基于景观生态风险评价的宁江流域景观格局优化

删除或更新信息，请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

李青圃¹, 张正栋^,¹, 万露文², 杨传训³, 张杰¹, 叶晨¹, 陈裕婵¹

1.华南师范大学地理科学学院,广州 510631

2.密歇根州立大学地球与环境科学系,美国东兰辛 48823

3.广州地理研究所,广州 510070

Landscape pattern optimization in Ningjiang River Basin based on landscape ecological risk assessment

LI Qingpu¹, ZHANG Zhengdong^,¹, WAN Luwen², YANG Chuanxun³, ZHANG Jie¹, YE Chen¹, CHEN Yuchan¹

1.School of Geography, South China Normal University, Guangzhou 510631, China

2.Department of Earth and Environmental Sciences, Michigan State Universtiy, East Lansing, MI 48823, USA

3.Guangzhou Institute of Geography, Guangzhou 510070, China

通讯作者: 张正栋(1968-), 男, 甘肃榆中人, 博士, 教授, 主要从事景观格局与生态水文研究。E-mail: zhangzdedu@163.com

收稿日期:2018-03-7修回日期:2019-05-18网络出版日期:2019-07-25

基金资助:

国家自然科学基金项目.41471147

Received:2018-03-7Revised:2019-05-18Online:2019-07-25

Fund supported:

National Natural Foundation of China.41471147

作者简介 About authors
李青圃(1993-),女,河南南阳人,硕士生,主要从事景观格局与生态水文研究E-mail:2016022031@m.scnu.edu.cn。

摘要
流域景观生态风险受到多源因素的综合作用,识别流域景观生态风险是实现景观格局优化的基础与前提,景观格局优化是应对生态风险的有效手段。以宁江流域为研究区,采用空间主成分分析法,从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对流域景观生态风险进行综合评价,基于景观生态风险评价结果,构建累积阻力表面,利用最小累积阻力模型进行了流域景观格局的优化。结果表明：人类社会和景观格局因素对综合风险影响更为强烈,地形和距水体距离等自然因素对综合生态风险影响较弱;宁江流域整体景观生态风险偏大,较高景观生态风险区域位于流域西南部,面积为523.99 km ²,占流域面积的36.06%;识别出流域生态源地为面积大于50 km ²的林地和面积大于0.2 km ²的水体。研究构建了15条生态廊道,一级生态廊道长度大于30000 m,二级生态廊道介于10000~30000 m之间,三级生态廊道长度在10000 m以内;识别了19个生态节点,形成了多层次生态网络。通过对比研究区景观格局优化前后的连通度发现,优化后流域整体景观格局连通度得到明显提升。
关键词： 景观生态风险评价;景观格局优化;空间主成分分析;最小累积阻力模型;宁江流域

Abstract

The ecological risks facing the landscape in the Ningjiang River Basin are influenced by multiple parameters. Landscape optimization is an effective way to assess the detrimental effects on the ecosystem. In this study, an integrated "natural-social-landscape" landscape ecological risk assessment system was produced, and the landscape ecological risk classification of the Ningjiang River Basin was based on spatial principal component analysis. Ecological resistance surfaces were constructed using the results of the landscape ecological risk analysis. The landscape resistance surfaces were produced based on the minimum cumulative resistance model (MCR). The results show that human activity and landscape patterns had a more significant influence on the final risk assessment than natural factors do, such as terrain and distance from water. The landscape ecological risk was generally high, and the high ecology risk region covered 523.99 km ², constituting the largest area and accounting for 36.06% of the research area. With the aim of decreasing the landscape ecological risk of the Ningjiang River Basin, areas of forestland greater than 50 km ² and areas of water greater than 0.2 km ² were selected as the eco-sources. Using interlinked points, lines and surfaces, a regional ecological network was constructed out of 15 ecological corridors. The length of the first level corridors was greater than 30000 m, the length of second level corridors was between 10000 m and 30000 m, and the length of the third level corridors was less than 10000 m. A total of 19 ecological nodes were produced. The landscape connectivity was significantly improved following landscape pattern optimization. The results of this study may help improve the ecological stability level in the study area and provide a scientific basis for both landscape ecological risk assessment and landscape pattern optimization research.

