流域景观破碎化对土壤保持服务的影响研究——以甘肃白龙江流域为例

甘肃白龙江流域是中国四大滑坡和泥石流灾害高发区之一,也是长江上游重要的水源涵养区和生态脆弱区,土壤保持服务尤为重要,近几十年来日益增强的人类活动不仅加重了土壤侵蚀,也加剧了景观破碎化,因此开展景观破碎化对土壤保持服务的影响研究可以明晰两者间的空间关联,旨在为流域生态系统的可持续发展提供科学依据。本文综合运用景观格局指数、网格分析和双变量空间自相关等方法,揭示了1990—2014年甘肃白龙江流域景观破碎化与土壤保持服务的时空格局,并从数理统计和空间统计两个角度探讨了两者间的相关关系。结果表明：① 1990—2014年甘肃白龙江流域景观破碎化程度和土壤保持服务分别呈现先增后减、先降后升的变化趋势;② 1990—2014年间,甘肃白龙江流域土壤保持服务与景观破碎化的空间负相关关系从无到有,且两者间的空间关联性逐渐增强;③ 2014年宕昌北部、武都中南部及最南端、文县南部和宕昌-舟曲-武都交汇处的景观破碎化程度对该区土壤保持服务产生显著负影响,可通过减弱景观破碎化以达到提升土壤保持服务的目的。     

中老铁路建设对沿线景观格局影响的尺度效应

线性交通廊道建设对区域景观格局产生深刻影响,科学分析廊道建设对景观格局的影响及尺度效应,明确景观格局的变化趋势,从而构建线性交通廊道建设与生态保护均衡发展格局,对铁路所在区域实现可持续发展具有重要意义。本文以中老（中国—老挝）铁路为研究对象,基于2015和2020年的土地利用数据,采用土地利用转移矩阵及回归分析等研究方法,分析铁路沿线整体和不同类型的景观格局指数变化特征及其空间差异,揭示中老铁路建设对沿线景观格局的影响及尺度效应。研究表明：①中老铁路沿线区域土地利用以林地为主,2020年铁路廊道土建工程完工后,林地面积减少,耕地面积有所增加,部分减少的林地面积转化为耕地。②铁路建设导致沿线缓冲区整体景观格局的异质性增强,斑块连通程度减弱,斑块面积缩减,林地破碎度加剧。③整体景观和林地的斑块密度、分散指数均与铁路影响尺度呈倒“U”型关系,铁路对整体景观和林地的景观格局产生显著影响的拐点分别位于铁路两侧6 km和8 km附近。本文结果可用于评估铁路等线性交通廊道的建设对沿线景观带来的影响,对未来中国与澜沧江—湄公河流域的其他国家在实现互联互通的同时,如何制定更具针对性的景观格局保护政策与措施提供科学依据。     

松华坝水库流域非点源污染景观空间负荷

为保障松华坝水库流域的饮水安全,促进滇池流域水污染的防治工作,本文以非点源污染为研究对象,通过专家打分法分析不同景观在该流域非点源污染形成中的贡献,并确定各“源”、“汇”景观的比重,以景观空间负荷对比指数为基础,分别从流域整体与各景观空间要素2个方面,定量研究了流域景观格局与非点源污染的关系。结果显示：①松华坝水库流域整体和各空间要素层面的4个景观空间负荷指数值均小于0.50,表明流域在整体和各景观空间要素层面,均属于“污染截留型”景观格局,即理论上由当前景观格局新产生并排出的非点源污染物极少;②坡度景观空间负荷指数>相对高程景观空间负荷指数>距离景观空间负荷指数,表明加强保护该流域中高海拔陡坡地带的“汇”景观,不仅可以防止形成新的“污染贡献型”景观格局,还可强化其隔离圈式“污染截留型”景观格局,有效阻挡流域中面积最大的“源”景观,位于中高海拔山区的旱地所产生的土壤和养分外流。     

榆林地区景观格局分析及其破碎化评价

基于1998年榆林地区1:50万土地利用图,在地理信息系统软件(ArcWiewGIS)和景观格局分析软件乔Fragstats(栅格版)支持下,从景观总体特征、斑块面积、斑块数、斑块周长、分形维数和结合度指数的角度进行了格局分析和破碎化评价.结果表明,该区草地面积最大,保持的最为完整,以草地、林地和耕地类型为主,三者占全区面积的93.83%.其他类型分布极不均衡,且多呈小面积零散分布.果园、居民地斑块密度较大,说明果园、居民地高度破碎化.同时旱地有最多的斑块数,其斑块密度大于草地和林地,说明它比草地和林地有更高的破碎化.各景观类型的平均斑块面积和周长遵从分形规律,分形维数1.6001,景观整体的斑块边界的褶皱程度不高.草地景观有最高的结合度指数,说明草地的结合度最好,保持的最为完整.上述结果均显示,该区居民地和园地景观破碎化程度较高,旱地比草地和林地有更高的破碎化.     

