基于最小累积阻力模型的生态安全格局构建研究进展

"山水林田湖草是生命共同体"理念强调生态系统修复的整体性.构建生态安全格局可以连接破碎生境,提高景观连通性,优化生态网络,进而维护区域生态安全.采用文献分析法,以"格局要素规划与设计-源地识别-阻力面设置与修正-廊道提取-格局优化与有效性评价-研究成果应用"为逻辑线,系统梳理基于最小累积阻力模型构建生态安全格局的各重要...     

基于最小累积阻力模型的山地石漠化地区生态安全格局构建:以重庆市南川区为例

基于源地-廊道模式构建生态安全格局,对提升区域生态安全水平意义重大。从生态本底与人类需求的视角出发,以典型山地石漠化地区重庆市南川区为例,基于生态系统服务功能重要性、生态环境敏感性以及居民生态需求程度进行核心型生态源地识别;采用多因素综合决策法,从自然环境因素、人为干扰因素以及生物因素方面构建生态源地扩张综合阻力评价指标体系;将最小累积阻力模型和水文分析相结合识别生态廊道,进而构建全区生态安全格局。结果表明:(1)核心型生态源地以林地景观为主,面积达389.25 km~2,总体呈现出由中部向南北方向递减的趋势;(2)生态廊道表现为以关键生态廊道为主,潜在生态廊道为辅的特征,并呈"渔网状"分布,中部密集,两极稀疏,关键生态廊道呈"三横三纵"格局,"三横"贯穿东西,"三纵"连接南北,潜在生态廊道沿生态环境较好的山地丘陵地区分布,与关键生态廊道共同构成了区域物种迁移和能量流通的网络;(3)建议搭建"一轴连两翼"的生态网络框架,加强区域生态安全格局的构建。     

胶东半岛生态安全格局识别与优化布局

识别与优化生态安全格局对保障区域生态安全、促进区域可持续发展意义重大。以胶东半岛为研究区,通过生态重要性评价确定初步生态源地区域,与自然保护区数据进行匹配度验证后进一步整合至生态源地,利用夜光数据模拟人类活动强度,校正基于不同地类赋值得到的生态阻力面,应用最小累积阻力模型识别生态廊道和生态缓冲区。研究结果表明,胶东半岛陆域生态源地面积为3 296.85 km~2,占研究区总面积的10.78%;除生态源地外,生态缓冲区、生态过渡区和开发建设区占比分别为32.21%、30.22%和26.86%;识别生态廊道13条,总长度为624.5 km;根据研究区的自然地理特征与土地利用现状,对区域内生态安全格局各组分要素进行优化重组,依托自然水系、丘陵、山地,提出构建以"一廊、一带、四区、四组团"为核心的生态廊道组团网络化的布局体系,实现胶东半岛区域全方位、复合型、网络化的生态空间结构。研究可为推进胶东半岛区域一体化发展和生态空间保护规划提供重要的参考与借鉴。     

粤港澳大湾区生态安全格局及重要生态廊道识别

城市化引发诸多环境问题,如何协调城市建设空间与生态空间的矛盾,已成为中国国土空间规划领域的重大课题之一。确定区域生态安全格局,优化生态廊道是国土空间规划的重要步骤,也是后续开展生态保护和恢复的关键,如何科学识别显得尤为重要。该文以粤港澳大湾区为例,综合考虑自然资源本底条件和关键生态环境问题,基于生态系统功能重要性和生态系统敏感性评价识别生态源地,利用最小累积阻力模型识别生态廊道,构建区域生态安全格局。基于生态系统重要性和生态敏感性评价结果修正重力模型,并结合廊道连通性指数,进一步识别重要生态廊道。结果显示,生态源地面积为20 371km²,占区域总面积的36.7%,主要位于北部林地广布的山地丘陵区、自然保护区和港澳郊野公园。由于城市化快速发展,污染水平高,生态服务供给低,研究区中部不存在或仅存在较少生态源地。区域内共有潜在生态廊道36条,总长2 300 km,呈东西两侧环绕式分布。廊道分级结果显示,高重要-低连通廊道最多(22条),其次是低重要-低连通(6条)和低重要-高连通廊道(5条),高重要-高连通廊道最少(3条)。针对不同类别的廊道,建议因地制宜地采取措施进...     

基于MCR模型与蚁群算法的洮河流域生态安全格局构建

生态安全格局的构建是保障地区生态安全的根本措施,是促进地区经济可持续发展的关键。洮河流域作为黄河上游重要的生态功能区,具有涵养水源、保持水土和生态安全屏障等重要生态功能,对黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。受自然和人为因素双重影响,其生态环境脆弱敏感。关于该区域生态环境保护与修复的研究还不够全面,故选择洮河流域为研究区。基于洮河流域的生态特征,将生态系统服务重要性、生态敏感性和景观连通性的评价结果叠加分析,进行生态源地识别;采用最小累积阻力模型与蚁群算法并结合核密度分析方法,识别生态廊道空间范围;采用水文分析法识别生态节点,构建洮河流域生态安全格局。结果表明,(1)洮河流域的生态系统服务重要与极重要区域面积之和约为3.124×10⁴km²,约占研究区面积的69.02%,说明洮河流域生态系统服务价值较高;洮河流域生态敏感性主要以一般敏感和中等敏感为主,总面积约为2.753×10⁴ km²,约占研究区总面积的60.81%。(2)景观连通性极重要与重要区域面积为2.022×10⁴...     