Keywords：landscape ecological risk assessment;landscape pattern optimization;spatial principal component analysis;minimum cumulative resistance model;Ningjiang River Basin

PDF (5350KB)元数据多维度评价相关文章导出EndNote|Ris|Bibtex 收藏本文
本文引用格式
李青圃, 张正栋, 万露文, 杨传训, 张杰, 叶晨, 陈裕婵. 基于景观生态风险评价的宁江流域景观格局优化. 地理学报[J], 2019, 74(7): 1420-1437 doi:10.11821/dlxb201907011
LI Qingpu. Landscape pattern optimization in Ningjiang River Basin based on landscape ecological risk assessment. Acta Geographica Sinice[J], 2019, 74(7): 1420-1437 doi:10.11821/dlxb201907011

1 引言

景观生态风险是指自然因素或人类活动干扰对生态环境与景观格局交互作用造成的负面影响^[1]。随着自然因素与人类活动对景观格局影响的不断加强,景观格局受到的干扰与胁迫逐渐增加,流域尺度上的景观生态风险评价日益成为近年来“景观格局—生态过程”互馈研究的热点^[2]。在生态风险评价的发展早期,相关研究多以不透水面增加、土壤侵蚀、水质污染等一种或几种特定风险源进行评价,使得评价结果较为单一,缺少多源风险下流域景观生态风险的综合考量^[3,4,5]。近年来,由于景观格局指数分析法能够增加对景观异质性的关注与空间定量表征,因而被引入景观生态风险评价体系中,使景观生态风险评价脱离了传统以某一特定自然风险表征区域风险状态的局限,逐渐成为流域景观生态风险评价研究的主流^[6]。然而,由于流域生态系统是不仅受到特定景观格局的影响,同时也是受自然与社会因素共同影响的自然综合体,单一的景观格局指数指标并不能对“自然—社会系统”复合风险进行有效概括^[7]。与此同时,前人研究较少从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对流域景观生态风险进行空间定量评价^[8]。为此,有必要将景观格局指数与流域多源“自然—社会系统”影响要素整合,共同纳入到景观生态风险评价体系中,以评价异质性景观镶嵌格局与多种自然及人类社会干扰因素对流域景观生态风险的综合影响,为景观格局优化提供依据。

景观格局优化是依据景观生态学理论,在对景观格局与生态过程、功能关系的综合理解基础上,对景观要素在空间上进行调整与组合,以实现最大的生态效益与区域可持续发展^[9]。景观格局优化研究多基于识别特定生态安全格局或景观生态风险状态,明确景观格局规划的保护重点,进一步提出优化建议^[10,11]。在景观格局优化方法层面,研究方法历经从概念模型、计量模型到空间模型的变化^{[12,13,14,15]}。最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance Model, MCR）最早由Knaapen用于景观格局优化^{[16,17,18,19]},该模型能够较好依据“景观—格局—过程—效应”机制在水平方向上反映景观格局对生态过程的影响。近年来利用MCR模型对景观格局进行优化的研究已经日趋成熟,诸多****在控制非点源污染、水环境保护、城市扩展边界确定^[20,21,22]等多个领域应用MCR模型,通过构建景观累积阻力表面,寻找累积阻力表面中阻力最小的“通道”,构建生态廊道和生态节点等关键生态要素,对景观格局进行优化。累积阻力表面的确定是MCR模型建立的关键,但是,以往的研究多选取自然要素对研究区景观格局阻力进行定义,缺乏考虑人类活动对阻力值的影响^[23]。同时,多数研究对阻力值的计算采用多要素简单叠加或专家打分法的方法,存在主观性过大等不足^[24]。空间主成分分析（Spatial Principal Component Analysis, SPCA）方法可以通过抽取原始评价指标的主成分,去除冗余,使结果清晰的落实到空间的每个栅格上。将SPCA方法引入景观生态风险评价中可以有效减少评价结果的主观性,增强评价结果的空间表达效果^[25]。

宁江流域位于广东省东北部,是韩江流域梅江段流域面积最大支流。流域景观格局异质性明显,人类经济社会活动对流域景观格局影响较为剧烈。在人类活动及自然因素共同作用之下,宁江流域“生态—社会系统”可持续发展存在较大威胁^[26]。本文以宁江流域为研究区,从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对研究区景观生态风险进行空间定量识别。在此基础上,借助MCR模型识别研究区关键景观格局要素,构建多层次生态网络,对流域景观格局进行优化,以期为宁江流域景观生态风险防控与景观格局优化实践提供理论指导。

