湿地景观格局与生态过程研究进展

20世纪70年代以来，湿地研究成为国际环境科学和生态学研究的热点领域之一。尤其是景观生态学的兴起为湿地研究注入了新的活力,为在区域尺度上开展湿地的综合研究起到了启发和指导作用。空间格局、生态过程与尺度之间的相互关系是景观生态学研究的核心内容。同样，从景观尺度上来研究湿地空间格局与生态过程及其相互关系是当前湿地科学的研究热点。对景观格局与生态过程的研究方法、湿地主要生态过程、湿地景观格局与生态过程相互关系等方面的国内外研究进展进行了综述。最后分析了目前湿地景观格局与生态过程相互关系研究中存在的问题与不足,未来湿地生态过程以及湿地格局与生态过程相互关系的研究热点及发展趋势。     

浙江省土地景观格局演变及其生态服务价值效应分析

开展土地利用景观格局演变及其生态系统服务价值效应研究,可明晰区域生态环境功能状况并促进生态系统健康发展。基于土地利用遥感影像解译数据,分析浙江省1995～2015年土地景观格局演变及其生态系统服务价值效应,并探究景观格局指数与生态服务价值间的相关性。结果表明:(1)20年间浙江省土地景观变化剧烈,耕地和林地面积减少,城镇村用地、水域与草地面积增加。建设用地动态度增幅达8.21%,耕地和林地变化度为负。林地和耕地向建设用地单向转移量最大,其次是耕林地二者间的转化。(2)土地斑块分散、聚合和连通状况变化多样,景观格局时空演变复杂化。耕地和草地破碎度高,建设用地优势度上升,以林地和耕地为主导的景观格局逐渐向城市景观转变。(3)生态服务总价值呈先增后减趋势,共损失103.18亿元。空间上ESV极高值和高值区面积减小,中值与低值区逐渐蔓延,生境质量浙西南优于浙北与东南沿海区域。(4)生态服务总值与最大斑块数、结合度和聚合度呈强正相关,与斑块数、平均邻近距离和香农多样性呈强负相关。据此建议:未来土地规划应重视景观格局空间配置对生态服务功能的影响,增强生态系统对环境变化的适应力和稳定性,优化区域三生用地结构,以促进经济—社会—生态环境的协调发展。     

后记

本期以“景观生态学与第四纪研究”为主题登载了 1 4篇学术论文 ,其内容从空间格局与景观变化、土地利用结构与生态过程、农业区的非点源污染与通过景观土壤的养分流的研究 ,到古代或现代人类活动的环境影响 ,多尺度研究与生态地理建模等 ;研究对象从滨海湿地到干旱内流区 ,从西辽河流域到河西走廊 ,从农区到城市 ,从黄土丘陵到长白山和太白山的山地森林。总之 ,从多个侧面反映出景观生态学在中等规模的时空尺度范围内 ,研究空间异质性与生态演化 ,重视格局与过程的特点。景观生态学作为一门植根于生态学和地理学的新兴交叉学科 ,主要研究作…     

石漠化景观生态优化途径初探——以贵州清镇王家寨小流域为例

以治理石漠化、维护喀斯特景观生态安全和土地资源的可持续利用为目标,以景观生态学理论为指导,选择西南典型喀斯特石漠化地区— — 贵州清镇王家寨流域为研究区,并建立了源于最小累计阻力模型的生态恢复耗费表面模型,其步骤如下: 首先以2005年SPOT影像为基础,依托遥感和地理信息系统软件,对研究区土地类型进行分类,同时从数字高程模型中提取两种地形因子(坡度和坡向) ,并按其对生态的影响进行分级;其次对土地利用类型、坡度、坡向进行综合优先级评价;最后在IDRI SI软件中建立生态恢复耗费表面模型。随后通过景观功能分区和生态廊道(这些廊道可组成一个生态网络)的构建,探讨了本小流域土地利用空间格局优化的途径和生态恢复模式。      

