陕北黄土高原典型人类活动影响下景观生态风险评价

植被恢复促进了景观格局和生态过程的改变,景观生态风险评价有助于揭示人类干预下生态系统结构、功能等在景观尺度产生的潜在不利生态效应。以生态脆弱、人与生态环境的相互作用敏感的陕北黄土高原为典型研究对象,根据2000、2005、2010和2015年夜间遥感地图、植被净初级生产力和土地利用数据,建立景观生态风险指数,对陕北黄土高原的综合风险状况及其变化进行定量评价,并对植被变化、城镇化分别与景观生态风险变化间的相关关系展开分析。结果表明,景观格局变化对生态稳定性有潜在影响,景观生态风险以增长趋势为主,2005—2010年景观生态风险增长的范围最大,涨幅为186.0%,其中,中风险和极高风险等级面积增长超2.7倍;2010—2015年景观生态风险增加有所缓解,增加12.9%;2000—2005年景观生态风险降低26.0%。景观生态风险低等级面积逐渐缩小,其他等级面积逐渐变大。其中,2005年后景观生态风险等级呈片状扩展,主要位于陕北西北部风沙区。植被变化、城镇化分别与景观生态风险值变化之间在西北风沙滩区均呈显著正相关。在景观生态风险增加区植被呈退化趋势;在景观生态风险低值区即退耕还林逐年拓展的区域,植被恢复促进景观生态风险的降低。植被恢复对景观生态风险的影响大于城镇化进程。研究成果对于区域发展和生态恢复的综合调控具有一定参考价值。     

苏州花桥国际商务城生态用地时空动态特征

以快速城镇化的小尺度区域——苏州花桥国际商务城为研究区,基于高分辨率遥感影像和GIS技术,利用土地利用转移矩阵、重心计算、景观格局指数和平均等效面积法分别对研究区生态用地时空动态、景观格局动态和土地生态质量空间格局动态特征进行研究。结果表明:(1)2005—2015年,研究区建设用地在快速城镇化进程中迅速扩张,而生态用地总面积减少913.11 hm~2,同时生态用地重心逐渐向南迁移。(2)2005—2009年,研究区耕地优势度下降,其他生态用地优势度未出现较大波动;2009—2015年,随着政府生态建设力度加大,研究区斑块破碎化程度降低,景观复杂程度降低,除耕地外其他生态用地优势度迅速提升。(3)2005—2015年研究区平均等效面积由0.28增至0.31,总体生态质量得到改善;全区有57.01%的土地生态质量获得提升,且主要分布于南北两端吴淞江附近,仅有17.22%的土地生态质量下降。这表明近年来在城镇生态用地紧缺的情况下,研究区城镇生态建设对生态环境改善起到重要作用。建议研究区未来重点提升中部区域土地生态质量,进一步优化土地资源配置,以实现土地生态质量全面提升。     

快速城市化背景下上海绿色空间景观格局梯度及其多样性时空动态特征分析

以上海典型快速城市化地区为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3移动窗口法对1997年、2000年、2005年、2008年和2015年5个年份上海绿色空间的景观格局梯度及其多样性时空动态进行分析。随城市发展的绿色空间梯度变化和景观多样性的空间显式化研究可以帮助理解景观格局-过程关系,同时为城市景观格局优化和管理提供支持。结果表明,(1)1997—2015年间,研究区总体上以建设用地的增加和绿色空间的总量减少为典型特征,农田景观面积比例PLAND减少了32.85%,森林绿地PLAND增加了9.44%,水体PLAND增加了1.58%,建设用地PLAND增加了28.59%。(2)研究区绿色空间的景观格局随着城市空间多方向的扩张变化明显,同心矩形带梯度模式分析和多向梯度模式分析结果显示,近20年来,在矩形环4以内中心城区森林绿地PLAND、斑块数量NP、斑块密度PD、景观形状指数LSI的增加,表明中心城区森林绿地景观破碎化越来越严重,人工痕迹较重。在矩形环5以外区域森林绿地PLAND、LPI的增加及NP的下降表明郊区森林绿地景观表现出一定的集聚性;在矩形环5以外区域农田PLAND、最大斑块指数LPI的下降和PD、LSI的升高表明建设用地的扩张使原本均一化的农田景观越来越破碎,形状也越来越复杂。(3)景观多样性时空动态变化分析表明,1997年仅中心城区景观多样性SHDI较低,而2015年SHDI在整个研究区均呈下降趋势。     