2 研究区概况、数据与方法

2.1 研究区概况

宁江发源于江西寻乌高峰村境内,贯穿广东省兴宁市南北,是韩江上游地区流域面积最大的支流。宁江自西北向东南流,至水口圩汇合梅江^[27],流域介于23°58′18"N~24°34′43"N、115°32′33"E~115°55′47"E（图1）。宁江流域气候类型属于典型的海洋性季风气候,全年温暖湿润,年平均降水量大于1600 mm,干流长约107 km,流域面积为1452.96 km²,地势北高南低,高差910 m,宁江中上游区为阶地地貌,地势起伏较大,下游为盆地,地势平缓。受特定的自然条件影响,流域内洪水和滑坡等自然灾害频发。宁江流域景观格局空间分异明显,上游地区以林地为主,下游地区以城镇建设用地与耕地为主。宁江中下游地区经过兴宁市区,此区域工商业活动密集。近年来,伴随兴宁市城镇化进程的推进和工业的发展,人类活动对生态环境的扰动日益频繁,流域中下游地区景观格局破碎化程度不断加剧,流域生态系统面临的多源景观生态风险日益增加。

图1

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图1宁江流域区位图

Fig. 1Location of Ningjiang River Basin

研究基本单元的选取是景观生态研究中的一个重要议题,相关研究主要采用风险小区、子流域、风险栅格^{[3, 23, 33]}等作为景观格局分析的基本单元。为提高空间分析结果的准确性,本文经过对多个景观格局指数分级别粒度分析发现,60 m是宁江流域不同景观格局指数变化第一尺度转折阈中中等偏大的节点。由于不同景观格局指数粒度变化的第一尺度阈中,中等偏大的转折点能够较好对景观格局信息进行概括^[59],因此,选取60 m的栅格象元作为研究区景观生态风险评价基本单元,以有效代表研究区景观格局的信息,并充分体现区域景观生态风险的异质性。

2.2 数据来源

研究数据包括土地利用数据、土壤数据和DEM数据。① 土地利用数据：2015年的中国科学院遥感解译土地利用类型数据,空间分辨率为30 m,比例尺为1∶10万,各土地利用类型分类精度超过90%^[28]。包括林地、草地、水体、耕地、城镇工矿建设用地、未利用地6个一级地类,城镇建设用地和水库坑塘等18个二级地类。② 土壤数据：土壤类型数据为2010年广东省土壤类型数据,比例尺为1∶10万,来源于中国科学院。土壤属性数据主要来源于广东省第二次土壤普查成果《广东土种志》^[29]。③ DEM数据：采用GDEMV2数字高程数据,分辨率为30 m,来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn）。

2.3 研究方法

2.3.1 生态风险评价指标选择针对研究区生态环境现状,从自然要素、人类社会要素、景观格局3个层面综合选取指标作为研究区景观生态风险的评价要素,构建“自然—人类社会—景观格局”三维综合的景观生态风险评价体系。不同景观生态风险划分为4个等级,1~4级别分别表示低度、中度、较高和高度风险。坡度、土壤类型和土地利用类型主要结合进行分级（表1）。其他指标主要在参考相关文献的基础上,利用自然断裂点法,完成对各指标的分级。各指标分级空间定量表达通过ArcGIS重分类工具完成。

Tab. 1
表1
表1宁江流域景观生态风险指标及其分级评价标准
Tab. 1The evaluation standard of landscape ecological risk in the Ningjiang River Basin

评价层次	评价因子	指标分级	分级标准	参考文献
自然环境因素	坡度(^o)	1	0~8	[30]
		2	8~15
		3	15~25
		4	> 25
	海拔(m)	1	0~170	[30]
		2	170~292
		3	292~469
		4	469~914
	土壤类型	1	中性紫色土	[31]
		2	页红壤、麻赤红壤、赤红壤、麻红壤、片赤红壤、侵蚀赤红壤
		3	潴育水稻土
		4	页黄壤、麻赤黄壤、麻红黄壤、麻黄壤
	距水体距离(m)	1	0~1000	[32]
		2	1000~2000
		3	2000~3000
		4	≥ 3000
人类社会因素	距居民点距离(m)	1	≥ 600	[33]
		2	400~600
		3	200~400
		4	0~200
	距工业用地距离(m)	1	≥ 4500	[34]
		2	3000~4500
		3	1500~3000
		4	0~1500
	距城镇用地距离(m)	1	≥ 3000	[34]
		2	2000~3000
		3	1000~2000
		4	0~1000
景观格局因素	土地利用类型	1	有林地、其他林地、疏林地、灌木林、水库坑塘、湖泊、高覆盖度草地	[32]
		2	水田、中覆盖度草地、河渠
		3	旱地、滩涂、滩地
		4	沙地、裸地、城镇建设用地、农村居民点、工矿建设用地
	香农均匀度指数(SHEI)	1	0.75~1	[36]
		2	0.5~0.75
		3	0.25~0.5
		4	0~0.25
		1	75~100	[37]
	蔓延度指数(CONTAG)(%)	2	50~75
		3	25~50
		4	0~25

