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。     

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。     

江苏沿海地区景观格局的生态风险研究

以江苏省沿海地区为研究区,利用1989年、1995年和2009年3个时期的TM遥感影像为数据源,计算各风险小区的景观生态风险指数。利用GIS和地统计学方法,对研究区景观风险指数进行采样和空间插值,得到基于景观格局的生态风险分布图。运用相对指标法对景观生态风险指数进行分级,将研究区域划分为低生态风险区、较低生态风险区、中等生态风险区、较高生态风险区和高生态风险区5个等级。叠加不同时期的生态风险区划图层,利用土地覆被重心转移模型以分析景观生态风险的时空变化。结果表明:近20 a来研究区生态风险主要以较高程度为主,处于低、较低生态风险程度的区域面积变化不大,空间分布也一直位于盐城市,高风险区区域面积增加较为显著,主要位于盐城市的滩涂。低生态风险区和高生态风险区偏移量较大,分别为116.6 km和4.9 km。     

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。     

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

基于土地景观格局的重庆市永川区生态风险评价

[目的]分析重庆市永川区土地景观格局变化下的生态风险水平和时空变化规律,为该地区的土地结构优化和生态空间规划提供科学依据和理论基础。[方法]以行政村为评价单元,利用拐点识别法确定适宜空间粒度,然后借助景观格局指数构建生态风险指数,同时运用空间自相关和冷热点分析永川区土地景观生态风险的时空变化。[结果]①永川区景观格局的适宜空间粒度为60 m。②研究期间,永川区生态安全状况趋于好转,低等级风险区以茶山竹海街道为中心向东南、西南延伸,高等级风险区以五间镇、宝峰镇等为中心向外扩张。③生态风险全局Moran’s I值分别为0.447 2,0.444 6,0.372 2,呈正相关性,局部高高聚集区和热点区皆以团聚状分布于永川西北、西南和南部地区并有所扩张,低低聚集区和冷点区均以带状分布于茶山竹海街道等地并向东南延伸。[结论]虽然永川区生态安全状况趋于好转,但城周与区界附近乡镇生态风险波动较大,应成为未来生态治理的重点区域。     

基于最小累积阻力模型的洱海流域上游面源污染“源-汇”风险格局研究

[目的] 对洱海流域上游面源污染“源-汇”风险格局进行研究，为保护洱海生态和快速识别面源污染“源-汇”风险的关键区域提供理论依据。 [方法] 以2005，2010，2015和2020年数据为例，构建阻力基面评价体系，基于最小累积阻力模型建立阻力面，划分面源污染风险等级并探讨洱海流域上游16 a来面源污染的风险等级变化。 [结果] ①阻力因子的空间异质性使阻力基面的分布存在区域性差异，而“源”的分布则影响阻力面的分布，2020年比2005年阻力面值提高了7 485.40。 ②研究区极高风险区面积所占比例达30%，而中风险区以上所占比例超过60%，面源污染风险等级偏高；16 a间，极高风险区面积减少最多，为35.74 km²，而中风险区面积增加最多，为38.69 km²。 ③面源污染风险等级距离“源”越近，风险等级越高，表现为中部高于边界，南部高于北部，而极高风险区是面源污染的关键区域。 ④16 a间中风险区转出面积最多，为80.93 km²。茈碧湖镇、凤羽镇和右所镇三镇交界处以及牛街乡的北部是面源污染风险等级转移的主要区域。 [结论] 关键区域的景观优化、种植业调整等措施对减少氮磷的流失及风险等级格局的改变具有更积极的作用，可进一步改善洱海未来水环境。     

