生态安全格局是维持生态过程和保障生态系统功能稳定的重要空间途径.随着景观规划和决策的开始实施,亟需考虑生态安全格局构建的差异化方法及其空间输出的一致性,以及研究对象的匹配性和适用性.本研究从整合视角出发,以黄土高原退耕还林工程主要实施区域延安市安塞区为对象,结合地域地形地貌和景观特征,融合形态学空间格局分析和生态系统服务重要性评价结果识别生态源地,构建安塞区生态安全格局.结果表明:结构型与功能型构建方法在空间保护优先级识别上的一致性较低,面向整合集成的方法可形成互补,能实现结构连通与功能提升双重目标;研究区共有202个生态源地,总面积391.58 km2,约占研究区总面积的13.3％,整体呈现碎片化分布特征,主要分布于北部和南部;研究区共有110条生态廊道,总长度599 km,主要围绕河道分布,呈现出"南北部短窄密集、中部长宽疏朗"的分布特征.本研究提供的结构-功能整合方法为国土空间生态修复规划工作提供新见解,并能推进景观格局、过程和服务的研究.

水鸟是反映湿地生态系统状况的指示物种,水鸟多样性保护优先区识别对自然保护区功能区划和湿地保护修复具有重要意义.于2020年5月-2021年4月,开展了衡水湖自然保护区水鸟群落的调查监测,采用GIS软件和结构方程模型等分析其不同区域水鸟群落结构和季节性变化、水鸟多样性分布格局及其驱动因素.结果表明:(1)衡水湖自然保护区不同区域均表现出以雁鸭类等游禽为优势种的水鸟群落特征,衡水湖西湖和滏东排河的水鸟物种丰富度和Shannon多样性指数最高,衡水湖东湖的水鸟种群数量最大,滏阳新河的鸻鹬类种群数量相对较大.(2)不同区域水鸟群落具有明显的季节性变化特征,春夏季涉禽数量明显增多,但仅在衡水湖自然保护区东湖、西湖和滏阳新河成为水鸟群落的优势种;9月之后各区域游禽种数和种群数量占比均明显上升,雁鸭类成为优势种群.(3)水鸟物种丰富度和种群数量较高的区域主要在自然保护区的湿地恢复区、滏东排河和小湖隔堤两侧等地;不同类群水鸟的空间分布格局差异较大,雁鸭类分布较为分散,鸻鹬类、鹤鹳类水鸟分布更为集中;栖息地状况是影响衡水湖水鸟多样性的主要因素.(4)衡水湖水鸟保护优先区包括湿地恢复区及周边区域、南李庄鱼塘、良心庄鱼塘及周边区域、东湖的姊妹东岛、小湖隔堤两侧等5个区域,占保护区总面积的8.94％.研究结果为衡水湖自然保护区的功能区划、水鸟保护策略制定、栖息地保护修复提供了相关依据.

研究群落内主要物种的种间联结、生态位宽度与重叠及群落稳定性,能够了解群落结构及优势物种的资源利用习性,对森林经营管理和植被恢复与重建具有重要的意义.基于黔中喀斯特山地贵阳市乌当区2021年7月的马尾松群落调查数据,采用方差比率法(VR)、x2检验、Spearman秩相关检验、Levins生态位宽度指数、Pianka生态位重叠指数和M.Godron稳定性等方法,对该群落主要物种的种间联结、生态位及群落稳定性进行分析.结果表明:该群落乔木层、灌木层和草本层主要物种间的总体关联性均呈不显著正关联,66.67％—80.95％的种对均无显著关联,种间关联较松散且相关性较弱,各物种间呈独立分布格局;马尾松的重要值和生态位宽度最大(为20.78),与伴生物种间均存在生态位重叠;群落整体及各垂直层次的稳定性均远离20/80,处于不稳定状态.因此,在喀斯特山地生态恢复和保护工作中,应优先选择生态习性和生物学特性相近的物种,合理调整植被组成以维持种间平衡,提高群落稳定性.

