耦合生态系统服务和景观连通性的环塔里木盆地绿洲区生态安全格局研究

生态安全在保护生物多样性和维持生态系统服务中发挥着重要作用。目前生态安全格局构建研究多注重将自然保护区视为生态源地,而忽略具有潜在生态服务的斑块以及斑块连通性的影响。为此,提出一种改进的生态安全格局构建方法,以环塔里木盆地绿洲区为例,通过耦合碳储存、水源涵养、土壤保持、防风固沙4种生态系统服务和景观连通性优化生态源地,构建综合阻力面并利用电路理论确定研究区生态安全格局。结果表明:(1)环塔里木盆地绿洲区处于低生态安全地带,区域内水资源短缺和沙漠化严重。(2)环塔里木盆地绿洲区共识别22个生态源地,面积69622.24 km^(2),以及33条生态廊道,长度4722.39 km。源地呈现南部分散、北部密集的格局,且南、北源地间连通性较差。(3)形成“两屏、一环、多片区”的生态安全格局优化布局方案,明确生态功能分区,改善区域生态环境。研究结果可为国土空间规划提供参考借鉴。

基于形态学空间格局分析与景观连通性的易门县生态网络构建与优化

【目的】构建与优化玉溪市易门县的生态网络,为当地的生物多样性保护提供参考。【方法】利用形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)方法识别生态源地,并综合考虑人为与自然因素构建综合生态耗费面;采用最小累计阻力(minimum cumulative resistance,MCR)模型及重力模型提取并筛选生态廊道,构建易门县生态网络。【结果】(1)生态源地主要分布在易门县东北部及中部的优良生境区域,而在中东部和南部的分布则因人类活动较少;(2)综合生态耗费面显示:中东部与西部阻力较高,而中南部及北部则较低。通过最小成本路径分析识别出45条潜在廊道,通过重力模型提取出15条重要廊道,且生态廊道的空间分布不均、长度较短。网格分析验证表明:易门县生态网络的α、β和γ值分别为0.40、1.50和0.63,网络连通度低、南北部连接缺失,可能影响物种的扩散。【结论】为优化易门县生态网络,建议新增8个生态源地及16条规划廊道;对10个重要生态节点和23个一般生态节点实行分级保护,并识别修复24个生态断裂点。研究结果为城市生态网络的优化提供了科学依据。

抚仙湖环湖生态带景观连通性的动态变化

【目的】研究抚仙湖环湖生态带景观连通性的动态变化,为抚仙湖的生态保护提供参考。【方法】基于2000—2020年的5期土地利用/覆盖变化数据,通过形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和图论法,评估抚仙湖环湖生态带景观格局及连通性变化,并利用斑块重要性指数对核心斑块进行分级,量化其重要性。【结果】(1)在过去的20年中,研究区耕地面积共减少54.28 km^(2),林地面积增加69.60 km^(2),主要与草地之间存在显著的转换关系。(2)MSPA结果表明:核心类斑块面积占比超过40%,支线类与边缘类斑块数量最多,核心类与桥接类斑块的面积占比与数量间无明显相关性,而其他斑块类型的面积占比与数量间呈现显著相关性。2010年景观组分数达到峰值,对应等效连通面积减少108.23 km^(2),网络连接度下降26.67%,表明生态用地结构及景观连通性发生较大改变。(3)斑块重要性等级越高,其林地占比越大,林地向耕地的转化是环湖生态带景观连通性骤降的主要原因。【结论】目前,抚仙湖环湖生态带西北部区域是维持现有景观连通性的关键枢纽节点,需优先加强保护。研究结果可为环湖生态带关键区域的保护与管理提供科学依据,并为优化湖泊周边生态网络、改善景观格局提供重要指导。

基于PLUS和MSPA模型的江西省土地利用和景观连通性预测及时空变化分析

景观连通性对区域生态安全具有重大影响。以生态大省江西省为研究对象,基于2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用数据,应用PLUS模型预测江西省2030年土地利用格局,形态学空间格局分析法识别生态源地,最小累积阻力模型(MCR)提取生态廊道、获取景观连通性空间分布图,分析2020—2030年江西省土地利用和景观连通性时空变化特征。结果表明:2020—2030年,江西省土地利用变化以耕地和建设用地面积增加,林地减少为主,尤其是宜春市。这期间,江西省景观格局的核心区面积和孤岛面积同时增加,在景观连通性小幅上升的同时破碎化程度加剧。2020年和2030年江西省中等级以上连通区面积均占总面积69%以上,整体表现较好,但江西省景观生态廊道总长度和数量均略微减少。研究结果可以为国土空间规划、城市景观空间格局设计等提供依据和参考。