西藏尼洋河流域土地景观格局演变的生态风险分析

针对青藏高原流域生态景观格局的演变所引起的生态风险问题,选取青藏高原生态脆弱区的尼洋河流域为研究区域,以1980年、1995年、2010年、2020年4期土地利用数据为基础,根据景观生态学理论将尼洋河流域划分为814个生态风险评价单元,构建景观生态风险评价模型,对尼洋河流域景观生态风险的时空动态演变特征进行了评价和分析。结果表明：(1)尼洋河流域近40年来的6种土地利用类型面积皆发生了改变,其中水域和建设用地变化幅度最明显;(2) 1980—2020年流域内高生态风险区与中生态风险区面积增加,流域内总体景观生态风险呈增加的趋势,生态恶化的区域主要发生在尼洋河干流河谷区和高海拔区;尼洋河流域各期景观生态风险等级以尼洋河干流为轴线呈现对称式分布,跟随海拔高程的上升生态风险等级增加;(3)尼洋河流域景观生态风险空间分布呈逐年上升的正相关性,在空间上表现为集聚效应。综上,1980—2020年尼洋河流域生态风险总体呈上升的趋势,人类活动和气候变化是驱动生态恶化的重要因素。     

秦巴山地景观生态风险的时空分异

[目的] 科学评估秦巴山地景观生态风险,为区域内生态安全建设和可持续发展提供科学依据。[方法] 以秦巴山地2000—2020年3期地表覆被数据为基础,应用空间分析法和地形分布指数法,定量地分析秦巴山地景观生态风险的时空特征,以及其在各地形梯度上的动态变化。[结果] ①秦巴山地景观生态风险整体偏低,空间差异特征显著,且存在着明显的空间集聚效应,呈东西两侧跟中间高,南北低的空间分布格局。②2000—2020年,秦巴山地景观生态风险呈下降趋势,低生态风险区明显扩张,高生态风险区显著缩小。③高生态风险多集中分布于海拔高、地形复杂或海拔低、地形平坦地区,低生态风险在中等地形梯度地区呈优势分布。[结论] 秦巴山地景观生态风险整体呈下降趋势,表明区域内生态环境质量有所提升;秦巴山地景观生态风险的空间分布格局受地形影响较大,且相对稳定。     

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。     

景观格局变化下陕西汉江流域生态价值与风险的相关性研究

陕西汉江流域是"南水北调"中线工程的主要水源地,属于国家重点生态功能区。研究流域内景观格局的时空变化特征、生态系统服务价值和景观生态风险的相关性,对保持流域内生态系统稳定性、保障流域生态安全具有指导意义。基于2000年、2005年、2010年、2015年、2020年陕西汉江流域5期土地利用数据,采用景观格局指数计算、生态系统服务价值评估、景观生态风险评估等方法,研究景观格局变化下生态系统服务价值、景观生态风险的时空演变机制及空间相关关系。结果表明:(1)2000—2020年,流域内景观格局斑块破碎程度降低、异质性和连通性减弱、多样性增加,各地类景观向复杂化方向发展;(2)研究时域内,研究区ESV总体增加5.23亿元,气候调节价值最高,占比41.70%,以较低和中等价值等级为主,占比约61.62%;(3)研究时域内,研究区ESR整体呈小幅减少趋势,降幅1.40%,以较低和中等生态风险等级为主,占比约61.55%;(4)陕西汉江流域生态系统服务价值与生态风险之间存在显著负向空间相关性。景观格局变化使陕西汉江流域生态系统服务功能升高,生态风险降低,两者空间自相关性减弱。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路。[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主导功能进行“四型”小流域治理模式配置。[结果]牛栏江流域上游保护区共划分9个子流域,确定4个水土保持分区;在各水土保持分区分别构建以生态安全型、生态景观型、生态经济型和生态清洁型为主的“四型”小流域治理模式。[结论]子流域可作为牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式配置的基本单元,水土保持主导功能可作为“四型”小流域模式配置的依据,提供因型施策、精准至区的水土流失科学治理模式。     

基于LUCC的汤浦水库流域生态价值变化过程研究

[目的]探究水库开发建设及管理活动对汤浦水库流域土地利用及生态环境效应的影响,为水源地水库污染防治及运行管理提供参考。[方法]通过ENVI遥感解译水库流域从建库前至今5个不同时期的土地利用状况,分析水库流域LUCC转移矩阵和生态价值指数,并基于ArcGIS空间分析,对流域内主要污染监测控制区进行识别,同时对水库流域内现有居民搬迁后流域生态价值指数变化趋势进行预测。[结果]流域主要LUCC表现为林地—草地—林地;近20 a流域生态价值指数呈N字形趋势,在2008年达到最高,流域中部山地林区的生态价值指数高于其他区域且生态价值较为稳定;流域重点监控区应设在沿S212省道东西走向一段及王坛镇区域;逐步实施流域生态搬迁以后,流域相对生态价值指数上升趋势先慢后快。搬迁地的生态价值指数由0.015增加至0.081,相应的,全流域的生态价值指数提高11.2%。[结论]水库流域近20 a生态环境保护良好,退耕还林工程的实施以及人类活动是影响水源地水库保护区生境质量变化的主要原因。     

