野外-城市界域(WUI)人类活动密集,火灾风险极大,在该区域进行森林火险的合理性评价和时空演变趋势分析,对保护区域生态环境和社会经济可持续发展具有重要意义.以北京近郊九龙山林场为研究对象,基于相关火险驱动因子指标数据,运用层次分析法评估研究区2004、2009、2014、2019年森林火险指数,通过Theil-Sen Median趋势分析、全局莫兰指数和局部莫兰指数分析探究森林火险指数的变化趋势及空间聚集性,并基于历史火情数据和地理探测器模型验证火险区划的合理性和准确性.结果表明:(1)九龙山林场内火险指数整体的集聚特征变化较大,61.58％的区域火险指数不显著增加,5.62％的区域微显著增加,32.80％区域为不显著减少和微显著减少.(2)森林火险指数空间上呈正相关,森林火险高值聚集区域分布于东部低海拔地区,在研究时间段内面积减少4.89％,低值聚集区域分布于西部高海拔地区,面积减少2.19％.(3)森林火险区划结果显示,九龙山林场森林高火险区域面积占比最小,主要分布于研究区中部,由于人类活动的影响,高火险区覆盖范围扩大.(4)区划合理性验证结果显示,研究区森林火险等级空间分异性较好,与实际火点分布具有高度一致性.研究结果较好的反应了研究区森林火险时空格局变化,为九龙山林场进一步合理规划防火设施布局,加强火险管控力度,完善防火应急能力奠定数据基础,提示管理部门应加强防火宣传,以最大限度发挥九龙山的生态环境效益,保障林区周边人民生命财产安全.

近几十年来,嫩江流域湿地大面积萎缩、土地盐碱化严重,干旱频发,严重威胁生态安全、水环境安全和社会经济可持续发展.为量化嫩江流域干旱对生态系统的影响,利用标准化生态缺水指数(SEWD1),结合旋转经验正交函数、累积和曲线和Pearson相关性分析法分析嫩江流域1980-2017年生态干旱的时空演变规律,并利用游程理论提取生态干旱特征.结果表明:(1)生态干旱与影响因子间的相关系数排序为相对湿度＞归一化植被指数＞径流＞降水＞气温,其中生态干旱和相对湿度相关系数最大且大于0.5,呈现显著相关性,其余因子的相关系数均小于0.5,呈现低度相关性;(2)从SEWDI变化曲线上看,1980-1999年干湿交替呈现出一定的周期性,生态干旱以轻旱和中旱为主,总体呈加剧趋势;2000-2017年极端干旱和极端湿润事件频发,生态干旱总体呈缓解趋势.从累积和曲线上看,1980-1995年为嫩江流域生态干湿状态的正常波动时期,1996-2009年为嫩江流域生态干旱期,2012-2017年为生态湿润期;(3)生态干旱的干旱历时和烈度显示流域西南部严重程度较大,长期干旱风险较高,而流域北部干旱强度较大,较易发生单次较为严重的短期干旱.

在深入实施国家粮食安全战略,协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护背景下,探究耕地利用绿色转型与城乡融合发展的耦合协调是解决耕地保护、生态保育与经济建设之间冲突的关键.从人地关系视角剖析了耕地利用绿色转型与城乡融合发展的耦合机理;通过解读耕地利用绿色转型与城乡融合发展的内涵构建了相关评价指标体系,并以长江经济带130个地级市为例,基于2000、2005、2010、2015和2020年数据,运用耦合协调度模型分析耕地利用绿色转型与城乡融合发展耦合协调的时空格局特征.结果表明:(1)2000-2020年长江经济带耕地利用绿色转型指数由0.208增至0.294,增幅为40.802％,呈现"东北部高西南部低"的分布特征.(2)2000-2020年长江经济带城乡融合发展指数由0.465增至0.492,增幅为5.858％,呈现"中东部高西南部低"的分布特征.(3)2000-2020年长江经济带耕地利用绿色转型与城乡融合发展的耦合协调度由0.556上升到0.612,增幅为11.065％,呈现"中东部高西部低"的分布特征;耦合协调类型从基本协调型转变为中度协调型.各子系统间的耦合协调程度差异较大,耕地利用绿色转型各子系统中,模式转型与城乡融合发展的耦合协调度较低;城乡融合发展各子系统中,人口融合、空间融合与耕地利用绿色转型的耦合协调度较低.(4)耕地利用绿色转型中的模式转型,城乡融合发展中的人口融合、空间融合是长江经济带发展需重点关注的问题.研究结果可为长江经济带耕地资源的优化利用、生态保护以及城乡融合发展提供借鉴.