基于分形维数和信息熵的土地利用景观格局变化研究——以西安市为例

信息熵和分形理论为研究地理学中系统的有序性和复杂结构现象的不稳定性提供了一条新途径,为研究土地利用景观格局变化提供了新的思路。以信息熵和分形理论为指导,在遥感和GIS技术支持下,对西安市土地利用景观格局演变的分形特征和信息熵进行分析,结果表明:1999-2008年,西安市土地利用景观结构趋于简单化,景观类型在空间上的稳定性逐渐增大;土地利用景观结构信息熵总体上呈逐渐下降趋势,即土地利用有序度逐渐上升,而无序度逐渐降低。     

干旱区绿洲灌溉条件下生态服务价值研究——以新疆轮台县为例

基于RS、GIS、景观生态学等方法,以新疆典型干旱区轮台县为研究区,利用1997年、2007年、2017年三期遥感影像解译结果,定量分析轮台县20年间土地利用景观格局变化特征,并运用生态系统服务价值（ESV）估算原理,定量分析轮台县生态服务功能ESV的年际变化,探讨ESV在景观格局演变下的损益和响应,来反映生态输水对塔河沿岸生态的影响。结果表明：轮台县以未利用地大幅度减少,林地与草地的大量增加为主,同时耕地、水域、建设用地以及冰川的面积也有不同程度的增加,但相对于整个县域面积依然相对较小;各斑块类型景观格局指数和整体景观格局指数以及空间格局都发生了不同程度的变化,未利用地对景观整体的控制性减弱,土地利用均匀性和多样性增加,最大斑块指数变化显著,散布并列指数先略有下降后明显增加;轮台县20年间各项生态系统服务功能的ESV均呈显著增加的趋势,ESV总量不断增大;轮台县ESV的增益集中在林地的增加上,占总增益的65.9%,轮台县ESV的损益集中在建设用地和未利用地的转入上,说明林地的增加和未利用地的减少是轮台县ESV增加的主要原因。该研究体现典型水源灌溉对轮台县生态的影响,为干旱区生态系统改善和土地利用规划提供依据。     

镇赉县土地利用结构调整

基于遥感与GIS进行吉林省镇赉县土地利用现状调查与生态适宜性评价, 通过分析二者差异提出土地利用调整方向及对策, 进一步优化土地利用结构。研究结果显示, 镇赉县宜林地和宜牧地的利用现状主要是盐碱地, 其次为耕地, 很少用于林地与草地; 宜农地和宜农、林、牧地利用格局单一, 耕林草比例不合理; 土地利用结构调整方向为盐碱地治理、退耕还林还草与土地利用格局优化。结合自然环境特点分析, 调整后的土地利用模式有农林复合、林草复合及开发水田等3种, 农、林、牧用地比例接近3∶1∶1, 空间格局交替安排。     

基于3S技术的岩溶地区城市景观生态安全评价——以贵阳市为例

基于景观生态学理论,借助多时相遥感数据与GIS空间分析技术,运用“压力-状态-响应（press-state-response,PSR）”模型,构建岩溶地区城市景观生态安全评价体系,通过空间叠加分析得到2000年和2013年贵阳市城市生态安全等级分布图,并就其空间分布规律与演化特征进行了对比分析,结果表明:2000年、2013年贵阳市城市生态安全指数均较低,2000年处于安全级别以上的值为3.04,2013年处于安全级别以上的值下降到1.78,在空间分布上呈西南向东北递增的趋势;在2000-2013年间,景观生态安全指数除湿地以外其他景观类型均呈现明显的下降趋势,其中农田恶化较为明显,湿地是唯一改善的景观类型。研究时段内贵阳市景观生态安全状况处于恶化趋势,因而建议在今后的城市规划与建设中应优化土地利用格局,以提高城市景观生态安全水平。      

贵州典型喀斯特流域土地利用空间格局及水文干旱研究

干旱是全球性普遍发生的一种自然现象,而喀斯特干旱不能简单归因于"气候异常、降水量减少"。在贵州省选择40个典型流域为研究样区,利用面向对象分类技术,构建土壤水体指数(SWBI),提取土地利用类型的遥感信息;借用景观指数计算软件(Fragstats4.0),计算土地利用类型的景观密度指数(PD)、最大斑块指数(LPI)、形状指数(SI)、景观分维指数(FDI),分析土地利用类型的空间分布格局;探讨不同土地利用格局下的流域储水空间的变化、流域地表储水能力的大小,研究土地利用类型及其空间分布变化对水文干旱的影响。研究表明:①疏林、旱地和灌木林分布相对集中、空间分布变化较大,水体和城镇分布相对分散、空间分布变化较小;②土地利用类型的斑块密度分布及最大斑块分布对水文干旱影响较大,土地利用类型的斑块边界分布及斑块形状分布对水文干旱影响较小;③土地利用类型的斑块密度指数、最大斑块指数、斑块形状指数及斑块分维指数越大,则土地利用类型对水文干旱影响越小。     