青藏高原东部生态敏感区生境质量时空演变特征——以青海省河湟谷地为例

河湟谷地位于高原过渡地带,是青海省的经济文化中心,脆弱的生态环境与剧烈的人类活动存在冲突,因此评估其景观格局变化作用下的生境质量具有典型意义。本文通过改良的Flow转移矩阵表征了不同景观类型间的转化过程;运用InVEST模型评估了1995—2015年河湟谷地的生境质量并分析其时空演变规律与冷热分布特征;借助灰色关联度分析3个时期的生境质量与景观格局要素异质性。结果表明：①1995—2015年,河湟谷地草地、建设用地、水域景观面积持续增加,景观类型呈现破碎化、复杂化、异质化特征;②“贵德—乐都”连线是河湟谷地生境质量的分界线,总体呈“南优北劣”“南热北冷”的分布态势;③生境质量与香农多样性指数、香农均匀性指数、景观分离指数、蔓延度、最大斑块指数等景观指数以及草地、林地景观规模关联度较高,与建设用地面积关联度较低,表明在生态保护政策作用下,建设用地以侵占林地、草地等高生境类型以外的景观为主。研究结果可揭示城市化背景下的生态系统与景观联动关系,指导青藏高原东部区域生态保护与修复工作。     

青海湖流域生态服务价值时空格局变化及其影响因子研究

生态系统服务价值核算对于环境可持续性、人类福祉与经济发展分析、政策框架制定具有重要参考意义。 本研究选取以高寒草地为主要覆盖类型的青海湖流域为研究区域,采用从植被茂盛程度和提供生态服务的有效时间两个维度修正后的EGESV模型,分别对青海湖流域2000年、2012年生态服务价值进行评估并分析了其空间格局变化特征及其影响因子。研究结果表明,2012年青海湖流域内各覆盖类型提供的生态服务价值总量为157.93亿元,比2000年增加了1.24亿元。2000年各覆盖类型提供的生态服务价值总量呈现水域>草地>森林>农田>荒漠>城镇,2012年荒漠生态服务价值总量超过农田的生态服务价值总量。不同的土地覆盖类型空间格局在整体空间上决定着青海湖流域生态服务价值空间格局的异质性。由于草地生态系统内部植被茂盛程度、生长季长度的差异,生态服务价值在空间上整体呈现纬度地带性,部分区域表现出垂直地带性变化特征。受人类活动、气候变化的双重干扰,流域内生态服务价值空间格局变化明显,呈现部分地区高生态服务价值的集聚化分布向均匀化转变,草地生态服务价值在空间上整体升高,青海湖高生态服务价值区域范围扩张。人类活动干扰下的土地利用变化是流域内生态服务价值总量降低的主要原因,而气候变化对流域生态系统的潜在影响利于流域生态服务价值总量的增加。该研究结果可为政府制定气候变化趋势下青海湖流域生态环境保护政策提供科学的依据。     

白洋淀流域景观空间格局变化研究

通过GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS对白洋淀流域1986年和2000年景观格局的对比分析,哪结果表明:①在景观尺度上,研究区景观破碎化程度下降,斑块形状更加简单规则,斑块类型分布更加离散,空间连接性减小,多样性和均匀度增加;②在景观要素类型尺度上,耕地面积减少,并且更加破碎,形状更加复杂,而与此相对的是城乡工矿居民用地面积增加,形状规则;尽管林地面积的增加主要来自草地的转化,但是林地和草地的破碎化程度、斑块形状和连通性等指标变化趋势基本一致;水域面积减小,形状变得规则且斑块集中;③林牧和农牧交错带的景观格局变化非常明显,说明了其景观生态比较脆弱和易变;④人类活动对白洋淀流域的干扰主要集中在东部旱地区,同时西部山区的封山育林和退耕还林还草等生态建设措施取得了一定的成效.     

