基于景观结构的黄河沿岸土地利用生态风险时空变化分析——以河南省为例

[目的] 探究黄河流域沿岸城市土地利用生态风险时空变化特征,为土地景观资源保护、生态系统优化与生态环境保护、管控措施制定等提供理论依据。[方法] 以河南省黄河沿岸7个城市为研究区,在GIS与Fragstats软件技术支持下,基于2005,2010,2015以及2018年4期土地利用数据,将研究区划分为1 737个6 km×6 km的生态评价单元,根据景观扰动指数与景观脆弱指数构建生态风险评价模型,借助土地转移矩阵与空间自相关分析方法,对研究区内土地利用变化、生态风险时空变化特征及空间关联格局进行评价。[结果] ①2005—2018年,研究区域内建设用地面积增加,且增长趋势较快;其他几类用地面积均有不同程度的减少;耕地是建设用地增加的主要来源,林地、草地和水域主要转化为耕地。②在研究时段内,研究区域土地利用生态风险在空间上呈现出显著的正相关性,存在空间集聚特征,且“高—高”、“低—低”是生态风险主要的空间聚集模式。③2005—2018年,生态风险最小值和最大值大致呈N形变化;4个时期内高风险区分布区域大致相同,呈条状和块状分布,条状高风险区大多分布在黄河沿岸,块状高风险区大多分布在农村居民点零散分布的平原区;低和较低风险区大多分布在研究区域四周以及西南大部分区域。[结论] 研究时段内,低风险区和中等风险区面积在逐年增加,较低风险区面积先减少后增加,高风险区和较高风险区面积在逐年减少。各风险区主要向相邻风险区转化,仅有少量地区出现跨区转移,说明研究区土地利用生态风险变化相对稳定,生态风险急剧变化的区域较小。     

基于景观格局的阿哈湖国家湿地公园景观生态风险评价

为揭示喀斯特地区城市湿地公园生态风险变化规律及为科学管理阿哈湖国家湿地公园提供理论依据,利用阿哈湖国家湿地公园2009年、2013年、2017年遥感影像,基于景观格局指数构建生态风险评价模型,采用空间自相关方法,分析了2009—2017年阿哈湖国家湿地公园景观生态风险时空变化特征和空间相关性。结果表明:2009—2017年,研究区内主要景观类型为林地和水域,不同景观类型的面积均发生明显变化,林地面积增加22.55 hm~2,建设用地面积增加17.63 hm~2,增幅较大,草地面积减少54.02 hm~2;研究区总体景观生态风险呈现上升趋势,高风险区和较高风险区面积分别增加61.12 hm~2,112.11 hm~2,主要集中在研究区北部和南部,较低风险区、低风险区和中风险区域面积减少,低风险区和较低风险区面积分别减少100.73 hm~2,108.80 hm~2,主要集中在研究区西北部和西南部;各时期景观生态风险度的Moran′s I值分别为0.352 9,0.498 0,0.480 1,表现出正空间相关性,空间上趋于聚集。人类活动干扰是导致该区域景观生态风险升高的主要原因。     

基于地形梯度的三峡库区景观生态风险特征

景观生态风险评价可以较好地反映外界压力源对生态系统的负面影响,分析景观生态风险等级在地形梯度上的分布特征,可为三峡库区生态文明建设和人类活动管控提供科学依据。利用Landsat(OLI/ETM+)2000年、2010年、2020年影像数据,采用GIS网格法、克里金插值法构建景观生态风险指数模型,选取高程、坡度、地形位指数,基于地形梯度对三峡库区景观态风险等级特征进行了研究。结果表明：(1)三峡库区景观生态风险等级分布呈现较强的空间分异特征,各景观生态风险等级面积呈现动态变化。整个研究期间,低风险区、中风险区、高风险区面积增加,较低风险区和较高风险区面积减少。(2)景观格局发生改变的区域优势分布集中在地形位指数小于1.24的区域。景观生态风险等级变化类型以稳定型为主,其次是前期变化型、后期变化型、反复变化型、持续变化型,在前期和后期景观生态风险等级转化分别呈现为“较高—高—高”“较高—较高—中”型的转换特征。(3)景观生态风险等级地形梯度特征表现为库区上游的低风险区向地形位指数大于0.62的区域扩散较多,较低风险区的分布向地形位指数小于1.03的区域集中,库区中下游的较高风险区则主要向高...     