洞庭湖区景观生态风险评价及其时空演化

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊,该区生态系统服务极为重要,也是中国重要的农产品提供区域。科学评估洞庭湖区景观生态风险,揭示其时空演化特征,对探究其生态格局形成过程与机理,降低生态风险胁迫具有重要意义。利用1990、2000、2010、2015年4期LandsatTM多光谱遥感影像,分析了1990—2015年洞庭湖区土地利用演变特征;基于景观生态学理论引入景观生态风险评价模型,将研究区划分为1 165个生态风险评价单元,基于GIS和地统计学,构建景观生态风险指数模型,对洞庭湖区土地利用动态变化下的景观生态风险时空分布特征及空间关联格局进行了研究。结果表明:(1)1990—2015年,洞庭湖区各土地利用类型均发生了显著变化,其中建设用地面积增加较大,年均增幅达3.61%,主要由林地和耕地的转入;(2)1990—2015年,洞庭湖区的景观生态风险状况以较低生态风险、中等生态风险为主,其面积占景观总面积的70%以上。但高生态风险区域呈增加趋势,面积占比由1990年的4.95%,增加到2015年的8.70%;与2010年相比,中等风险区面积由46.09%降到2015年的34%,这期间低生态风险区和较低生态风险区的面积明显增加;(3)研究区各时期景观生态风险呈现正的空间相关性,且在空间上趋于集聚。景观生态风险分布与区域地理环境具有较高的耦合性,人类活动的集聚程度与风险的空间集聚程度是对应的。以湖滨地带为核心区和远离湖滨区为两大群体,高值-高值(H-H)风险聚集区主要分布湖滨周边,低值-低值(L-L)风险聚集区主要分布于远离湿地核心区的县市区域。研究结论以期为洞庭湖区生态保护与环境整治,调控生态风险提供参考。     

干扰对牦牛坪景观格局及草地生态系统服务的影响

玉龙雪山高山草甸位于横断山区生物多样性保护关键地区,也是滇西北重要的生态旅游资源,提供了多种重要的生态系统服务,然而当下面临着放牧旅游复合干扰等多重压力。为明晰放牧和旅游干扰对玉龙雪山高山草甸景观格局及草地生态系统服务的影响,通过野外调查和遥感影像解译数据,区分出旅游、放牧和干扰交互区3个干扰类型区,并将草甸划分出重度、中度、轻度和未退化等4个级别。分别从调节、供给、文化服务等3个方面6个指标评估研究区生态系统服务,从景观数量组成(PLAND和PD指数)与景观空间结构(SHAPE和CONNECT指数)角度评估研究区的景观格局,运用冗余分析(RDA)探讨干扰影响下的景观格局对草地生态系统服务的影响。结果表明:(1)旅游干扰集中区域的未退化和轻度退化草甸斑块面积占比(PLAND)比其他干扰区低15%,中度和重度退化草甸面积占比则明显增加;放牧干扰集中区轻度退化草甸的斑块密度指数(PD)比其他干扰区域高2-7倍,斑块破碎化明显;(2)在干扰交互区和放牧干扰集中区,都出现了斑块形状指数(SHAPE)和斑块连接度指数(CONNECT)随着草甸退化程度增加而增加的现象,中度退化草甸斑块更破碎且连接度增加,进一步扩大分布范围的趋势明显;(3)景观组成特征对研究区生态系统服务作用明显,PD指数是研究区最重要的景观指标,PD越高景观越破碎,生态系统服务供给越差。旅游干扰集中区的生态系统服务更多受景观空间结构特征的影响,放牧干扰集中区的生态系统服务则主要受景观组成特征的影响。不同干扰区域景观组成与结构的差异对草地生态系统服务的供给的影响,可作为景区草地资源保护与景观规划管理的参考。     