基于景观连通性的上饶市林地生态系统风险分析

文章以上饶市林地生态系统为研究对象,基于形态学空间格局分析(MSPA)方法以及Conefor软件计算得到的斑块连通重要性指数,对研究区林地生态系统的结构连通性与功能连通性进行分析,提取、划分7类网络结构要素和5个级别,利用ArcGIS栅格计算叠加处理,得出上饶市林地生态风险等级结果。研究表明,上饶市林地以“核心”区域为主,林地功能连通性等级以“较高”为主;林地生态风险等级以Ⅰ级为主,林地生态风险高的区域主要分布于上饶市西部以及弋阳平行至玉山县一带,涉及众多流域,应加强林地生态保护与修复。

景观连通性模型及其应用沿海地区景观

景观连通性模型可区分为点连通性模型，线连通性模型，网连通性模型和斑块连通性模型。因为点连通性、线连通性和网连通性己有很长的研究历史，相应的连通性模型（连通度）己比较成熟，所以本文的研究焦点是尚不成熟的斑块连通性模型。斑块连通性被定义为斑块中动物迁徙或植物传播运动的平均效率（或最小化运动距离）。斑块连通性模型在黄河三角洲新生湿地的应用研究结果表明，斑块连通性与人类活动强度和景观多样性负相关。

基于景观连通性的怀来县未利用地开发建设适宜性评价

未利用地开发为建设用地是破解建设用地空间不足的重要途径,同时未利用地在维护景观生态环境方面发挥着巨大作用,实现对未利用地资源的合理开发,就需要处理好开发与保护之间的关系,降低未利用地开发建设过程中对景观生态造成的不利影响。本文以冀西北间山盆地的河北省怀来县为例,引入最小累积阻力模型,选取工程地质条件、地形地貌条件、区位因素条件、自然生态条件4个方面指标构建阻力面,并通过构建潜在雨水生态廊道和生态节点对未利用地开发建设适宜性评价结果进行优化。结果表明:1)基于最小累积阻力模型对未利用地进行建设适宜性评价,突出了已有城镇建设用地的作用,评价结果呈现集中分布的特点,有利于今后的规模开发利用。2)根据评价结果将研究区划分为适宜扩展区、较适宜扩展区、限制扩展区和禁止扩展区,面积分别为17 064.67 hm^2、20 468.30 hm^2、9 723.66 hm^2和7 993.82 hm^2。由此可见,怀来县未利用地开发为建设用地的潜力较大。3)将开发建设适宜性评价结果与潜在雨水生态廊道、生态节点进行叠加,打破了适宜性扩展区集中连片的扩展格局,有效地保障了区域景观生态的连通性。本研究丰富了山地丘陵区未利用地建设适宜性评价的内涵,可为科学合理利用未利用地资源提供技术支撑。

野生动物生境景观连通性综述

分析了野生动物生境景观连通性的国内外研究进展,如生境景观连通性在生境破碎化分析、保护区规划和空间格局分析中的应用等,并对基于图论和渗透理论以及模型模拟等方法,开展连通性研究的方法进行深入分析。探讨了当前在生境景观连通性研究中存在的问题,认为要合理设置并建立生物廊道,这不仅是保护野生动物生境的重要手段,也是野生动物生境生态网络研究的重要方向。

基于电路理论的滇金丝猴生境景观连通性分析

景观连通性对生态系统服务、动植物基因交流的保护以及景观规划等都具有重要影响作用。以滇金丝猴活动区域为研究对象,基于电路理论建立滇金丝猴栖息地的连接度模型,分析滇金丝猴栖息地间的连通性,对于连通性较好的区域,识别出了重点保护与恢复区域;对于连通性较差的区域,通过电路理论连接度模型确定了影响今后廊道建设的重点保护与恢复区域。结果表明:各区域内部猴群栖息地连通性较好,其中中部地区最优,其次是北部,最差为南部。G3和G4栖息地斑块作为对连接各区域猴群生境斑块起到关键作用的"踏脚石"斑块是今后重点保护与恢复的区域,保护和恢复南部与中部猴群栖息地间"空白区域"的植被对于整个滇金丝猴活动区域的猴群基因交流也尤为重要。方法上,相较于图论得到的单一路径,电路理论得到的多路径更具有现势性。研究方法及研究成果可为濒危物种保护和区域生态廊道设计提供重要参考价值。

综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明:最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的"夹点"和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。

