基于生态系统服务供需的贵州省生态安全网络构建与优化

贵州喀斯特地区生态本底条件脆弱、生态问题频发,严重制约了区域可持续发展。构建合理的生态安全网络对保障生态环境健康、促进社会-经济可持续发展意义重大。当前针对喀斯特生态安全网络构建的研究多强调生态系统服务的最大输出,忽视了社会-生态系统的相互联系和制约关系,导致构建的生态安全网络总体效果欠佳。基于此,本文以贵州省为例,依据生态系统服务总供给、供需关系界定生态斑块,并结合景观连通性以及重要生态斑块的数量和面积识别生态源地,筛选合适指标构建生态阻力面,通过最小累积阻力模型和重力模型生成生态廊道,并选出重要的生态节点,构建区域生态安全网络;在此基础上,结合生态保护与修复规划,提出区域生态安全格局优化策略。结果显示：(1)基于生态系统服务供需和景观连通性,共识别出研究区23个生态源地,面积为3.42×10⁴ km²,以林草地和耕地的景观类型为主,其中大型生境斑块主要分布在研究区东南部和北部。(2)构建了31条一级生态廊道和34条二级生态廊道,廊道总长度为8.75×10⁴ km;识别出生态节点共78个,沿廊道分布于各区县。(3)为加...     

基于“功能节点—关键廊道”的城市生态安全格局构建——以深圳市为例

城市生态安全格局构建是综合协调生态保护与经济发展的重要举措,对于合理配置有限的生态资源并最大限度发挥其生态作用具有重要意义。本文以深圳市为例,在生态功能节点识别的基础上,结合景观的生态系统服务价值,根据耗费距离模型,生成生态功能耗费表面,并进行最短路径网络分析,在此基础上提取核心斑块、关键生态廊道。结果表明：各景观类型的生态阻力值,林地阻力最小,且远小于其他景观类型生态阻力值;生态功能耗费梯度表面的分布呈现围绕生态功能节点向周围辐散递减的趋势,东部地区较西部西南部建成区低;核心斑块的大小和形状均存在不同程度的差异,较大的斑块集中分布在东部地区,且对应的节点级别较高;所识别的关键廊道共有4条,空间位置大体上落在基本生态控制线内,羊台山向塘朗山的廊道外缘与基本生态控制线存在冲突,需要对该区域加以管控。建议一方面适时调整生态控制线范围并将冲突部分纳入生态控制线之内,另一方面对该地区进行必要的监管和保护,防止受到进一步破坏。     

城市河岸带土地利用和景观格局变化的生态环境效应研究——以北京市典型再生水补水河流河岸带为例

以北京市典型再生水利用河流(清河、北小河、坝河和通惠河)及其流域为主要研究对象,利用1989年、2000年和2008年3期Landsat TM数据,借助于土地利用类型特征参数、景观聚集度、景观斑块密度等指标,在流域和河岸带尺度上,分析1989～2008年研究区土地利用变化的多尺度时空分异特征及其变化轨迹.基于流域尺度的分析结果表明,土地利用类型面积的变化主要为城乡建设用地增加和林地减少;与1989～2000年间相比,2000～2008年的研究区土地利用变化率相对减小.基于河岸带尺度的分析结果表明,1989～2008年期间,因城市化发展导致沟渠、库塘等水域面积减小;耕地主要分布在100～500m河岸缓冲带范围内;城乡建设用地主要集中分布在500～800m河岸缓冲带范围内,城乡建设用地由1989～2000年间的分散扩张转变为2000～2008年间的有序优化整合,扩张范围趋向远离河道的河岸缓冲带区域;2000～2008年间,新增林地密集分布在100～200m和700～800m河岸缓冲带区域.内河流域生态廊道功能主要体现在沿河道200m的河岸缓冲带范围内,以再生水为补充水源的高度人工化的城市内河流域生态廊道效应在增强.     

