度在加大;耕地、荒草地、坑塘水体、海滩景观斑块类型的面积减少、破碎化程度降低,受人类干预的强度在缩小。     

基于遥感的植被覆盖变化景观分析——以北京海淀区为例

提出了基于土地利用分类的植被覆盖度计算的亚象元模型,针对不同的植被覆盖类型,综合利用“等密度模型“和“变密度模型“计算植被覆盖度,使其能有效地从遥感数据中提取植被覆盖信息。在GIS的支持下,应用该模型对北京海淀区1975年、1991年和1999年5月份植被覆盖度进行计算,并着重对其景观变化过程进行了分析。研究结果表明：1975至1999年来,海淀区植被覆盖整体表现为增加趋势,但空间格局分布不均衡,全植被覆盖区和高植被覆盖区过分集中在西北部狭长地带,东南部则多为低植被覆盖区,反映出北京海淀区土地利用的结构特征。     

地形对植被生物量遥感反演的影响——以广州市为例

目前植被生物量遥感反演研究中的地形校正主要是校正地形变化对地表反射率的影响,较少考虑地形起伏引起的像元面积与实际地表面积的差异,而这种差异将导致植被生物量估算结果的偏差.在生物量遥感反演的基础上,结合地表面积计算模型和物质守恒定律,建立了生物量地形校正模型,定量分析和讨论了地形起伏对广州市植被类型面积提取和生物量准确估算的影响.结果表明:地形校正前后全市针叶林、阔叶林、草地、灌木林和园地面积分别增加6.18％、3.70％、2.86％、1.92％和1.29％;在综合分析区域生物量遥感反演中的各种不确定性的基础上,建立的各植被类型的生物量模型均具有较高精度,相关系数均接近或者超过0.9,可以满足生物量反演的要求;全市植被生物量呈现出东、北高,西、南低的分布格局,像元实际代表的林地(阔叶林和针叶林)平均生物量为61.86t/hm2,高于珠三角区域生物量平均值,但与亚热带林的顶级群落生物量水平有较大差距,林地生物量还有较大的增长空间;经过校正地形变化引起的像元面积和实际地表面积差异对生物量提取结果的影响后,植被总生物量比校正前增加了5.82％,5种植被类型的总生物量有不同程度的增加,阔叶林、针叶林、草地、灌木林和园地分别增加了7.74％,4.76％、3.34％、2.50％和1.58％.与其它的表面积计算模型相比,利用的像元地表面积模型具有较高的精度,可以满足生物量遥感估算中地形校正的需要.     

基于时序突变检测的植被空间变化特征识别方法——以海河北部山区为例

长时序植被变化趋势分析是分析植被生长与退化状况的主要手段之一,但难以精细揭示分析时段内植被变化动态的时空特征。将归一化植被指数(NDVI)时序突变检测与趋势分析结合起来,建立了精细识别植被空间变化特征的方法,并以海河北部山区为案例,开展了实证研究。案例分析结果表明:2000—2018年间,海河北部山区有78.1%的区域NDVI发生了突变,其中1.7%的面积发生退化。应用基于时序突变检测的植被变化识别方法进一步发现:植被变化在2011年出现突变拐点,突变前(2000—2011年)在西北草原区和东南林农区存在1.6%的显著退化,突变后(2011—2018年)在东部林农区存在1.2%的显著退化。分析表明,海河北部山区植被整体改善与气象因子的关系不大,局部恶化则是气象因子与人类活动共同作用的结果。与常规长时序植被变化趋势分析相比,基于时序突变检测的植被空间变化特征识别方法揭示了评估时段内植被空间变化的动态趋势,可为明确区域植被的变化以及差异化的植被恢复策略提供决策信息。     