为了探究郑州城市公园鸟类群落是否符合嵌套分布格局及其影响因素,本研究从中国观鸟记录中心收集了2019-2022年每年3-7月河南省郑州市15个城市公园的鸟类记录数据.使用WNODF(weighted nestedness metric based on overlap and decreasing fill)分别计算郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落的嵌套分布格局,采用Spearman偏相关检验分析了公园嵌套序列与公园特征参数(公园面积、隔离度、生境类型数量和建筑指数)的关系,以及物种嵌套序列与物种生态学特征(体长、地理分布范围、窝卵数和最小面积需求)的关系.WNODF分析结果显示,郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落均是显著嵌套的.Spearman偏相关分析结果显示,公园面积和最小面积需求与鸟类群落嵌套程度显著相关,生境地点矩阵分析结果显示为显著嵌套,建筑指数也会影响水鸟群落的嵌套分布格局,但随机放置模型结果显示城市公园鸟类不符合被动取样假说.因此,选择性灭绝与生境嵌套是郑州城市公园全部鸟类、林鸟和水鸟群落嵌套分布格局的主要驱动因素.研究结果表明,为了更好地保护郑州城市公园的鸟类多样性,应优先保护面积较大和生境类型多的公园,以及最小面积需求大的鸟类;同时由于水鸟与林鸟对城市化的反应不同,在制定保护策略时应区别对待.

经济社会快速发展推动区域土地利用格局发生了深刻转变,对生境质量和生物多样性产生了巨大影响.准确评估和预测土地利用变化背景下生境质量的时空演变特征和未来发展趋势,对区域生物多样性保护和可持续发展具有重要意义.以三峡库区典型流域大宁河流域为研究区,基于2000年、2010年和2018年3期土地利用数据,分析了土地利用及生境质量的时空演变特征,并结合土地利用预测模型模拟了 2034年自然发展、经济优先、生态保护3种情景下土地利用和生境质量的格局特征.结果表明:2000-2018年水田、旱地、草地面积呈总体下降的趋势,而林地、城镇用地、农村居民点、其他城镇用地呈整体增加趋势,揭示了城镇化建设和生态保护修复并存的土地利用变化格局;2000-2018年大宁河流域生境质量呈先降低后增加的趋势,整体格局相对稳定,但局部地区生境质量仍逐渐恶化,且两极化趋势明显;在未来情境中,2034年大宁河流域生境质量表现为生态保护情景＞自然发展情景＞经济优先情景,生态保护情境下流域局部和整体生境质量均得到显著提升,未来大宁河流域生物多样性保护和区域可持续发展规划中应更加注重统筹经济发展和生态保护之间的关系.

在保护优先区规划中,有必要考虑气候变化的潜在风险并关注物种在气候驱动下的扩散格局.基于未来生物气候数据、地形多样性数据以及土地利用数据,应用Omniscape算法,对 21 世纪中叶(2040-2061 年)气候变化情景下京津冀地区陆生哺乳动物的扩散进行全域连通性建模并与当前情景对比分析,识别出生物多样性保护优先区.结果表明:区域尺度下,气候变化风险使得高连通性的区域逐渐从平原向山区转移,分布趋于集中;斑块尺度下,林缘连通性较高,而位于林地或草地边缘的耕地连通性低.在此基础上,共识别生物多样性保护优先区共 51786 km2,其中涵养区(占 56.4%)在当前和未来的连通状况均较为良好;优化区(占 38.4%)应提升生境质量以满足未来连通性的更高需求;而修复区(占 5.22%)面临的气候变化风险较高,亟需进行生态修复以免在未来出现连通性夹点.本研究通过评估京津冀地区两种情景下的全域连通格局,为生物多样性保护的气候适应性规划提供了科学依据.

快速城市化导致我国出现局域生态退化、生态空间被大量挤占等问题,生态安全面临严重威胁,东部沿海地区尤甚.识别生态网络可以维护生态系统的完整性和稳定性,对于保障脆弱生态系统和城镇化程度高的区域生态安全具有重要意义.已有研究较少考虑生境质量变化对研究区的影响,以及确定生态廊道宽度的方法尚未成熟,准确性和空间精度存疑.使用InVEST模型对2000年、2010年和2020年粤港澳大湾区生境质量的时空演化特征进行研究,并基于形态学空间格局分析的景观要素识别选取生态源地,根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级;运用电路理论方法提取生态廊道位置和宽度范围,以及判别生态"夹点"与生态障碍点.研究发现:(1)2000-2020年粤港澳大湾区生境质量总体呈下降趋势,并呈现从中心向边缘递减的空间格局态势;(2)识别出117个生态源地,包括7个一级生态源地,13个二级生态源地和97个三级生态源地,总面积2597.72km2,占大湾区的46.39％;(3)生态廊道共243条,其中,一级廊道104条,二级廊道139条,总长度1273.84km;(4)生态"夹点"88个、生态障碍点188个,是重点保护和优先修复的关键.研究结论可为加强粤港澳大湾区生态空间管控和国土空间生态保护修复提供科学依据与参考.

