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。     

“三生空间”视角下万州区景观生态安全评价及其耦合特征分析

为了探究典型生态脆弱区的景观生态安全格局变化规律,以万州区为例,从三生空间视角出发,综合运用景观生态学、地统计学和耦合协调模型,系统分析了万州区2009—2018年景观生态安全时空变化特征和耦合协调特征。结果表明:(1) 2009—2018年,万州区以林地生态空间为主,城镇生活空间迅速扩张,农业生产空间缩减较多,土地利用程度提高;(2)万州区景观生态安全整体处于较高水平,呈现中部高、东北—西南低的空间分布特征,安全区集中分布在城镇中心,呈明显的"L"型分布,不安全区主要沿长江流域分布;(3)万州区景观生态安全存在较强的空间正相关关系,"高—高"聚集区主要分布于城镇中心,"低—低"聚集区集中分布于甘宁镇、响水镇和龙沙镇;最佳拟合模型为高斯模型和线性模型;(4)万州区"三生空间"景观生态安全的耦合协调度水平不高,整体上呈现"中部高,四周低"的空间分布特征,河流地区的景观生态安全在"生活—生态"空间上还未实现同步发展,城镇中心的景观生态安全在"生产—生态"空间上也处于失衡发展阶段。因此,优化布局各类土地利用类型,控制城镇生活用地的有序扩张,提高生态用地的稳定性和抗干扰性,促进三生空间生态安全的协调发展,对于万州区未来的生态建设和可持续发展具有重要意义。     

2000-2020年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响

[目的]分析淮南矿区2000—2020年土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。[方法]以淮南矿区为研究对象,选取2000,2010,2020年3期土地利用数据,以格网尺度量化不同土地利用变化发展阶段下碳源/碳汇/碳排放的时空格局,基于冷热点分析碳源/碳汇/碳排放的空间格局。[结果](1)2000—2020年,土地利用类型由单一用地为主转换多种土地利用类型同时发生,其中,建设用地面积增大,导致碳源效应增强,碳汇效应相对减弱,碳排放量持续增加,碳源年增加量为2.76×10⁶ t,碳汇年增加量仅为130 t,碳排放年增加量为2.76×10⁶ t;(2)碳源和碳排放空间分布特征基本一致,中部建成区和西北矿区是碳源和碳排放的主要集中区,碳汇主要聚集在东部、西部边缘区和西部部分矿区;(3)中部建成区是碳源和碳排放的显著热点、热点区域,以显著热点变化特征为主;显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区。[结论]淮南矿区的碳减排和低碳效应需要着重关注北部大面积的平原耕地区域,控制该区域矿区...     

秦岭地区近40年土地利用变化及其生态环境效应

为探究秦岭地区的土地利用和生态环境效应的时空变化,基于1980—2018年的土地利用数据,通过生态环境质量指数、地统计分析、冷热点分析等方法,对秦岭土地利用的时空演变特征及其生态环境效应的时空分异性,以及影响生态环境质量的主要土地利用转型及贡献率进行了研究。结果表明：(1)秦岭地区耕地面积持续减少427 km²,建设用地面积大幅上涨395 km²,其余地类变化较小;(2)研究区生态环境质量指数稳定在0.557～0.559,在研究时段内整体有所下降。空间分布格局呈现“中部高,南北低”的特征;(3)生态环境质量改善区主要分布在华阴市北部、商南县北部等8个热点区域,生态环境恶化区主要分布在商州区的南部、长安区北部等10个冷点区域。(4)旱地转化为草地、林地等生态用地是生态环境质量改善的主要因素;林地退化、草地转化为旱地、旱地变为建设用地导致生态环境质量恶化。土地利用类型的转换是影响生态环境效应的主要因素,秦岭地区实施的生态修复工程取得了一定的效果。在秦岭生态保护工作中应该合理开发建设用地,并提升生态用地的质量。     

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。     

2000-2020年漓江流域景观生态脆弱性时空分异

漓江流域是我国南方脆弱岩溶环境的重要生态安全屏障。通过景观生态脆弱性评价优化国土空间治理,可为岩溶区生态修复和脱贫攻坚成果提供科学依据。基于土地利用、遥感信息和GIS空间分析平台,应用景观指数、时空统计、空间分析、地理探测等方法,从多维时空尺度分析了漓江流域景观生态脆弱性及其时空变化规律。结果表明:(1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,面积占全流域的90%,近20年其变率小于0.37%,扩张强度小于3.59%,流域景观格局稳定; 建设用地增长最快,扩张强度高达72.97%,动态度明显高于其他地类,城镇化进程是景观格局的主要驱动因素;(2)景观生态系统以中低级脆弱区为主,占总面积的56.53%,高危脆弱区面积占比小于10%; 形成城镇化中心低值聚集,山地区高值连片的分异格局; 近20年一级、五级脆弱区扩张强度分别为1.70%,1.36%,中高级脆弱区面积扩张强度-2.59%,流域景观生态脆弱性减弱。(3)LEV空间分异呈现人工景观低值化与自然景观高值化格局。桂林市区是低—低相邻的冷点,周边山区为高—高相邻的热点,近20年冷点、热点范围都略有扩大,景观生态脆弱性与城镇化有显著的正向空间依赖性。(4)城镇化及坡度变化对脆弱性的解释度最大,其q值分别为0.2689,0.250 8,是LEV空间分异的核心驱动,自然和人工因素共同决定了LEV时空分异。漓江流域土地利用应坚持综合治理和系统规划的原则,统筹城乡土地利用和国土空间规划,系统融合城市与乡村、自然与人工景观类型及功能。     

