基于TM像元的湿地土地利用生态风险评价研究

为探讨人类活动对湿地土地利用生态风险的影响,以安徽省升金湖国家自然保护区为研究区,利用1986年、2002年、2011年TM遥感影像,将土地利用类型分为8类:建设用地、草地、耕地、林地、水域、未利用地、交通用地、园地,获取不同时期的土地利用变化信息,并结合社会经济等数据,以GIS为数据分析手段,通过多元线型回归及主成分分析,建立土地利用生态风险评价模型并将土地利用生态风险指数及社会经济因子予以像元化,分析升金湖湿地土地利用生态风险时空演变规律。结果表明:1986—2011年,升金湖地区耕地面积逐渐减少,建设用地和交通用地逐渐增加,受人类经济活动的影响,保护区土地利用生态风险不断上升,生态风险面积不断扩大,其中核心区和实验区变化剧烈,而缓冲区变化相对稳定。     

1990-2017年喀斯特自然保护区土地利用变化对生境质量的影响

[目的] 探讨自然保护区生境质量变化规律及其影响因素,为制定有效的区域生态保护政策提供科学依据。[方法] 基于Landsat系列影像数据,采用生境质量估算模型与土地利用转型生境贡献率,以贵州省兴义市坡岗自然保护区为例,分析土地利用变化对不同功能分区生境质量的影响并定量评估退耕还林还草政策情景对生境质量改善效果。[结果] 1990—2017年自然保护区土地流转主要发生在草地和耕地转为林地、其他类型转为草地和林地间。28 a保护区平均生境质量提高15.71%,且呈现先增加后减少的趋势。1990年保护区平均生境质量表现为：缓冲区 > 核心区 > 试验区,2001年以后转换为：核心区 > 缓冲区 > 试验区。在退耕还林还草政策情景下,坡岗自然保护区平均生境质量从当前情景的0.88提高到0.92,生境质量改善。[结论] 坡岗自然保护区的建立、退耕还林还草工程的实施以及人类活动的增加是影响保护区生境质量变化的主要原因。     

基于土地利用的三峡库区生态屏障带生态风险评价

[目的]揭示三峡库区生态屏障带生态风险,为库区生态风险评估及土地利用优化提供理论依据。[方法]基于遥感影像数据,运用RS与GIS技术,计算土地利用相对合理性指数,同时构建生态风险评价模型,划分高程/坡度带定量评价三峡库区生态屏障带的生态风险情况,划分生态风险等级,并对生态风险进行空间自相关分析。[结果]较低生态风险区占比例最大,为36.77%,高生态风险区及较高生态风险区主要分布在沿长江两岸建设用地及耕地较为集中的区域,土地利用相对合理性指数随高程增高逐渐变大,随坡度增大逐渐减小,研究区生态风险空间自相关分析呈现出十分显著的局部自相关性。[结论]研究区内生态风险总体呈现较低值,沿江高值区需对土地利用进行重点优化。     

基于GIS的石漠化山区县域土地利用空间变化的生态风险测度

为深入探寻石漠化山区土地利用动态变化的空间规律和土地生态环境的演变方向,利用晴隆县1988年、2000年、2016年3期遥感影像数据,在RS与GIS技术支持下运用土地利用动态变化空间分析模型、空间变化率指数、土地生态风险指数、土地利用变化综合生态风险度来测度土地利用变化对土地生态环境造成的风险。结果表明:(1)耕地、草地、未利用地三种用地类型间的剧烈转化,使研究区土地生态环境逐渐恶化;(2)人口上涨、城镇化进程加快、城乡工矿及居民用地极速扩张等对研究区的土地生态安全造成威胁;(3)近30年间土地生态风险程度呈先增大后减小趋势,但后16年间土地利用程度综合指数的增大、植被覆盖指数和多样性指数的减小,说明研究区存在石漠化程度加深、景观类型单一、生态稳定性差、土地生态风险概率加大等问题,晴隆县土地生态状况仍有恶化的趋势。土地利用变化的综合生态风险度与土地生态风险指数的测算结果相互印证,说明将上述方法用于评价石漠化山区县域土地利用变化的生态风险是可行的。     

