景观生态学在河流生态修复中的应用

景观生态学强调景观的时空变化,非常适于评价和定量描述河流的变化,已被广泛用来管理和修复河流生态系统,对我国大规模的水土保持生态环境建设将产生深远而重要的影响。基于景观生态学的预案方法是生态修复的有效工具。     

土地复垦矿区的景观生态质量变化

为揭示土地复垦对矿区景观生态状况的影响,以徐州市贾汪矿区为例,运用RS、GIS和景观生态学方法,从生态系统稳定与干扰程度2个方面构建景观生态质量评价模型,并分析评价了该区的景观生态质量及变化。研究结果表明:2001-2010年间,贾汪矿区景观生态质量发生了明显变化,总体呈变好的趋势。2001年和2010年景观生态质量达到稳定和较稳定的面积分别为49994.86和56160.31hm2,2010年比2001年增加了6164.45hm2;从总体变化看,变好和略微变好的地区约占28.23%,主要分布在破坏较少的山区和煤矿复垦区,表明土地复垦工程对矿区生态环境起到了一定的改善作用。变差和略微变差的地区约占19.44%,表明部分地区生态环境质量仍在下降,主要由于城镇化的快速发展,煤炭开采的继续,环境保护措施不及时以及复垦地区的二次塌陷、治理标准低等原因。因此,需加大对生态脆弱区的环境保护,完善矿区复垦技术规程,制定生态修复策略,从而实现矿区土地的可持续发展。     

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。     

渝西方山丘陵区小流域景观格局演变分析

以渝西方山丘陵区张家沟小流域为空间范围,基于遥感和地理信息系统技术,运用多样性指数、优势度、破碎度和分离度等景观生态学定量化指标,分析了该流域1957,1976,1982,1992和1998年土地利用与景观格局的演变规律。运用分形理论计算得到了各种景观的分维数,以此为依据探讨了各种景观形态的复杂性。研究结果表明,随着时间的推移和经济的发展,张家沟小流域各种景观的多样性指数、破碎度和优势度以及景观的分离度发生了较为复杂的不均匀变化,变化的节律性与区域农业经济政策、人口的增长和经济的发展具有很好的对应性;各种景观形态的复杂性程度排序为:居民地>林地>水田>旱地>园地>水域;应用RS和GIS技术,借助景观生态学的研究方法,探讨小流域景观格局的演变,是区域土地利用与土地覆盖变化过程、格局和机理研究的有效方法。     

基于景观生态安全格局的县域建设用地开发策略研究——以福建省永泰县乡村振兴实践为例

[目的]在景观生态安全保护的基础上提出建设用地分区开发策略,为缓解人地矛盾、协调经济社会生态持续发展,以及乡村振兴战略实施提供科学依据。[方法]以福建省永泰县为例,借助GIS空间分析技术、景观安全格局理论方法,选取地形地貌和土地景观利用类型为主要阻力因子,构建不同安全水平的景观生态安全格局,并获取不同乡镇的生态安全综合得分。此外,结合主成分分析法,以乡镇为评价单元,选取合适的评价因子,获得不同乡镇的经济发展需求能力得分。[结果]综合考虑生态安全格局和经济发展需求能力二者的得分情况,可将研究区土地分为优先、适度、控制和禁止4类建设发展区,并提出建设用地发展方向与开发策略。[结论]基于构建景观生态安全格局的思路方法,弥补了传统空间发展布局仅考虑经济发展而轻视生态保护的缺陷,可广泛应用于研究区的生态保护、空间规划管制以及防止建设用地无序蔓延等方面。     

渝西方山丘陵农村社区生态安全动态分析

以渝西方山丘陵农村社区张家沟小流域为研究区,基于RS和GIS技术,运用破碎度指数、分离度指数、优势度指数、干扰度指数、脆弱性指数和风险指数等景观生态学量化指标分析了该农村社区1957,1976,1982,1992和1998年景观格局的演变规律;同时,根据生态风险与景观格局之间的联系,建立了生态安全与景观格局之间的关系,计算得出了研究区不同年份生态安全综合指数值.结果表明:(1)1957年以来,研究区生态安全状况整体较好,国家一系列生态建设工程对当地生态环境保护起到了积极作用,但人类活动进一步加剧了生态环境的退化,生态安全呈弱化趋势;(2)随时间推移和经济发展,研究区各景观指数发生了较为复杂的不均匀变化,其变化的节律性与该区农业经济政策、人口增长和经济发展具有很好的对应性.     

