研究都市圈生态系统服务权衡协同关系对城镇空间扩张的响应,对区域城镇空间格局优化和高质量发展具有重要意义.本研究以广佛都市圈为研究区域,基于2000-2020年土地利用数据及自然生态环境等相关数据,选取景观格局指数测度城镇空间的规模、分布、形态维度的扩张特征,利用InVEST模型计算降温服务、生境质量、自然游憩和水源涵养4项主要生态系统服务,采用耦合协调度模型量化多元生态系统服务间的权衡协同关系,并通过多尺度地理加权回归模型探究其对城镇空间多维扩张的响应.结果表明:2000-2020年,广佛都市圈城镇用地规模持续增加,且2010-2020年间的增速加快,中心区城镇用地平均斑块面积增加和东北部小斑块的城镇用地增加,都市圈由"双中心"向"单中心"演化.广佛都市圈城镇用地斑块间距离较小,分布较为紧凑,新增城镇用地间距离较小,但近年来逐渐增大.城镇用地斑块形态整体较规整,复杂度较小,新增城镇用地的形态复杂度逐渐增加.广佛都市圈生态系统服务权衡协同关系变动较为剧烈,协同关系减少,权衡关系增加,且极度权衡关系逐渐占主导地位.广佛都市圈生态系统服务协同对城镇用地规模变化的响应最剧烈且具有空间异质性,对城镇用地分布和形态变化的响应存在阶段性差异.

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.

都市圈一体化发展是指城市间相互联系,经济、社会、文化、自然等多方面协调发展,是都市圈发展的目标导向.本研究以郑州都市圈为研究区,基于2012-2021年夜间灯光数据,综合使用景观指数和景观形态学空间格局分析方法,从空间扩张与空间联系视角,系统评估了都市圈一体化进程,分析了研究区都市圈景观格局的时空变化,揭示了都市圈的时空扩张和联系模式.结果表明:2012-2021年,郑州都市圈面积逐年扩张,景观斑块数量不断增加,呈集聚现象;都市圈内呈现出稳定性、多方向协同发展趋势,非中心城市扩张贡献度逐年提升,各组成城市扩张方式从内部填充逐步向外部扩张转变;都市圈的联系规模逐年拓展,城市间联系加强,城际联系带、物质信息交流通道初见雏形,都市圈联系一体化网络逐渐形成;都市圈一体化规划为都市圈发展提供了积极指导作用,应继续充分发挥都市圈带动效应,注重郑州.开封同城化、郑州.许昌一体化建设,推动新乡、焦作形成新兴增长极,并促进区域协同发展,强化政策、经济、交通、信息等联系网络,形成多元化、一体化发展局面.

城市生态环境问题日益突出,如何构建多功能耦合的绿地生态网络格局是促进人居环境可持续发展的重要议题.以成都市为研究区,基于"源-汇"理论,综合运用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)、景观连通性指数、电路理论等方法对生物多样性保护、热环境改善、游憩服务构建单因子网络,分析源地、廊道、生态战略点等空间要素特征,形成基于"生态-气候适应性-游憩"多层级、多功能复合生态网络优化格局.结果表明:(1)筛选出"源"-"汇"景观(生态159-29个,气候适应性30-14个,游憩208-40个).生物迁徙廊道在研究区中部、西南部呈团簇状分布;气候适应性廊道呈中部集聚、东西稀疏的分布特征;游憩廊道相对密集,以中心城区为核心向四周扩散.(2)多层级"源-汇"景观网络中,总长度上,游憩廊道＞生物迁徙廊道＞气候适应性廊道;总面积上,生物迁徙廊道＞游憩廊道＞气候适应性廊道.一、二级廊道的适宜宽度为生态廊道200、100m,气候适应性廊道100、60m;游憩廊道60、30m.(3)叠加多目标廊道获得生态关键点753个,干扰点2371个.游憩源地中8.18％的面积应退让给生态廊道和气候适应性廊道.多功能耦合的生态网络优化格局可激活不同景观资源的潜在价值,对协调生态保护与城市发展的双向需求,实现绿地资源在城市空间中的最优配置具有重要意义.

三江源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,科学构建生态安全格局对筑牢三江源区生态安全屏障、维护可持续发展具有重要意义.耦合层次分析法(AHP)与熵权法,基于生态系统服务、形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性等方法识别不同等级生态源地,利用土地利用类型并综合生态敏感性与地形位指数构建生态阻力面,基于Linkage Mapper工具识别不同类别生态廊道,构建三江源区生态安全格局.结果表明:(1)三江源区生态源地约 52371.30km2,占研究区总面积 13.70%,多为大尺度不规则斑块,呈现东多西少的空间分布格局;其中一级生态源地面积约为 48290.06km2,占生态源地总面积的 92.21%,集中分布在生态系统服务重要性较高的中部与东南部地区.(2)识别生态廊道共 328 条,廊道分布呈现中东部密集,西部稀疏的蜘蛛网状空间格局,整体呈东西向波状延伸态势.(3)识别生态夹点 1796km2、生态障碍点 2490km2,主要分布于研究区中南部的杂多县;提取生态断裂点 61 处,集中分布于治多县东南部.(4)构建"三区三带多点"生态安全格局,以生态维育发展区、中部修复关键区、西部生态保护区为"三区",以绿水青山维护带、生物保护关键带、河源安全建设带为"三带",识别核心修复点为"多点",考虑不同小区域内的生态状况,因地制宜进行生态建设.研究结果可以为三江源区生态保护地优化提供科学建议.

