元阳哈尼梯田农民种子系统和农业文化景观格局

人类干扰导致的景观结构变化促使生物多样性保护途径从传统的、以物种为中心的自然保护途径向强调生态系统保护的景观优化管理途径转换,景观要素的形状、组成、变化和稳定性对景观中的物种及其功能有重要影响和作用。本文从景观尺度来研究梯田农业文化景观中的传统物种及传统农耕活动的利用与保护,分析梯田农民种子系统和梯田农业景观格局特征的关系,探讨元阳县哈尼梯田农业生物多样性保护的景观优化管理途径和种质资源创新管理途径,对梯田景观生态和绿色农业的可持续发展有一定现实意义。结果表明,(1)2007-2016年,哈尼梯田林地和水域面积趋于减少,而旱田和居民点趋于增加,水田呈先减后增再稳定态势,梯田景观细碎化程度总体呈升高趋势。(2)传统稻种30年来流失近一半,稻种多样性整体呈下降态势;近年来农户轮换种植传统品种有50个,仍有46%农户种植传统品种,农户通过种间流动、交换、轮换,从时间和空间上维持了稻种多样性和内部遗传异质多样性,多样性稻种的种植促使梯田景观得以稳定留存。(3)梯田林地(0.319)、旱田(0.153)与稻种丰富度呈正相关,水田(-0.367)、居民点(-0.15)与稻种丰富度呈负相关关系;回归分析表明:水田面积越多,传统稻种种植有减少趋势,而林地越多,种植的传统稻种越多;旱田面积显著影响稻种病虫害的发生,旱田越多,稻瘟病情越高,而居民点越多,病情指数越少;随海拔升高,传统稻种的种植呈上升趋势,而水田呈下降趋势;梯田水稻生态系统通过小斑块控制病虫害发生,维持稻种多样性。     

基于遥感的泾河流域植被覆盖格局分析

以MODIS遥感影像数据为数据源,应用遥感和GIS技术对泾河流域植被覆盖格局进行分析。结果表明:(1)泾河流域植被覆盖类型以退化草地和草地为主,二者占流域总面积的53.30%;地面覆盖程度较高的森林、疏林仅占流域总面积的9.83%,流域植被覆盖程度较低。(2)受自然环境条件和人类活动的影响,退化草地、稀疏灌丛、郁闭灌丛和疏林破碎化程度较为严重,对地面覆盖程度最低的退化草地除集中分布于流域北部外,主要零散分布于流域中、南部,其斑块形状复杂多样,数量最多,应成为流域植被恢复的重点。(3)各植被覆盖类型的斑快数量组成以小斑块所占比例最大,最小斑块比率均在50.0%以上;森林的斑块面积多样性最大,草地的斑块面积多样性最小。     

基于景观格局的草海流域生态风险评价

喀斯特高原景观生态风险变化研究,对建立生态风险预警机制、降低生态风险概率和促进喀斯特高原地区景观格局优化具有重要意义.以2009、2014和2017年的3个时期高分辨率遥感影像为景观格局分析主要数据源,构建景观生态风险评价模型,研究了草海流域景观生态风险时空变化及其空间模式.结果表明,2009—2017年间,研究区景观结构变化较大,耕地和灌草地景观类型面积均呈减少趋势,林地、沼泽地、建设用地和水域景观类型面积呈增加趋势.2009—2017年间,高和较高生态风险主要分布在流域北部、东北部,中生态风险主要分布在流域东部、西南部,较低生态风险主要分布在流域南部-西部-西北部段,低生态风险主要集中在湖泊及其周围.2009—2017年间,研究区生态风险以低和较低生态风险为主,占流域面积的72.38%以上;2009—2014年间,高生态风险、较高生态风险和中生态风险的面积呈不同程度增加;2014—2017年间,高生态风险、较高生态风险和中生态风险的面积明显减少.2009—2017年期间,研究区景观生态风险存在显著空间正相关,"高-高"和"低-低"聚集是主要的生态风险集聚模式,"低-高"或"高-低"零散分布.     