基于土地利用变化的黄河流域景观格局及生态风险评估

黄河流域生态环境脆弱,水土流失严重,诊断其景观格局及生态风险对促进流域高质量发展具有重要意义。该研究采用黄河流域2000、2010和2018年的土地利用数据,计算景观格局指数并构建生态风险评价模型,从网格尺度和县域尺度揭示生态风险的时空演化特征和空间关联性。结果表明:1)草地和耕地面积之和占黄河流域总面积的70%以上,2000—2018年,耕地面积减少14 243 km2,未利用地面积减少9 410.3 km2,建设用地面积增加12 179.8 km2。2)2000—2018年,黄河流域斑块数、斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、香农多样性指数值上升,蔓延度指数值下降,黄河流域景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3)2000—2018年,黄河流域的生态风险值呈上升趋势,较高风险区和高风险区的面积增加,低风险区和较低风险区的面积大幅度减少,生态风险等级大多由低等级向高等级转移。4)2000—2018年,黄河流域生态风险呈现空间正相关,但空间聚集程度和空间分异性减弱。网格尺度的Moran’s I指数大于县域尺度,表明网格尺度的空间正相关性更强。基于上述结果,该研究将黄河流域划分为生态风险重点管控区、严格管控区和一般管控区,并提出差别化的管控建议,以期为流域管理及风险防控提供定量参考和决策依据。     

基于景观结构的眉县土地利用生态风险空间特征

在GIS与RS技术支持下,以眉县为研究区域,根据对遥感影像的解译获取2005年、2010年及2015年土地利用类型数据,划分1 km×1 km网格作为研究单元,根据景观扰动指数与景观脆弱指数构建生态系统模型,借助地统计学与GIS软件进行了空间分析,对眉县土地利用变化影响下的生态风险空间分异特征进行了定量评价。结果表明:眉县土地利用类型中建设用地与林地面积逐年增加,耕地与未利用地面积总体减少,土地利用程度提高。空间自相关分析结果显示高值-高值（H-H）聚集区集中分布于北部首善镇、常兴镇附近,低值-低值（L-L）聚集区主要分布于研究区边界。眉县土地利用生态风险等级整体上呈现逐渐提高的趋势,高风险区主要集中在北部首善镇、常兴镇附近,此区域风险等级提高最为显著,南部生态风险普遍较低,形成北高南低的局面,高风险区、较高风险区面积逐渐扩大。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

浙江省海岸带景观生态风险格局演变研究

海岸带景观生态风险格局演变分析,对建立生态风险预警机制、降低生态风险概率,促进海岸带地区景观格局优化具有重要意义。以1990年、2000年、2010年3个时期的TM遥感影像为景观格局分析主要数据源,构建景观生态风险格局演变模型,分析浙江省海岸带景观生态风险格局时空变化特征。结果表明:(1)1990—2010年,研究区内景观结构发生了较大的变化,耕地、海域、林地以及水域面积均呈现出下降趋势,建设用地、未利用地以及养殖用地呈现出不断增加的趋势;(2)1990年,浙江省海岸带景观以低和较低等级生态风险区为主,分别占全区总面积的50.30%和35.94%,2000年低、较低等级生态风险区面积均有不同程度减少,而中等生态风险区面积则有显著增加。至2010年,低生态风险区面积进一步减少,而高与较高生态风险区面积增加明显;(3)从风险格局演变来看,1990—2010年海岸带景观低和较低等级生态风险区的分布范围不断向陆侧后退,面积呈现下降趋势,中等、较高和高生态风险区在沿海地区不断扩展,侵占生态风险等级相对较低区域,以沿海平原的淤泥质海岸尤为典型;(4)2000—2010年生态风险等级上升的速率明显低于前10a,表明人类在加速海岸带景观开发利用的同时,已开始关注生态环境的保护,正在逐步追求经济与生态环境的协调发展。     