绿洲-荒漠过渡带景观的植被与土壤特征要素的空间异质性分析

采用变异函数的理论和方法,通过空间异质性特征比较,研究了阜康绿洲-荒漠过渡带景观中的植被盖度和土壤环境因子的空间异质性、空间格局及其关系．在此基础上,应用Kriging局部块段插值法,以三维图形显示出各个要素的空间分布格局．结果表明,除土壤全盐量空间相关性较弱外,其他各要素具有中等程度以上的空间相关性,且空间变异主要发生在较小尺度上．其中,植被盖度的空间异质性程度较高,在3km的尺度内具有明显的空间格局．从空间分布格局看,植被盖度、土壤表层含水量和土壤pH值沿样带相邻点差异对比明显,高值区和低值区交错．草本盖度与土壤表层含水量、土壤pH间有相关关系,灌木平均盖度主要依靠深层次地下水维系．灌木和草本盖度的块金值具有明显差异,可能因为二者要求不同的生态条件,因而在同等尺度上具有不同的生态学过程．     

基于地形梯度的黄河流域中段植被覆盖时空分异特征——以延安市为例

植被恢复是黄河流域生态保护和高质量发展的关键,深入研究植被的时空分异特征具有重要的现实意义。本研究以4期Landsat TM/OLI为遥感数据源,采用像元二分模型估算植被覆盖度,运用转移矩阵、地学信息图谱和重心迁移模型分析1988—2018年黄河流域中段延安市植被覆盖的时空演变特征;并结合地形数据,利用地形分布指数分析高程、坡度上植被覆盖的空间响应规律。结果表明: 研究期间,延安市植被覆盖呈北低南高的空间分布特征,植被覆盖受政策影响而大幅增高;1988—2018年,延安市植被变化模式以持续向好和稳定不变为主导,有50%的区域植被覆盖情况改善,83%的高植被覆盖区域保持稳定。在各高程和坡度等级上,高植被覆盖的分布优势度随时间变化而增大;在各坡度等级上,植被增加百分比和植被稳定性随坡度增加而增大。延安不同等级植被覆盖的迁移方向与植被覆盖整体的迁移趋势基本一致,总体向北偏西转移。延安植被建设已取得显著成效,但北部植被覆盖状况仍待提高,优化植被类型和结构是未来植被建设的重要方向。     

喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析——以广西壮族自治区河池市为例

根据1990年、2000年和2010年的3期Landsat TM数据,利用基于NDVI的像元二分模型,计算得出河池市的植被覆盖度空间分布数据,并将3期植被覆盖图与岩溶地质图进行叠加分析地质构造对植被覆盖度的影响;最后,从斑块类型和景观级别上选取10个景观指数进行空间格局变化的剖析。研究结果表明:1)30年来研究区植被覆盖度在增加,高植被覆盖区和较高植被覆盖区一直处于优势地位。2)30年来研究区景观异质性减弱,破碎度降低,景观优势度增加。3)30年来研究区的斑块形状主要取决于自然地貌及自然环境条件。4)30年来研究区景观整体的聚集程度在增加;研究区景观越来越由少数植被覆盖等级类型所控制。30年来,研究区植被景观的生态恢复是比较明显的,这与30年来研究区的经济社会发展的实际情况是相吻合的。研究可以得出非喀斯特区域的植被景观的生态恢复较喀斯特区域变化更明显;喀斯特区域的景观较非喀斯特区域更分散、更复杂;喀斯特区域的生态状况较非喀斯特区域更容易被破坏,并且恢复起来更困难。这说明了喀斯特生态系统的特殊性。     

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。     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

人类活动的景观生态响应——以个旧市为例

人类活动会对区域景观格局以及生态过程产生影响,定量刻画其景观生态效应具有重要意义。运用景观格局的移动窗口法及基于电流理论的生态网络模型,分析了云南省个旧市2015年与1990年相比由于人类活动导致的景观格局与景观连接度的变化。结果表明:人类活动对研究区景观格局影响显著,分离度指数增加、聚合度指数减小,景观破碎化程度加重。基于多物种电流理论的景观生态网络显示,2015年与1990年相比,无论是电流最大值还是平均值都有所下降,表明研究区的景观连接度情况变差;景观连接度的空间分异明显,研究区南部地区的景观连接度一直处于较高水平,而中东部则始终处于较低水平。基于Zonation模型确定的生态廊道网络显示,廊道总体上趋向破碎化且质量下降,中东部及北部廊道受影响尤为严重,部分原廊道区域退化为非廊道区域。研究表明,区域的人类活动导致景观破碎化程度加大的同时,也降低了区域景观连接度。研究结果可以为个旧市未来道路建设及矿产资源开发下的景观生态保护与保护区的规划建设提供科学依据,也能够为类似研究提供方法上的参考。     