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。     

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25 596.51 km²,占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。     

重点生态功能区生态系统服务价值时空变化特征及启示——以湖北省宜昌市为例

生态系统服务价值评估一直是生态系统服务研究的重点和难点,认识和理解生态系统服务价值特征对制定合理的生态系统管理目标具有重要意义。以重点生态功能区——湖北省宜昌市为例,基于宜昌市2000年、2005年和2010年土地利用数据,采用价值系数法估算宜昌市生态系统服务价值,分析10年间宜昌市生态系统服务价值时空分异特征。结果表明:(1)10年间,宜昌市生态系统服务价值相对稳定,约为342亿元/a,年均增长0.01%。林地对生态系统服务价值贡献最大,约占80%,水源涵养服务功能价值最高,约占16.8%;(2)宜昌市生态系统服务价值呈现明显的西部高、中心城区和东南部低的分布格局;(3)根据生态系统服务价值空间分布特征,宜昌市未来生态系统管理应按城镇环境维护区、农业生态保护区和生态安全屏障区3大生态功能分区制定相应的发展战略目标。     

锡林郭勒盟生态安全评价及生态调控途径

在"自然生态-干扰胁迫"框架下,构建锡盟生态安全评价模型,分析2000—2015年生态安全时空演变格局;利用局部空间自相关分析其空间集聚状态,并采用重心迁移模型追踪生态安全重心变化轨迹,最终提出生态调控途径。结果表明:1)生态安全空间分布差异显著,东北高西南低,且呈现空间集聚态势,高-高值区毗邻,低-低值区毗邻;2)生态安全值上升,生态安全有所提升,但一般安全区仍然分布较广;3)生态安全重心主要位于西乌珠穆沁旗,向东北迁移,不安全重心向西南迁移至阿巴嘎旗境内;4)土地利用是促使生态安全变化的主要驱动力,建议开展分区生态调控,实行"一区一策",践行生态保护与社会协调发展的新模式。     

生态脆弱区土地生态安全动态评价——以河北省张家口市为例

[目的]通过研究河北省张家口市土地生态安全的演变趋势及时空差异特征,旨在为张家口市土地资源管理及可持续利用提供科学依据。[方法]从土地自然基础状况、土地利用状况、土地污染、退化状况、土地景观格局状况、土地生态建设状况及土地社会经济状况6个方面构建张家口市土地生态安全评价指标体系,运用综合指数法对张家口市2000和2010年土地生态安全状况进行动态评价,分析其土地生态安全动态变化趋势及其空间异质性特征。[结果]2000—2010年张家口市多数区县的土地生态安全评价综合指数呈增长趋势,且土地生态安全状况多处于安全、较安全及敏感态,土地生态安全状况处于风险态和恶劣态的区县主要集中在中部市区及其周边地区。[结论]近10a来,张家口市土地生态安全状况总体变好,这与退耕还林还草工程及其他生态建设工程的实施具有密切关系。     

基于景观生态安全格局的成都平原与龙门山脉过渡带土地资源开发利用

[目的]基于景观生态安全格局的土地利用研究,为缓解人地矛盾、经济发展与生态保护提供科学依据。[方法]以成都平原与龙门山脉过渡带的四川省绵竹市为例,基于遥感和GIS技术,在提取和分析20a来土地利用变化及其地形因子响应基础上,以生态用地保护为目标,选取地形和土地覆盖类型为阻力因子,应用最小累计阻力模型构建景观生态安全格局。通过与土地资源现状的叠加,对不同景观安全水平的土地资源进行划分。[结果]研究区土地资源分为优先开发、适度开发、限制开发、禁止开发等4种类型,其面积分别达7 218.39,17 974.75,21 545.39,77 791.46hm2,并分析各类型土地利用特征,提出了相应的土地资源开发利用规划。[结论]基于景观生态格局理论与方法,提出的不同生态安全水平的土地用地规划,有利于区域生态安全保护和土地资源持续性利用。     

苏南地区土地利用的生态敏感性分区

[目的]开展土地生态敏感性分区研究,剖析区域不同土地利用方式下土地生态环境状况,为区域土地利用规划等提供依据。[方法]以苏南地区典型城市宜兴市作为研究区,采用USLE与景观安全格局方法划分水土流失敏感区和生物多样性敏感区,进而得到宜兴市土地利用的生态敏感区。[结果]宜兴市土地利用生态敏感程度总体较低,一般敏感区与低敏感区面积接近区域总面积68.17%,极敏感区分布集中,敏感等级由南部山区向北部平原逐步降低。[结论]USLE与景观安全格局相结合进行土地利用的生态敏感性分区研究,可以发挥两者的长处,综合和定量分析不同因素对区域生态环境的影响。     