新窗口打开|下载CSV

景观生态风险评价中的自然要素选取坡度、海拔、土壤类型、距水体距离。坡度与海拔反映了地形因素对土壤侵蚀过程及滑坡等灾害的潜在影响,其值越高表示景观生态风险越大;坡度8°、15°、25°分别对应轻度、中度、强度土壤侵蚀的分界线^[30]。土壤的固碳能力对区域尺度小气候的调节以及粮食产量有着重要影响。根据研究区不同类型土壤所对应的固碳能力差异,设定土壤固碳能力越高的地区景观生态风险水平越低^[31]。水体具有多种重要的生态系统服务功能,如水源供给、生境维持、生态游憩等生态系统服务功能^[32],大面积的水体往往对区域生态环境有良好的促进与维持作用,本文设定距离水体越近的地区具有较低的景观生态风险。

景观生态风险评价中的人类社会因子选取：距居民点距离、距工业用地距离、距城镇用地距离。居民点的建设改变了原有的土地利用覆被与景观构成,距居民点的距离远近可以反映人类生活对生态系统干扰的大小;距工业用地距离反映了人类工业生产活动对景观格局的扰动;距城镇用地距离反映了城镇扩张对景观生态风险的影响。参考前人研究^[33,34],本文设定距居民点、工业用地、距城镇用地的距离越远风险值均越低。

景观生态风险评价中的景观格局因子选取：土地利用类型、香农均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数（CONTAG）。土地利用类型参考文献^[32]进行分级（表1）。景观格局指数通过Fragstats软件moving window窗口进行空间化处理,移动窗口大小参考前人研究^[35]设定为500 m。香农均匀度指数表示给定景观丰富度的景观最大可能多样性,景观丰富度较高的地区往往生态系统更为稳定^[36],因此本文设定香农均匀度指数低对应生态系统稳定性低。蔓延度指数表示景观格局优势斑块的连接性,其值越高表示景观格局具有越高的完整性,有利于防止农业非点源污染的渗透与扩散^[37],蔓延度指数越低对应外界活动干扰在景观格局中容易发生扩散的风险。

2.3.2 空间主成分分析空间主成分分析方法可以将每个变量对应一个矩阵,且能将主成分因子分析结果清晰地落实到空间所对应的每一个栅格上,将原有主成分分析结果直观的拓展到二维空间,空间可视化效果良好^[38,39,40],本文将空间主成分分析方法引入到流域景观生态风险评价中,定义景观生态风险评价公式表达如下^[41]：

（1）

E = \overset{m}{\sum_{i = 1}} \overset{n}{\sum_{j = 1}} (a_{ij} F_{j})

式中：E表示综合景观生态风险评价结果;a_ij为第i个栅格对应的第j个主成分;F_j为第j个主成分的特征值贡献率。

根据空间主成分分析的计算原理,分别将每个景观风险评价因子所对应的栅格数据输入到ArcGIS空间分析模块principal components工具中,通过该工具可以得到每个主成分所对应的空间载荷图以及各主成分的累积贡献率。根据流域景观生态风险评价的公式（公式（1））,将SPCA方法所得到的有统计学意义的主成分（累积贡献率超过85%）,通过ArcGIS地图代数工具结合各主成分的累积贡献率进行加权叠加,并使用自然断裂点法进行分级,得到最终景观格局生态风险评价结果。

为进一步分析原始评价因子对提取主成分本的贡献大小,本文进一步采用ArcGIS中随机取样工具,对每个评价因子的空间分布图随机取100个样点,根据每个样点所对应的景观生态风险属性,在SPSS软件中进行主成分分析,可得到每个主成分所对应的原始评价因子的载荷矩阵,评价因子的载荷越接近于1,则对评价结果的贡献越大。