基于MSPA模型的新型城市热景观连通性分析

基于土地利用景观格局对城市热岛效应的影响研究较多,但准确识别对城市热岛效应具有重要影响的关键斑块和节点方面的研究亟待开展。以新型中小城市株洲云龙示范区为例,以城市热岛网络构建为切入点,应用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)与景观连通性模型识别城市发展进程中核心热景观斑块和关键节点,并分析其时空演变特征。研究结果表明:(1)2007—2018年云龙示范区热岛斑块趋于集中,热岛面积较研究初期有明显增加,从地表温度空间分布上体现为城区与周边农村的温度对比更加鲜明,表明城市化进程中建设用地呈聚集扩散趋势。(2)研究期间热岛核心区占热景观面积比最大,且比例有明显上升趋势。而边缘、支线、孤岛、桥接、环线以及孔隙形态类型面积占比均呈现出不同程度的下降趋势,表明热岛斑块之间聚集程度不断提高。(3)识别出景观连通度重要性值较高的前20热景观斑块,其中前3斑块的重要性值和面积占比较大,属于极重要与重要两个热岛核心斑块重要性等级,值得重点关注与优化。(4)对重要性值高的热岛核心区域可优先采取降温措施,可以打断节点之间连接减缓整个区域的热岛效应。本研究结果对我国中小城市规划和可持续发展具有重要的实践指导意义。

基于MSPA与景观连通性分析的城市生态网络构建——以保山市隆阳区为例

建立生态廊道是生态网络规划的重要方法,是解决当前城市化进程造成的景观破碎化以及随之而来的众多环境问题的重要措施。本文采用形态学空间格局分析(MSPA)与景观连通性指数分析方法,遴选出10块核心区域作为生态源地,并基于最小累计阻力模型构建生态网络,通过中介中心性分析进一步得出生态廊道重要性,采用添加踏脚石和生态廊道,对构建的城市生态网络进行优化。结果表明:优化前研究区西北部的网络密度和生态源地数量明显高于其他区域;优化后的生态网络在网络连接度和闭合度方面有较大改善。本文研究结果综合多种方法,为城市生态网络的规划提供参考。

融合景观连通性的城镇规划与生物多样性生态服务效能优化

随着世界范围内濒危物种灭绝速率的日益增长,生物多样性已成为生态系统服务中最重要的组成部分之一。无论地区、区域还是全球尺度范畴,生物多样性的保护都是保持生态系统活力的关键。景观连通性包含两层含义,既是对景观自然结构的描述,也包含特定物种对该结构的响应,它为景观连通性原理应用于景观规划实践提供了理论基础,尤其是对那些通过生态系统服务的整合来改善环境影响的项目,这种理论基础的作用更为突出。基于美国东南部生态城镇开发项目的案例分析,本文试图探索出能够促进景观连通性并推进生物多样性保护的设计思路。基于地理信息系统(GIS)与空间数据分析(FRAGSTATS),本研究旨在量化美国东南部以林地和林带为特色的景观连通性。在美国东南部,由于房地产业持续扩张、新增住宅不断开发,大量拥有自然景观的区域正经历着城镇化进程。研究结果表明,通过增加栖息地斑块面积以及它们之间的连通性,在基地内已建绿色基础设施中增植新的林带可显著增加景观连通性,从而有效地提供生态系统服务。结论部分,本研究聚焦在如何通过更高的景观连通性来实现新城发展需求与生态系统服务供给两者间的平衡,也因此提出了设计干预需将宜居性与可持续性并重的观点。

基于生态安全格局与多尺度景观连通性的城市生态源地识别

高度城市化区域面临着严峻的生态环境问题,生态安全格局构建是保障城市生态安全的重要途径。生态源地的科学识别一直是生态安全格局构建的技术难点。以高度城市化的深圳市为例,从社会-经济-自然三方面要素构建DPSIR模型评估区域生态安全,并基于景观连通性的多尺度分析识别生态源地。研究表明:(1)深圳市生态安全格局呈现东南部、东北部优良,中部、西部区域警告的空间特征,其中安全区、较安全区、基本安全区、预警、中警分别占比30.34%、13.49%、9.85%、9.15%和37.17%;(2)通过连接度、聚合度、内聚力和分离度4个景观连通性测度指标的主成分分析,可知400 m是深圳市生态源地景观连通性最优的识别尺度,斑块最小识别阈值面积为0.8 km^2;(3)深圳市生态源地面积为753.78 km2,占全市总面积的37.74%,主要为深圳市东南部与西部区域的林地和水域用地,其中包含了86.87%的法定保护区,且91.92%的区域落入生态控制线范围内;(4)基于生态安全格局与多尺度景观连通性的生态源地识别方法可为城市生态源地的识别提供新思路,从而有效指导城市规划。

基于长时间序列遥感数据的深圳景观连通性动态变化研究

在过去30 a间深圳市的土地利用经历了从剧烈变化到近于饱和的过程。文章基于1988—2015年10期深圳市土地覆盖/利用数据,结合形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和图论模型定量分析了深圳生态用地的景观连通性。结果表明,生态用地中耕地在深圳城市化不同阶段均为城市用地扩张的主要土地来源,2005年后林地作为城市土地来源的比例显著提升。景观连通性方面,1988—2015年间深圳市生态用地等效连通面积(equivalent connected area,ECA)减少了1175.4 km^(2),网络连接度(degree of network connectivity,DOC)降低了43.51%。自深圳2005年划定基本生态控制线以来,城市生境退化趋势明显放缓,但生态用地ECA依然以每年11.9 km 2的速度被逐渐侵蚀。斑块重要性分析表明,阳台山和塘朗山等区域是目前维持深圳市现有景观连通性的关键枢纽节点,需加大保护力度。