松嫩平原土地利用生态安全评价与预测

生态安全特别是区域土地利用生态安全的研究是当前的热点问题,对维护区域生态环境实现可持续发展具有重要的意义。以松嫩平原1980,2000,2010年TM影像为依据,利用综合指数评价法计算松嫩平原土地利用生态安全综合评价指数,对松嫩平原1980—2010年土地利用生态安全风险时空变化进行了分析和预测。结果表明:(1)松嫩平原土地利用生态安全风险在空间上呈东北向西南递增的趋势。较低风险区比重最大,在50%以上。其次为中度风险区,低风险区,较高风险区,高风险区。(2)1980—2000年,各风险区面积均减少并向较低风险区转化,生态环境压力有所缓解。而在2000—2010年,低风险区和较低风险区均减少明显,向中、高风险转化趋势明显。(3)2020—2050年预测结果表明,中度风险等级、较高风险等级、高风险等级均表现出逐步递增趋势,松嫩平原生态安全恶化趋势明显。     

基于景观格局的土地整理风险与固碳功能评价

通过生态风险指数构建和碳储量服务模拟,评价土地整理对生态风险和固碳功能的影响,由于生态系统服务在生态风险研究中的缺乏,利用土地整理前后生态风险变化和碳储量服务变化之间的相关关系分析,探讨利用生态系统服务变化评价生态风险的可能。以吉林省西部重大土地整理区为研究对象,基于景观格局变化构建生态风险指数,利用InVEST模型分析碳储量服务变化,结果表明:土地整理使整理区的景观结构发生较大变化,优势景观类型由盐碱地和草地转变为耕地,耕地破碎度和分离度降低,盐碱地和草地的分离度和破碎度增加。土地整理后,耕地、建设用地和其他用地的景观损失度指数降低,其他景观类型的景观损失度指数增加。土地整理前后整理区生态风险等级以较低风险区和中等风险区为主,整理后低和较低风险区面积变化明显,其他等级风险区的面积变化不大。InVEST模拟结果表明,土地整理前后整理区总碳储量分别为990.82、1 145.22万t,总碳储量增加154.40万t,土地整理导致固碳功能的增加。相关分析结果表明整理区碳储量服务变化与生态风险变化呈显著负相关关系,表明生态系统服务变化在生态风险评价中应用的可能。     

1985-2015年美国Tampa Bay流域景观生态风险态势研判

[目的]探究坦帕湾流域景观生态风险的时空变化态势,为中国港湾流域开发利用与保护规划提供科学借鉴。[方法]以1985,1995,2005及2015年4个时期的TM/OLI遥感影像为主要数据源,结合土地利用数据,构建景观生态风险格局演变模型,对美国坦帕湾流域景观格局及生态风险的时空特征进行了分析。[结果](1)研究期间,坦帕湾流域人工景观面积明显大于自然景观面积。(2)1985年,坦帕湾流域景观低、较低等级生态风险区占流域总面积的24.16%和20.30%。1995年以后,低、较低等级生态风险区面积均有减少,中等生态风险区面积显著增加。至2015年,高、较高等级生态风险区面积与前20a相比仍在增加。(3)30a来坦帕湾流域内的生态风险等级由低向高转变的总面积为3 210.84km2,约占全流域总面积的48.65%,较高、高生态风险等级沿港湾海域一侧区域继续扩张,大陆一侧东北部逐渐零星出现。[结论]受人类活动的影响,近30a来坦帕湾流域景观及生态风险格局时空变化显著,但后10a生态风险等级上升速率明显低于前20a,说明人类在开发利用港湾资源的同时,也逐渐注重港湾流域生态环境的保护与管理。     