景观格局与水土流失的尺度特征与耦合方法

景观格局与生态过程的耦合研究是景观生态学研究的核心科学问题,也是综合自然地理学深化和发展的关键.尺度广泛存在于生态学现象中,尺度效应与尺度转换是景观生态学研究面临的挑战,探讨格局与过程之间相互作用机理与尺度特征是为解决尺度问题提供理论依据的必然途径.水土流失作为一种生态过程,是国内外颇为关注的生态问题.依据多种研究手段,在不同尺度上开展景观格局与水土流失的相互关系与尺度特征的研究,在分析景观格局的时空异质性、水土流失的影响因子与尺度效应的基础上,揭示流域景观格局与水土流失的耦合机理,发展尺度转换方法和景观格局-水土流失过程耦合模型,是完善景观生态学的理论基础,是为水土流失区生态建设提供科学依据的重要途径.     

陕北煤矿区黄土丘陵地貌景观规划模式设计与布局

陕北煤矿区是我国重要的产煤基地,煤炭大量开采后会引起地表沉陷和景观扰动。以陕北柠条塔矿沉陷区为例,针对该区域内黄土丘陵地貌特征,通过室内统计分析、现场调研、定性定量相结合等方法综合分析地表景观存在的问题,并进行景观模式规划设计与布局,为此地貌类型中地下开采矿区景观规划提供借鉴。结果发现,地上景观存在4个问题:自然景观碎片化,生态环境缺乏整体布局;煤炭地下开采动态化,地上景观规划缺乏联动机制;土地资源利用低效化,景观生态?产业经济缺乏有机链接;环境土质干旱瘠薄化,景观再造与技术支持缺乏联系。针对这些问题构建坡度坡向分级为基础的区划规划模式,“三期两带”的时空规划模式,以复合种植模式为主的植物组合规划模式,以微生物菌肥、无人机飞播、矿井水再利用为主的技术规划模式,并进行了生态–经济–社会的综合效益分析,为煤矿区的后续生存发展、生态经济的升级转型奠定基础。      

景观生态学在城市规划和管理中的应用

城市是典型的人工景观，空间结构上属于紧密汇聚型，功能上表现为高能流、高容量和文化上的多样性。城市景观生态研究包括城市空间结构与生态过程，城市景观风貌与城市生态建设，城市景观规划是其最直接的应用。首先论述了城市景观质量与价值评价，包括景观美学评价与景观视觉容量。城市空间结构和景观规划原则是该文论述的主题，包括城市空间布局、城市空间扩展的廊道效应以及城市绿地系统的空间结构分析；以上海和广州市的绿地系统为例进行了重点介绍，最后对于城乡交错带的景观变化进行分析，用景观格局及其动态来描述城乡交错带的城市化过程特点，介绍了上海和沈阳的典型研究。     

土地利用结构与生态过程

本文从土地利用与土壤水分、土地利用与土壤养分、土地利用与水土流失3个方面系统讨论了土地利用结构与生态过程研究的现状和特征,指出:1)土地利用结构对土壤水分的影响涉及生态系统、坡面、小流域和区域等系列尺度,土地利用的分布及景观特点影响土壤水分的时空变异;2)土地利用对土壤养分的影响表现在土地利用的镶嵌格局影响土壤养分的分布和迁移,土地利用的变化可以引起土壤养分的变化;3)土地利用与水土流失关系密切,土地利用的改变能够减少或增加径流和土壤侵蚀.尺度不同,土地利用与水土流失的机制也不尽相同.土地利用结构与生态过程的研究,还需要注重大尺度和多尺度上的综合研究.     