基于GIS的帽儿山景观生态综合评价

景观生态综合评价对区域区划有重要的意义,以黑龙江帽儿山为例,以2006年林相分布图、Landsat TM遥感数据、地形图、二类调查数据和其他数据材料为数据源,以GIS为技术手段,选取景观类型破碎度、景观形状指数、土壤侵蚀类型、地形因素（坡度）、土地利用类型、植被盖度指数与气象因子（年降水量）7个指标对研究区域进行景观生态综合评价,在此基础上进行景观生态区划。研究结果表明:（1）全面分析景观生态综合评价指数并进行分级处理和景观区划,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级区域,分别代表好、较好、中、较差和差5个级别;（2）不同景观生态综合评价区域面积所占比例的排列顺序为:Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅴ,Ⅱ级区域所占的比例最大,在整个研究区域中占据绝对的优势,区域景观生态质量属于较好水平;（3）景观生态质量垂直分异明显,第一、二高程带的景观质量较好,Ⅱ级区域在一、二高程带所占比例较大,在第二高程带达到最大,第三、四和五高程带的景观质量较差。可见基于DEM模型和景观生态综合评价揭示景观生态质量的空间特征。     

矿区土地复垦景观格局变化和生态效应

为了揭示矿区土地复垦对项目区景观格局的影响及生态效应,应用GIS和景观生态学方法,以徐州市九里矿区土地复垦项目为例,分析了该区土地利用结构和景观格局变化。结合景观格局优化目标建立了相应的评价指标体系并利用层次分析法对各评价因子赋以权重,对矿区复垦的生态效应进行评价。结果表明,矿区土地复垦项目的实施对区域生态环境起到一定的改善作用,但部分评价因子呈现出正效应或负效应,如:平均斑块面积增加、生态服务价值增加、生态廊道的密度和面积增大使生物多样性提高等为正效应,但由于生态廊道的建设,宽度的增加和密度的增加,对景观斑块进行切割,降低了最大斑块面积,使斑块破碎度提高而对矿区生态系统造成负面影响。因此在土地复垦过程中应采取生物、工程、技术措施来进行生态补偿。     

基于生态补偿的低丘岗地改造与景观生态设计

低丘岗地改造是对景观单元的空间结构进行调整和重新构建。以湖北省红安县盐店河村为例,在完成生态调查和景观生态分区的基础上,制定了两个景观设计方案,并结合景观空间格局分析、景观稳定性评价以及生态服务价值测算,对两个景观生态设计方案进行了比较。结果显示:以增加耕地为目标的土地整理设计思路制定的方案,虽然采用了各种农田水利和护坡工程措施,但由于加大了对荒草地的开发,进一步减少了景观组分,降低了景观生态的稳定性,由原来的0.546下降为0.340,而生态服务价值为109.85万元/a,略有提高;以生态补偿为目标制定的方案,引进了新的景观组分,坡旱地改造为生态林地和经济林地,因而景观生态稳定性得到较大提升,达到0.66,生态服务价值也得到较大提高,达到139.65万元/a。     

时空动态视角下快速城市化地区景观生态风险评价与分区

景观生态风险是区域景观受多种风险源长期干扰的累积结果。立足风险发生的“历史-现期-未来”动态视角探讨景观生态风险分区管控策略可为优化区域生态风险管理提供思路借鉴。为科学认知景观生态风险的空间分异格局，继而制定空间分区管控策略，研究基于快速城市化地区的风险动态管控需求，构建了“历史-现期-未来”时空动态视角下的景观生态风险评价与管控分区框架，并以江阴市为例，探讨其风险变化的时空过程、演变特征、未来趋势及差异化管控策略。结果表明：1）2005—2020年，伴随城市化演进，江阴市耕地减少12.76%，建设用地增加13.53%，景观类型转化剧烈、景观破碎度持续增加。其中，耕地和生态用地转化为建设用地的程度较严重，而建设用地集聚分布态势显著。2）江阴市生态风险呈现“北低南高”的空间分布格局。低风险区集中分布在北部水域及乡镇建设用地核心区，高风险区分布在南部水域、沿江地带及乡镇建设用地扩张边缘区。3）基于风险的动态变化过程，江阴市景观生态风险演变类型可划分为维持型、升级型、缓和型和波动型。继而，依据风险现状和未来趋势进一步分析不同区域的风险控制需求与风险走向，细化具体的防范区，不同区域在风险防范紧迫性、管控重点等方面存在显著差异。总体上，集成景观变化“历史-现期-未来”视角的风险评价和管控框架有益于从时空动态全过程理解城市化地区景观与外界干扰之间的复杂相互作用，研究结果可为城市生态风险管理及促进区域国土空间布局优化提供决策支持。     