基于土地利用变化的江汉平原景观生态风险时空分异特征分析

土地利用/覆被变化能够在一定程度上表征城市景观生态风险空间分异特征。研究基于湖北省江汉平原2000—2015年(2000年、2005年、2010年、2015年)4期土地利用遥感监测数据及县级行政单元区划数据,采用全局自相关模型和地统计空间分析等方法,定量揭示了江汉平原土地利用水平与景观生态风险之间的空间耦合关系。研究表明:(1)2000—2015年江汉平原土地利用类型主要以耕地、水域和建设用地为主,土地转移类型主要以耕地向建设用地转移为主。(2)2000—2015年江汉平原景观生态风险时空演变差异显著,冷点、次冷点数量增加,次热点和热点均呈现先增加后减少态势。生态风险聚集的高值区主要分布在江汉平原东南部洪湖市,低风险区主要分布在江汉平原西部当阳市及松滋市。(3)2000—2015年江汉平原低生态风险区面积呈现逐渐减小态势,从2000年的2 015.63 km²,较少到2015年的1 960.87 km²。中风险区面积呈现先增加后减少的态势,其中2005—2010年增加幅度最大,达到了2 061.26 km²。(4)2000—2005年江汉平原低生态风险重心整体转移不明显,主要集中分布在江汉平原西北部,较低生态风险重心转移空间跨度最大,向西转移了79.80 km。中风险区主要向东北方向转移,较高风险区和高风险区重心主要集中分布在江汉平原东南部洪湖市,且呈现向东北方向转移的趋势,其中较高风险区重心转移速度明显快于高风险区。本研究成果可为城市内部土地利用开发与景观生态风险评价提供科学依据和理论参考。     

四川省成都市生态环境敏感性评价

[目的]为了明辨四川省成都市现状自然环境背景下的潜在生态问题,指导区域生态保护和开发。[方法]在GIS空间分析技术的支持下,选择四种省成都市比较突出的土壤侵蚀、生境和酸雨3个生态环境要素建立敏感性评价指标,对成都市生态环境敏感性进行研究。[结果](1)成都市土壤侵蚀以轻度敏感为主,西部盆周山区是土壤侵蚀最为敏感的区域;(2)成都市生境敏感性以高度敏感为主,西部和东部生境敏感性较高,极敏感区域分布于西北部茶坪山、邛崃山一带;(3)成都市酸雨以轻度敏感为主,其次是中度敏感区,极敏感区主要分布在该市西部海拔1 650~3 200m的针阔叶混交林及高山原始针叶林地区;(4)成都市生态环境敏感性以不敏感为主,其次为中度敏感区和极敏感区,极敏感区域主要分布于西部盆周山区的北部和南部,分布有龙溪—虹口、白水河等国家级自然保护区。[结论]研究区高度敏感区和极敏感区主要分布在西部的盆周山区,是区域生态保护的重点区域。     

基于土地利用/覆被变化的贵阳市红枫湖水源保护区生态风险演变

以贵阳市饮用水源地红枫湖保护区为研究对象,基于1991年,2007年,2013年3期TM遥感影像解译数据,从生态风险评价的角度出发,利用ArcGIS,ERDAS IMAGINE平台,通过逐网格采样和空间克里金插值方法,研究红枫湖保护区不同时间范围内的土地利用变化及区域景观生态风险演变。结果表明:近22 a主要以中间等级生态风险为主,1991—2007年低生态风险、较低生态风险和中生态风险所占面积比例均下降。2007—2013年低生态风险、较低生态风险和高生态风险面积比例均呈现上升趋势。土地利用转移则以林地、耕地、建设用地最为显著,耕地总体呈现降低趋势,而林地、建设用地总体则呈现上升趋势。     