城市河岸带土地利用和景观格局演变研究

河岸带是水陆生态系统之间的过渡带,对保护水体和改善生态环境质量具有重要作用。研究河岸带的土地利用和景观格局演变规律,对于维持城市河流生态系统健康、改善城市河流污染具有重要意义。以云南省高原湖泊城市昆明为研究对象,基于1996年、2007年和2015年3期Landsat TM遥感影像,在ArcGIS软件支持下,以城市河流两侧500 m范围作为研究区域,提取土地利用信息,借助土地利用类型特征参数、景观格局指数等对河岸带的土地利用和景观格局演变进行分析,结果表明:(1)从时间变化来看,20年来河岸带的土地利用类型发生了明显的改变,耕地的减少和建设用地的增加是主要的变化趋势,尤其自2007年以来,建设用地的动态度由前一阶段的4.66增长为5.53,表明建设用地呈现越来越快的增长趋势;(2)从空间变化来看,1996年耕地是河岸带各缓冲区的主要用地类型,至2007年,建设用地在各缓冲区的占比已跃居首位,到2015年,建设用地持续快速增长,占比达到各缓冲区的60%左右,成为各缓冲区的景观基质,河岸带的景观结构发生明显改变;(3)从景观类型水平的指数分析来看,20年间,耕地的最大斑块指数(LPI)快速减少且分离度指数(SPLIT)急剧增长,表明其分布呈现破碎化发展;绿地斑块的完整性有所提高,建设用地面积快速增加并呈大面积连片分布的趋势,这与土地利用变化分析结果一致。基于对不同缓冲区景观格局指数的分析,得出昆明市河流生态廊道功能的影响范围为距离河道200 m宽的缓冲区范围,200 m以外的区域景观连接度降低,破碎化程度加剧。     

近百年来鄱阳湖南部湿地景观生态格局演变

百年尺度上的景观生态格局演变对于区域可持续发展有着重要意义。为了研究鄱阳湖南部湿地长时间序列的变化规律,了解湖区湿地在不同时期的变化驱动因素。选取湿地分布较为集中的鄱阳湖南部作为典型区域,基于1930年代军事地形图、1979年和2015年Landsat卫星遥感影像数据,定量重建了近百年来3个时期的鄱阳湖南部湿地空间分布及其景观生态格局变化过程。结果表明,近百年来鄱阳湖南部地区总体湿地面积经历了先增加后减少的变化过程,即从1930s的1 386 km~2增加至1970s的1 655 km~2,随后减少至2010s的1 129 km~2,当前湿地面积较1970s减少了约31.8%。受城市化等外部驱动因素影响,近百年来研究区湿地密度变化空间差异显著,主要体现为研究区西部密度值下降、东部密度值上升;湿地空间格局变化的总体趋势是水面减少、陆地增加。NP(斑块数)在1930s—1970s期间呈下降趋势,在1970s—2010s期间呈增加趋势;PD(斑块密度)在2010s达到最大值(0.376);LPI在近百年间呈逐步下降趋势,2010s相较于1930s下降了52.8%左右,呈现出破碎化的趋势;AI(聚集度指数)在1970s达到最大值(89.357),但是LSI(景观形状指数)在总体上呈下降趋势,表明近百年来鄱阳湖南部湿地斑块的形状出现简单化的趋势。     