2.3.3 景观格局优化景观格局阻力的确定是MCR模型进行景观格局优化的关键。MCR模型公式为^[42]：

（2）

MCR = f_{\min} \overset{m}{\sum_{i = 1}} \overset{n}{\sum_{j = 1}} (D_{ij} W_{i})

式中：MCR表示生态源j到任意一点i之间的最小阻力的累积值;D_ij表示景观格局阻力表面上第i个栅格到第j个生态源地之间所跨越的距离;W_i为景观阻力表面上第i个栅格阻碍生态流运行的阻力值^[43,44]。

（1）“生态源地”识别。在提高生态系统连通性和稳定性,降低景观生态风险为目标的景观格局优化中,“源地”是指那些具有良好生态稳定性、扩展性的地区。结合相关理论^[45]以及宁江流域实际情况,确定对宁江流域生态环境稳定发展具有重要意义的大面积林地,及起到重要水源供给与径流调蓄功能的水库作为研究区的生态源地。并根据林地的结构、数量及空间分布,剔除零散分布的小面积林地,最终确定林地生态源地的最小面积在50 km²以上。在ArcGIS中对水库面积进行计算,发现大多数水库面积在0.2 km²以上。因此最终本文选择面积大于50 km²的林地,以及面积大于0.2 km²的水体作为研究区的生态源地。

（2）阻力面确定。阻力面的确定是MCR模型构建的基础。由于景观格局的异质性,物质及生态流在景观格局中运行和穿越不同类型的异质性空间,要克服特定的阻力^[46]。基于空间主成分分析的结果作为景观格局阻力的评价要素,并利用ArcGIS中的耗费距离工具生成研究区景观格局累积阻力表面。采用ArcGIS中自然断裂点法将阻力表面依据综合阻力的大小分为1~4个等级：低阻力、中等阻力、较高阻力与高阻力（表2）。

Tab. 2
表2
表2宁江流域景观格局累积阻力分级标准
Tab. 2Classification criteria of the landscape cumulative resistance

阻力等级	累积阻力值
1	0~2981
2	2981~6987
3	6987~12112
4	> 12112

新窗口打开|下载CSV

（3）生态廊道判别。生态廊道是景观格局中重要的元素,在不同的生态源之间起到连通作用,廊道一般为生态阻力最小的通道^[47]。基于MCR模型生成的景观格局累积阻力表面,利用ArcGIS水文分析工具,提取累积阻力表面的“谷线”。方法为：首先生成累积阻力表面的反地形、再依次进行计算流向、计算累积汇流量等操作,结合研究区实际情况将累积汇流阈值设置为1500,提取0值累积汇流量。再通过邻域分析和重分类等操作将得到结果与负地形相乘,最终得到属性为1的栅格,即为景观格局累积阻力值最低的生态廊道。根据生态廊道的性质,将其分类为：河流型、绿带型、道路型生态廊道。根据生态廊道在景观格局中的长度及连通作用,将生态廊道分为3个等级（表3）。

Tab. 3
表3
表3宁江流域廊道分级标准
Tab. 3Classification criteria of ecological corridors

廊道等级	廊道长度(m)
1	≥ 30000
2	10000~30000
3	< 10000

新窗口打开|下载CSV

（4）生态节点判别。生态节点是整个生态系统中的关键点,亦是生态系统中相对脆弱的地区,需要对其加以识别与重点保护^[48]。本文把宁江流域景观格局的生态节点设定为“谷线”与“脊线”的交点,利用ArcGIS中水文分析模块提取景观格局阻力表面阻力值最高的“脊线”（脊线的提取方法与谷线相似,区别在于不需要进行反地形的提取）,再将“脊线”与“谷线”进行叠加分析,识别流域生态节点。根据生态节点的性质,将其分类为：河流型、道路型、建设用地型、耕地型和林地型生态节点。根据生态节点阻力大小,又将生态节点分为3个等级（表4）。

