道路基础设施的建设导致野生动物栖息地生境退化,以及生态网络连通性和稳定性降低等问题.研究道路基础设施对野生动物生活和迁徙的影响,对区域野生动物保护和生态网络优化具有重要意义.本研究基于野生动物的出现点位数据,利用MaxEnt模型评估粤港澳大湾区道路基础设施对生境适宜性的影响,采用最小累计阻力模型构建生态网络并识别生态断裂点,同时,使用景观连通性指数与图论指数对比不同情景的生态网络连通性.结果表明:研究区内部的铁路和高速公路对生境适宜性产生显著影响,造成野生动物栖息地适宜性降低;受道路基础设施的影响,生态源地破碎化加剧,生态廊道的通行阻力增加,生态网络的连通性和稳定性明显下降;共识别生态断裂点536处,集中分布于生态源地附近.研究结果可为粤港澳大湾区野生动物栖息地保护和生态网络连通性修复提供重要的科学参考.

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.

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.

景观破碎化对物种的影响依赖于斑块属性,斑块属性体现了斑块的类型、面积、形状及其与周围斑块间关系.然而,在破碎化农业景观中这些斑块属性对关键物种的联合影响仍知之甚少.选取中国海南地区的典型农业破碎化景观,实测了 180 个斑块中三类关键物种,分别为害虫-橡胶材小蠹虫(Xyleborus affinis)、传粉昆虫-中华蜜蜂(Apis cerana)和天敌物种-玉米螟赤眼蜂(Trichogrammatid ostriniae Pang et Chen),刻画了各斑块属性,包括斑块类型、斑块面积、形状指数、距天然林距离、是否与橡胶接触、景观中天然林所占比例、是否有林下植物,并使用 3 种机器学习模型(神经网络、随机森林、支持向量机)拟合斑块属性与三类物种丰富度关系,解析斑块属性的相对重要性.结果表明,与支持向量机和神经网络相比,随机森林模型对三个物种的丰富度预测效果均最好,其R2在橡胶材小蠹虫、中华蜜蜂和赤眼蜂中分别达到 0.785、0.845 和 0.798;基于随机森林模型的结果表明,斑块类型对橡胶材小蠹虫和中华蜜蜂丰富度相对重要性高于其他斑块属性;斑块面积对赤眼蜂丰富度影响高于其他斑块属性,且与斑块类型存在交互作用;橡胶林中橡胶材小蠹虫与中华蜜蜂丰富度高于天然林和其他斑块类型,玉米螟赤眼蜂丰富度则在天然林与农田中最高.研究揭示了斑块属性对不同物种丰富度的相对影响,阐明了斑块类型在不同物种中的重要作用,并证实了机器学习是推导斑块属性对物种影响的有效方法.

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.

生态安全格局的构建有助于减缓生态系统退化和生物多样性丧失,对生物多样性保护具有重要意义.现有研究中生态源地识别的主观性较强且源地边界破碎,生态廊道对景观连通性的贡献程度也有待明确.因此,以宁夏沿黄河城市带为例,首先利用空间连续小波变换识别综合生态系统服务突变点,获取生态源地,进而基于电路模型评估功能连通性以提取生态廊道,最后量化生态廊道的连通贡献.结果显示,生态源地占研究区总面积的41.51％,其中草地占比83.27％.相比于直接提取综合生态系统服务高值区,基于空间连续小波变换识别的生态源地能较好的反映局地生态系统特征,并将景观形状指数和分形维数分别降低67.20％和8.06％,减少生态源地边缘长度从而受到外界干扰的可能性更小.生态廊道占研究区总面积的7.42％,是物种迁徙等生态过程的关键通道,有效地增强了区域景观连通性,将等效可能连通性指数和等效整体连通性指数分别提升41.76％和68.68％.生态安全格局主要位于研究区边界地段,整体呈两带分布,为宁夏沿黄河城市带阻挡周围的沙漠,保障中部的城市发展和粮食安全.然而,研究区范围内自然保护区仍存在较为严重的生态系统服务和功能连通的保护缺口.各区域的生态安全格局具备不同的生态功能,需要有针对性的差异化保护、修复与管理.