滨海开发带景观格局指数的尺度效应及对土地利用变化的响应——以江苏省大丰市为例

以江苏省大丰市为例,基于景观生态学方法,从斑块类型和整体景观两个水平研究了滨海开发带景观格局指数的尺度效应及其对土地利用变化的响应。结果表明:斑块水平上,耕地、水域及水利设施用地是对尺度变化较为敏感的用地类型;斑块密度、斑块结合度指数、斑块聚集度指数、有效网格大小、面积加权平均形状指数是对尺度变化较为敏感的指数。景观水平上,不同转换尺度形成的土地利用景观的空间异质性差异不大;各景观指数随尺度增加均呈现出下降的趋势,其变化可用指数函数或二项式函数进行拟合。2008年以来土地利用变化使景观的丰富度和结构的复杂性有所提升,景观斑块的破碎度、连通性和聚集性降低,分离度增大。总体上滨海开发带土地利用变化使研究区景观格局更加合理,生态稳定性进一步增强。     

渭河流域生境质量时空演变及其地形梯度效应与影响因素

生境质量是关乎人类福祉和区域可持续发展的重要基础,对保护生物多样性、提升生态系统服务功能以及构建区域生态安全格局具有重要意义。基于2000—2020年3期土地利用数据,综合应用InVEST模型、地形位指数、地理探测器及空间统计分析等方法,对渭河流域生境质量空间分布特征及其地形梯度效应与影响因素进行综合分析。结果表明：（1）2000—2020年渭河流域生境质量指数呈逐年增加态势,由0.607增长至0.624,增长幅度为2.463%,空间上呈现出两极化分布格局,低等和高等生境质量面积持续增加,而中等和良好生境质量面积有所下降。（2）渭河流域生境质量空间分布受地形因素影响较大,具有显著的地形梯度效应,低等生境质量在低地形梯度上分布广泛,分布指数最高,而高等生境质量在高地形梯度上占据主导优势。（3）土地利用类型是渭河流域生境质量空间分异的主要影响因素,且任意2个因子对生境质量空间分异的交互作用均大于单个驱动因子的作用,土地利用类型与降雨量、气温、海拔、归一化植被指数的交互决定力均大于0.6。研究结果可为渭河流域可持续发展以及生态保护与高质量发展提供科学的理论支撑与决策支持。     

喀斯特山地土壤侵蚀和产水量的最优解释力

喀斯特生态系统服务主导影响因子识别是科学治理石漠化的前提,然而环境因子对生态系统服务空间分布的解释力受尺度变换的影响,其尺度效应的定量研究仍需进一步加强。为定量厘定环境因子解释力的尺度效应,本文从多尺度视角出发,利用地理探测器定量分析不同空间分辨率下环境因子对土壤侵蚀和产水量的解释力,并探求其在不同地貌形态类型区的差异性规律。结果表明,坡度和植被覆盖度是影响土壤侵蚀空间分布的主导因子,两者的交互作用对土壤侵蚀空间分布的解释力更强。受研究区地形起伏普遍性和景观破碎化的影响,坡度和土地利用类型在低分辨率下解释力最优。降水、海拔和土地利用类型是产水量空间分异的主导因子。降水和土地利用类型的交互作用对产水量的解释力达95%以上,海拔在不同地貌形态类型区的空间变异性影响其最优解释力水平。具体表现为：在台地、丘陵类型区海拔空间变异性较小,在高分辨率下其解释力最优;在山地类型区,海拔空间变异性较大,在低分辨率下其解释力更强。本文通过多尺度分析定量甄别生态系统服务变量的最优解释力,以期为喀斯特山地生态系统服务的主导因子精准辩识和分区优化提供途径和依据。     