海岛生态脆弱区景观生态安全时空分异特征——以福建海坛岛为例

基于2000、2009 和2013 年三期Landsat–ETM+遥感影像数据和土地利用详查变更数据, 应用景观干扰度和景观脆弱度构建景观生态安全指数, 并以空间统计学方法为分析工具探讨海坛岛景观生态安全时空分异特征, 结果表明: 2000-2013 年间海坛岛景观生态安全指数总体上呈下降趋势, 景观生态安全水平高值区逐步紧缩; 研究区景观生态安全指数具有较强的空间自相关性, 受差异性人类活动影响, 研究区景观生态安全集群结构发生了明显变化, 空间集聚程度呈逐渐降低趋势; 13a 间社会经济活动、国家政策等随机性因素对海坛岛景观生态安全的影响越来越强, 2013 年随机性因素成为影响海坛岛景观生态安全的主导因素。     

海岛碳排放核算与时空特征——以东山岛为例

把握地区碳信息发展动态是开展区域碳平衡规划的科学基础。以统计年鉴数据为基础,对东山岛2012—2021年整体及各产业的直接碳排放量进行核算,同时,将产业与土地利用结合,分析其空间表现形态,运用核密度分析和克里金法分析碳排放源的空间影响,采用高斯烟羽模型对工业点源的碳排放扩散进行空间模拟,通过渔网和人口修正的方法分析海岛碳排放的空间分异,以此探讨海岛碳排放的空间分布和空间影响特征。结果显示,工业是东山岛的首要碳排放源,2021年工业碳排放量的大幅下降表明能源种类的转换对于工业碳减排具有重要作用;渔业碳排放量总体占比25%左右,是海岛地区不容忽视的碳排放源之一。在空间分布方面,东山岛综合碳排放的空间分布呈“点状聚集,面状扩散”的基本特征,工业碳排放对周围地区的影响最大,往往形成以工业碳排放源点为中心的碳排放热点核心区,其次碳排放量较高的地区为人口聚集区,丘陵区的碳排放量最低,不同土地利用类型之间形成碳排放的交叉过渡区。最后,本文从碳排放空间影响的视角出发,根据不同形态的碳排放源提出“包围”、“伴随”和“介入”的碳汇空间规划策略,这对区域的低碳规划具有一定参考意义。     

资源型城市土地利用变化的景观过程响应——以黑龙江省大庆市为例

土地利用与土地覆盖变化直接或间接地改变着景观生态系统的结构和功能,进而影响地表各种景观过程。地表景观过程的改变,必然对人类赖以生存的生态环境产生程度不同的影响。黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油、草场和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。揭示该区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化的景观生态趋势及对生态环境的可能影响等,对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要。为此,基于大庆市1978,1988,1992,1996,2001年5个时段的MSS和TM影像,获取20余年不同时期的土地利用信息,以GIS技术为数据集成分析平台,计算土地利用转移概率矩阵,景观格局指数和主要景观组分的转移过程贡献率,以期从景观格局的角度定量刻画区域景观过程对土地利用变化的响应。结果表明,区域内耕地不断增加,草地持续减少,建设用地和林地逐渐扩大,而湿地则一直大幅度减少;耕地和草地是区域的主要景观类型,但二者的景观动态及过程却不相同,耕地的景观过程表现为空间集中性加强,而草地的破碎化程度加强,景观组分间的转移过程频繁,景观不稳定;对维持当地生态系统稳定起重要作用的湿地景观,其破碎化过程最为明显且面积和平均斑块面积都在迅速减少,这种景观过程将对当地生态环境变化造成负面影响。草地退化,湿地萎缩和功能减退,沙化和盐碱化日趋严重等生态过程,是土地利用变化的景观生态过程响应,恢复与建设生态脆弱的资源型城市的景观生态系统,须对景观尺度上的土地利用方式进行合理的调控,而这一调控的有效途径在于政策、体制的调整和观念的变化。     