基于Sentinel-2遥感影像的巢湖蓝藻水华提取方法研究

Sentinel-2卫星兼具了空间分辨率高、重放周期短、谱段丰富三方面特点,为蓝藻水华爆发阶段及时准确的蓝藻水华提取提供了影像基础,但目前在大型湖泊蓝藻水华提取中的应用报道较少。为此,文章以2018—2020年巢湖的Sentinel-2遥感影像为例,开展包括浮游藻类指数(FAI)在内的多指标蓝藻水华提取方法研究,针对FAI阈值难以确定的典型问题,提出了基于回归分析的FAI阈值确定方法。结果表明,(1)与低分辨率卫星MODIS和GF-1影像的蓝藻水华提取结果相比,Sentinel-2提取到了面积小至100 m2的蓝藻水华区域,提取结果差异主要集中在蓝藻水华区域的边缘部分以及面积较小的零星区域,证明了Sentinel-2遥感影像能够更精确地估算蓝藻水华面积。(2)以NDVI的阈值0为基准,通过回归分析确定FAI的阈值为-1.152(决定系数r2达到0.982 3,显著性检验P<0.001),对2019年6—11月无云雾遮挡的Sentinel-2遥感影像,分别采用归一化植被指数(NDVI)与FAI指标提取蓝藻水华面积,结果表明蓝藻水华的分布情况基本一致,且蓝藻水华面积的相对偏差小于5%,证明了FAI阈值确定方法的有效性。(3)选取云雾遮挡但无大规模蓝藻水华爆发的Sentinel-2遥感影像,分别采用NDVI和FAI指标提取蓝藻水华面积,在无云雾遮挡的区域,两个指标的蓝藻水华分布情况一致,而有云雾遮挡的区域,FAI指标的提取面积仅为NDVI的53.89%,证明FAI指标受云雾影响更小。Sentinel-2遥感影像的高空间分辨率使巢湖蓝藻水华提取更为准确,在未来的水质监测领域将彰显更大的价值。     

北京市公园绿地树冠覆盖及其植物多样性空间变化

公园是城市森林的主体,其生态服务能力对整个城市森林的生态效益有重要影响。城市林木树冠覆盖是城市森林生态服务程度的指示器,物种多样性是城市森林管理的关键组成部分,对二者从城市发展、空间分布、公园类型等方面进行综合研究,不仅可以为城市森林之间的比较提供资料,也可以为未来城市森林规划指明方向。以北京市0.5 m的World View 2遥感影像为基础,计算其树冠覆盖率及其他土地类型比例,并分层抽样调查了77个公园物种构成。结果表明,(1)北京市六环内公园现实林木树冠覆盖率为81.46%,远远高于城市总体水平,郊野公园与森林公园树冠覆盖率高于其他类型。公园林木树冠覆盖在数量上以中、高覆盖度为主,在面积上则是极高覆盖度占比最大。由于经营管理措施不同,树冠覆盖率、水体率随着公园级别的降低而降低。(2)共记录北京市公园木本植物35科、64属、78种,以本地种为主,丰富度不高,多样性水平较低,群落以少数物种为主导,各环路、行政区植物景观有较高的相似性。(3)北京市六环内公园沿城市发展方向由城内向城外表现出规律性的梯度变化:树冠覆盖逐步增加;不透水地表比例降低;物种数、多样性、均匀度逐渐降低,以3环为分界线,其内常绿针叶树应用频度较高,其外落叶阔叶树应用频度较高。     

基于CA-Markov模型的挠力河流域土地利用动态模拟

以三江平原腹地挠力河流域为研究对象,基于1990和2013年2期遥感数据,结合马尔科夫(Markov)转移矩阵、土地利用动态度模型和土地利用程度模型分析流域1990—2013年土地利用变化情况,运用CA-Markov模型对2025年土地利用格局进行模拟预测。结果表明:流域土地利用结构变化以耕地的内部和外部转换为主,水田化现象是最主要的景观变化特征,未利用地面积由于大量垦荒而大幅度减少;土地利用程度指数由1990年的251.46上升至2013年的270.48,土地开发利用程度不断加大;模型模拟显示流域Kappa系数为0.82,预测结果可信;2013—2025年流域土地利用类型变化趋势和速率与1990—2013年存在差异,林地变化幅度最大,水田面积仍然保持增长,但增长速度有所下降,单一动态度降为2%,旱地面积基本保持不变;未来12 a土地利用程度指数持续上升,流域受人类社会因素扰动作用的强度将会进一步加大。     