喀斯特乡村土地利用景观的粒度效应

尺度效应是景观生态学研究的热点。为探究小尺度不同地貌景观粒度特征,基于2018年法国Pleiades卫星解译的土地利用数据,以贵州省喀斯特中山、峰丛峡谷、低山丘陵、峰丛洼地4种喀斯特地貌的典型乡镇为例,从斑块类型水平和景观水平两个方面研究乡村土地利用景观的粒度效应。结果表明:4个不同地貌的乡镇斑块数量、斑块密度和斑块形状指数随粒度增加均呈现出下降的趋势,而随粒度增加,斑块所占景观面积变化不突出。香农多样性指数和香农均匀度指数的尺度依赖性较弱,聚集度、连接度、蔓延度和分离度的尺度依赖性较强。不同景观类型的斑块指标粒度效应存在差异,不同地貌乡镇的斑块指标和景观指标的粒度效应存在差异。喀斯特特色地貌背景下,人类活动作用下的土地利用结构特点是形成喀斯特乡村土地利用景观粒度变化特征的重要因素。     

鄂尔多斯高原景观格局变化分析--以伊金霍洛旗为例

以位于内蒙古鄂尔多斯高原上的伊金霍洛旗为研究区域，以景观生态学的数量分析方法为基本手段，在土地利用现状分类体系下，以其1984、1991和1998年3个年度的土地利用图为基础。从区域和斑块类型两个尺度上，对其景观格局进行了数量分析。结果表明，在三个典型年度。天然草地为伊金霍洛旗的景观基质，景观格局指数的所有变化均是在此基础上发生和演变的。从整个景观尺度的格局指数变化情况显示，伊金霍洛旗景观的破碎化程度在增加；同时景观的异质性程度在下降，景观愈来愈有少数景观斑块类型所控制。而在斑块类型这一尺度上的格局指数变化说明，不同类型斑块的复杂性的变化趋势基本相同，即均有不同程度的增长，但增加幅度有限；同时还说明，不同类型斑块内部其大小差异的幅度在不断缩小。但从不同年度的变化情况来看，无论是区域还是不同的斑块类型，其格局指数的变化并不与总体的变化趋势同步。     

生态源地识别与生态安全格局构建研究——以福建省福清市为例

以福建省福清市为例,从生态系统服务重要性、景观斑块连通性、生态需求重要性3个层面综合评价生态重要性,基于生态重要性评价结果识别生态源地,利用城市兴趣点数据修正基础阻力面,并借助最小累积阻力模型提取生态廊道,最终构建生态安全格局。研究表明:福清市生态源地面积为154.77 km2,占总面积的8.20%,主要分布于西北部山区和东南部滩涂湿地,与现行生态保护区分布基本一致;福清市生态廊道网络全长391.75 km,其中核心廊道长度为220.02 km,潜在廊道长度为171.73 km,为城乡总体空间格局发挥生态屏障作用。以"源地-廊道"为模式构建生态安全格局,为福清市融入生态文明先行示范区建设提供科学依据与决策参考。     

内蒙古生态承载力评价及生态安全格局优化

生态安全水平对区域发展的约束作用不断增强,构建科学合理的生态安全格局可以有效缓解经济发展与环境保护之间的矛盾。以内蒙古自治区为研究区,2000年、2005年、2010年、2015年为间断点,建立区域生态承载力评价指标体系,探讨生态承载力时空演变特征;甄别生态优势斑块,结合自然保护区等重要生态斑块组建生态源地,建立生态源地扩展阻力指标体系,生成最小累积阻力面。一方面,结合“三生”用地类型构建区域生态安全格局;另一方面,识别重要廊道,架构生态安全网络,优化生态安全格局,对生态空间进行规划。结果表明：研究时段内,内蒙古生态承载力经历了先下降后回升的演变过程,其空间分布呈“西低东高”特征,空间演变阶段性特征明显;组建17个生态源地斑块,生成的最小累积阻力面分级后与“三生”用地类型相叠加,得到16个生态安全格局小区;识别一级生态廊道17条,补充其他重要廊道,生成“点、线、面”的生态安全网络架构,提出“一湾两带三屏四区多中心”的生态规划建议。     

