湿地景观变化过程与累积环境效应研究进展

湿地在流域中处于水陆交错的特殊过渡区域,是地表重要的景观覆盖类型和生态系统。湿地具有独特的水文、土壤和植被特征,在维护区域/流域生态平衡和环境稳定方面发挥巨大作用。湿地景观变化过程主要表现为景观格局和过程在时间和空间尺度上的相互作用过程。该过程对系统的能量流动、物质循环以及物种迁移产生作用,对地理环境也产生巨大环境效应。湿地景观变化与土地利用/覆盖变化紧密相关,与人类活动影响息息相联。至今,人类已把天然的湿地景观格局改变为受人类支配的土地利用格局。自然湿地景观格局的变化过程对湿地生态系统以及其他系统的生物多样性、初级生产力产生显著影响,对局地、区域及全球气候环境、水文环境、生物多样性等方面产生显著而深刻的影响。湿地景观变化是全球变化研究的重要内容,尤其对认识全球气候变化、土地利用/覆盖变化和生物多样性变化的区域响应具有重大意义。     

1977-2010年青海湖环湖区土地利用/覆盖变化与土地资源管理

青海湖流域是青海省主要牧场,也是青藏高原东北部重要的生态安全屏障.本文以1977、1987、2000、2004年和2010年遥感影像、MODIS NDVI为基础数据,通过数学模型、一元线性回归、景观格局指数的方法分析了青海湖环湖区土地利用/覆盖时空变化及景观格局特点,探讨了土地利用/覆盖变化的影响因素,最后提出青海湖环湖区土地资源管理建议.研究结果表明:近33年来青海湖环湖区土地利用/覆盖变化显著,草地、林地、水体等生态用地面积总体减少,耕地、建设用地、未利用地面积逐渐增加,土地利用/覆盖变化整体处于不平衡态,单向转换频繁;植被覆盖度总体微弱增加,变化趋势具有空间差异性;由于人类的定向选择,草地景观类型退化,景观格局趋向破碎化;土地利用/覆盖与景观格局变化是环湖区气温升高、降水增加、载畜量超载、旅游等因素共同作用的结果;基于土地利用/覆盖变化特点和影响因素,提出创建“生态友好”型土地资源管理模式,实现人地关系协调发展.     

江浙沪地区土地利用变化模拟和景观格局分析

土地利用／覆被变化对于生态系统多样性和区域生态经济系统可持续性具有深远的影响。本文基于地理信息技术,以江浙沪地区土地利用遥感解译数据为基础,采用景观格局分析法分析了江浙沪地区的景观格局特征;运用CA—Markov模型对江浙沪地区土地利用时空变化进行了模拟。1980-2005年期间,江浙沪地区景观格局变化特征是建设用地增加迅速,耕地集聚减少,建设用地增加主要来自耕地转移,其贡献率达到93．11％。各类斑块类型的破碎度提高;林地和建设用地斑块平均分维数增加,斑块形状趋于复杂,斑块空间分布趋于集中。总体景观破碎度不断提高,景观多样性和景观异质性增加,景观均匀度有所提升：2005年CA—Markov模型模拟结果和遥感解译数据具有高度一致性,Kappa指数达到91％,2010年和2015年模拟结果显示,耕地减少和建设用地增加趋势显著,耕地和林地的减少呈加速状态,建设用地增加的速度降低。未来发展需提高土地利用效率和注重生态格局安全,在提高城市化水平的同时又能兼顾生态保护,以提高区域可持续发展能力。     

湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有重要的生态功能。湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,具有高度的景观异质性,对景观的功能和过程有着显著的影响。湿地生态系统是世界上受威胁最为严重的生态系统之一,在自然因素和人类活动的影响下发生了大面积的转化或丧失。本文从湿地景观格局研究方法、面积变化、景观类型转化、驱动力以及动态模型、湿地景观格局指数以及湿地景观格局与气候变化之间的关系等方面综述了湿地景观格局变化的研究进展,指出湿地景观格局变化及其生态效应和高原湿地景观格局变化与气候变化之间的关系是未来研究的重点领域。     

甘肃中部地区景观生态格局与土地利用变化研究

采用1986~2000年TM和ETM+影像数据,计算景观生态指数得出整个地区景观生态空间格局,通过对土地利用/覆盖变化的时空变化分析,实现空间格局和地理时间变化过程的小尺度区域有机结合,对干旱半干旱脆弱生态环境下城镇较为密集地区的人地关系研究具有典型意义。研究表明：低、中覆盖度草地构成本地区基质,沟谷河谷与交通通道是联系乡村和城市的主要廊道,本地区属于人类影响渐强区,在干旱半干旱自然条件下,城镇用地扩张是整个地区土地利用变化主要因素,农业结构调整在空间上改变着空间格局。     