明晰耕地利用生态效率的驱动机理是深化土地科学前沿探索、优化粮食安全发展格局的关键基础.建构"边境-粮食-生态"安全框架,采用非期望产出的超效率SBM模型测算 2000-2020 年中越边境地区耕地利用生态效率,通过泰尔指数研究其演变特征和区域差异,并运用动态面板系统GMM模型揭示耕地利用生态效率的驱动机制.结果表明:(1)中越边境地区耕地利用生态效率指数总体呈现"先升-后降-再升"的变化趋势,整体处在中等效率水平,空间表现为"北高-南低"分布格局,省际差异是造成区域差异的主要原因.(2)化肥使用过量、劳动力过剩和碳排放增加是造成中越边境地区耕地投入产出要素松弛、耕地利用生态效率损失的重要因素.(3)中越边境地区耕地利用生态效率由多因子交互作用驱动,地形坡度、城镇化、边境贸易水平、财政支农水平是提高耕地利用生态效率的积极因素,水土流失率、工业化和劳均耕地规模对耕地利用生态效率具有抑制效应.中越边境地区亟需优化耕地经营投入结构,向"投入优-产出高-排放低"方向转型,构建边境粮农稳态格局,促进边境地区长足稳定高质量发展.

沿海城市的经济快速发展和土地利用与海洋生态环境之间关系密切.陆海统筹的背景下,科学了解陆海生态环境质量演变和空间分布特征,探究两者的耦合协调关系对提升陆海生态安全统筹具有重要的实践意义.以中国沿海53个城市为例,采用"活力-组织-恢复力(VOR,Vitality-Organization-Resilience)"模型评价陆地生态系统健康状况,采用TOPSIS法通过构建指标体系评价海洋生态环境质量,采用耦合协调度模型分析陆海生态环境质量耦合协调水平,并提出相关建议.结果表明:1)2010-2020年沿海城市陆地生态系统健康呈现"北低南高"的分布格局,以杭州湾为主要分界线;2)2010-2020年沿海城市海洋生态环境质量呈现趋好的态势,海洋生态环境质量:沿东海经济区＜环渤海经济区＜沿黄海经济区＜沿南海经济区;3)2010-2020年沿海城市陆海生态环境质量耦合程度进一步加强,且南部城市协调度高于北部.研究为中国沿海地区陆海生态环境管理、因地制宜地开展生态修复工作提供科学依据,对陆海生态系统的健康协同发展具有重要意义.

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.

自然保护区生态风险评价与预测对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义.研究以赛罕乌拉国家级自然保护区为例,利用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观生态风险指数(ERI)评价研究区景观生态风险,结合最小累积阻力模型(MCR)构建生态安全格局,并借助斑块生成土地利用变化模拟模型(PLUS)模拟2030-2050年土地利用及景观生态风险演变状况,对研究区的风险管控与格局优化提出相应策略与措施.结果表明:(1)研究区景观生态风险呈北低南高的空间分布特征,以较低风险区为主,2000-2020年景观生态风险整体呈先下降后上升趋势;(2)重要生态功能"点"——56处生态源地、49个生态节点,"轴"——144条生态廊道,"面"——生态保育区、生态过渡区、合理利用区等3个生态功能区,共同构成了研究区的生态安全格局;(3)2030-2050年研究区主要以较低风险区为主,呈现北低南高的空间分布特征.从时空演变上看,2020-2050年赛罕乌拉国家级自然保护区景观生态风险呈下降趋势.研究成果可为自然保护区生态保护与治理提供决策参考.