长江经济带生态系统宏观结构变化特征分析

长江经济带是我国重要的生态安全屏障区。根据2000、2010和2015年3期生态系统宏观结构数据,通过生态系统转类途径和幅度与生态系统类型变化动态度分析评价了研究区近15 a来生态系统宏观结构的变化特征。结果表明:2015年,森林、农田、草地、聚落、水体与湿地、荒漠及其他生态系统面积分别占该区总面积的45.96%、30.31%、16.58%、3.29%、3.06%和0.80%。在2000—2010和2010—2015年2个时段内,农田生态系统面积持续减少,聚落生态系统面积持续增加,且2010—2015年综合生态系统的变化动态度高于2000—2010年,退耕还林还草工程、建设用地扩张和国家战略实施是引起区域土地利用变化的主要原因。     

辉腾锡勒风电场建设对草原景观格局的影响

利用1995年、1999年、2005年、2010年4期遥感影像,从景观优势度、景观形状异质性、景观破碎度3个角度选取常用景观指数,定量分析研究区景观格局变化过程和驱动力,进而分析辉腾锡勒风电场建设对辉腾锡勒草原生态系统的影响。结果表明,(1)从1995年开始,研究区风电场大规模建设,1999年风机所占地表面积比1995年增长了100%,2005年比1999年增长了170.17%,2010年比2005年增长了537.19%。为建设和维修风机,汽车碾压和人为踩踏形成的风机检修路逐年增加。1999年风机检修路面积比1995年增加了100%,2005年比1999年增加了70.60%,2010年比1999年增加了298.13%。风机面积和风机检修路面积增加,侵占了大量草地,导致草地面积减少,1999年草地面积比1995年减少了1.18 hm~2,2005年比1999年减少了54.52 hm2,2010年比2005年减少了285.14 hm~2。研究区的主要景观类型为草地,在1995—2010年间,草地面积均占研究区总面积的87%以上。草地面积减少使研究区景观优势度下降,草地对研究区的控制作用减弱,研究区生态系统脆弱性增大。(2)增加的风机检修路将大面积草原分割成许多小的斑块(草地斑块数量1995年为8个,1999年为16个,2005年为22个,2010年为93个),导致研究区斑块密度明显增大,研究区草原破碎化加剧,生态系统稳定性下降;同时由于风机检修路是汽车随意碾压和人为踩踏形成的,形状不规则,其分割的草地斑块不规则,导致研究区景观形状指数上升,研究区形状复杂程度增大,生态系统稳定性下降。     

基于土地利用／覆被变化的重庆城市生态系统服务价值研究

参考COSTANZA以及谢高地等提出的生态系统服务价值系数,制定了符合城市生态系统的服务价值系数.基于重庆市主城区1993、2000和2004年3期土地利用/覆被(LUCC)变化数据,对重庆市主城区的生态系统服务价值进行了估算.结果表明:重庆自1997年成为直辖市后,耕地、林地大量向城市建设用地转化,城市生态系统服务价值急剧降低.1993年重庆市主城区生态系统总服务价值为564.75×106元,2004年为387.71×106元,下降了31.3%.生态服务价值系数的变化对重庆城市生态系统总服务价值的影响缺乏弹性.水域和林地面积变化对重庆市主城区生态系统总服务价值影响明显.     

基于CA-Markov模型土地利用对景观格局影响辨识

采用CA-Markov模型方法,研究挠力河流域不同时段土地利用对湿地景观格局干扰强度的差异性.结果表明:(1)流域湿地景观格局变化显著.1967-2000年,挠力河流域湿地类型景观最大斑块指数逐渐减小,耕地和水域斑块的面积周长分维数逐渐减小,而沼泽和居民地的散布与并列指数变大,草甸和耕地聚集度指数增大;湿地景观破碎化程度增加;湿地景观空间分布逐渐由流域周围高地势区向中心河流廊道退缩.(2)流域土地利用变化明显.耕地和居民用地数量迅速增加,耕地趋于集中连片分布,土地利用呈由自然湿地逐渐转化为耕地的变化过程,耕地成为主导的土地利用类型.(3)流域土地利用强度存在阶段差异.1967-2000年,流域内人类活动对湿地景观的干扰强度逐渐加剧,人为景观面积比例由1967年的26.5%上升至2000年的67.8%.土地利用影响强度指数由1967年的1.690上升至2000年的2.394.2000年模拟的流域土地利用影响强度比2000年实际土地利用影响强度小,由此可以识别1983-2000年人类对湿地景观的干扰强度比1967-1983年有所增大;利用居民地和沼泽面积的变化可以识别流域人口增长和排水活动对土地利用影响的时段差异性.     