鲨鱼在气候变化和人类活动等因素的影响下面临着种群衰退的风险,开展鲨鱼保护优先区研究是鲨鱼保护行动的重要工作.将气候速度引入鲨鱼保护优先区的识别过程,旨在阐明中国周边海域鲨鱼现状保护成效和保护空缺,并预测气候速度影响下的鲨鱼保护优先区空间格局及其变化趋势.以集成物种分布模型模拟的 146 种鲨鱼栖息地作为保护对象,以 2015 年至2100 年两种气候变化情景下的气候速度作为保护的机会成本,基于系统保护规划理论模拟现状和未来情景下的鲨鱼保护优先区选址方案.研究结果表明:(1)长江口以南至台湾海峡和北部湾近岸海域为鲨鱼多样性分布的主要区域,台湾海峡区域亦为珍稀濒危物种的重要分布区;(2)在两种气候情景下,南海中南部将面临较高的气候变化风险,而长江口以南至珠江口的近岸海域气候速度均相对较低,提示了这些区域或能成为气候变化影响下的生物避难所;(3)现有保护区仅保护了 1.33%的海域和不到 4%的鲨鱼物种,尚存在较大的保护空缺.当保护海域比例提升至 10%时,可覆盖绝大多数鲨鱼物种.而当比例提升至 30%时,珍稀濒危物种的栖息地将得到有效保护;(4)气候变化影响下保护优先区选址将发生不同程度的变化,尤其是在中国南海区域,如在保护规划时兼顾气候速度,可在满足相似保护目标的前提下减少保护优先区内 25%以上的气候压力,以使其具有较强的应对气候变化潜力.

基于西藏特有种子植物名录,结合物种自然地理分布信息,对西藏特有种子植物科属种多样性组成特征、物种生活型多样性、垂直海拔分布及县域尺度分布格局、属水平植物区系性质进行了分析,并对特有种热点地区进行了识别.结果显示,西藏特有种子植物有1079种,隶属89科297属,特有性高,其中含20种以上的科为19个,含特有种最多的科为菊科;含10种以上的属有24个,含特有种最多的属为翠雀属(Delphinium)和小檗属(Berberis).多年生草本植物在特有种中占绝对优势(66.4%).从区系成分来看,温带性质的属占主导(61.6%).东南部的墨脱县含特有种数量最多(271种).总体上,西藏特有种子植物的空间分布格局极不均匀,喜马拉雅东南麓是丰富度最高的区域.西藏特有种子植物的海拔分布范围宽泛,集中分布在3000～4500 m,特有种丰富度在海拔梯度上呈单峰分布格局.本研究结果可为将来确定西藏植物多样性保护优先次序、红色名录制定及自然保护体系的建设提供参考.

城市形态引起城市生态空间格局与生态系统服务功能的变化,深刻影响着城市生境质量.以广州市为对象,基于2020年土地覆盖数据和城市基础开放数据,运用InVEST模型评估广州市生境质量,构建多尺度地理加权回归模型,探究城市形态对生境质量的影响.结果表明:(1)广州市的生境质量具有明显的空间差异,高生境质量占市域面积的34.56％,低生境质量占25.48％,外围城区的生境质量较高,主城区的生境质量较低.(2)城市形态对生境质量影响有空间非稳性,建筑覆盖度、夜间灯光强度、建筑斑块紧凑度等在局部尺度上影响广州市的生境质量;而建筑斑块形状指数等指标在全局尺度上影响广州市的生境质量.(3)城市形态对生境质量影响具有空间异质性,生境质量较好的外围城区受城市形态的负影响最强烈,更容易遭受城市扩张的影响;而主城区城市形态稳定,受城市扩张影响较小,与建筑斑块紧凑度呈正相关.(4)城市形态对生境质量影响程度不同,影响程度按大小依次为建筑覆盖度、建筑斑块紧凑度、建筑高度标准差、建筑斑块形状指数、夜间灯光强度、道路密度、人口数量.(5)协调城市发展与生态优先的关系,需要因地制宜完善城市空间形态,在高密度的城市中心区完善绿色基础设施建设,提高城市土地利用率;在外围城区建立生态保护区,降低人口活动强度和城市化扩张的影响.