合理评价陕北黄土丘陵生态恢复区景观生态风险状况,对优化区域景观格局和维护生态系统功能具有现实意义.本文利用延安市2000-2020年土地利用类型数据,基于景观格局指数与GIS空间分析,揭示景观生态风险水平及其时空演变格局.结果表明:(1)景观生态风险指数(ERI)处于0～0.449,风险等级主要表现为低、较低及中风险区,以片状形式广泛分布于西南、黄河沿岸及西北等市域边际区县;高风险区集中于宝塔区.相比 2000年,2020年的高、较高风险区面积增多1.27×104和25.25×104 hm2,景观生态风险增大趋势明显.(2)2000-2020年,景观生态风险的Moran's I为正值,空间相关性显著,"高-高"和"低-低"值为其主要空间集聚模式,但空间集聚性先增强后减弱,局部差异性逐步突显.(3)景观生态风险热点分布于宝塔区,其土地利用以建筑用地和耕地为主,系统干扰度高,景观破碎分离,呈现出高值集聚模式;景观生态风险冷点主要分布在黄龙县、黄陵县及富县,区域海拔较高,人为干扰强度低,林地、草地斑块面积大,景观分离度和破碎度小,呈现出低值集聚模式.近20年,冷热点区域面积变化明显,空间格局波动频繁.因此,延安市景观生态风险整体上较小,但不同风险等级及其空间集聚模式和冷热点区域持续转化,需规划土地利用结构,提升景观安全性和稳定性.

喀斯特地区生态重要性与脆弱性并存,研究喀斯特断陷盆地景观生态安全格局演变对当地土地利用高效管理和生态修复具有重要意义.以云南、四川、贵州三省交界处的喀斯特断陷盆地为研究对象,基于 2000-2020 年土地利用数据,通过构建土地利用转移矩阵、计算景观格局指数和景观生态安全指数,系统分析土地利用、景观格局与景观生态安全水平的时空演变特征.结果如下:(1)林地、草地、耕地是研究区主要土地利用类型,面积占比超过 96%.土地利用变化主要发生在 2005-2010 年和2015-2020 年,空间上表现出整体稳定而局部变化剧烈的特点,以退耕还林还草和林地向草地转换为主,耕地面积在过去20 年共减少了 386.62 km2.(2)景观多样性与均匀度上升,景观蔓延度下降.林地的最大斑块面积比例下降而草地上升,多数用地的斑块密度上升而集聚度下降,土地利用结构整体优化,但破碎化趋势明显,尤其是林地、耕地和草地.此外,建设用地呈连片化扩张.(3)景观生态安全水平明显提升,一般安全及以上安全区面积占比由 2000 年的 62.35%上升到 2020 年的98.11%.在石漠化治理和生态保护的推动下,南部的生态安全水平大幅提高,推动空间格局从"北高南低"逐步转向"南北相对均衡".景观生态安全水平的空间集聚性明显,高-高值集聚区主要在北部而低-低值集聚区主要在南部,需进一步推动北部生态保护以保障其生态屏障功能的发挥,并加强南部生态修复来提升其生态安全水平.此外,需持续推进石漠化治理并合理调控当地经济发展与生态保护间的关系,来维持生态安全水平的长期稳定.

景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径.以喀斯特断陷盆地为研究对象,从自然、社会、景观格局三个维度选取 11 个评价因子构建景观生态风险评价指标体系,通过空间主成分分析的方法评价研究区 2000-2020 年的景观生态风险时空演变格局,并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系.结果表明:(1)2000-2020 年,喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势,生态环境整体好转.(2)景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性,南部更甚.2000 和 2005 年,研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区;2010 年及其以后,高风险区面积显著减少,低风险区面积显著增加,但南部个别区县的风险水平未明显改善.(3)20 年间,除建设用地外,不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低.到 2020 年,耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域,而建设用地在高风险区的面积仍高达 43.43%.(4)景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异.研究初期,各风险区对地形的选择性较强,低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强,高风险区倾向分布在高地形位区间;随时间推移,不同等级风险区对地形的选择性减弱,地形对景观生态风险的影响逐渐减小,人类活动对景观生态风险的影响日益凸显.