城市扩张对热环境时空演变的影响——以哈尔滨为例

城市发展过程中土地利用类型及其景观格局的变化是影响城市地表温度的主要原因,为定量揭示城市扩张过程中土地利用景观格局的变化对夏季地表温度的影响及作用机制,以哈尔滨为例,基于1984—2015年Landsat数据,通过分析城市建筑用地和地表温度的时空演变特征,以及地表温度与建筑用地、植被和水体之间的关系,揭示哈尔滨城市扩张过程中夏季城市热岛格局的演变特征及影响因素,为政府部门制定城市热岛效应的缓解措施提供参考。结果表明,1984—2015年哈尔滨市建筑用地面积由187 km~2扩大到571 km~2,平均扩张速度为13 km~2·a~(-1),建筑用地重心向东南方向移动了1.01 km。与1984年相比,2015年哈尔滨市有44.84%区域地表相对温度升高,有10.63%区域地表相对温度下降;从空间分布看,2015年中心城区出现热岛效应减弱、热岛斑块面积减小的趋势,周边区域出现热岛效应加强、热岛斑块面积增大的趋势。城市建筑用地与地表温度之间存在正相关关系,水体和植被与地表温度之间存在负相关关系,建筑用地的增温效应远远大于水体和植被的降温效应。在城市热岛效应分析中,应用Shannon熵的研究结果与景观指数的研究结果具有很好的一致性。在城市建设中,减小集中连片的建筑用地,增加城市绿地面积,是缓解城市热岛效应的有效手段。     

三峡库区森林生态系统服务权衡与协同分析

科学理解生态系统服务权衡与协同关系是维持森林生态系统结构、功能和健康的前提,有利于推动实现经济发展和生态保护的"双赢"目标。采用生态系统服务变化指数(IESC)、相关系数和空间分析等方法,综合分析了1990—2015年三峡库区森林生态系统服务时空动态、空间聚集特征及生态系统服务权衡与协同关系。结果表明,(1)涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、积累营养物质和净化大气环境6种生态系统服务时空动态差异较大,其中涵养水源、固碳释氧、净化大气环境IESC值同步增加,涵养水源IESC分布格局在1990—2000年和2000—2015年两个时期呈自东北向西南转移的变化趋势,净化大气环境在两时期的增益变化不明显;保育土壤、生物多样性保护、积累营养物质IESC值呈两极化趋势,前两者IESC极值变化约1倍且两时期空间分布格局差异较小,而积累营养物质呈由西南向东北扩展的变化态势。(2)6种生态系统服务均呈空间正相关,且局部呈现出相似的集聚特征。各服务显著高高聚集和显著低低聚集单元数目均有所增加,空间分布呈东北部高高聚集、西南部低低聚集的集聚规律。(3)不同时期Moran's I指数和相关系数体现各服务之间相关关系及程度的差异性,整体上以协同为主,但协同程度有所减弱;在空间格局上,各服务之间协同关系的分布区域有所增加,且空间聚集状态由散布转为组团。本研究结果可为三峡库区森林生态系统服务协同发展与价值提升提供理论依据。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