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。     

基于最小累计阻力模型的南京市生态安全格局构建

[目的]构建科学合理的生态安全格局,为生态文明建设背景下统筹推进市域国土空间可持续发展提供参考。[方法]基于生物多样性、水资源安全、地质灾害规避对江苏省南京市生态用地重要性进行定量评价,进而识别生态源地;参考PM_(2.5)浓度、夜间灯光数据对物种迁徙的影响构建修正后的生态阻力面;通过最小累计阻力模型(MCR)构建区域生态安全格局。[结果]南京市生态源地面积490.3 km~2,基本涵盖国家级和省级自然保护地,识别结果较为合理。修正后生态阻力面的阻力值范围在0～43 854.6之间,阻力值较大的区域位于鼓楼区、秦淮区、建邺区东部等长江南岸,浦口区中部、玄武区中部、江宁区东北部等区域阻力较小,能够较好地表征区域生态过程差异。依托生态源地、缓冲区、生态廊道等核心组分,形成了"一带三区多轴"的南京市生态安全格局框架。[结论]改进后的生态安全格局构建方法行之有效,以此构建的生态安全格局框架与现有《南京市主体功能区实施规划》更加契合。     

1990-2017年哈尔滨市城乡生态耦合及其安全格局构建

[目的]探究哈尔滨市中观尺度上城乡空间各类生态要素的衔接模式与生态廊道布局的细节优化措施,旨在实现城市内部与乡村的生态系统联动,提升区域生态效益,为相关生态规划部门提供决策参考。[方法]基于景观生态学原理及GIS技术,以生态阻力值较大的重要河流廊道为边界,根据城市发展动向,裁切出哈尔滨市城乡空间在中观尺度上的研究范围。通过分析哈尔滨市1990-2017年土地利用变化,得出各类生态要素在时空尺度上的耦合模式演变,为生态安全格局构建及优化提供方向。运用形态学空间格局分析法(MSPA)对研究区域生态要素的核心区、桥接区及岛状斑块等进行识别与评价,根据dPC指数提取出重要生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)得出潜在生态廊道,通过科学计算对连通性较弱的区域进行规划补充,归纳廊道缓冲区宽度、核密度及生态断裂点,并结合生态耦合机制的时空变化对生态安全格局进行细节优化。[结果]通过各类生态要素在中观尺度上的耦合模式变化,确定了哈尔滨市城乡生态源地及廊道细节优化策略,形成稳定可持续的生态安全格局,归纳总结了因地制宜的优化建设措施。[结论]哈尔滨市共计15处核心区为原生态源地,重要生态廊道为42条,一般生态廊道为63条,主要分布于研究区域北部。优化后的生态安全格局补充了11处生态源地和220条潜在规划生态廊道,廊道适宜建设宽度为60 m。     

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;...     

基于投影寻踪模型的河南省耕地生态安全评价

耕地生态安全关系到粮食供给、社会稳定和经济社会可持续发展,对河南省2006—2015年的耕地生态安全状况从时空角度进行了分析评价,为指导区域耕地合理、可持续利用提供科学依据。运用PSR模型构建了耕地生态安全评价指标体系,运用准确度较高的投影寻踪模型进行了评价指数的测算。结果表明:（1）人均耕地面积、单位耕地面积化肥负荷、第一产业占GDP比重、耕地垦殖率、城镇化水平已经成为影响河南省耕地生态安全状况的主要因素;（2）研究期间,河南省耕地生态安全综合评价值从0.893 7增加至0.941 9,呈现出“快速上升—缓慢下降—波动上升”的阶段性发展态势;（3）根据耕地生态安全综合评价值的变化规律,将18个评价单元从时间维上分为快速上升区、慢速上升区和基本稳定区3种类型,在空间维上分为安全级别、良好级别、敏感级别、风险级别、危险级别5种划分类型;（4）2006—2015年,除了郑州,其他17个省辖市耕地生态安全综合评价值均呈上升态势,城镇化水平、人口密度、人均耕地面积、第一产业占GDP比重是影响郑州耕地生态安全的主要因素。     

中原经济区核心区土地资源生态安全评价

采用熵权赋权法构建了中原经济区核心区土地资源生态安全评价指标体系,综合评价了2002—2011年中原经济区核心区土地资源生态安全动态。结果表明,2004年中原经济区核心区土地生态安全指数增加到最大值0.675 5,土地安全等级为“Ⅱ”级,较安全,2011年土地安全指数下降到0.310 6,土地安全等级退化为“Ⅳ”级,较不安全。2002—2011年,郑州市、许昌市和焦作市的土地资源生态安全动态呈“单峰”型,开封市和新乡市的土地资源生态安全动态呈“双峰”型,洛阳市的土地资源生态安全动态呈“U”型。中原经济区核心区土地资源生态安全的空间变化呈现出“以郑州为中心,南北恶化、东西好转”的特点。