基于景观破碎化指数的西双版纳生态安全格局构建与优化

以西双版纳为研究区,基于生态系统服务和生态敏感性,采用热点分析法提取出生态源地,构建景观破碎化综合指数修正地物赋值的阻力系数,基于MCR模型识别出生态廊道和生态节点,构建和优化西双版纳的生态安全格局。结果表明：1）重要生态源地20个,总面积为7 709.56 km²,占西双版纳州面积的40.33%。2）与夜间灯光数据校正的阻力面相比,基于景观破碎化指数修正的景观阻力面空间分异更加显著,且在廊道空间分布、避开人类活动冲突区、网络连接度和廊道对比验证上效果较好,说明基于景观破碎化校正的阻力面在夜间灯光数据较弱的区域具有较强的适用性。3）生态廊道包括631.73 km的潜在廊道和278.59 km的关键廊道,呈现大半环和小环状相结合的空间形态;生态节点包括20个资源战略点、4个生态战略点、27个生态暂歇点和24个生态断裂点。4）在现有生态安全格局的基础上,依据现有的自然本底条件和生态格局,优化出“一带一廊四组团”的生态空间结构布局。     

快速城市化地区遗产廊道适宜性分析方法探讨——以台州市为例

遗产廊道是绿道基础上形成的概念,融休闲游憩、文化与生态保护于一体。本文运用最小累积阻力模型,结合GIS技术尝试探讨遗产廊道适宜性分析的新途径。主要的思路是:把遗产和生态休闲活动作为一种空间水平过程,基于土地利用属性和遗产廊道元素的不同阻力分布,模拟其空间扩张状况,在此基础上进一步分析确定适宜建立廊道的区域。依据公众偏好调查,和在此基础上的专业人员评价,来确定土地利用属性和遗产廊道元素的阻力系数。在有关探讨的基础上,针对一个快速城市化进程中的典型地区———浙江台州市案例,进行了较详细的呈示和讨论。     

基于遗传算法和图论法的生态安全格局构建与优化——以武汉市为例

以武汉市为例,通过分析生态系统服务价值、生态敏感性、景观连通性及生态需求识别武汉市陆地和水域生态源地,利用遗传算法获取最优生态源地。在此基础上,利用最小累积阻力模型（MCR）分别提取陆地和水域生态廊道,将生态源地与生态廊道叠加构建2017年武汉市生态安全格局。研究表明：2017年武汉市生态源地总面积约为1 917.342 km²,其中陆地和水域生态源地面积分别为780.217 km²和1 137.125 km²;利用遗传算法识别的最优陆地和水域生态源地分别为65和32个,所提取的生态廊道总长度为2 305.37 km,其中陆地和水域生态廊道长度分别为1 497.86 km和807.51 km;武汉市生态安全格局呈现“三横、三纵、三团簇”特征。此外,分别新增了8个陆地和水域生态垫脚石及5个生态源地,运用图论法对比优化前后相关指标,发现优化后可构建更完善的生态安全格局,优化方案可行。该生态安全格局构建与优化方法可为高速发展的大都市的生态安全格局研究提供更科学的参考。     

基于栅格数据和图论算法的生态廊道识别

利用图论中最短路算法思想和ArcGIS的空间分析功能,对生境中动物迁徙廊道的识别与构建进行研究。通过对具有不同空间自相关特征的模拟景观进行分析,发现该方法具有较好的适应性,能识别出不同类型模拟景观的廊道。在模拟景观分析的基础上,将该算法应用于长沙市大河西先导区,计算了先导区重要栖息地之间的廊道。研究表明该计算方法提取的生态廊道具有明显的冗余性,充分反映了物种在不同栖息地之间迁徙的需求,具有一定的生态学意义。同时廊道提取结果在一定程度上反映了城市发展对生态系统尤其是生态廊道的胁迫与挤占。通过对廊道空间结构的分析还发现生态廊道存在一定的瓶颈区域,对该区域的生态恢复与重建将对物种多样性的保持起到关键作用。该方法为区域土地管理以及生态环境保护规划提供一定的科学依据。     