华东传统矿业城市生态网络重构研究

传统矿业城市生境碎片化严重,重构生态网络对提升区域生态系统服务和维护生物多样性及景观多样性具有重要意义。以徐州市中心城区为对象,采用形态学空间格局分析(MSPA)和景观指数方法,提取对维持城市生态系统健康具有重要价值的生境作为源地,利用最小累积阻力模型(MCR)构建阻力面并提取潜在生态廊道,并结合电路理论、图论和网络结构分析等方法定量评价和优化生态网络,重构徐州市中心城区生态安全网络。结果表明,徐州市中心城区生态源地共237个,面积为6 421.49 hm~2,主要分布于西南部;尚需添加70块小生境和192条新的生态廊道,才能弥补现有生态网络的不足;重构后的生态网络使徐州市中心城区景观破碎化程度和分离度大幅度降低,斑块连通性和斑块结合度提高,区域景观格局和生态安全显著改善。该研究可为传统矿业城市转型、低效用地再开发以及国土空间规划提供科学依据。     

干旱区绿洲城市生态系统服务价值空间自相关格局分析与模拟

基于1995—2015年乌鲁木齐土地利用遥感解译数据,运用CA-Markov模型模拟预测2025年土地利用变化并进行生态系统服务价值(ESV)评估,应用格网分析、空间自相关、Getis-Ord热点区分析等空间统计方法,进一步分析生态系统服务价值与土地利用空间格局的分布特征,讨论两者空间自相关关系及年际变化的冷热点空间分布变化原因。结果表明,近30 a研究区各土地利用类型的生态系统服务价值呈波动变化态势,但总体上表现为减少趋势,主要原因在于耕地、林草地提供的生态系统服务价值减少。生态系统服务价值空间分布格局差异明显,高值区域多年来主要分布在乌鲁木齐县林地面积较多的地区,低值区域集中分布于乌鲁木齐中心四区(天山区、沙依巴克区、水磨沟区、头屯河区)的周边区域。研究区生态系统服务价值具有显著的空间正自相关性与空间聚集特征,高-高、低-低聚集分布分别与生态系统服务价值高值、低值区域高度重合。生态系统服务价值热冷点区呈逐年增加趋势,热点区增加与近年来乌鲁木齐大力推行生态保护及修复等措施有极大关联,冷点区增加与城市建成区无序扩张及土地开发等一系列人类活动有密切关系。     

基于生态系统服务价值的城市增长边界划定研究:以衡阳市中心城区为例

科学评估土地生态价值,并将其纳入城市规划实践,是落实国家生态文明战略要求的重要手段。城市增长边界是统筹城市开发建设与区域生态保护的重要政策工具,针对以往划定方法对生态系统服务功能考虑不足的问题,提出一种新的城市增长边界划定方法。以衡阳市中心城区为例,基于反规划理念,以2005—2015年区域生态系统服务价值评估为基础构建生态安全格局,通过耦合城市生态安全格局与基于未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟结果划定城市增长边界。结果表明:(1)2005—2015年衡阳市中心城区生态系统服务价值总量从25.71亿元下降到24.75亿元,水文调节和水资源供给服务功能价值量呈上升趋势,其余各项生态系统服务价值呈下降趋势。(2)研究区城市刚性增长边界面积为17 325.72 hm~2,主要沿湘江及其支流蒸水和耒水分布,形成"三廊、三片"的空间结构。(3)2030年城市弹性增长边界面积为20 238.57 hm~2,空间形态呈"一个中心区、多个组团"分布。考虑生态系统服务功能的限制开发条件后,研究区生态用地得到更多保护,区域生态系统服务总价值比基准情景高0.61亿元,更利于区域生态系统服务功能的维持和区域生态安全的发展。该研究方法和结果可用于科学评估城市扩张的生态成本,有效解决城市发展与生态保护之间的矛盾,同时也可为城市总体规划、生态保护专项规划以及国土空间规划提供重要依据。     