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题.以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架.具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别.结果表明黄河流域生态源地斑块数量为 75 个,面积为 23.13 万km2,占流域总面积的 29.09%;流域高度安全区域面积为17.83 万km2、中度安全区域面积为 27.83 万km2、较低与低安全区域面积为 33.84 万km2,占流域总面积的比例分别为 22.43%、35.00%和 42.57%;流域具有 94 条生态廊道,平均长度为 37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有 12 个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈".最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证.

新型城镇化、脱贫攻坚及乡村振兴等战略的实施为广大民族区域乡村聚落的保护与发展带来新的挑战.以重庆市少数民族区域(四县一区)为研究对象,利用ArcGIS空间分析工具,通过景观指数分析、空间结构分析以及实地走访调研定量分析在 1980-2018 年间该区域乡村聚落时空演变特征;以石柱土家族自治县为代表,对影响乡村聚落演变的因素进行分析;在生态安全格局的基础上进行聚落景观格局优化研究.结果显示:(1)1980-2018 年间,重庆市少数民族区域乡村聚落斑块数量和斑块总面积不断增长,斑块密度呈下降趋势,聚落整体空间分布格局更趋于分散.(2)重庆市少数民族区域乡村聚落形态属于聚集型,聚集态势十分显著,且随着时间演变该研究区局部地区乡村聚落的分布更加紧密.(3)重庆市少数民族区域乡村聚落核密度值较为稳定,聚落形态主要以团状和条带状为主.(4)乡村聚落集中分布在道路沿线和交通枢纽处、坡度小于 25°的低山地貌区、距离河流 1 km缓冲区内以及距离耕地 100 m缓冲区内;人口、经济、传统文化和国家政策支持也是聚落演变的基础.(5)在研究区生态安全保护格局的基础上,划分为 4 种聚落景观优化类型.深入探讨重庆市少数民族区域乡村聚落时空演变特征及其影响因子,为促进乡村振兴、建设美丽乡村、脱贫致富以及维护社会稳定提供理论依据.

科学认识城市内部生态用地时空演变特征,对城市内部生态用地优化布局、提升城市居民生态福祉具有重要意义.以武汉市三环线内为研究区,借助 2000 年、2010 年和 2020 年 3 期高分辨率遥感影像提取城市内部主要用地类型,运用土地利用动态度、景观格局指数等方法从数量、空间及景观格局三方面分析城市内部生态用地演变特征.结果表明:(1)虽然 2000-2020 年间研究区生态用地总面积呈下降趋势,但主要表现为耕地面积减少,林地和草地面积显著增加;(2)生态用地减少区域位于三环线附近的新建成区内,生态用地增加区位于内部改造的已建成区内;(3)生态用地破碎度总体呈升高趋势,且空间差异显著,破碎度升高区域主要位于新建成区,城市内部已建成区近 10 年破碎度有所缓和.经济发展、人口增长和政府政策是影响生态用地形态变化的三个主要方面,研究结果有助于为城市内部生态用地的优化与管控提供科学依据.

道路的扩张导致生态网络破碎化加剧及其景观连接度受阻,科学分析不同等级道路对景观连接度及生态网络的影响对指导道路规划和生态保护具有重要意义.本研究以福州市为研究区域,基于2020年道路网络、土地覆盖类型、数字高程模型等数据,运用形态学空间格局分析和电路理论在不同物种扩散距离(1、3、5、10 km)范围内进行生态网络构建,并在景观-斑块-廊道尺度分析不同等级道路(高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路)对景观连接度的影响.结果表明:在景观尺度,整体景观连接度与物种扩散距离呈显著正相关,其中,高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路均在10 km物种扩散距离范围内导致整体景观连接度的下降率最低,分别为15.6％、5.3％、1.5％、5.2％;在斑块尺度,在不同等级道路的比较中,高速公路在1、5 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大,一级公路在3、10 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大;在廊道尺度,城市快速路在5 km物种扩散距离范围导致整体最低成本路径的成本加权距离、整体最低成本路径的成本加权距离与其长度之比、整体有效阻力和廊道总长度的上升率最高,分别为43.4％、33.2％、57.3％、7.3％.随着物种扩散距离的增加,重要性高的斑块从北部、中部、西北部地区缩减至北部地区,导致物种的生存空间减少,而关键廊道从西北部和南部地区逐渐向中部地区延伸.研究结果可从整体角度指导福州市生态网络的构建与优化,为土地资源利用有限背景下的生物多样性保护、生态修复和道路网络规划提供科学依据.

为探讨人居环境周边存留碎片化森林林下物种空间格局,本研究以广东雷州半岛风水林灌木层中重要值位列前三的粗糠柴、皂帽花、九节为对象,运用点格局分析方法分析这3个优势植物种群的空间分布格局和种内关联性.结果表明:粗糠柴、九节、皂帽花种群在0～25m的空间尺度内主要表现为聚集分布,以幼树最为显著,随着龄级的增长,聚集程度逐渐减弱.影响3种植物分布格局的主要因素有生境异质性、负密度制约和扩散限制.各龄级间多呈现为正关联关系,尤在幼树与中龄树、幼树与成年树之间作用更为明显.因此,在雷州半岛的生态修复过程中,0～25 m的空间尺度内粗糠柴、九节、皂帽花在小范围内应聚集栽培,聚集程度视植物形态而定,大范围内则应分散栽培.