中国西南亚高山地区的植被景观恢复动态一直缺乏深入研究,以四川省茂县的大沟流域为研究对象,基于航片、地面调查、QuickBird和Pleiades遥感影像数据源,采用人工目视解译的方法,建立了大沟流域景观格局分布信息数据库,开展了大沟流域1978-2020年景观格局恢复动态及其特征的研究.结果表明:(1)研究期间,流域内的优势景观为落叶杂灌、草地和油松林,由于封山育林政策的实施,在未来较长的一段时间内优势景观类型将得以保持.(2)1978-2020年间大沟流域的植被覆盖度维持在较高水平,森林面积逐渐增加,农业主要转变为果园经济,整体景观的动态度在逐渐减小.(3)随着植被的恢复,大沟流域景观的物种丰富度、优势景观优势度和景观的连通性都在增加,但景观的破碎化程度依旧较高.首次对大沟流域的植被演变进行了探究,为西南亚高山及岷江流域地区的森林恢复提供了一定的科学依据.未来相关领域还需加强景观格局演变驱动机制的研究,并制定更加合理的生态环境管理政策.

以产业兴旺、生态宜居等各方面协同推进为总要求的乡村振兴战略的实施,对于生态环境脆弱且发展落后问题突出的西南喀斯特广大乡村地区具有重要意义.合理的景观格局是乡村振兴的基础.以贵州典型喀斯特石漠化乡村为研究区,从类型和景观两个尺度选取 11 个景观格局指数,对研究区的景观类型分布、景观破碎度空间分布、景观多样性空间分布等展开研究,探明了研究区景观格局特征.在此基础上结合生态学理论和乡村振兴总体要求,提出研究区乡村景观优化思路.结果表明:(1)研究区景观类型可分为水田、坡耕地、有林地、疏林地、经果林、石漠化灌丛等10 类,其中坡耕地和石漠化灌丛是主要景观类型,石漠化灌丛是优势景观类型,道路、水系和居民点景观面积占比较小.(2)研究区西北部和西南部以人工景观的分布为主,景观破碎化程度高;北部石漠化景观集中连片分布,景观多样性和异质性指数较低.(3)从景观格局优化、产业结构调整两个角度对研究区乡村景观进行了优化,优化后形成了较为完善的生态网络格局,生态系统稳定性提升;种植结构的调整提升了景观结构复杂程度和土地利用价值,也优化了研究区的生态环境,为乡村旅游业的发展创造了条件.结果可为喀斯特地区乡村振兴规划及实施提供理论参考.

城市绿地对美化城市、改善城市环境质量起着重要作用,科学度量城市人居绿地环境可为城市合理规划提供决策依据.首先利用Google Earth Engine平台进行天津市地物分类,然后利用路网数据建立POI居住点的可达范围,在此基础上采用格网法与因子分析法,综合城市绿地面积、生长状态、景观格局指数等指标,构建居住点可达绿地质量评价模型,最终,在居住点可达范围内应用评价模型,对天津市人居绿地环境质量进行评价.结果表明:经过因子分析,得到的可达绿地面积-生长状态因子、可达绿地形状因子和可达绿地破碎度因子在反映居住点可达绿地质量时具有代表性;中心城区与滨海新区居住点可达范围内植被覆盖度低、形状不规则且分布破碎.环城区越靠近中心城区,居住点可达范围内绿地面积越小、分布越破碎,越靠近远郊区,居住点可达范围内绿地面积越大,形状越规则.远郊区受自然条件的影响,居住点可达范围内植被生长旺盛、分布连贯且形状规则;天津市北部居住点可达绿地质量较好,中部及东南部较差,天津市居住点可达绿地质量从优至劣为:远郊区>环城区>滨海新区>中心城区.研究结果可为生态城市评估和绿地系统监测提供方法基础.

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.