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.

放牧是草原生态系统最主要的人为干扰因素,也是草原群落构建的重要"外部"过滤因子.然而,关于放牧强度对草原群落构建的作用机制,尤其是在这一过程中种内性状分化和种间性状差异的相对作用目前的了解还比较有限.为此,该研究利用在内蒙古典型草原建立的长期放牧控制实验平台,采用土芯法(环刀)取样,系统分析了植物群落地上(株丛、叶片)和地下(根系)性状对放牧的响应.通过环刀-小区和小区-样地两个推绎尺度,研究了基于种内与种间性状变异的放牧强度过滤作用.研究结果表明:(1)随着放牧强度的增加,大多数地上性状的种内和种间变异呈增加趋势,而根系性状的种内和种间变异则显著降低.(2)随着放牧强度的增加,在环刀尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度先增大后减小,在中度放牧时达到最大;然而基于地下性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度逐渐增加.在小区尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度呈线性降低趋势;而基于地下性状种内变异的放牧过滤强度增加,基于种间差异的放牧过滤强度减弱.(3)随着空间尺度增大,放牧强度对草原群落构建的影响由基于种间性状差异的过滤作用逐渐转变为基于种内性状变异的过滤作用,此过程受土壤水分和养分的调控.这些研究结果为深入揭示放牧对草原群落构建的调控机制提供了科学依据,也为正确理解长期放牧导致的植被景观异质性和尺度效应评估提供了重要参考.该研究中叶片和根系性状主要考虑了结构性状,因此具有一定的局限性,未来研究可结合叶片和根系碳氮含量等化学性状指标,以全面理解放牧对植物地上、地下性状变异的调控机制.

城市生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分,城市是地理学、生态学及风景园林学等学科领域关注的核心地域.城市生态系统退化直接或间接地干扰了城市生境并造成了区域生物多样性丧失.为实现可持续城市和社区(SDG11)和陆地生物(SDG15)两项可持续发展目标,提升城市生物多样性的途径是当前城市生物多样性研究热点.可持续景观格局调控与构建是提升生物多样性的可能途径,城市生境与生物多样性的关系是可持续景观格局构建的重要内涵,科学地认知两者的相互作用关系是景观格局调控的根本.研究通过梳理生物多样性与景观生态学的交叉研究,提出了可持续城市景观格局研究的转变趋向:从生物多样性保护的被动适应式的生态安全格局构建转向主动调控提升生物多样性的可持续城市景观格局构建.加强多尺度的级联,在斑块尺度上的城市生境恢复和营建,景观尺度上构建面向城市生物多样性提升的可持续景观格局识别与连通优化,区域尺度上开展生物多样性保护规划.研究为城市生物多样性的保护与提升提供科学途径,进而促进城市景观生态学的理论与实践发展.

准确估算陆地生态系统碳储量,科学制定生态环境保护和土地利用政策,对促进区域低碳可持续发展,实现"碳中和"目标具有重要意义.基于大量碳密度样点数据,将其与生态地理分区和土地利用类型图空间叠置,采用克里金插值法得到黄河流域碳密度空间分布数据集.应用InVEST模型对2000年、2010年和2020年黄河流域陆地生态系统碳储量的时空演变测度,提高了碳储量估算结果的准确性.利用Pearson相关性分析和多尺度地理加权回归模型(MGWR)对自然、社会经济和景观格局指数等因素对县级行政单元尺度单位面积碳储量的影响进行分析.主要结论如下:(1)黄河流域碳密度空间分布呈西部大于东部、东部地区自东南向西北递减的格局;(2)2000-2020年黄河流域陆地生态系统碳储量增加0.02％(7.011×109-7.012× 109t),空间分布与碳密度相同,空间集聚特征显著,"高高集聚区"主要分布在黄河上游西南部的青藏高原地区,"低低集聚区"主要分布在黄河上游北部和黄河下游大部分地区;(3)Pearson相关性分析得出与碳储量呈正相关的影响因素为Pr(降水)、NDVI(归一化植被指数)和Slope(坡度);呈负相关的影响因素为TEM(温度)、HAI(人类影响指数)、SHDI(香农多样性指数)、DN(夜间灯光数据像素值)和PPOD(人口密度).(4)MGWR模型得出TEM、Pr、NDVI和SHDI空间异质性强,HAI在2010年后异质性强;Slope空间异质性中等;DN和PPOD为全局尺度变量,空间影响平稳;(5)MGWR模型得出NDVI对黄河流域县级单位面积碳储量作用强度最大.NDVI、Slope对县级单位面积碳储量的影响呈正效应,TEM、HAI、DN和PPOD呈负效应,Pr、SHDI呈正、负双向效应.

游憩服务(RS)是自然对人类的贡献(NCP)之一,也是区域尺度下主要的人类需求,由于其具有无形、主观、非物质等特点,量化RS—直是当前研究的难点与热点.既往研究的评估方法依赖于利益相关者的认知,缺乏通用性,并多为对各类土地类型或植被的RS潜在供应能力进行"一刀切"式直接赋值,鲜有考虑地域特征.研究旨在探究景观特征及其要素如何影响RS供给,从而提出一种因地制宜的RS潜在供应量客观评估方法.以"亚热带湿润淮阳低山景观区"为例,首先将风景资源点分为5类,利用核密度分析量化各类RS实际供应;然后利用地理探测器分类评估景观特征的RS贡献度;再基于随机森林模型对景观特征要素与RS潜在供应能力进行关联量化分析;最后测算出各景观类型的RS潜在供应量.研究结果表明:(1)不同景观特征的RS贡献度具有差异,不同景观特征要素具备不同的RS潜在供应能力;(2)景观特征的RS贡献度和景观特征要素的RS潜在供应能力在不同地理气候条件下具有空间分异特征,应当因地制宜进行评估;(3)景观特征的贡献度和景观特征要素的RS潜在供应能力取决于RS的类型,在评估RS潜在供应量时,应对RS进行分类探讨;(4)由于景观类型是景观特征要素的聚类簇,基于景观类型测算RS潜在供应量可以反映出若干景观特征要素RS潜在供应能力的协同性.强调了景观特征及其要素在RS评估方面的关键作用,所提出的量化方法突破了主观性的局限,具有客观优势,最终可为全域旅游规划和风景资源点建设选址提供参考.

