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.

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.

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.

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.

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.

景观格局的定量分析是评价其对生态过程影响的先决条件,也是生态系统规划和管理的重要依据.当前的景观格局分析软件都仅提供基于"斑块-廊道-基质"景观分析范式的格局指数计算,不包含基于"源-流-汇"的范式的指数计算.这不仅无法适应景观生态学理论的发展,也无法满足大数据时代对计算场景和速率的需求.针对该问题,在研发基于"源-流-汇"的范式的指数算法的基础上,开发了景观生态学工具箱(Landscape Ecology Toolbox,LET).不仅同时提供基于两种分析范式下的景观格局指数计算,也提供了图形用户界面和命令行两种运行方式.在对LET主要功能进行介绍的基础上,将LET同现有景观分析软件在操作逻辑、景观指数计算范围、特色功能等方面进行了详细的对比,最后对软件未来的发展方向进行了讨论.

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.

目的:以木樨科植物为研究对象,制作中国木樨科植物空间分布图,分析木樨科植物分布规律,为植物研究、开发利用、保护及恢复提供依据.方法:利用ArcGIS制作以县为单元的中国木樨科植物空间分布图,计算空间多样性格局指标,得到空间多样性分布格局,从空间上分析木樨科植物分布的特点.结果:(1)木樨科植物多样性总体呈现南高北低趋势.(2)木樨科植物从西藏东南部起至东北黑龙江东南部形成一条"木樨科植物分布线",此线东南方向木樨科植物分布类型多,聚集性明显,西北方向呈离散分布聚集性差.(3)横断山脉地区是中国木樨科植物分布的多样性中心,从中心向外主要呈现3条明显的扩散通道.(4)当中国木樨科植物的属或种数量为1时,其所占斑块数量、斑块所占面积、最大斑块指数以及景观形状指数均为最大,属的指标数值均高于种,随着属、种数量的不断增大,各项指标数据逐渐减小.结论:中国木樨科属在其空间分布、多样性、扩散呈现独特的规律.