黄土高原小流域景观格局对土壤侵蚀的影响--以黄家二岔流域为例

以黄家二岔流域为例,分析该区的景观格局,选取斑块大小、斑块破碎度、等高连通度、顺坡连通度和斑块相对位置指数5个指标对景观格局进行量化,再结合地形,将该流域分为阴坡和阳坡分别计算它们的景观格局,并分析它们与土壤侵蚀的关系.最后得到,黄家二岔流域主要土地利用类型为耕地和人工草地,其中阳坡以人工草地为主,其斑块较完整,等高连通度大,斑块排列顺序也利于保持水土;而阴坡以耕地为主,斑块完整,顺坡连通度大,斑块排列顺序不利于水土保持.因此阳坡景观格局利于保持水土,而阴坡景观格局利于土壤侵蚀.     

北江干流河岸植被缓冲带景观渗透性时空变化及其影响因素

景观渗透性指数反映景观保持水土的能力,可为景观功能评价提供新途径。本研究以北江干流河岸植被缓冲带为例,在阐述景观渗透性指数计算原理的基础上,以1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的Landsat TM影像为植被数据源,以30m分辨率的DEM数据为地形数据源,结合USLE模型,对景观渗透性指数在研究区的适用性进行验证,并分析研究区景观渗透性指数的时空分异及其影响因素。结果表明,景观渗透性指数分析在研究区具有一定的适用性,渗透性值与侵蚀模数呈显著正相关关系（P<0.05）;研究区景观渗透性指数时空差异显著,1995—2015年,整体呈增加趋势,而韶关、南雄和清远等地景观渗透性值较高并呈波动性变化;林地面积和建设用地面积的变化是影响渗透性指数时空分异的主要因素。本研究可为景观渗透性指数在北江河岸植被缓冲带的应用及其水土保持能力的评价提供一定的方法参考。     

基于分形理论的土地利用空间行为特征——以江西东江源流域为例

为增进对土地利用空间行为变化的理解,以分形理论为指导,在RS和GIS技术支持下,建立了东江源流域土地利用空间数据库,运用分形模型和提取数据对江西东江源流域土地利用空间格局的变化进行了研究。获得了1985年和2000年两个时期各个土地利用类型的分形维数和不稳定性指数,并且参照了常用的景观指数,包括斑块密度指数、景观斑块形状破碎化指数和景观类型分离度指数,对土地利用空间行为变化进行了定量分析,研究结果显示,景观斑块破碎度指数由0. 945变为0. 936,呈下降趋势;其他林地和有林地等土地利用类型的稳定性呈上升趋势,而高覆盖度草地、水域、灌木林地、旱地、水田等土地利用类型的稳定性明显降低,说明近期应当对它们进行适当保护;对其他林地和有林地而言,分形维数降低的程度,一方面说明了土地斑块形态规整化改善的程度,另一方面也说明了人们改善土地形态的行为强度,如植树造林、退耕还林。     

半干旱地区城市边缘区景观格局动态变化及存在问题浅析 ——以呼和浩特市

利用1987年、2000年两期大比例尺彩色航空遥感影像解译结果进行空间叠加分析、转换矩阵分析和景观多样性指数分析，结果显示：呼和浩特市城市边缘区景观格局呈现出显著的走廊式和点线式变化特征，而以原城区为中心圈层式发展不显著；建筑景观的增加和农田景观的减少互为消长；经过13年的变化，边缘区仍以农田景观为基质景观，景观格局趋于复杂化、破碎化、多元化。景观格局变化中存在的突出问题表现为：城市边缘区景观格局变化缺乏统一规划指导，存在一定的盲目性，城市边缘区人工绿地景观增加偏少，边缘区湿地景观及其功能正在丧失，城市边缘区生态环境质量不佳等。     