Tab. 4
表4
表4宁江流域生态节点分级标准
Tab. 4Classification criteria of ecological nodes

生态节点等级	分级标准
1	位于一级生态廊道与阻力脊线交点
2	位于二级生态廊道与阻力脊线交点
3	位于三级生态廊道与阻力脊线交点

新窗口打开|下载CSV

（5）景观格局优化效果评估。景观连接度描述了景观组分在景观格局、过程和功能上的有机联系。前人研究多采用整体连通性指数（IIC）、景观一致性概率（LCP）、可能连通性指数（PC）等指标来定量表征景观格局的优化效果^[49]。其中IIC与LCP应用较为广泛,且能较好表现景观格局斑块及关键生态要素间的连通状况^[50]。因此,选取IIC和LCP指数对景观格局优化前后的连通性进行计算,以定量分析景观格局的优化效果。计算公式为^[51]：

（3）

IIC = \frac{\overset{n}{\sum_{i = 1}} \overset{n}{\sum_{j = 1}} \frac{a_{i} \times a_{j}}{1 + N L_{ij}}}{A_{L}^{2}}

（4）

LCP = \overset{N_{C}}{\sum_{i = 1}} {(\frac{C_{i}}{A_{L}})}^{2}

式中：a_i与a_j分别表示任意斑块i和斑块j的面积;A_L表示流域总面积;NL_ij表示斑块i和斑块j之间的连接数。IIC的取值介于0~1之间,值越大表示景观格局连接性越高。N_c表示研究区中关键生态要素（生态源地、生态廊道、生态节点）的个数,C_i表示生态关键要素区域的面积总和,LCP取值介于0~1之间,LCP用来刻画两个随机点同时落在研究区中同一生态关键要素区域的概率,LCP越接近1,表示景观格局联通性程度越高。

为进一步定量表示景观格局优化前后连通度的变化幅度,将景观格局连通度的变化率定义如下：

（5）

R = \frac{e - d}{d} \times 100 %

式中：R表示IIC或LCP指数的变化率;d表示景观格局优化前IIC或LCP指数分别对应的数值;e分别表示优化后IIC或LCP指数分别对应的数值。

本文选取常用于计算景观格局连通度的Conefor Sensinode 2.6软件,对研究区景观格局的IIC指数与LCP指数进行计算。通过对比研究区景观格局优化前后的IIC指数与LCP指数变化,对研究区景观格局优化效果进行评估。

3 结果与分析

3.1 流域景观生态风险评价

3.1.1 流域“自然—人类社会—景观格局”三维景观生态风险评价经过空间主成分分析,共生成10个主成分。前2个主成分的累积贡献率达到100%,能够对景观生态风险的综合信息进行有效地概括（表5）。各主成分所对应的原始评价因子载荷如表6所示。

Tab. 6
表6
表6主成分载荷矩阵
Tab. 6Load matrix of principal components

评价维度	评价指标	主成分
评价维度	评价指标	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
自然环境	坡度	-0.424	0.442	0.029	0.215	-0.498	-0.146	0.547	0.013	-0.098	0.005
	海拔	-0.747	-0.056	0.116	0.289	0.217	0.244	0.081	-0.052	0.329	0.344
	土壤类型	0.376	0.647	0.017	0.357	-0.127	-0.184	-0.341	-0.264	0.268	-0.062
	距水体距离	-0.249	0.379	0.629	0.048	0.435	-0.334	-0.043	0.285	-0.111	-0.032
人类社会	距居民点距离	0.815	0.043	0.068	-0.018	-0.234	-0.123	-0.083	0.193	-0.103	0.452
	距工业用地距离	0.186	0.416	0.419	-0.445	-0.182	0.601	0.005	0.087	0.117	-0.055
	距城镇用地距离	0.557	0.220	-0.031	0.387	0.407	0.373	0.225	-0.213	-0.301	0.022
景观格局	土地利用类型	0.725	-0.088	-0.162	0.145	0.176	-0.049	0.365	0.311	0.372	-0.130
	香农均匀度指数	-0.379	0.409	-0.615	0.170	0.023	0.226	-0.249	0.398	-0.100	-0.011
	蔓延度指数	-0.043	0.462	-0.409	-0.615	0.33	-0.216	0.186	-0.170	0.056	0.132

新窗口打开|下载CSV

在自然环境维度中,四类评价因子在第一主成分的载荷均较小,土壤类型因子在第二个主成分中载荷较高（0.647）,说明自然维度影响因子总体对综合景观生态风险的影响较弱,土壤类型因子相对于自然环境维度其他评价因子来说对综合风险有更显著的影响。

Tab. 5
表5
表5各主成分特征值及其累积贡献率
Tab. 5Eigen values and accumulative contribution rates of principal components