广州东进扩张下的萝岗区土地利用与景观动态分析

以研究区1979年MSS1、990年LandsatTM、2000年LandsatETM以及2006年Aster 4个时段的卫星遥感影像为基础数据,运用RS与GIS技术手段,结合FRAGSTATS景观格局分析软件,对萝岗区近30年来的土地利用与景观格局变化进行了定量分析。研究表明：研究区未利用土地、园地及耕地面积大幅减少,林地与城镇用地面积显著增加。1979—2006年期间,2000年是一个分水岭,2000年前景观的连接度下降,破碎程度增加,景观斑块的形状趋于复杂化,景观结构组成的复杂性也趋于增加。2000年后各指数呈现了逆转的趋势,表明萝岗区为建设成为国际化生态型新城区,在后期的城市化进程中特别重视了生态环境的保护及建设。     

湘西生态系统服务时空变化分析

为提升丘陵屏障带生态系统服务技术,以典型喀斯特地貌地形特征且森林覆盖率较高的南方核心保护区域湘西为例,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)获取1980—2018年各土地利用类型面积变化数据,进行区域生态系统服务价值核算及生态功能驱动力因素分析。结果表明:(1)1980—2018年湘西土地利用转移中,转出面积最大的是林地,为2 404 km~2,净转出面积最大的是耕地,为73 km~2,转入面积最大的是城建用地,为203 km~2;(2)在生态系统服务价值时空变化上,2010—2018年凤凰、古丈和永顺耕地减少较大,分别为3 886.14万元、1 470.43万元、2 835.83万元,2010—2018年花垣、龙山林地减少较大,分别为6 729.42万元、14 580.415 2万元,吉首市及周边的城镇用地明显增加;(3)2010年林地服务总价值达到最大值4 074 291.41万元,1980—2018年耕地总服务价值逐年递减,湘西生态系统服务总价值先增后减。综合以上各因素分析得出结论:湘西生态系统服务价值减少,生态系统服务能力正在下降;时空变化上,城建用地由州中心向周边扩散,水田耕地正朝着区域空心化的格局演变,有林地则正朝着边缘化的格局转变;湘西生态系统服务能力逐年下降主要是由政策性城建用地所致,其次是受暴雨引发的洪水泥石流等气象自然灾害影响。对此提出严守耕地红线、开荒造田,建立以森林为主的国家公园自然保护地建设、开发旅游景区,修建蓄水设施、加强防灾防水意识等初步建议,对于生态功能提升和农村社区可持续发展有着重要的意义。     

澜沧江下游景观破碎化时空动态及成因分析

景观破碎化深刻影响着景观格局和过程。以澜沧江下游城市——景洪市为研究区域,选取2000、2005和2010年的景观类型数据与对应的SPOT-NDVI遥感数据,对比了移动窗口法和空间自相关法在指示景观破碎化时的精确性和可应用性。采用300 m的移动窗口边长,选取蔓延度指数(CONTAG)、景观形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、边缘密度(ED)、最大斑块指数(LPI)和香农多样性指数(SHDI),利用移动窗口法将景观指数空间可视化以指示景观破碎化特征。研究表明,不同景观类型的NDVI值均在0.6以上;2000年、2005年和2010年,Moran’s I值均在0.78以上;进一步分析了NDVI的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明NDVI呈"高—高"自相关的地区大多为常绿阔叶林地带,而NDVI呈"低—低"自相关的地区大多为建筑用地和耕地分布广泛的区域。统计各景观类型的景观指数和空间自相关指数后发现,对于常绿阔叶林和未利用地等景观类型,局部自相关指数高的区域,CONTAG值也高,而LSI值较低,这表明该类景观类型斑块较少且完整,破碎化不明显。通过比较不同景观类型的景观指数和空间自相关系数,发现两种方法在指示景观破碎化上具有良好的可比性。同时,提取了海拔、坡度、坡向、地形起伏度和地面粗糙度等地形因子,分析了NDVI和地形因子之间的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明研究区植被分布在一定的程度上由海拔、坡度、地形起伏度和地面粗糙度所决定。本研究为综合景观指数与空间统计分析揭示景观格局变化和空间异质性提供了参考,并通过景观格局与地形因子的相关性分析进一步解释了景观格局变化与环境变化的生态意义。