近20年来海口市湿地景观生态安全格局变化及其成因分析

利用景观格局指数和景观生态安全度模型等方法,探究2000—2018年海口市湿地景观生态安全格局变化特征。结果表明:过去20年,海口市湿地总面积先增加后减少,海口湿地景观生态安全度由0.121提升至0.165,表明湿地景观生态安全格局呈现出优化的趋势;不同湿地类型的生态安全格局变化存在显著差异,各类湿地的景观生态安全度与其空间分布密切相关;自然驱动力对湿地发展的影响较弱,政府采取的湿地保护和治理政策和措施为湿地景观生态安全格局优化提供了重要动力。     

山东烟台市套子湾海岸带土地利用及景观格局变化研究

海岸带是全球环境变化最为敏感的地区之一,其土地利用变化可引起多种资源与生态过程的改变.随着人口的增加以及经济的发展,烟台市海岸带土地利用变化不断加剧,研究其土地利用空间格局变化时合理利用土地资源、促进沿海地区的可持续发展具有重要意义.利用RS,GIS手段研究分析了烟台市套子湾沿岸景观格局的时空变化及其驱动力因子.对1986,1992,2000和2004年4个时期的TM影像进行了解译.结果表明:套子湾沿岸耕地和林地呈现明显的减少趋势,居民地、果园呈明显增加趋势,水体和滩涂变化不明显.受自然和人类活动的共同影响,景观多样性指数与均匀度均呈现出先上升后降低的趋势,反映出土地利用首先逐渐趋于多样化和均匀化,而后又开始向单一化的趋势发展.     

城市湿地景观格局与生态—社会过程研究进展

湿地生态系统中各种生物、化学和物理过程活跃,大规模的城市化进程显著改变了这些过程,影响着城市及周边区域的湿地景观组分、功能与结构。从城市湿地定义与分类、格局演变、格局与生态-社会过程耦合模拟3个方面综述了国内外湿地景观格局结合城市背景的研究成果。通过归纳当前研究现状,指出城市湿地景观研究的薄弱环节与亟待发展的领域,构建融合关键生态特征的城市湿地景观分类体系,整合社会经济要素的城市湿地格局与过程耦合模型,以及耦合模型在城市规划与区域资源管理中的应用。     

2000-2010年中国退牧还草工程区土地利用/覆被变化

在3S技术支持下,结合景观格局定量分析方法,基于30 m分辨率的土地利用/覆被数据,对中国退牧还草工程区2000-2010年土地利用/覆被时空分布特征进行研究。通过利用土地利用转移矩阵和动态度来判定土地利用变化的速度和区域差异,并在斑块类型和景观水平上分析研究区景观格局特征,探讨土地利用格局变化的生态效应。结果表明：①近10年来,研究区土地利用/覆被类型以草地和其他类用地为主,整体内部结构稳定少动。草地变化面积仅占2000年草地总面积的0.37%;林地、湿地、耕地和人工表面的面积均有所增加;其他类用地面积有所减少。②全区土地综合动态度均小于0.1%,土地利用/覆被变幅较小,除人工表面较活跃外,其他各类型变化相对缓慢,且各省土地利用区域差异较小。③研究区内景观基质未发生改变,区域景观破碎度递减,景观多样性水平上升,景观聚集度和连续性微弱下降,景观整体保持较完整态势。退牧还草工程的实施使土地利用/覆被结构和景观格局均得以优化。     

塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析

在GIS和遥感技术支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1973年MSS、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程进行了定量分析.结果表明,1973-2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地和城乡居民及建设崩地面积显著增加,林地、草地和湿地面积减少,未利用地表现出先增加后减小的趋势.研究区土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地.土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化-急剧变化"的过程.景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小.草地和未利用地对整个景观的控制作用减小,景观结构趋于多样和均匀.驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是塔里木河干流区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响.     

