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.

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.

高寒湿地是青藏高原典型的湿地类型,具有重要的生物多样性维持和水源涵养作用,了解其景观格局变化及其影响因素对我国高寒湿地的保护与恢复具有重要意义.本研究基于GEE和Landsat卫星影像,采用随机森林分类方法提取了1987-2022年12期四川南莫且湿地国家级自然保护区沼泽湿地分布信息,分析了沼泽湿地景观格局时空变化及其影响因素.结果表明:(1)保护区沼泽湿地面积先减少再增加,整体减少了10.29％;(2)沼泽湿地与草甸的面积转换最剧烈,沼泽湿地累计向草甸转移4349.44 hm2;(3)沼泽湿地重心先向东北再向西南方向迁移,沼泽湿地分布范围整体向西南方向迁移;(4)沼泽湿地景观格局表现为破碎化程度先下降再升高,连通性先升高再下降,斑块形状趋于复杂,湿地景观趋向离散化发展;(5)生长季累积降水量、生长季均温是影响保护区沼泽湿地变化的主要影响因素.研究结果可为保护区高寒湿地的保护与恢复以及青藏高原高寒湿地生态安全建设提供科学依据.

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.

人类活动可对野生动物的生境适宜性及生境利用格局产生显著影响,自然保护区的建立能在一定程度上减少乃至避免人类活动对野生动物的过度干扰.甘肃兴隆山国家级自然保护区位于青藏高原东缘,其主要保护对象野生马麝(Moschus chrysogaster)已极度濒危,被列为国家一级重点保护野生动物.为探究人类活动对兴隆山自然保护区内及周边马麝生境已造成的影响,本研究采用2017年和2022年高分卫星数据,通过标准差椭圆计算法、景观格局指数和空间叠加等方法分析这五年来人类活动对马麝生境造成的变化情况.结果表明:(1)兴隆山保护区内及周边区域的人类活动具有明显的方向性,与西北-东南方向的道路和居民点集中分布方向基本一致,角度介于东偏南36°～54°;(2)农田和建设用地斑块数量增加,加之平均斑块面积变小,导致马麝生境破碎化程度不断增加;(3)保护区内的马麝适宜生境面积萎缩明显,保护区及其周边区域的马麝适宜生境(294.27 km2)与现有保护区的空间分布存在差异,但部分马麝适宜生境(103.05 km2)在保护区之外,可考虑扩大自然保护区面积,将这部分马麝的适宜生境纳入保护区管理范围.

在对新疆乌伦古河流域中下游栖息的蒙新河狸Castor fiber birulai生境实地调查的基础上,利用景观格局指数、景观连接度和MaxEnt模型研究其生境破碎化现状,为该物种及其生境的保护和管理提供参考.结果表明:2000-2020年研究区域景观格局变化主要表现为耕地、建设用地和裸地的斑块面积增加,草地、林地和湿地的减少;蒙新河狸适宜生境面积分布狭窄,仅占总面积的12％(386.92 km2);适宜蒙新河狸分布的主要环境变量组成特征为最冷月份最低温度(-26.43～-23.07 ℃)、最暖季度平均温度(20.31～21.78 ℃)、最干季度降水量(20.04～25.72 mm)、土壤酸碱度(7.72～8.01)、土壤有机碳含量(1.2％～2.6％),以及有草地、林地和水体分布的土地利用类型;不同扩散距离下蒙新河狸适宜生境的景观连接度普遍较低.建议在乌伦古河流域中下游建立蒙新河狸生境廊道,增加斑块间的连通性,改善蒙新河狸的生境.