现代黄河三角洲湿地动态变化及保护对策

以4期遥感影像数据为基础,采用遥感和地理信息系统技术,对现代黄河三角洲湿地进行了分类.结果表明,在1977-1987年间,湿地有河流、沼泽和滩涂3种类型,1987年后,又增加水库、水田、虾池和池塘等人工湿地类型.受黄河来水和人类活动的影响,河流、沼泽湿地面积呈减少趋势,而水库、水田、虾池、滩涂湿地面积明显增加.该湿地面临的主要问题有:黄河来水偏少,湿地生态用水难以保障;黄河断流对湿地生态系统的影响严重;湿地受到一定程度的污染;不合理开发对湿地造成影响.今后,应从以下方面做好湿地保护工作.加强对黄河和地区水资源的统筹管理,保障湿地用水;开展湿地资源保护规划编制工作,指导黄河三角洲湿地保护与开发;调整农业结构,发展节水农业;加强对海水养殖业的宏观调控,全面规划,合理布局,发展生态养殖;加强对滩涂和浅海海域湿地生物资源的保护,防止贝类及鱼类资源的衰退;加强湿地污染监测和控制,减少河流及面源对湿地的污染影响;加强国际交流与科研合作,提高湿地管理水平.     

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。     

武宁县森林扰动及驱动因子分析

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因子,也是影响全球碳循环的重要因素.以江西省武宁县为例,利用1986-2011年14景Landsat TM/ETM+遥感影像,通过扰动指数(disturbance index,DI)时间序列轨迹分析提取森林扰动信息,并引入经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解方法定量分析了森林扰动的时空变化规律,利用GIS深入分析了自然和社会驱动因子影响.结果表明,武宁县森林扰动在1986-1998年较强,扰动面积以1992年为最大,以地区性扰动为主;2000年以后则趋于平缓,扰动以砍伐和森林火灾为主;在空间上,扰动主要发生在近道路、低海拔、低坡度和近水地区,并受地形和交通的制约,城镇化逐渐成为该地区森林扰动的一个不可忽略的驱动因子.     

神经网络模型森林生物量遥感估测方法的研究

森林生物量的估测是全球变化研究的基础,而遥感宏观、综合、动态、快速的特点决定了基于遥感的生物量模型为森林生物量估测的发展方向,目前的遥感生物量估测方法大多基于回归分析,需要预先假设、事后检验,仅为经验性的统计模型。神经网络的分布并行处理、非线性映射、自适应学习和容错等特性,使其具有独特的信息处理和计算能力,在机制尚不清楚的高维非线性系统体现出强大优势,可以用于遥感生物量估测。文章在野外调查的基础上,尝试应用BP网络和RBF网络技术,建立广州TM遥感影像数据与森林样方生物量实测数据之间的神经网络模型,通过训练和仿真,与生物量实测数据进行比较。结果表明,在独立样地估测中,人工神经网络估测的相对误差均小于15.18%,获得了满意的效果。而RBF网络与BP网络相比,在识别精度上、稳定性、速度上,均优于BP网络,其最大相对误差不超过10.12%,平均相对误差为4.76%。可见应用神经网络方法的“黑箱”操作虽然难以归纳出指导性规律,但可以获得很高的精度。尤其RBF网络,在训练完成后,可以应用该模型进行大区域生物量估算,对于森林的规划及管理具有深远意义。     

辽河三角洲湿地景观空间格局变化分析

以1988年和2001年2个时相的Landsat-TM/ETM影像为信息源,选取斑块数量、斑块平均面积、边界密度、斑块密度、形态指数和斑块分维数等6个代表性格局指数,对辽河三角洲湿地景观格局变化进行了定量分析。结果表明,1988~2001年,水田、内陆水体和养殖用地呈现明显的增加趋势,苇田、光滩、河口潮间带水域和碱蓬面积呈减少趋势。受人类的区域综合开发活动的影响,研究区斑块数量和边界密度分别增加了32.76%和21.4%,而斑块平均面积减小了30.2%,平均斑块密度由17.43个/km2增加至24.21个/km2,斑块形态指数由84.03增至103.20,斑块分维数由1.057增至1.059。     