汶川桃关震区生态景观格局时空变化分析与生态地质环境评价

“5．12”汶川地震震区主要位于川西高山峡谷区,本身就较脆弱的生态地质环境受到重创。而生态地质环境是人类社会可持续发展的基础之一,正确评价生态地质环境的质量及其对生态景观格局的效应,是制定和规划灾后重建的重要依据。从以往研究来看,借助于遥感与GIS技术对高山峡谷山区生态地质环境及生态景观格局时空效应进行全面而定量的研究较少,尤其是应用高空间分辨率卫星遥感图像和航空图像进行地震灾区前后对比分析的尚未见到。 本文以汶川县桃关地区为例,应用遥感与GIS技术,探讨了生态景观格局时空变化研究方法和生态地质环境评价思路,基于高精度卫片／航片以及震后地形图等资料,提取了桃关地区景观时空分布信息和生态地质环境因子,分析了生态景观格局时空变化效应,并采用“加权指数求和法”评价模型对生态地质环境进行综合运算,得到地震前后生态地质环境评价等级图及受损区域分布图。最后。从生态地质环境和生态景观两方面准确地对震区地质生态脆弱性进行了评估,为山区居民经济发展和居住地址的合理规划提供有力的理论依据。     

Landscape Reconstruction and Recreation of Damaged Land in Opencast Coal Mine: A Review

Land resources in opencast coal mine are excavated and occupied during the process of mining. Severe soil compaction resulted from heavy machinery lead to a series of consequences: vegetation cannot grow normally, loss of soil and water take place constantly, and landscape is damaged. Therefore, for the future development of reclamation and ecological restoration in opencast coal mine, it has become one major task to carry out the reconstruction of damaged landscape. According to the damage characteristics of land landscape in mining area, this paper summarized the data acquisition methods of damaged land landscape in this field, including remote sensing, GPS RTK, UAV, 3D laser scanning. Fractal and landscape index methods reflecting landscape were also reviewed. Besides, landscape remodeling and reconstruction theories were concluded, which include landscape ecology, microtopography and imitated-nature landform. Base on the above mentioned, it was found out that the UAV, 3D laser scanning technologies and fractal characterization method were rarely applied. In order to provide theoretical guidance and scientific basis for improving the effect of damaged landscape reconstruction and recreation in opencast coal mine, future research should be targeted on strengthening technology, deepening the fractal theory, creating landscape planning and technology system of damaged land.     

青藏高原木里矿区及其周边土地覆被变化及景观格局脆弱性响应

矿区开发会导致周边土地覆被及景观格局发生剧烈变化, 但目前对青藏高原典型矿区及其周边土地覆被长时间序列变化缺乏动态监测, 尤其缺乏对景观格局脆弱性响应特征的深入认识, 因此无法针对矿区合理开发和生态修复等提出有效的科学指导。通过遥感技术和土地变化科学研究手段, 以及景观格局脆弱性概念, 对青藏高原北部木里矿区及周边1975 - 2016年土地覆被时空变化和景观格局脆弱性进行分析和评估。结果表明： 木里矿区在2000年后剧烈扩张, 导致周边土地覆被面积缩减, 其中高寒草甸湿地面积损失最大, 其次为其他和高寒草甸。矿区开发对周边生态系统的间接影响效应在逐渐增大, 表现为水域面积减少, 高寒草甸湿地出现退化以及矿区发生少量逆转。受矿区扩张影响, 区域景观格局脆弱性不断增强, 可能对周边生态系统服务功能产生负面影响。因此, 未来矿区的生态修复和规划过程中, 应当优化景观格局, 降低景观格局脆弱性。研究成果可为青藏高原及其他生态脆弱地区的矿区合理开发规划及生态修复等工程提供一定参考。     

欧洲景观生态学研究展望

随着土地利用变化的加剧以及社会经济体制的改变，欧洲传统景观生态学近切需要改革和创新。如何保持景观生态学在未来社会中的重要地位并发挥它解决实际问题的作用是摆在欧洲景观生态学家面前的迫切课题。介绍了欧洲景观生态学目前的研究热点，对未来欧洲景观生态学的发展趋势、研究框架和主要研究领域进行了展望，以期对中国景观生态不的发展有所借鉴。