刘家峡库区景观空间格局分析

为了给研究区域农业生产的合理布局及生态恢复方案提供依据,以刘家峡库区北部东乡县典型小流域碾子沟和库区南部积石山县典型小流域三坪沟为研究对象,采用野外调查和遥感解译的方法,利用ArcGIS、ArcView等软件对航摄地形图进行目视解译,分析土地利用结构、人工干扰方式和强度等对景观空间格局的影响特征。结果表明:1)库区南北景观基质均为未利用土地(主要指荒沟荒坡),土地利用难度大;2)库区北部景观斑块特征较南部复杂,南部较北部更适合农业生产;3)库区南部景观多样性较北部高,景观类型丰富,而库区北部由于降水少,景观总体受人类活动干扰小,连通性高;4)在土地利用结构和农村产业结构调整方面,库区南部应以加强复合生态农林业生产为主,北部应加强陡坡退耕种草、农牧业协同发展,并实行封育保护,促进生态环境恢复。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

基于四象限模型煤粮复合区景观生态质量时空变化及影响因素

在煤粮复合区,煤炭开采通过影响区域的景观格局,不断地冲击着原有农业景观生态系统的功能和过程,对该区域的景观生态质量及其影响因素进行分析对于矿区生态治理具有重要的理论意义和实践价值。该研究以河南省辉县市赵固煤矿为例,以行政村为评价单元,采用四象限模型对研究区景观生态质量进行了综合评价。结果表明:1)受煤炭开采活动和土地生态整治的影响,2008—2016年,研究区耕地面积总体上呈现先减少后增加的变化趋势,耕地主要向建设用地和水域转移。建设用地呈现先增加后减少的变化趋势,建设用地主要向水域和耕地转移。2)研究区的景观稳定性指数呈现先减少后增加的变化趋势,而景观干扰性指数呈现先增加后减少的变化特征。3)研究区景观生态质量在时间尺度上呈现“良好—较差—较好”的变化特征。2008年,矿井建设及开采初期研究区景观生态质量整体上较好。随着开采活动增强,到2011年研究区景观干扰程度增加和稳定程度降低,造成区域景观生态质量下降。2014年后大规模土地复垦使研究区土地利用率增加,大面积沉陷水域改善了区域景观结构,景观系统稳定性增加。4)在空间尺度上,受开采活动和土地生态整治的影响,矿区采点附近村庄景观生态质量呈现先变差后好转的变化趋势,远离矿区开采点的村庄有略微变差的趋势。总体上,与2011年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积增加,质量为差的村庄数量和面积减少,但与2008年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积仍是减少,质量为差的区域的村庄数量和面积仍是增加,表明研究区景观生态质量虽有所改善,但仍未恢复到受扰动前的景观生态质量水平。     

基于显隐性分析的青龙满族自治县景观生态风险评价空间分异研究

景观生态风险评价可揭示区域生态风险的时空变化规律,对维护区域生态安全和优化环境管理有重要意义。从景观生态风险的显隐性角度出发,选取不同的因子作为评价指标,构建了景观生态风险评价指标体系,结合GIS,Geoda等空间分析技术,并以青龙满族自治县为研究区域,进行了景观生态风险评价和空间相关性分析,揭示了景观生态风险时空分布格局。结果表明:景观斑块的破碎化等显性风险是区域风险升高的直接原因,而隐性风险例如长久以往的人类活动干扰而导致的生态系统结构稳定性的破坏无疑是诱因;2001—2013年,青龙满族自治县整体景观生态风险呈下降趋势,但风险指数仍处于较高等级,空间分布上风险等级呈西部高东部低的特征;研究期间景观生态风险指数在空间上存在着较强烈的空间自相关性,且HH聚类和LL聚类呈增强趋势;通过对风险变化区的地类变化分析可知,林地对于区域景观生态风险值的变化起着至关重要的作用,林地面积的增加有效降低了区域景观生态风险值,而未利用地对生态风险指数变化也有重要影响,应控制未利用地合理、适时、适度地开发。研究结果为研究区以及类似地域景观生态风险管理和土地利用生态布局提供参考。     