七里海湿地土地利用变化及其景观格局演替分析

通过遥感手段,利用大量的ETM、TM、MSS遥感影像,从土地覆盖变化、景观格局指数等角度,分析了近30年七里海湿地的土地利用变化特点及景观演替趋势特征。详细分析了七里海内水域、芦苇等用地类型的转化趋势与成因,并通过多年来景观指数对比的方法揭示了该区域景观连通性和破碎化程度的变化趋势。研究结果表明：由于入境水量减少,1976到2009年期间七里海湿地水域面积减少了80％,之后由于保护区的建立,水域面积持续增长。期间以保护区建立为节点,主要的土地利用类型变化趋势是水域-芦苇-水域。1976到2009年期问七里海总体聚集度指数从95．75下降到87．54、水面的破碎化指数从6．42上升到10．74,反映出区域景观连通性变差,破碎化程度在加剧,人类活动对环境影响越来越深刻。     

雅鲁藏布江源区土壤侵蚀特征

以雅鲁藏布江源区所在的马泉河流域为研究区域,运用遥感和G IS技术对土壤侵蚀及其空间分布的地貌特征进行研究,结果表明:轻度及其以上强度土壤侵蚀面积为18 933.33 km2,占源区面积的71.86%;冻融侵蚀是土壤侵蚀的主要形式,占源区面积的82.53%;风力侵蚀占5.33%,集中分布在河谷宽谷段;水力侵蚀面积所占比例较小,以微度侵蚀为主。土壤侵蚀的地理分布规律受海拔高度的影响较大,垂直分异明显,主要发生在坡度等级较低、地势较平坦的地区。轻度以上冻融侵蚀主要分布在海拔4 600~5 200 m,且有20%以上集中在0°~5°坡地;风力侵蚀主要分布在海拔4 600~5 600 m、0°~25°坡地。极强烈风力侵蚀以西南坡向最大,南、西、东南坡和平地分布较少。强烈风力侵蚀以平地所占比例最大,东北和西2个坡向次之。坡向对冻融侵蚀影响较小。     

Urban forest landscape patterns in Ma'anshan City,China

The landscape pattern of Ma'anshan City was analyzed based on theories and methodologies of landscape ecology, remote sensing, global positioning, and a geographic information system (GIS). The study area encompassed the entire built-up area of 63.88 km²; a north–south transect 3-km wide and 13-km long was established along the long axis of the city. Five major landscape elements were assessed: urban land, urban forest, agriculture, water, and grass. Urban land was the dominant land cover type, and occupied 67% of total land area; while patches of urban forest occupied 16%, with a landscape element dominance of 0.42. Urban forest was classified according to land-use category and location into six types: scenic forest, yard forest, recreational forest, roadside forest, shelter forest, and nurseries. There were 2464 urban forest patches, the largest being 185.1 ha, with an average of 0.43 ha. The low nearest neighbor index and high patch density indicated that urban forest patches tend to be aggregated and have a high degree of fragmentation. This study also demonstrated that the spatial pattern of urbanization could be quantified using a combination of landscape metrics and gradient analysis. Urban forest has distinct spatial characters that are dependent on specific landscape metrics along the urbanization gradient.     

Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain,China

Wetlands, with their many values and important functions, are precious resources. They have, however, undergone great changes during economic development and population growth. Relying on recent advances in remote sensing and geographic information system (GIS) techniques, this paper probes changes in wetland landscapes on Yinchuan Plain during 1978–2006. A series of remote sensing images was used to identify wetland landscape types. Landscape pattern indices, such as patch number, patch density, landscape shape, and Shannon's diversity, evenness, and contagion indices were calculated with GIS and landscape analysis software. Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain were analyzed. The analysis show that the total area of wetlands on Yinchuan Plain decreased from 391,540,239 m² in 1978 to 267,979,957 m² in 2006, a significant change over 28 years. The area of rivers and lakes has shrunk, and the area of paddies has increased consistently, with increasing wetland fragmentation and heterogeneity. The number of patches, patch density, and landscape shape index shows that wetland landscape patterns have undergone great changes. The landscape diversity, landscape evenness, and contagion indices indicate that wetland landscapes have become less heterogeneous. We discuss the causes of these changes and the sustainable development of wetland ecosystems.     