岷江上游景观格局与土壤侵蚀变化——以杂古脑流域为例

[目的]探索不同景观格局对流域土壤侵蚀过程的影响及动态变化,为岷江上游的生态保护和恢复工作提供依据。[方法]应用景观生态学理论与通用土壤流失方程(USLE)分析岷江上游杂古脑流域1990年和2015年的景观格局变化与土壤侵蚀变化。[结果]杂谷脑流域景观类型动态主要表现为草地面积由70 125hm~2增加到82 568hm~2,林地和耕地面积少量增加,未利用的其他地类面积减少了12 542hm~2。该区域25a来植被覆盖度显著提高,土壤侵蚀程度显著下降;2015年中度侵蚀强度以上的土壤侵蚀发生面积均出现下降,极强度侵蚀活动的发生面积下降了36 102.69hm~2。[结论]25a间杂古脑流域以草地为主的植被恢复和景观格局变化,有效降低了该区域的土壤侵蚀强度,减少了水土流失。     

基于生态设计理论的黄土丘陵区淤地坝景观再造与更新

[目的]针对黄土高原干旱地区生态环境脆弱、景观层次单一的区域现状,探索基于生态设计理论的黄土丘陵区淤地坝景观再造与更新的理念与方法,为黄土丘陵沟壑区小流域环境治理提供借鉴。[方法]以陕西省绥德县辛店沟水土保持示范园北侧淤地坝景观改造设计为例,在现状调研的基础上,进行人工湿地工程改造设计方法研究。[结果]丘陵区淤地坝景观的再造与更新应以生态设计理论为基本指导,对丘陵区淤地坝改造实施自由表面流人工湿地综合工程措施。[结论]丘陵区沟壑地环境治理应综合考虑水土保持、景观生态、旅游观光等多重功能,通过实施低影响开发措施,充分发挥区域环境的最佳生态效益,并兼顾经济效益与社会效益。     

基于CLUE-S模型的南四湖流域土地利用及其生态效应评估

[目的]分析南四湖流域土地利用变化的生态效应并探讨其动态演变特征,为流域土地资源的合理开发利用和生态系统的保护提供参考。[方法]基于南四湖流域2000至2015年土地利用数据,利用生态系统服务价值核算模型及CLUE-S模型对南四湖流域的生态服务价值及其动态演变特征进行计算和分析。[结果]2000—2015年南四湖流域耕地、草地和未利用地面积减少,林地、水域/湿地和城乡建设用地面积增加,南四湖流域整体生态系统服务价值增加了9.10亿元,但粮食生产、气体调节和保持土壤等生态功能分别下降了0.85%,0.85%和1.29%,生态问题依旧存在,生态系统服务价值分布不均匀,生态减值区的分布范围大于生态增值区。2030年流域内生态系统服务价值略微增加,而粮食生产、气体调节和保持土壤等单项生态系统服务功能继续下降,生态价值极低区以城市为中心向四周扩张,生态增值区范围缩小。[结论]虽然研究区内生态系统服务价值呈上升趋势,但生态价值分布不平衡,生态服务功能有升有降,因此有必要制定相应的措施,来控制土地利用类型的转换,平衡流域内的生态环境。     