封育对科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落植被特征及空间异质性的影响

以科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落为对象,分析了放牧和不同封育年限下小叶锦鸡儿群落的植被特征及植被分布的小尺度空间异质性.结果表明:放牧和封育样地内植被均以1年生草本植物为主,物种数没有明显差异;封育6年、封育12年样地的植株密度分别为(124.46±5.22)株·m~(-2)和(203.05±10.38)株·m~2,显著高于放牧样地(P<0.05);封育样地的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数均低于放牧样地,并随着封育年限的增加而减小;封育样地植被分布的小尺度空间异质性小于放牧样地,并且封育年限越长,空间异质性越小.

Abstract：

This paper studied the vegetation characteristics and small-scale spatial heterogeneity of Caragana mirophylla community in Horqin Sandy Land in northeast Inner Mongolia of China under grazing and under 6-and 12 years enclosure, aimed to assess the effects of grazing and enclosure on vegetation restoration. In the sampling plots of grazing and different years enclosure, the species composition of C. mirophylla community all dominated by annual herbaceous plants. The species richness in grazed plot and in the plots enclosed for 6 and 12 years was 22, 19, and 20, respectively, with no significant difference. In the plots enclosed for 6 and 12 years, the plant density was (124.46±5.22) plants·m~(-2) and (203. 05±10. 38) plants·m~(-2), respec- tively, being significantly higher than that in grazed plot, which suggested that enclosure was an effective method to accelerate the vegetation restoration in Sandy Land. The Shannon-Wiener index, Simpson species diversity, and Pielou evenness in enclosed plots were lower than those in grazed plot, and decreased with increasing enclosure duration. The small-scale spatial heteroge-neity of vegetation in enclosed plots was smaller than that in grazed plot. The longer the enclosure duration, the smaller the spatial heterogeneity was.     

煤矿井田区地表沉陷对植被景观的影响——以山西省晋城市东大煤矿为例

借助地表沉陷预测模型,预测了地表沉陷状况,依据地表沉陷对景观的破坏程度划分出重度影响区和轻度影响区;在遥感及地理信息系统技术的支持下,把植被景观现状与地表沉陷影响区叠加,通过沉陷前后景观格局的变化分析,对山西省晋城市东大煤矿的生态影响进行了探索性评价研究。结果表明:1) 重度影响区地表会出现盆型、马鞍型和波浪型等塌陷或裂缝,土壤侵蚀的作用将导致土壤养分空间格局发生明显变化。塌陷或裂缝周围生境恶化,成为养分流失源,植被恢复困难;养分汇处土壤水、肥条件优越,植被演替迅速,适当的人为干扰可以加快区域生态环境的恢复步伐。2) 地表沉陷后,植被景观破碎及隔离程度严重,原有的稳定态景观格局被打破,随着地形、土壤的空间变化,植被开始新一轮发展演替。由于原先占绝对优势的退化植被类型白羊草(Bothriochloa ischemum)-百里香(Thymus mongolicus)型优势度下降,同时,大部分次优势景观的内部生态功能受影响不大,这对景观整体的生物多样性以及次优势景观类型的演替是有益的,但是,重度影响区对斑块的隔离呈直线性,这对物种迁移的障碍是明显的。因此,重视井田区的封育与引种工作,科学规划、合理布局,在此基础上,引导植被演替沿着白羊草-百里香型—白羊草-黄背草(Themeda japonica)型—灌木丛—阔叶林的方向发展是可行的。