塔里木河上游典型绿洲景观变化及其生态效应分析

塔里木河上游地区是典型的生态脆弱带和环境危机带,对以人类活动为主导的区域水土资源的开发反响强烈,主要表现在其景观空间格局随水土资源开发程度而发生的变化。本研究以景观生态学的前沿理论和方法为指导,借助于3S技术,在现代绿洲荒漠陆地生态系统研究成果的基础上,较系统的分析了1990—2000年塔里木河上游地区阿克苏-阿瓦提绿洲景观格局变化,同时对其生态效应进行探讨。研究表明,10 a间研究区景观变化显著,农田增加了约10万hm2,居民点、盐碱地景观也均有大面积增加,草地、林地、水域、湿地景观都有不同程度的减少;整个地区景观多样性指数由1.40714减小到了1.40361,均匀度指数由0.64041减小到0.63601,均呈逐渐变小的趋势,体现了当地景观异质性程度下降。优势度指数由0.7901上升到0.7936、破碎度指数由0.0660上升到0.0778,人类对生态景观的干扰程度不断增强。同时,人类活动在改造和利用景观的同时带来了一系列不良的生态效应。     

挠力河流域湿地景观演变的累积效应

基于累积效应方法和原理,利用遥感和GIS技术,分析了挠力河流域湿地景观时空演变过程及其产生的累积效应。结果显示,该流域湿地景观变化是人类土地开发活动不断叠加、影响强度和空间范围不断扩大的结果。产生的直接累积效应包括湿地景观面积丧失、景观结构破碎化、水文情势变化和生态系统退化;间接的累积效应主要包括生物多样性下降和区域气候趋暖变干。目前,挠力河流域湿地景观变化已经超过了阈值条件,累积效应达到了极为显著的程度。其中,湿地景观多样性趋于丧失,植物物种多样性发生显著变化,某些珍稀水禽种群数量显著下降,有些保护物种已经消失,流域湿地生态正面临极为严重的形势。     

中国建设用地扩张对景观格局演化的影响

探索建设用地扩张对景观格局变化的影响机理是理解人类活动对生态系统功能、格局和过程变化影响机制的关键。但中国全国尺度建设用地扩张过程对景观格局演化的影响研究明显不足。基于此,突破传统行政区划单元的分析方法,以覆盖全国的10 km格网为基本单元,基于1975-2014年建成区比率数据来表征建设用地扩张水平,运用同期土地利用数据计算相应的景观指数,定量刻画了建设用地扩张及景观格局的时空演化过程,并运用空间计量经济模型定量解析了建设用地扩张过程对景观格局演化的影响效应。同时,基于全样本、不同时间点、不同规模城市和不同区域城市的对比揭示建设用地扩张过程对景观格局演化影响的时空差异性。研究结果表明：40年间建成区比率值增长了3倍,高于同期的人口城镇化增长水平,东、中和西部间呈现出显著的梯度差异性,而且差异程度逐步增加,大、中、小城市之间的差异也较为显著。1975-1990年、1990-2000年和2000-2014年3个时间段的年均增速分别为5.87%、2.32%和2.32%。景观格局总体上也经历了显著变化,优势景观类型的主导性逐步降低,景观格局趋于破碎化,复杂度增强,邻近度趋于离散,聚集度逐步降低,结合度渐高,景观多样性和均匀度均有所提高。随着建设用地扩张水平的提高,景观越来越趋于破碎化,人类活动对景观的干扰强度和频率也不断增强。例如,建设用地扩张水平每提高1%将导致景观斑块数量提高0.45%左右。但是建设用地扩张水平与景观复杂度的变化在空间上存在错位。建设用地扩张水平的提高在一定程度上使同类型斑块间的距离变近,景观聚集度出现降低趋势,景观越来越呈现多种要素的密集格局,斑块聚合和集群性增强,相应的结合度也越来越高,景观均衡化趋势和均匀分布越来越明显。同时发现,不同规模城市和不同区域的影响差异显著,除地理区位因素差异性不显著外,其他控制要素也对景观格局演化具有差别化的影响。     

辽河三角洲湿地的景观变化分析

利用遥感、ＧＩＳ手段对辽河三角洲１９８６年和１９９４年两个时段的湿地景观进行研究，认为本区景观是由两种作用力相互作用而形成的，从而形成了本区独具特色的景观变化方式，即半自然湿地（以苇田为主）向代湿地（以稻田为主）转化。     

近20a察尔汗盐湖区景观格局变化与趋势分析

柴达木盆地主要景观类型为干盐湖和盐渍地,为了解区内各类景观类型空间分布特征、景观类型变化转移矩阵及变化趋势,分别选取了2000年、2010年、2020年作为3个关键研究时段,以Landsat TM多光谱卫星遥感数据为数据源,采用水体指数法与目视解译相结合的方法,建立了七类遥感图像解译标志,对近20a察尔汗盐湖区景观格局变化进行了分析。结果表明:察尔汗湖区的工矿用地面积、盐田面积、人工湿地(水库)面积在2000~2020年呈现出明显增加的趋势,而盐湖和干盐湖的面积呈现出明显减少的趋势;2000年以后,人工湿地(水库)的面积逐年增长达到了218.88 km²,在以盐滩戈壁为主的原生环境比较恶劣的盐湖区内,这片新生水域为当地野生动植物提供了十分宝贵的生境场所。     