人类强扰动活动对矿业城镇景观连通性的影响

人类活动改变了矿业城市的景观格局状况,并对其生态格局及景观连通性有很大的影响。以河北省武安市矿业开采密集区矿山镇为例,采用整体连通性指数(integral index of connectivity,简称IIC)和可能连通性指数(probability of connectivity,简称PC)比较分析1996、2005、2014年的人类强扰动活动对矿山镇景观连通性的影响。结果表明,近20年来,矿山镇的土地利用变化和采矿活动加剧了对景观连通性的破坏;矿山镇及其规划治理区的整体连通性指数和可能连通性指数在2005年较高,在2014年最低,且规划治理区连通性指数低于矿山镇的连通性指数。虽然2005年之后矿山镇一直进行土地复垦相关工作,但后期城市化水平及经济发展带来的消极影响在一定程度上抵消了复垦工作带来的积极效应,总体上再次呈现恶化趋势。

基于图论的滇金丝猴栖息地景观连通性动态研究

运用图论法,结合最小费用距离,分析滇金丝猴栖息地景观连通性在不同时期中的动态变化,依据滇金丝猴习性并结合以往研究综合得出最小费用距离阈值,依据猴群分布的地理位置,将猴群归为3个管理单元,计算出不同时期中栖息地整体以及各管理单元所在组分的景观连接度指数值。研究结果表明,在1975—2000年3期中,滇金丝猴栖息地连通性指数整体上升,在1990年达到高峰值,景观连通性指数整体上处于向好态势。对景观连接度在不同时期中的横向对比情况、纵向动态变化状况进行分析,从景观角度分析影响滇金丝猴生存发展的因素。

基于生态景观连通性的浏阳市自然保护地整合优化评价

借助MSPA方法和CEM,利用LCI从生态景观连通性角度评价浏阳市自然保护地整合优化初步成果。研究结果显示:浏阳市自然保护地识别出30个重要生态源地斑块,占浏阳市土地总面积的43.27%,面积整体变化趋势由东北向西南递减,其中9号重要生态源地斑块面积最大,占核心斑块总面积的63.80%。结果表明,整合优化后浏阳市自然保护地生态景观连通性增强,基于生态景观连通性的自然保护地整合优化初步成果合理。

基于景观连通性的森林保护与恢复优先区域识别--以丁青县为例

保护和提升景观连通性被广泛认为是森林景观管理的主要目标之一。基于景观连通性原理,采用连通概率及斑块重要值,对研究区森林斑块重要性进行分析,确定现有森林斑块的保护优先级和潜在森林斑块的恢复优先级。结果显示:森林斑块重要值总体上与距离阈值呈正相关,且小斑块森林重要性随着距离阈值的增加而逐渐提高;森林斑块重要性被划分为“非常高”“高”“中等”“低”“非常低”5个等级,其中具有“非常高”和“高”等级的3个现有森林斑块和4个潜在森林斑块对于保障和提高森林连通性起重要作用,应优先加强对这些重点斑块的保护与恢复力度;对于扩散距离较大的林栖物种,应因地制宜保护和恢复“中等”“低”“非常低”等级的现有森林斑块和潜在森林斑块。研究方法能够精准识别重要森林斑块,从而为区域森林保护与恢复规划提供参考。

基于CiteSpace的景观连通性研究文献计量分析

随着气候变化和人类活动对景观格局及生态过程扰动的增强,关于景观连通性的研究越来越多,但缺乏系统的文献梳理,对其研究现状及前沿热点认识不足。基于Web of Science核心合集数据库检索的文献数据及文献计量学软件CiteSpace,对2000—2021年景观连通性研究的发文数量、发文学科、研究力量以及高被引文献等进行可视化分析。结果表明:(1)近20年来,该研究历经了缓慢发展、稳步增长和快速发展阶段,主要分布于生态学、环境科学和地理科学等学科。(2)中国科学院和北京师范大学发表了较多相关成果,大大提升了中国在此研究领域中的国际影响力。(3)景观连通性相关研究的基础内容主要包括探究生物物种扩散机制、自然保护区设计构建与生态网络规划、景观破碎化分析等。发展与应用景观连通性相关评估指标与模型是主要热点内容,从连通性角度开展泥沙输移过程的量化、生物多样性保护与生态系统服务功能评价、气候变化与人类活动双重影响下水文连通性多尺度效应评估是研究前沿。