主成分	特征值	贡献率(%)	累积贡献率(%)
1	3.359	89.372	89.372
2	3.995	10.628	100

新窗口打开|下载CSV

在人类社会维度中,距居民点距离因子在第一个主成分中相对于其他因子载荷最高（0.815）,距城镇距离因子在第一主成分中的载荷较高（0.557）,反映居民点距离对综合景观生态风险具有最为强烈的影响,同时城镇扩张对综合景观生态风险也具有较重要影响。

在景观格局维度中,土地利用类型因子在第一主成分中载荷较高（0.725）,蔓延度指数因子在第二主成分中载荷相对于该维度其他因子载荷最高（0.462）。反映了土地利用类型因子对综合景观生态风险具有较为重要的影响,蔓延度指数因子对综合风险的影响一般,但是高于香农均匀度指数对综合景观生态风险的影响（0.409）。

进一步对比各景观生态风险评价因子空间分布图（图2）：自然环境维度评价因子（图2a~2d）中,海拔、坡度因子的风险分布趋势较为相似,均呈现景观生态风险高值区集中于流域北部区域,向南部风险逐渐降低的趋势;土壤类型因子中高景观生态风险区占比较小,较高景观生态风险主要分布于流域中下游地区;距水体距离因子景观生态风险呈现以西南部与西北部两个区域为中心,风险向外围依次升高的趋势。人类社会维度的3个评价因子（图2e~2g）均呈现由西南部为中心,向外围景观生态风险依次降低的趋势。景观格局维度（图2h~2j）的土地利用类型因子与人类社会维度评价因子风险分布状况较为接近,西南部风险较高而外围偏低;香农均匀度指数与蔓延度指数的景观生态风险表现出强烈的空间异质性。

图2

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图2宁江流域景观生态风险因子空间分布

Fig. 2Spatial distribution of landscape ecological risk factors

3.1.2 流域景观生态风险综合评价研究区综合景观生态风险空间分布特征为（表7、图3）：① 高度景观生态风险区主要分布于宁江流域中下游地区。该区域主要用地类型为城镇用地、耕地、及工业建设用地,受到人为活动干扰频繁。② 较高景观生态风险区分布于城镇边缘外围地区,土地利用类型主要为工业用地或耕地以及部分有林地,该风险区范围最大。③ 中度景观生态风险区位于较高景观生态风险区外缘的大坪、罗岗、黄陂、龙背、石马等乡镇,以及研究区东南部水口、径南镇部分地区,用地类型主要为耕地、草地及林地。④ 轻度景观生态风险区占研究区面积占比最小,主要土地利用类型为林地,受人类活动干扰较小,生态环境优良。

Tab. 7
表7
表7宁江流域景观生态风险等级评价结果
Tab. 7Landscape ecological risk results evaluation

生态风险	等级	面积(km²)	面积占比例(%)
轻度景观生态风险	1	120.96	8.33
中度景观生态风险	2	496.34	34.16
较高景观生态风险	3	523.99	36.06
高度景观生态风险	4	311.65	21.45