河北滨海盐碱土地生态安全评价

滨海盐碱地盐渍化较严重,土地生态环境脆弱,了解滨海盐碱区的土地生态安全状态,探讨其驱动机制,可为滨海盐碱区土地结构调整与土地功能提升提供依据。本文以河北省黄骅市为研究区域,以土地利用类型为基础,设计了黄骅市土地利用生态安全(LUES)分级标准,计算得出研究时段内的LUES值,阐明了黄骅市土地利用生态安全状态并探寻起主要作用的关键土地利用类型。在此基础上,利用2000—2010年TM遥感影像数据和社会经济数据,借助Erdas、Arc GIS与Fragstats软件平台,选择了包括LUES在内16个指标,构建了黄骅市P-S-R土地生态安全评价模型,探讨了黄骅市土地生态安全状态。结果表明:(1)2000—2010年间,黄骅市LUES值为0.458~0.466,土地利用生态安全处于临界安全状态,应控制建设用地、盐场及重度盐碱地面积;(2)黄骅市土地利用生态安全提升主要得益于土壤盐渍化的降低,中、重度盐碱地面积减少及轻度盐碱地面积增加带来的生态正效应超过了建设用地面积增加带来的生态负效应,这是LUES提高的主要原因;(3)黄骅市土地生态安全指数(LESI)呈逐年上升趋势,安全状态由2000年的较不安全(LESI为0.431)提升至2010年的较安全(LESI为0.666)状态;(4)压力指数(P)在逐年减小,响应指数(R)在逐年增加,2010年响应指数对LESI贡献最大,其贡献率为45.3%,说明人为措施减小了土地生态风险。本研究结果可为黄骅市土地生态利用提供科学依据。     

基于GIS的星云湖流域生态敏感性评价

基于GIS技术,根据星云湖流域主要生态问题选取6个因子,采用多因子加权求和模型对星云湖流域生态敏感性及其空间分布进行了评价分析,并按生态敏感性评价值将研究区划分为高度敏感区、中度敏感区、低度敏感区和不敏感区4个等级。结果表明:研究区高度敏感、中度敏感、低度敏感和非敏感区域面积分别为104.08km~2,124.52km~2,102.78km~2,39.30km~2;中度及以上敏感区面积约为228.60km~2,占流域总面积的61.67%,生态敏感性总体较高,空间上主要分布在江城镇、星云湖及其湖滨和雄关乡等;建议将高度敏感区划定为生态保护区加以重点保护,中度敏感区划定为控制发展区,低度敏感区和非敏感区为适宜发展区。评价结果能较好地反映流域综合生态敏感性空间分布特征,可作为流域土地资源开发建设和环境规划与保护的依据,并为高原湖泊流域开展类似研究提供参考。     

基于景观格局的干旱区绿洲生态风险评价与管理——以青铜峡市为例

干旱区绿洲抗干扰能力弱,开展其生态风险评价具有的重要意义。以景观生态学理论为指导,选取青铜峡市作为研究对象,采用三期遥感数据,运用景观格局指数评估生态风险,并对生态风险指数进行空间化,绘制研究区2006年、2010年、2016年的生态风险空间分布图。在此基础上,结合空间统计法分析了研究区生态风险的聚集模式。结果表明:(1)研究期间,青铜峡市景观格局变化明显。耕地、水域和未利用土地的景观破碎度增加,大斑块破碎化趋势明显,区域的景观稳定性降低。景观格局指数的空间分布显示景观破碎度、损失度较高区分布在人口和经济活动聚集的绿洲核心区。(2)研究区的生态风险时空变化差异较大。其中高风险区面积减少最为显著,并随着风险等级之间的转换,中等风险区成为研究区的主要风险类型。生态风险呈现缓和趋势。(3)研究区的生态风险存在显著空间正相关,"低低"和"高高"聚集是主要的生态风险聚集模式,低值为高值包围或高值为低值包围的空间孤立点表现不显著,高低风险之间严重分化是研究区亟待解决的问题。     