“十二五”期间重庆市土地利用变化及生态效应

[目的]揭示"十二五"期间重庆市土地利用及生态效应变化规律,为该市用地结构调整和生态可持续发展提供理论支持。[方法]基于重庆市2011—2015年5期TM遥感影像,采用土地利用动态度、土地利用程度指数、生态系统服务价值评价法、敏感性分析等方法开展研究。[结果]"十二五"期间,重庆市耕地、林地、草地、水域湿地、建设用地和未利用地年变化率分别为-0.37%,-0.01%,-1.98%,0.67%,6.77%,-2.54%;土地利用程度综合指数由248.89提高至250.11;生态系统服务价值共减少了2.73亿元。[结论]"十二五"期间,重庆市各土地利用类型动态变化存在差异性,呈现出耕地、林地、草地、未利用地面积减少,水域湿地和建设用地面积增加的趋势,土地利用在这阶段总体处于发展期;生态系统服务总价值整体减少,生态环境轻微朝着不健康的方向发展。     

杭州市土地利用变化及生态风险评价

[目的]分析浙江省杭州市土地利用变化并对其生态风险评价,为保护该地区生态安全,合理开发土地资源和制定科学有效的规划提供理论依据。[方法]基于杭州市土地利用格局变化,构建生态风险指数,分析生态风险的时空变化及生态风险对土地利用的响应特征。[结果](1)土地利用变化主要表现为:耕地减少和建设用地剧增;耕地、林地向建设用地转移,水域、草地向耕地、林地转移;土地利用强度减缓。(2)杭州市生态风险增加,生态风险值与土地利用呈明显正相关;中生态风险区占主导地位,高生态风险区主要分布在市辖区、杭州湾,西南部的淳安县中心,生态风险等级区以此为中心向周围递减。(3)生态风险等级以低—高等级转移为主,生态风险等级上升,年均转换速率呈下降趋势。(4)生态风险对土地利用变化的响应弹性时空分异较大,市区、建德市、桐庐县响应系数下降,其风险源和风险因子趋于多样化;其他单元的响应系数上升,土地利用对区域生态风险呈正响应弹性。[结论]杭州市土地利用格局时空变化明显,土地利用的快速变化加剧了杭州市的生态风险。     

海坛岛土地利用变化模拟与景观生态风险评价

[目的]对海坛岛土地利用变化进行模拟与景观生态风险评价,为该岛的土地利用规划和政策制定提供理论依据。[方法]在福建省平潭县综合试验区规划建设的背景下,将Markov模型和CLUE-S模型相结合,模拟海坛岛2021年自然发展模式和城市规划发展模式下的土地利用空间分布格局,并用景观指数和景观生态风险指数对不同模式的景观格局进行分析。[结果](1)2021年的预测结果与2013年土地利用状况相比,在自然发展模式下森林、灌丛、湿地、农田分别减少了9.58%,5.53%,2.33%和8.82%。城市规划模式下分别减少了12.86%,6.16%,2.40%和11.67%;建筑用地面积自然发展模式下增加了24.56%;城市规划模式下增加了31.79%。(2)海坛岛的景观斑块破碎化程度日趋严重,森林、灌丛、湿地、农田、建设用地和未利用地的斑块数目均有不同程度的增加,景观面积百分比和景观形状指数上,森林、灌丛、湿地、农田均呈下降趋势,建设用地呈上升状态,未利用地变化不大。(3)海坛岛2013和2021年两种不同发展模式下的景观生态风险指数分别为0.334,0.337和0.351。[结论]海坛岛整体景观趋于破碎化和离散化,景观生态风险指数呈上升趋势,景观生态问题日渐严重。     

黄河流域景观生态风险分析及预测

[目的] 探究黄河流域近20 a土地利用变化并对2030年土地利用进行预测,分析景观格局指数,揭示生态风险状况,助力黄河流域景观保护修复和规划治理。[方法] 使用FLUS模型,根据2000,2010,2020年土地利用数据,结合社会、经济、地形、气候等因子对该区2030年土地利用状况进行预测,通过景观指数构建景观生态风险指数,并进行深入分析探讨。[结果] ①2000—2020年耕地面积减少12 150 km²,林地面积增加2 514 km²,建设用地面积增加10 620 km²。②黄河流域优势景观为草地和耕地,但优势性逐渐降低,整体景观连通性增加、聚集性减弱,景观多样性呈增长趋势,但整体仍不均衡。③工作区景观生态风险以低、较低风险为主,中风险为辅,共占该区总面积88%以上,各生态风险区在空间上相对稳定,在时间上呈逐步恶化趋势。④预测2030年建设用地面积增速减缓,耕地、草地、未利用地面积继续减少,景观破碎度增加,低、较低生态风险区域增加1.12%,高风险区域增加0.26%,其余风险区域变化较小。[结论] 国家人口增长、城市逐步扩张对土地利用影响巨大,进而导致景观破碎,加之黄河流域环境脆弱,风沙强度大,荒漠化程度高,区域生态风险增高,需要国家更加关注该区域的生态保护和高质量发展。     