基于最小累积阻力模型的广东省陆域生态安全格局构建

在城市化进程加快推进的背后各式生态问题日益凸显,生态安全与生态文明建设成为当前社会发展的一个重要方向。构建区域生态安全格局对地区生态安全保障与规划意义明显。基于生态文明建设"以人为本"的思想,从生态需求角度构建耦合居民生态需求的源地评价体系,尝试利用夜间灯光指数和不透水表面指数共同校正阻力面,利用最小累积阻力模型识别生态廊道网络,最后结合各生态组分构建广东省陆域生态安全格局。结果显示广东省重要性程度高的生态用地斑块面积占全省土地总面积的61. 17%,其中,生态源地面积占全省土地总面积的29. 59%。各类生态廊道共同构建了"一带多廊两防护"的蛛网式辐射分布网络。利用自然保护区数据从侧面验证了生态安全格局构建的有效性,同时也发现结合多元数据共同校正的阻力面更为合理。广东省生态安全保障的现实路径可以从污染治理、生态修复和源地保持等方面入手。生态源地和生态廊道应成为优先重点生态保护区,建成区周围的次重要生态用地可以优先建设公共生态服务设施,减轻来自中心城区的高强度生态需求。     

基于景观生态风险评价的白洋淀流域景观格局优化研究

流域景观生态风险评价是景观格局优化的现实依据,景观格局优化是流域生态环境修复和维护的有效途径之一。以白洋淀流域为研究区,从自然、人类活动和景观因素3个方面选取11个指标,采用空间主成分分析法对流域景观生态风险进行评价,识别出面积大于0.001 km²的水体和面积大于0.005 km²的林地作为生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)和网络结构评价法对流域景观格局进行优化。结果表明：(1)植被覆盖度、径流量等自然因素对白洋淀流域景观生态风险的影响最强烈,景观因素对生态风险的影响最小。(2)白洋淀流域景观生态风险较大,高风险区域位于研究区东南部和西北部,低风险区域零星分布在西部林地中。提取的生态源地总面积为11 319.85 km²,占流域总面积的35%。(3)构建了由39条生态廊道和21个生态节点组成的生态网络格局,形成道路型廊道、河流型廊道、绿带型廊道,优化后景观格局网络闭合度、节点连接率、网络连接度较高,景观格局连通度得到明显提升。基于景观生态风险评价的景观格局优化研究,可为全面推进白洋淀流域生态环境维护和修复提供决策...     

基于最小累积阻力模型的内蒙古胜利煤田景观生态安全格局构建

胜利煤田是我国重要煤炭基地,大规模的煤炭资源开发,导致当地生态环境严重退化。对2016年胜利煤田高分一号影像进行解译判读并划分景观类型的基础上,采用最小累积阻力模型对胜利煤田进行景观生态安全格局构建,包括生态源地、生态廊道和生态节点的识别。通过景观斑块质量评价进行源地识别,选取质量最高的斑块作为生态源地;基于景观自身因子和邻近景观干扰因子,构建了阻力面,利用最小累积阻力模型提取生态廊道;根据水文分析模型在最小累积耗费距离表面上提取最大累积阻力"山脊线",与生态廊道结合,得到生态节点。构建的胜利煤田景观生态安全格局包括10片生态源地、24条生态廊道和29个生态节点。建议对生态源地、生态廊道和生态节点加强生态保护和恢复,提高区域生态稳定性。     

基于MSPA与电路理论的黄河流域甘肃段生态安全格局构建

作为高质量发展的前提和基础,生态安全格局构建不仅能够警示潜在重大生态环境问题,而且有利于维护生态系统的健康稳定。以黄河流域甘肃段为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,融合基于In VEST模型的生境质量评估及生态服务功能空间分布,识别生态源地并进行分级。综合自然地理与社会经济因素构建阻力面,依据随机游走理论提取生态廊道,基于电路模型辨识生态夹点、障碍点等关键生态节点,并在此基础上结合甘肃省国土空间规划,构建研究区生态安全格局。结果表明：生态源地主要分布于研究区南部和东部边缘,空间分布不均且破碎化,总面积1.08×10⁴ km²,其中核心生态源地2.45×10³ km²;识别生态廊道257条,总长度6.06×10³ km,其中关键陆地生态廊道22条,长度50.7 km,关键河流生态廊道40条,长度494 km;识别生态夹点109处,面积206 km²,识别一级生态障碍点37处,面积1.59×10³ km²     