三江平原浓江、别拉洪河地区湿地退缩过程及其成因

20世纪50年代以来,三江平原北部的浓江、别拉洪河地区进行了大面积的开荒,使湿地面积迅速减少,同时耕地面积迅速扩大,湿地环境遭到严重干扰和破坏。本文应用景观生态学的方法,在遥感和地理信息系统的支持下,通过分析1954、1967、1976、1986以及2000年的土地利用数据,揭示研究区50年来的土地开发和湿地退缩过程。着重进行1954年与2000年、1976年与1986年景观的对比研究。并在此基础上进行了湿地面积退缩的原因分析,指出1954年以来人类开发活动是该地区湿地面积退缩的主要原因。     

人类土地利用干扰对黑河中游湿地时空变化的影响

干旱区湿地是典型的脆弱生态系统,湿地景观格局变化与人类的干扰活动密切相关。在RS和GIS技术支持下,基于1975-2016年长时间序列遥感影像,利用景观开发强度指数（LDI）和土地利用转移矩阵模型等分析方法,定量评估了人类土地利用干扰对黑河中游湿地时空变化的影响。结果表明：研究区湿地面积总体呈现下降趋势,但人工湿地总体呈增加趋势;湿地景观的异质性、破碎化程度增强,湿地斑块之间的聚集度下降;总体上研究区各类湿地的LDI指数呈上升趋势,湿地的人为干扰程度增强,2001年后湖泊湿地的人为干扰程度最强。在人为干扰下湿地多转化为林地、草地、居工矿用地及耕地。人为干扰对湿地的影响因湿地类型而异。因此,科学评价不同类型湿地的人为干扰状况,对不同类型湿地制定相应的保护策略具有重要意义。     

我国湿地景观研究现状、存在的问题与发展方向

湿地景观研究是近十余年来新兴的热点领域,极大地推进了湿地学科发展.但是,由于湿地景观研究体现的是湿地与景观方法有机结合,其在发展过程中还存在许多问题.本文在对我国湿地景观研究现状系统分析基础上,重点阐明了湿地景观概念、分类、遥感信息提取精度、多源数据可比性、结构与格局研究方法、景观过程与功能研究内容与尺度等制约湿地景观研究的主要问题.并指出了未来发展方向:(1)重视湿地景观分类研究;(2)重视湿地景观破碎化研究;(3)重视发展基于过程和功能的景观格局研究方法;(4)重视多尺度湿地生物多样性研究;(5)重视湿地景观管理研究.     

Influence of the variation in rural population on farmland preservation in the rapid urbanization area of China

In the past 40 years,cultivated land has faced the continued anthropogenic inter-ference,which has become a significant issue for cultivated land preservation during rapid urbanization.The purpose of this research was to reveal the spatio-temporal evolutionary characteristics of cultivated land and the correlation between rural population variation and farmland change in China.Fifty county-level administrative units in Zhejiang Province were selected as the study area wherein spatio-temporal evolution comparative analysis for every 5 years from 2000 to 2015 was conducted.This study used the pool method to estimate the impacts of the rural population variation,average slope,average elevation,rural residential disposable income,primary industry proportion,and road density on farmland utilization efficiency from the spatial perspective,which is represented by landscape metrics including the mean patch size,edge density,area weighted mean shape index,and area weighted mean patch fractal dimension.This study showed that the cultivated land landscape index continued to rise after 2000 and then started decreasing after 2010,indicating a reduction in human interference after 2010.The spatial variation of rural population of all county-level administrative units decreased from 2000 to 2010,and 62％of them began to increase after 2010.The regression analysis results showed that the spatial variation of rural population was significantly and negatively correlated with the cultivated land landscape while the rural residential disposable income,average slope and primary industry proportion were all sig-nificantly and positively related to the cultivated land landscape index.The results implied that the loss of the agricultural labor force and the difficulty of sloping farmlands adapting to mechanized farming were unconducive to farmland utilization efficiency improvement,and the increase in nonagricultural activities in rural areas would increase the difficulty of culti-vated land preservation.Our analysis suggests that local governments should improve the production efficiency of fragmented land or strengthen the construction control of housing and facilities in rural areas according to their regional urbanization development situation.