西藏尼洋河流域土地利用变化对生态敏感性的影响

[目的]以西藏尼洋河流域作为高原生态脆弱区的典型代表,对流域1995—2020年土地利用变化影响下的生态敏感性进行探索分析,为该流域土地利用规划和生态环境保护提供理论依据。[方法]通过计算流域土地利用强度指数和生态系统服务价值,构建土地利用变化下的生态敏感性指数,基于土地利用强度指数和生态系统服务价值在各子流域内的时空变化,利用GIS空间分析技术获得尼洋河流域生态敏感性空间分布状况。[结果] 1995—2020年尼洋河流域林地和建筑用地面积呈增加的趋势,而未利用地和水域面积呈下降趋势;土地利用强度指数由1.725 5上升到1.725 9,土地利用生态系统服务价值减少了约3 000万元。土地利用强度指数上升的区域分布在下游流域;流域生态敏感性指数由0.3增加到9.4,流域中、高敏感区主要分布在中下游流域,且高敏感区面积呈扩增趋势。[结论]流域内区域生态敏感性变化由土地利用类型间的转移流动的方向所决定。总体而言,近25 a来流域生态敏感性对生态系统中土地利用变化的响应较为明显,中下游区域生态敏感性呈恶化的趋势。     

广州市土地利用多情景模拟及其生态风险时空响应

[目的]探讨景观生态风险对土地利用格局变化的响应规律,为促进土地资源可持续利用和维护区域生态安全提供科学支持。[方法]基于2001—2017年广州市土地利用演变情况,利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2025年自然发展情景与"三线"(生态保护红线、永久基本农田保护红线、城镇开发边界线)约束情景下的土地利用空间分布;构建景观生态风险评价模型,进而分析广州市景观生态风险状况及其对土地利用变化的时空响应。[结果] 2001—2017年,建设用地的面积大幅增加,其他用地类型面积均不断减少;建设用地、草地和未利用地的变化幅度较大。相较于2017年,广州市2025年自然发展情景下建设用地持续扩张;而"三线"约束情景下建设用地的扩张得到制约,林地、水域等用地面积减少幅度有所缓和,耕地反而略微增加。2001—2017年,广州市景观生态风险指数不断上升,风险等级空间分布呈现圈层状结构,由中心城区向外围递减,低、较低生态风险区规模总体缩小,而较高、高生态风险区规模逐渐增大。[结论]与2017年相比,2025年两种情景下的景观生态风险指数均有所提高,而"三线"约束情景下生态风险指数增幅较小,更符合广州市未来城市建设和生态保护的需要。     

基于TM影像的升金湖湿地生态安全研究

[目的]分析安徽省升金湖湿地景观格局动态变化过程,建立升金湖湿地生态安全(PSR)模型,并探讨其驱动力,为进一步开展升金湖湿地保护及其恢复研究提供科学依据。[方法]在遥感和GIS技术支持下,用1986,2003,2011年的3期TM影像为基本信息源进行分析。[结果]景观格局变化幅度较大,草地和水域面积减幅较显著;多样性指数呈上升趋势而优势度指数呈下降趋势,破碎化程度加剧,斑块类型呈多样性发展;随着景观破碎化程度增强,斑块数增加,将造成湿地生态系统片断化越严重,也会影响到湿地的调蓄能力,改变整个湿地的水文情势,减弱湿地的生态效益;另外,景观格局变化下的湿地生态安全指数趋于逐年下降状态,湿地生态安全形式处于预警状态,形势不容乐观。[结论]近年来,随着经济的发展,人口数量的增加,围垦等活动的加剧,人类活动对研究区的改造导致了自然湿地面积相对减少,升金湖湿地生态功能不断下降,经济增长和人口增长成为湿地格局变化主要驱动力。     

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。     

昌黎黄金海岸国家级自然保护区土地利用生态风险评价

根据2010年昌黎黄金海岸国家级自然保护区遥感影像图、实地调查及资料收集,应用相对风险模型(relative risk model,RRM)对保护区进行了生态风险评价.基于该模型的评价可得到一种相对风险关系,适用于区域内不同评价小区间生态风险程度比较.为比较保护区内各部分的相对风险关系,在风险评价过程中依据保护区功能分区,将生态风险小区确定为核心区、缓冲区、七里海实验区、滦河口实验区和赤洋口实验区,与此同时将人为开发引起生态压力的风险源确定为养殖用地、人工岸线、建筑用地、旅游人数、公路沟渠和农业用地,通过风险源、生境、风险暴露与生态受体响应模型的建立与数据计算,得到了5个生态风险小区和6类风险源各自的相对风险值.结果表明,3个实验区的生态风险值均较高,且高于缓冲区和核心区,不利于保护区生态环境协调平稳和可持续发展.养殖用地给保护区带来的生态风险压力最大,是保护区生态安全最主要的威胁因素.     