公主岭市土地利用变化的生态效应研究

不同的景观结构组成和空间配置具有不同的生态效应，因此土地利用/土地覆被变化会影响生物多样性和生态系统功能的发挥。本文选取1975年Landsat/MSS影像数据和1986年、1996年和2000年Landsat/TM标准假彩色合成影像作为基本信息源，借助GIS空间分析和地统计分析功能，从景观生态学角度提出了景观生态指数来反映LUCC变化所带来的生态效应。研究发现，近30年来公主岭市土地利用/土地覆被变化显著。1975年～1986年间各类土地利用类型的变化尤为明显，到1996年～2000年间土地利用变化的速度明显减慢。从土地资源分布重心可以看出，土地利用分布空间变化主要是由耕地的变化引起的。景观生态指数计算结果表明，公主岭市1975年～1986年间由于土地利用/土地覆被变化造成的生态风险不断增加，随后逐渐减小，这种变化与该地区土地利用类型的变化，特别是耕地、林地和草地的变化趋势呈高度相关，说明该地区土地利用/土地覆被变化对生物多样性及生态安全具有重要影响。     

内蒙古河套灌区土地利用变化及其景观生态效应研究

土地利用变化的环境效应在相关研究领域的重要性日益显著.本文利用1985年和000年土地利用哪数据,借助GIS软件ArcIrfo和ArcView和景观格局分析软件包FRAGSTATS等软件,分别对内蒙古河套灌区的土地利用变化总体特征、速度、变化过程、景观级别的动态特征以及景观生态效应进行了分析.结果表明:灌区内的土地利用以农牧为主,15年间,土地利用结构没有发生很大变化,反映了以农牧用地为主的特征;耕地减少,草地增加,表明近年来灌区所采取的退耕还草措施正在取得成效;而未利用土地的面积增加,说明灌区的土地利用率降低.在景观级别上,景观变化主要表现在景观呈破碎化趋势,景观多样性有所提高,斑块类型趋于离散.5个旗、市(县)的景观变化各具特点,但在景观破碎程度上都呈上升趋势.土地利用变化主要产生了生境质量下降、边缘效应显著、土地退化和湿地生态环境恶化等景观生态效应,应采取有效措施进行治理,促进灌区经济和生态环境的良性发展.     

景观格局的人类干扰强度定量分析与生态功能区优化初探——以福建省闽清县为例

基于GIS和RS技术,对2000年和2005年闽清县两期遥感影像解译,综合运用景观生态学和地统计学方法,对闽清县景观空间格局变化特征和人类干扰强度关系进行定量研究。结果表明:①2005年比较2000年,闽清县的景观破碎化程度明显减少,旱地、水田、林地、草地、水域和未利用地的斑块密度显著减少,而建设用地斑块密度增加,景观组分平均斑块面积均在增加;景观类型越来越有少数斑块类型控制,区域连通程度适中;②人类干扰分布强度及变化趋势与城镇扩展方向和强度基本一致;随着城市化进程的加快,干扰强度呈持续增强,干扰强度最大的区域也是生态系统最脆弱和生态保护的重点地区。在此基础上,以景观流原理作为出发点,采用累计耗费距离模型,研究了闽清县景观功能空间差异,进而探讨了构建生态源地、生态廊道等方法加强空间组分联系,以便对研究区的景观格局优化。研究结果为闽清县的生态环境规划和建设提供理论依据和参考价值。     

江苏省土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素,目前相关研究主要集中在土地利用变化对单一生态系统的影响,如土壤生态系统、森林生态系统、农地、草地生态系统等,本文以江苏省为研究区域,综合考虑了整个生态系统来探讨土地利用变化对碳储量的影响。文中涉及到的数据包括土地利用数据、土壤数据、植被数据。利用ArcGIS9.3分析1985到2005年江苏省土地利用变化,根据不同的方法,分别计算了江苏省不同土地利用类型的土壤碳储量和植被碳储量,并分析其对土地利用变化的影响,主要结论如下：①江苏省陆地生态系统总碳储量为975.72Tg,其中土壤碳储量为922.03Tg,占有机碳总储量的94.5%,土壤平均碳密度为9.41kg/m2,植被碳储量为53.69Tg,占有机碳总储量的5.5%,植被平均碳密度为1.791kg/m2;②1985-2005年江苏省陆地生态系统有机碳储量共减少9.73Tg,其中土壤有机碳储量减少7.54Tg,植被有机碳储量减少2.19Tg,土地利用变化造成了有机碳的释放,释放量占江苏省陆地生态系统有机碳储量的1%;③建设占用耕地是引起碳储量变化的主要原因,但总体而言,人类土地利用活动对江苏省陆地生态系统总碳储量平衡的扰动并不大;④应通过加强耕地保护、增加碳汇和土地利用结构优化等方式来降低人为活动对自然碳过程的影响。