基于最小累积阻力模型的三峡库区耕地面源污染源-汇风险识别

耕地所引起的农业面源污染是三峡库区主要生态环境问题之一。该文设置距离长江干流0～20、20～40、40～60和60～80 km 的缓冲区,对库区耕地源景观划分4个等级,依据耕地面源污染过程,在获取地形、地貌、气象、水文、土壤和植被等方面的主要自然影响因子的基础上,构建影响耕地面源污染的阻力基面,借助最小累计阻力模型测算不同等级源景观阻力面,并通过自然断点法对阻力面进行5个等级的源-汇风险分级（极低风险区、低风险区、中风险区、高风险区和极高风险区）,以此识别影响库区耕地面源污染的源-汇风险格局,结果表明：①库区一级源耕地占总耕地面积的50%以上,越向外围延伸耕地分布空间越小,且重庆库区的分布多于湖北库区,旱地的分布多于水田;②在耕地源景观所处的缓冲区范围内,阻力面偏小,并围绕源景观向外呈现不断增大的趋势,且水田源景观阻力面大于旱地源景观;③受空间距离的影响,阻力面的空间特征表现为高值区空间范围明显小于低值区;④库区耕地面源污染源-汇风险格局特征表现为高风险趋势,极高风险区（21706.13 km2）>中风险区（16257.75 km2）>极低风险区（10311.6 km2）>高风险区（7464.65 km2）>低风险区（2221.61 km2）;⑤高风险区主要集中于库区平行岭谷区,而低风险区主要分散在距离长江干流偏远的秦巴山区和武陵山区;⑥研究结果有助于从影响面源污染的阻力面角度评价由耕地所产生面源污染的风险程度及等级,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。     

基于不透水地表扩展的南昌市景观生态风险评价

[目的]景观生态风险是识别区域生态风险和衡量区域生态安全的有效指标。基于不透水地表构建,可直观判定人类活动对风险形成及恶化的环境响应。分析区域景观生态风险评价及风险加剧区的影响因素,对遏制风险加剧区的滋生与蔓延具有科学意义及实践价值。[方法]以南昌市为例,获取不透水地表信息构建景观生态风险指数,分析其时空演变特征,运用地理探测器对研究区景观生态风险的影响因素进行测度。[结果](1) 2010—2020年南昌市不透水地表面积剧烈增长,由648.63 km²增至1 075.12 km²,农用地及生态用地资源不断下降,不透水地表主要由耕地、林地、水域等景观转换而来,人类活动干扰程度加大;(2) 2010—2020年南昌市景观生态风险指数空间分布以“中间低—两边高”呈现,平均值整体下降。2010年、2015年、2020年南昌市景观生态高风险区面积分别为519.73 km²,324.82 km²,365.04 km²,景观生态高风险区面积先降后升,区域以景观生态中高风险区及中风险区为主;...     

1990-2012年榆林市土地生态风险综合评价

土地利用/覆盖变化对区域生态安全和维持生态系统服务功能起着决定性作用,土地生态风险评价是衡量土地资源可持续利用的重要指标.本文以生态脆弱的陕西省榆林市为研究对象,依据榆林市土地系统的基本特征,选取表征干旱风险的降水距平百分率指数、表征人类活动类型及强度的土地利用结构风险及表征土壤侵蚀的土壤水力侵蚀、土壤风力侵蚀4个风险指标,构建土地生态风险综合评价模型,对影响榆林市1990—2010年土地生态风险的因素进行定性和定量的评价与分析.研究结果表明:(1)1990—2012年榆林市的降水距平百分率指数均值呈先减后增的趋势,其低值区主要分布在偏东部地区;(2)21年间土地利用结构生态风险整体上呈先增后减的趋势,区域差异较大且变化明显;(3)土壤水力侵蚀较剧烈的区域主要分布在东部及南部地区,21年间均值呈先增后减的趋势;(4)土壤风力侵蚀较严重的区域主要分布在北部地区,随着时间变化其均值一直呈递减趋势;(5)土地生态风险21年间总体呈减小趋势,各区县生态风险差异显著.通过对榆林市土地生态风险综合评价,可为优化土地资源配置、保护生态环境提供理论建议,实现区域经济生态和谐发展.