1980-2015年焦作矿区景观格局演变及驱动力分析

选取焦作矿区为研究区,利用矿区1980—2015年5期影像数据,提取矿区5期景观类型数据,并结合相关社会经济数据,分析了矿区景观格局演变及其驱动力。结果表明:35年间矿区耕地面积明显减少,建设用地、工矿用地和水域面积显著增加,林地和草地面积变化不大;各景观类型之间互有转化,其中最主要的景观类型转化发生在耕地和建设用地之间,有14.85%的耕地转为建设用地,6.02%的建设用地转回耕地。矿区各景观类型呈现不同程度破碎化、复杂化,其中林地破碎化最高,水域形状最复杂,耕地形状趋于规则且聚集程度高;整体景观格局破碎化加剧,形状趋于复杂,景观异质性增强,优势类别控制作用减弱;矿区土地利用结构不合理,生态环境恶化。通过驱动力分析可知,人口与农业发展因子和工业发展因子是导致矿区土地利用景观格局变化的主要原因。     

基于分形理论的土地利用景观格局变化研究——以镇赉县镇赉镇为例

为增进对土地利用空间行为变化的理解,以分形理论和景观生态学为指导,以吉林省镇赉县镇赉镇的土地利用空间数据为基础,应用GIS对土地利用类型的分形及稳定性进行了研究。将土地利用类型划分为8类:耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地、道路、居民点及工矿用地和未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明:土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维数（D）介于1.056 5～1.960 4。根据分维数对各土地利用类型进行稳定性排序:水域及水利设施 > 园地 > 耕地 > 居民点及工矿用地 > 草地 > 林地 > 未利用地 > 道路。且土地利用的形状指数、破碎化指数以及分离度指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰。研究结果可为研究区域土地资源的合理利用提供若干参考。     

煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响

为揭示煤炭资源开采对矿区土地利用景观格局变化的影响,以徐州沛北矿区为例,应用GIS、景观生态学和数理统计方法,分析了该区土地利用结构和景观格局变化,并从生命周期的角度探讨了煤炭开采对景观格局演变过程的影响。结果表明:1994—2014年间沛北矿区土地利用结构和景观格局变化显著,耕地、林地和未利用地减少,工矿建设用地和塌陷水体持续增加;景观呈破碎化和均匀化趋势,景观分形特征趋于简单化和规则化。进一步对景观指数突变检验分析可知,耕地最大斑块指数和集聚度指数分别在1999年和2001年出现突变点;塌陷水体的最大斑块指数自1995年起持续上升,而集聚度指数呈显著上升—变化不显著—显著上升的趋势。煤炭持续大规模开采导致地面塌陷、积水,耕地损毁以及快速城镇化是景观格局变化的主要原因,但随着矿区土地复垦,耕地、水体面积增大,景观破碎化程度减小,对塌陷地的治理取得了一定成效。研究结果对矿区土地复垦和受损生态景观修复具有重要的指导作用。     

土地利用景观格局演变及驱动力分析——以唐山市曹妃甸新区为例

以唐山市曹妃甸新区为研究区,运用遥感（RS）、地理信息系统（GIS）等技术方法,运用景观生态学理论研究景观动态变化,结合主成分分析方法从自然条件、区域政策与经济发展等角度,探讨了曹妃甸新区景观格局变化的驱动力因素。结果表明:1990—2010年盐田、居民点及工矿用地呈增加趋势;港口码头为新增加用地;耕地、林地则有增有减;沿海滩涂和未利用地则处于减少趋势。土地利用景观多样性增加,斑块形状复杂性降低,破碎化程度整体有所上升,景观类型趋于均衡并且更加合理发展,这些变化主要受全区总人口、GDP、固定资产投资等社会经济驱动因子和区域政策的影响,其研究对于曹妃甸新区土地利用规划和生态环境保护具有重要意义。     

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;...     

江苏省射阳县土地利用景观格局及分区

基于江苏省射阳县2010年度全国第二次土地利用变更调查的数据,利用GIS软件平台及景观生态学方法探讨射阳县土地利用景观格局特征并划分土地利用景观类型。结果表明:不同的土地利用类型在整个县域及沿景观格局梯度表现出明显的空间特征。耕地是最大优势景观类型,城镇村及工矿用地斑块形状不规则,水域及水利设施用地斑块分布连续而集中,其他土地破碎程度较高。景观指数沿样带呈现不同的变化规律。斑块密度沿样带呈现较大幅度的变化,景观形状指数变化幅度较小,蔓延度出现微幅变化。土地利用景观存在明显的镇域空间分异。黄沙港镇、合德镇、经济开发区斑块形状不规则,海通镇、新坍镇景观破碎程度较高,合德镇、兴桥镇、洋马镇斑块呈小而集聚型分布。土地利用景观可划分为高强度、中强度、低强度、弱强度四种土地利用景观区。