随着气候变化及人类活动,原本脆弱的荒漠草原迎来更大的荒漠化风险,其景观格局演变受到众多学者关注.选取 1990-2019 年Landsat影像数据为信息源,采用景观指数研究方法和GIS空间分析、格网技术手段,研究苏尼特右旗景观格局时空变化特征.结果表明:(1)研究区以草地为主题景观,其中天然草地景观为优势景观类型.1990-2005年主要是天然草地景观与沙地景观、盐碱地景观相互转化;2005-2019 年天然草地景观大范围转出为封育草地景观.(2)1990-2019 年景观破碎度增大,基质景观所占比例不断减少,斑块形状趋于复杂,丰富度增加,异质性增强,聚集连片度下降.(3)研究区中北部浑善达克沙地分布带 1990-2005 年沙化严重,破碎程度加大.干燥剥蚀层状高平原2005-2019 年受人类活动影响大,基质景观优势度下降,景观破碎程度增高,空间异质性增强.南部低山丘陵区除东南部耕地景观不断被分割,整体景观保持完整连续.研究结果可为苏尼特右旗的资源环境保护、利用与管理提供科学、合理的参考依据.

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.

保持生境连通性是全球生物多样性保护面临的主要挑战之一.生境网络构建与优化是一种积极主动的景观策略,但其成效取决于异质性景观背景下生境分布格局与物种响应.以南京市为例、白鹭为目标物种,开展了基于生境组团化分析与景观廊道(LSCorridors)模拟的生境网络构建与优化研究.通过整合生境适宜性评价、干扰度评价、最大熵(MaxEnt)模型模拟,实现了物种生境源地综合识别;利用景观连通性指标与核密度分析,识别了物种生境分布的组团化格局;在最小成本路径(LCPs)的基础上,定义了优化新增型与提升型两类廊道,并从物种感知与适应性变化出发,应用LSCorridors软件模拟了这两类目标优化廊道的多重随机路径及其空间范围.结果表明,南京市白鹭生境斑块共计428个,总面积达31525.75 hm2,主要是林地与水域,具有较为明显的破碎化和局部集聚特征,九大生境组团以南京长江段水域斑块为轴,沿两侧分布,彼此联系比较薄弱;最佳距离阈值4.5 km内,识别LCPs共907条,总长度1548.59 km,平均较短、分布紧凑,主要位于各生境组团内部,但仅少数连接着不同生境组团;确定的8条优化新增型廊道和10条优化提升型廊道,其LSCorridors模拟结果与LCPs存在空间偏差,前者更符合现实进而有益于避免保护低效和促进多类型、差异化的优化措施制定.研究成果能为面向生物多样性保护的南京市生境网络保护以及重点生态廊道的规划实践提供决策参考.

崩岗是地质构造、地貌条件、气象水文、植被、人类活动等综合作用下形成的一种复合侵蚀地貌,崩岗的形成与发展已严重制约了当地农业生产和社会经济发展.通过调整土地利用结构方式、优化景观格局是防治红壤区崩岗侵蚀的重要手段.如何从斑块类型水平揭示景观格局与崩岗侵蚀的关系,对于控制崩岗侵蚀、提高生态环境效益具有重要意义.以福建省安溪县为例,运用ArcGIS水文分析工具和DEM数据将该区域划分为 53 个子流域,以崩岗面积与密度为响应变量,景观格局指数为解释变量,采用冗余分析(RDA)法和通径分析法,从斑块类型水平探讨景观格局指数与崩岗面积与密度的影响.结果表明:影响崩岗侵蚀的景观格局指数主要由土地利用类型决定,其中林地的景观格局指数对崩岗特征的解释度最高(63.82%),其次为耕地(49.19%)和建设用地(42.01%);耕地景观类型面积、林地聚集度、建设用地景观形状指数和林地斑块连接度4 个指标显著影响崩岗特征,对崩岗特征变化的贡献率分别为 51.5%、26.9%、9.2%和 6.1%,且 4 个指标对崩岗特征的累积解释度达到 66.2%;通径分析发现耕地景观类型面积、林地斑块连接度、林地边缘密度、林地斑块类型面积百分比和建设用地边缘密度的综合作用对崩岗面积变化和密度变化的解释程度分别为 71%和 85%,其中耕地景观类型面积和林地斑块类型面积百分比对崩岗面积和崩岗密度的影响最大,通径系数分别是 0.499、-0.440 和0.608、-0.342.总体而言,科学合理的规划耕地、林地和建设用地的空间布局,提升景观类型整体生态效应,对抑制崩岗侵蚀具有重要意义.研究结果对于科学规划土地利用、控制红壤区崩岗侵蚀具有重要指导意义.