基于景观格局的辽河三角洲湿地生态安全分析

以1990年和2005年遥感影像为基本信息源,在GIS技术支持下,在对辽河三角洲湿地景观格局分析的基础上,采用破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型脆弱度为评价指标研究辽河三角洲湿地景观生态安全。20世纪90年代以来大规模的资源开发,加剧了辽河三角洲湿地景观的破碎化程度,使景观优势度增高,多样性下降。从1990-2005年,研究区主要湿地景观类型水稻田、苇田、滩涂的干扰程度有所增加,生态安全度均有所下降,表明人类对自然湿地生态系统的干扰越来越明显。总体来说,15年来研究区整体景观生态安全度呈现下降趋势。以往湿地生态安全的研究主要集中在环境脆弱性和保护策略方面,研究层次着重在生态系统层面,而从景观格局角度对湿地景观生态安全的研究涉及较少,文章涉及的是景观生态学可持续发展研究的一个新领域,所提出的内容实质上是景观生态安全定量表征的方法探讨。应用景观生态学方法研究生态安全,揭示景观结构与功能关系并进一步分析区域生态环境的变化趋势及其内在因素,不但为辽河三角洲湿地及其生物多样性的保护和资源开发提供了科学依据,而且丰富和发展了我国生态安全研究的理论与方法。     

Land use and land cover in a transitioning militarized landscape

The repurposing of military lands is common in many parts of the world and presents a variety of conservation opportunities. This study examines land cover at Big Oaks National Wildlife Refuge, Indiana (U.S.A.) as it transitioned from military proving ground to wildlife refuge from 1985 to 2013. We use remote sensing, semi-structured interviews, and a review of planning and management documents to examine this transition. Limited change in land cover composition and distribution are detected, despite changes in use and management. This landscape similarity relates to similarities in land management practices, and the impact of landscape history on current management practices. The findings suggest that military use and conservation objectives at this site yield similar land covers and are not necessarily in contrast to each other. As military base closures continue, the potential to maintain and expand conservation opportunities on these lands will likely grow in importance.     

Population growth,urban sprawl and landscape integrity of Beijing City

The detailed landscape pattern of the urban area within the 6th ring road in Beijing City was identified using airborne remote sensing data acquired between 1997 and 2002. The landscape indices at landscape level were computed using Fragstats 3.3, and changes in land use/cover types in Beijing from 1997 to 2002 were examined. The results show that urban built area (UBA) and farmland changed greatly within the 6th ring road, and that farmland had been replaced by UBA. The number of patches increased by 106.6%, mean patch area decreased by 51.6%, the splitting index increased by 94.3%, and the landscape diversity index increased by 17.8%. The landscape pattern had become more fragmented and diversified in these 5 years. The main driving forces for landscape change were the increasing demand for land for construction due to the growing population, unreasonable urban growth, and improvements in housing standards. The landscape pattern change in Beijing led by rapid urbanisation has negatively influenced urban ecosystem health and has caused several environmental problems. We provide suggestions for improving urban planning and sustainable development in Beijing City.     

Simulating forest structure, timber production, and socioeconomic effects in a multi-owner province.

Protecting biodiversity has become a major goal in managing coastal forests in the Pacific Northwest--an area in which human activities have had a significant influence on landscape change. A complex pattern of public and private forest ownership, combined with new regulations for each owner group, raises questions about how well and how efficiently these policies achieve their biodiversity goals. To develop a deeper understanding of the aggregate effect of forest policies, we simulated forest structures, timber production, and socioeconomic conditions over time for the mixture of private and public lands in the 2.3-million-ha Coast Range Physiographic Province of Oregon. To make these projections, we recognized both vegetative complexity at the stand level and spatial complexity at the landscape level. We focused on the two major factors influencing landscape change in the forests of the Coast Range: (1) land use, especially development for houses and cities, and (2) forest management, especially clearcutting. Our simulations of current policy suggest major changes in land use on the margins of the Coast Range, a divergence in forest structure among the different owners, an increase in old-growth forests, and a continuing loss of the structural elements associated with diverse young forests. Our simulations also suggest that current harvest levels can be approximately maintained, with the harvest coming almost entirely from private lands. A policy alternative that retained live trees for wildlife would increase remnant structures but at a cost to landowners (5-7% reduction in timber production). Another alternative that precluded thinning of plantations on federal land would significantly reduce the area of very large diameter (>75 cm dbh) conifer forests 100 years into the future     

利用景观梯度法分析张家港市城市景观变化

在遥感与GIS技术平台的支持下,利用景观格局梯度法分析了张家港市各土地利用类型的景观格局及其时空分布特征.研究结果表明,2002-2006年,张家港市城市景观格局总体变化明显,城镇用地增长22.10%,农业用地则减少14.96%.在空间上,呈现出城市一城乡交错带一农业区的变化特征;在时间上,整体样带体现出斑块密度升高、...