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。     

基于CiteSpace的生态安全格局研究进展

生态安全格局自上世纪九十年代中期以来成为区域景观设计和国土规划等领域生态建设和环境保护研究的热点,众多著名科技期刊和学者开始关注这个领域,取得了大量研究成果,但在理论、方法创新和应用方向等方面的系统总结还较为缺乏。基于CiteSpace软件,以CNKI与WOS数据库中最新的378篇生态安全格局相关文献为研究对象,对国内外生态安全格局研究现状及发展态势进行总结和讨论,旨在为生态安全格局构建理论研究与工程实践提供借鉴。研究发现,2014年以后为国内外研究的蓬勃发展期,此阶段发表的文献成果呈指数增长,占到截至2021年8月10日全部检索文献的77.8%。生态安全格局研究的学科主要为资源环境领域的环境科学和生态学,占比达到44.37%。国际期刊Landscape Urban Plan为被引频次最高期刊,国内期刊《生态学报》具有较高的影响力,共引频次分别达到57和45。国内外高被引文献作者大多为中国学者,中国学者在此领域作出了较大的贡献。生态廊道和生态网络始终是区域生态安全格局构建研究中的热点。未来,丰富生态安全格局识别的方法、生态安全格局的尺度效应、具有生态韧性的弹性网络构建是有待深入探讨的主...     

基于土地利用变化的生态廊道识别和建设成本研究 ——以南京东郊地区为例

快速城市化和土地利用变化带来景观破碎化、连通性下降等问题,对生物多样性保护和生态网络建设带来严重威胁.保护已有的重要生态空间,并对部分非生态空间进行调整,进而构建连通性较高的生态廊道,是促进生态网络建设和保障区域可持续发展的重要手段.以南京东郊紫金山-青龙山地区为案例,通过最小累积阻力模型模拟潜在生态过程,揭示2000...     

基于改进型遥感生态指数(MRSEI)模型的滇中地区生态环境质量研究

以云南省滇中地区为研究区,以MODIS、DEM、社会经济数据等为数据源,构建改进型遥感生态指数(MRSEI)模型探究滇中地区生态环境质量变化情况,采用变异系数、Theil-Sen Median趋势度、空间自相关等方法分析生态环境质量的时空变化特征,利用地理探测器分析生态环境质量差异的主导因素。结果表明:(1)整体上,2000—2018年滇中生态环境质量有所改善,但程度不明显,生态环境质量变化稳定,楚雄州生态环境质量状况最佳;(2)滇中县域生态环境质量呈现正相关性空间聚集特征。从滇中地区西部到东部表现出高高聚集—低低聚集—无显著性的经度地带性空间格局,西部生态环境质量优于东部地区;(3)在地形分布上,海拔3 000 m以上、坡度20°～30°的区域生态环境质量较佳,生态环境质量较差的区域与人口聚集区分布特征一致;(4)绿度(NDVI)、湿度(WET)与生态环境质量之间呈正相关,而干度(NDBSI)、热度(LST)、人口、GDP等与生态环境质量之间呈负相关。多因子间的交互作用对生态环境质量影响明显,其中NDVI等受人类活动影响较大的自然因子与社会经济因子间的交互作用对生态环境质量造成的影响较大。     

基于GIS技术及模糊物元分析法的南京市仙林新市区生态安全评价

运用压力-状态-响应模型和层次分析法构建生态安全评价指标体系,综合运用GIS技术及模糊物元分析方法对南京市仙林新市区建设前后(2003和2007年)的生态安全状况进行评价。结果表明,2003—2007年,仙林生态安全状况主要向2个方向发展,生态安全和不安全区域面积均有所增加,占区域总面积比例分别由9.6%和12.9%增加至22.3%和15.0%。由于各区域发展模式不同,生态安全状况区域差异明显。具体表现为仙鹤片区与白象片区生态安全区域面积明显增加,占研究区总面积比例分别由2.6%和3.9%增加至10.1%和9.3%;麒麟片区生态安全状况以临界安全为主,部分片区由临界安全状态向较安全状态转化;青龙片区生态安全状况变化不大。     

基于最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)的麻竹中国适生分布格局研究

麻竹(Dendrocalamus latiflorus)为典型的笋、材两用竹,有较高的经济价值和生态效益。对麻竹适生区分布格局进行研究将为麻竹的因地制宜种植栽培和资源保护地选择提供有效参考。本研究通过文献资料、中国植物数字标本馆(CVH)、全球生物多样性信息服务网络平台(GBIF)3种途径整理筛选出103个麻竹的地理分布数据,结合相关性分析筛选后的10个气候及土壤因子,运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)对当前气候情景下麻竹在中国的适生区格局进行研究,并分析影响麻竹分布的主要生态环境因子。研究发现麻竹总适生区大约为106.147 6万km²,其中高适生区主要集中在台湾、福建、广东、广西、海南等地,在云南、四川、重庆也有分布,但不集中。此外,西藏墨脱县、察隅县境内亦有高度适合麻竹环境条件的区域分布。同时通过主要环境变量响应曲线分析得到麻竹的最适生长条件为年均气温18.5～25.5℃、最冷月最低温6.5～17.5℃、土壤有效含水量23%～30%、最湿季度平均温度20.5～27.5℃。MaxEnt模型能精准预测麻竹的适生区分布格局,本研究结果对麻竹资源...