东阳江流域生态系统健康评价

[目的]通过对东阳江流域生态系统健康进行评价,旨在为该区生态补偿体制的制订提供参考。[方法]参考环保部《流域生态系统健康评价技术指南》,建立水域生境结构、水生生物、水域生态压力、陆域生态格局、陆域生态功能和陆域生态压力共6大类17项评价指标,对东阳江流域29个评价单元进行生态系统健康评估。[结果](1)东阳江流域生态健康等级处于一般及以上水平,其中优秀、良好和一般的评价单元分别占6%,60%和34%。(2)水域生态系统健康的主要限制因子是水质质量指数;陆域生态系统主要限制因子为森林覆盖率、建设用地比例、重要生境保持率及水源涵养功能指数等。(3)山地丘陵地区流域生态系统健康等级高,平原与盆地地区健康等级低;上游健康等级高,中下游人口密集地区健康评价等级偏低。[结论]东阳江流域生态系统健康等级差异的根本原因是人类活动类型及强度的地区差异,而干流水质质量较差,建设用地比例高,点、面污染源排放量大是其主要的生态环境问题。     

生态移民安置区土地利用景观格局的稳定性研究——以宁夏回族自治区红寺堡区为例

[目的]探讨2005,2010和2015年3个时期红寺堡生态移民安置区土地利用景观格局特征,根据景观格局指数分析景观格局稳定性的变化,为生态移民后续产业发展提供参考。[方法]通过构建土地利用景观格局稳定性评价模型,利用红寺堡区2005,2010和2015年3期数据,从景观类型组成、斑块特征和景观异质性3个方面分析景观格局稳定性,并对主因子进行探测。[结果]近10a来,红寺堡区土地利用景观格局发生了较大变化,主要景观间的转换较为频繁,且表现为单向转换的特征;整体的景观格局稳定性下降,草地和耕地是红寺堡区主要的景观类型,是调控土地利用格局稳定性的主要组成部分。地理探测结果表明,面积、面积比、斑块个数、斑块数比、斑块密度、平均值和标准差在3个时期都对景观稳定性有较大影响,而其他指标的变动较明显,波动较大,整体上对景观稳定性的影响较小。[结论]2005—2015年,红寺堡区土地利用景观格局稳定性变化明显,不同时期、不同阶段的土地利用景观格局的稳定性变化也不相同。     

2006-2018年汾河流域土地生态安全预警测度及时空格局演变

[目的]开展汾河流域土地生态安全预警研究,为流域土地资源科学合理利用及可持续发展提供参考。[方法]采用乘算模型、空间自相关及地理探测器方法分析2006-2018年流域土地生态安全警度的时空格局演化特征及主导因子。[结果]①2006-2018年汾河流域土地生态安全警度演变趋势为向上开口抛物线的曲线特征,且由“较不安全”向“临界安全”状态转变。②空间上土地生态安全警度呈现“大集聚,小分散”的特征,并经历“下降-提高”的过程。③警度空间自相关由“正相关-负相关-正相关”转变,与流域土地生态安全警度时空格局分布基本一致。④影响流域土地生态安全的主导因子为经济发展水平、环境保护投入与治理力度、土地利用效率。[结论]未来应优化汾河流域生产、生活、生态空间布局,建立流域生态补偿机制,加大环境保护与科研投入力度促进流域的生态安全水平的提高。     

沪灞国家生态文明先行示范区生态风险评价与管理

[目的]开展城市生态风险评价研究,揭示景观格局变化对城市生态风险空间变化的影响,以期为西部地区绿色城镇化与城市生态建设提供决策参考.[方法]选取西安市浐灞国家生态文明先行示范区为研究对象,以2004,2009,2014年的遥感数据为基础,开展生态景观格局变化分析,构建研究区生态风险指数,拟合区域生态风险变化,对研究区2014年生态风险和生态服务价值进行空间叠加和优化厘定,在分析生态风险的时空变化规律的同时给出研究区生态发展优化调控对策.[结果]区域景观由原来农田景观控制的绝对状态变成多类型控制的城市景观,区域景观风险指数上升了25％,但区域生态系统服务价值上升了5.5％.[结论]浐灞生态区成立10 a以来生态风险空间分布差异明显,但由于该区坚持生态立区策略,区内多建大型生态项目,虽然该区在短期内呈现出生态风险指数上升的问题,但随着项目完成建设,区域风险会回落到一个新的稳定状态,且区域生态系统服务价值上升,表明其生态策略有利于该区生态系统发展.