城市生态安全格局构建与评价研究:以苏州市区为例

集成生态系统服务量化、生态安全格局构建与生态安全评估等多种方法,构建并评估了苏州市区的生态安全格局。结果显示：① 2017年苏州市区食物供给、淡水供给、空气净化、涵养水源、碳汇服务、旅游休闲、土壤保持和生境质量等服务分别为32795.94元/hm²、686.6 mm、283.68元/hm²、28.62 mm、86.99 t/hm²、3736.75元/hm²、174.8 t/hm²和0.47。② 识别出太湖、东山、西山、穹窿山、大阳山-天池山、旺山-上方山、阳澄湖、长漾湖和太浦河等9个重要生态源地。③ 提取出生态廊道36条,生态节点32个,建议100~200 m和60~100 m分别为苏州市区重要生态廊道和一般生态廊道的宽度。④ 苏州市区整体生态网络闭合度较低,生态网络连接水平较复杂,生态节点连接性较低,生态网络成本较高,应优先建设重要性高的生态廊道,加强大面积水域、湿地之间的生态廊道建设,提升水域与周边山地丘陵的连通性。通过此研究以期为探索生态系统服务应用价值、落实长三角一体化发展战略、助力生态文明建设等提供有益借鉴。     

基于景观生态风险评价的宁江流域景观格局优化

流域景观生态风险受到多源因素的综合作用,识别流域景观生态风险是实现景观格局优化的基础与前提,景观格局优化是应对生态风险的有效手段。以宁江流域为研究区,采用空间主成分分析法,从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对流域景观生态风险进行综合评价,基于景观生态风险评价结果,构建累积阻力表面,利用最小累积阻力模型进行了流域景观格局的优化。结果表明：人类社会和景观格局因素对综合风险影响更为强烈,地形和距水体距离等自然因素对综合生态风险影响较弱;宁江流域整体景观生态风险偏大,较高景观生态风险区域位于流域西南部,面积为523.99 km ²,占流域面积的36.06%;识别出流域生态源地为面积大于50 km ²的林地和面积大于0.2 km ²的水体。研究构建了15条生态廊道,一级生态廊道长度大于30000 m,二级生态廊道介于10000~30000 m之间,三级生态廊道长度在10000 m以内;识别了19个生态节点,形成了多层次生态网络。通过对比研究区景观格局优化前后的连通度发现,优化后流域整体景观格局连通度得到明显提升。     

大都市空间扩展的廊道效应与景观结构优化*──以北京市区为例

由于存在城市中心梯度场和廊道效应梯度场,在单纯经济利益趋动下,城市本质上存在摊大饼倾向,这将严重破坏城市合理景观结构与生态平衡.文中运用廊道效应原理,研究人工廊道与自然廊道相互作用过程,结合北京中心市区不同时期空间扩展格局,分析城市景观8个方位廊道的扩展量、扩展速度及变化趋势,提出将自然廊道体系纳入北京大都市区规划,形成人工廊道与自然廊道相间分布的星状分散集团式景观格局,以有效阻止建成区摊大饼过程.     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

景观功能网络的等级与结构探讨

景观生态系统由多个层次水平的等级体系所组成,在不同的时空尺度下,其结构与功能间具有不同的相互依存关系,透过网络的概念有助于整合景观的等级性与复杂性。为探讨景观功能在空间中的相互作用,本文将其区分为以经济发展为目标,城市中心为主体,交通干线为主要联系廊道的城市功能网络;及以生态保护为目标,保护区或未开发区为主体,河流或绿带为主要联系廊道的生态功能网络,同时进一步阐明不同尺度中景观功能网络的结构、功能及其间的相互关系,期望为未来景观结构调整与功能协调提供理论与实践依据。