森林景观模型(forest landscape model,FLM)已成为模拟森林景观动态的重要工具,模型预测的有效性将决定FLM在森林管理应用中的广度和深度.有限的调查数据是制约模型验证的主要原因,选择合适的方法来弥补数据的空缺并解决数据匮乏地区的模型验证问题可促进FLM得到更广泛的应用.本研究基于多源数据和时空代替法在森林调查数据匮乏的区域建立模型验证框架,并以LANDIS PRO森林景观模型模拟青藏高原未来森林景观动态为例说明该框架的适用性.具体的验证框架为:首先,使用森林调查数据校验模型参数;其次,利用多源数据(森林调查数据、遥感产品和已有研究结果)对模型结果进行短期验证;最后基于时空代替法和已有研究验证模型的长期结果.验证结果表明:初始模拟结果能够准确表征真实的森林属性信息;基于多种指标的LANDIS PRO短期模拟结果在样地和景观尺度上与验证数据差异较小(RMSE＜80 t·hm-2、SD＜80 t·hm-2、R2=0.81);长期林分动态特征与先前研究一致,模型预测的森林组成、结构和演替轨迹与该区原生林生长轨迹一致.这表明本研究基于森林资源数据匮乏条件建立的森林景观模型验证框架能够较好地对森林景观的模拟结果进行验证.

识别景观格局对地表水质的影响及其特征尺度是水环境研究领域的热点和难点.本文以滇西北拉市海流域为研究区,以50个水样点为中心,按照50m的间距,计算其50～250 m的5个缓冲区的景观类型组成和10种景观格局指数,并与水体总磷、总氮进行相关性分析,识别景观格局对地表水质影响的特征尺度.结果表明:流域尺度景观格局具有山区-坝区显著分异特征,水样点缓冲区尺度景观格局指数在100 m缓冲区时出现明显变化;总磷和总氮平均浓度分别为0.12 mg·L-1和1.61 mg·L-1,具有自上游向下游不断升高的趋势,样点间的污染程度空间差异明显;邻近水体的草地的地表水总磷浓度较高,山区林地的地表水总氮浓度较高;水样点缓冲区100m时其景观格局与地表水质参数相关性最高,其中总磷浓度与斑块密度、边缘密度、景观形状指数、景观分裂指数和香农多样性指数呈显著正相关.因此,应重点关注坝区草地和拉市海周边100 m内的景观格局,以改善地表水质.

以滇西北熊蜂多样性全球分布中心为研究区,在群落花末期选取了香格里拉市境内19个开花植物群落,深入调查了熊蜂及开花植物的多样性.本研究计算了熊蜂的多样性指数,并量化了每个植物群落景观组成和景观配置的多种变量.广义线性模型分析结果显示,总体上熊蜂的多度和物种丰富度与调查群落的花资源密切相关,而熊蜂的香农多样性指数则主要受景观尺度林地覆盖比例的影响.由于不同特性的熊蜂对群落花资源和景观特征的反应可能不同,本研究进一步对不同体型和喙长的熊蜂进行了分析.结果表明,根据飞行能力,大体型的熊蜂对周围林地和耕地覆盖比例的变化更敏感,而中小体型熊蜂更依赖调查群落里的花资源及周围生境间的连通性.从喙长来看,短喙的熊蜂主要依赖调查群落的花资源,而中长喙熊蜂由于其取食策略不同,更依赖景观尺度上的资源.研究结果阐释了花资源的可用性与景观特征对熊蜂多样性的影响式样及其潜在机制,发现飞行能力和觅食策略显著影响了不同熊蜂对环境依赖式样的差异.

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.

松材线虫病(Pine wilt disease)传入我国以来,造成了大面积松林枯死,严重威胁我国的林业和生态建设的发展,但目前分析林分和景观水平因子对松材线虫病综合影响的研究较少.本文基于松材线虫病危害后期的山东威海地区的松林,利用野外调查数据、森林资源二类调查数据和高分辨率遥感影像,获取了影响松材线虫病危害的林分水平和景观水平的各种因子,通过逐步回归分析、线性回归分析和建立广义线性模型(GLM),探讨了景观分析的最适尺度,分析不同因子在解释松材线虫病危害程度方面的作用和相对重要性,以期为松材线虫病的防控技术及宏观管理政策制定提供科学依据.结果显示,750 m尺度下景观格局指数对松材线虫病发病率的解释效果最好.景观因子中,距疫源地距离、景观分离度与距人为活动区域距离对发病率影响最显著(相对重要性值为1.00),其中景观分离度和距疫源地距离与发病率呈负相关,距人为活动区域距离与发病率呈正相关;松林斑块连接度的相对重要性次之(相对重要性值为0.69),与发病率呈正相关;斑块丰富度密度、相关外接圆指数的相对重要性值较低(0.33).林分因子中,林分密度的相对重要性值最低(0.23).综合分析林分因子和景观因子的作用发现,在威海地区松材线虫病暴发后期的林分中,相较于林分因子,景观因子起主导作用.研究结果有助于提高对松材线虫病发生的驱动机制的了解.