九寨沟地震次生灾害风险及对自然保护区和自然遗产地的影响

[目的]对四川省九寨沟地震次生灾害及其对自然保护区和自然遗产地的影响进行评估,为灾区生态环境恢复重建规划的制定提供科学参考。[方法]基于土地利用、地形、植被覆盖、自然保护区和自然遗产地分布等数据,分析九寨沟地震区域的自然生态环境状况,评估震区的次生灾害风险等级,重点分析自然保护区与遗产地内的次生灾害风险状况。[结果]灾区地震烈度较高的地区主要位于海拔3 000 m以上的区域,土地利用类型以林地和草地为主,平均植被覆盖度达到58%;次生灾害高风险区面积占30%左右,主要分布在距断裂带较近和坡度较陡的区域;中部和南部的自然保护区处于次生灾害高风险区,西部及北部则处于低风险区;自然遗产地主要分布在极高风险区,增加了景区和自然遗产地的生态风险。[结论]地震使九寨沟自然遗产地、林草植被和动物栖息地遭受不同程度破坏,对九寨沟景区旅游业造成严重影响。建议对九寨沟旅游景区和世界自然遗产地实施优先恢复重建,并加强生态保护和风险防范力度。     

快速城镇化地区景观生态风险变化评估——以上海市青浦区为例

[目的]研究区域生态风险的时空变化规律,为区域生态规划和生态建设提供技术支持。[方法]基于景观格局指数构建区域综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展快速城镇化地区生态系统变化及其生态风险时空分异研究。[结果]2000—2013年上海市青浦区城镇和林地大面积增加,农田大面积减少,湿地保持稳定;研究区生态风险空间分布差异明显,青浦东部地区的生态风险高于西部地区,且东部风险扩张速度高于西部,城市化对生态风险的影响显著。[结论]区域生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系。这些变化与生态系统变化及人类活动之间关系密切。     

基于遥感的艾比湖流域近20年生态服务价值对土地利用变化的响应

新疆艾比湖为我国西部的国门湖泊,是准噶尔盆地西南部边缘最低洼地及水盐汇集中心,探究艾比湖流域的土地利用变化及其生态系统服务价值的时空变化特征对于我国西北部地区环境策略的合理制定有重要的意义。以艾比湖流域为研究区,以1990—2011年的五期Landsat-TM系列多光谱遥感影像为基础数据源,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值,并结合敏感度分析,探讨了艾比湖流域1990—2011年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2011年间,艾比湖流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈现增大的趋势;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,从161.69亿元增加到163.99亿元,增加了2.3亿元;林地、草地、水域的生态系统服务价值是生态系统服务的主体部分,占整个系统的84.19%以上;艾比湖流域总体生态环境质量则呈现出恶化的趋势;虽然流域各类具有高生态价值的土地利用类型面积的扩大有利于整个流域生态质量的改善,但其整体生态环境仍然比较脆弱,还有待提高。     

基于景观结构的福建省沿海生态风险时空特征

[目的]研究福建省沿海地区区域生态风险变化规律,为该区生态修复工作提供理论依据。[方法]利用ArcGIS和Fragstats软件,基于土地利用变化的生态环境脆弱度和损失度构建景观生态风险评价模型,并利用地统计分析和空间自相关性分析方法,探究研究区生态风险分布特征及生态风险的空间相关性。[结果]建设用地、林地和水域的面积呈上升趋势,灌丛、草地、耕地、滩涂和未利用地的面积均呈现出下降趋势,且碎化程度加深,分离度加大,而建设用地的破碎度和分离度逐渐下降,地域分布逐渐趋于集中;2000—2013年的生态风险空间分布均大致呈带状分布,低、较低及中等生态风险等级的面积均有不同程度的增加,较高、高生态风险等级的面积均有不同程度的减小;研究区内生态风险指数在空间上具有较强的集聚效应,且生态风险指数空间分布均以高—高聚集和低—低聚集为主。[结论]总体生态风险呈下降趋势,生态环境逐步好转,但景观生态问题依然很严峻,因此政府部门要在发展经济的同时注意当地的生态环境,实现经济与生态环境的协调发展。