新窗口打开|下载CSV

图3

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图3宁江流域综合景观生态风险分级

Fig. 3Landscape ecological risk classification for the Ningjiang River Basin

3.1.3 单维度指标与综合景观生态风险的对比对比研究区单项景观生态风险因子空间分布（图2）与流域综合景观生态风险评价结果（图3）可以看出：

自然环境维度评价因子与流域综合景观生态风险呈现相反的空间分布趋势。单项自然环境维度评价因子景观生态风险在研究区北部偏高,西南部偏低而流域综合景观生态风险则由西南部向外围依次降低。这说明自然环境因素对流域综合景观生态风险影响较小,这与研究区的实际情况也是相符的。在水热条件充足的南方湿热流域地区,流域整体水资源分布较为均衡,因此距水体距离对综合生态风险的影响较小。流域地形起伏平缓,大部分地区为坡度小于25°的丘陵或平原,流域低固碳潜力类型土壤区域占比小,所以导致地形与土壤因素对流域综合生态风险影响较弱。人类社会维度评价因子与综合景观生态风险契合度较高,高度风险区主要分布于流域中下游地区。反映了人类活动对宁江流域景观生态风险影响更为强烈,由于流域中下游平原地区居民点广泛的分布显著改变了地表的景观格局,城镇的扩展及工业活动也对周边生态环境产生了巨大的干扰,这些因素使得人类社会维度因素成为影响流域综合景观生态风险的主导因素。在景观格局维度中土地利用类型因子与综合景观生态风险空间分布更为接近,反映了土地利用类型对宁江流域综合风险的影响较为显著。蔓延度指数与综合景观生态风险空间布局的契合度高于香农均匀度指数,反映了在宁江流域蔓延度指数对景观生态风险具有更强的指示作用。香农均匀度指数与蔓延度指数空间布局差异较大,也反映了并不存在某一类指标对综合风险起决定作用。总之,① 宁江流域综合景观生态风险偏高,人类活动因素对流域景观生态风险影响大于景观格局及自然因素对其影响。② 轻度景观生态风险区在研究区中所占面积占比最少,且分布分散。③ 流域综合景观生态风险是多种因素在空间上相互权衡的结果,需要加强对多种景观生态风险影响因素的综合考虑。④ 流域生态系统脆弱,高度景观生态风险区与轻度景观生态风险区之间连通受阻。这种不平衡的景观生态风险空间分布格局不利于生态系统中物质、能量的流通,使流域生态可持续发展存在较大威胁。

3.2 宁江流域景观格局优化

3.2.1 流域生态源地的确立由图4可见,林地型生态源地为主要生态源地,主要分布在流域东部径南、黄陂、黄槐等乡镇,占地面积为203.98 km²,及流域上游丘陵地区以大坪、罗岗镇的龙母嶂为中心的林地分布区,占地面积为183.48 km²。亦有小范围的林地型生态源地分布于叶塘、叶南等乡镇,占地面积为63.92 km²,此区域受人类活动干扰影响较小,生态系统稳定性较高。

图4

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图4宁江流域生态节点分级标准

Fig. 4Ecological sources areas of the Ningjiang River Basin

水源型的生态源地在流域的上中下游均有分布,其空间分布较为分散。位于流域中部干流地区的合水水库是研究区面积最大的水源型生态源地。研究区东部的和山岩水库、福岭水库,流域下游的长塅水库以及北部的温公水库,是研究区面积中等的水源型生态源地,距离高度生态风险区较远。流域西北部地区的热水水库以及西南部的平星水库水域面积相对较小,对抗外部扰动能力较弱。

3.2.2 流域景观格局阻力表面由表8、图5可见,流域的景观格局阻力空间分布特征为：① 低阻力区占40.62%,占地面积最大,面积为590.19 km²。主要分布在大坪、罗浮、合水、宁塘、罗岗、石马等乡镇。② 中等阻力区占32.67%,占地面积次之,分布在低级阻力区的外围地区,主要位于华城、永和、径心、水口等乡镇。③ 较高阻力区主要分布在研究区中部城镇建设用地集中分布的外围的黄槐、黄陂、石正、刁坊等乡镇。④ 高阻力区所占面积比例最少,占比为8.20%,面积为119.20 km²。研究区景观格局高阻力区集中分布在中下游地区,景观格局高阻力区与较大斑块的生态源地之间缺乏连接,对生态流的运行产生较大阻力。在流域中下游以宁塘、合水镇为中心的地区出现了阻力值低谷,有必要构建相应的生态廊道,对宁江流域景观格局阻力高值区与生态源地进行连通,以促进生态流的流动。

Tab. 8
表8
表8宁江流域生态廊道分级结果
Tab. 8Ecological corridor classification results

生态廊道分级	编号	廊道长度(m)	廊道类型
一级廊道	1	36294.86	河流型
二级廊道	2	10740.43	绿带型(新增)
	3	11150.76	绿带型(新增)
	4	12784.50	绿带型
	5	14508.02	道路型
	6	14711.96	道路型
	7	15318.93	绿带型
三级廊道	8	6406.72	道路型
	9	6534.74	绿带型(新增)
	10	6944.76	绿带型(新增)
	11	7018.76	道路型
	12	7949.50	绿带型(新增)
	13	8159.47	绿带型(新增)
	14	8493.98	道路型
	15	9953.15	绿带型(新增)

新窗口打开|下载CSV

图5

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图5宁江流域景观格局累积阻力分级

Fig. 5Classification of the landscape pattern cumulative resistance surface in the Ningjiang River Basin

3.2.3 流域生态廊道的构建由表8、图6可见,研究区现有生态廊道8条,识别潜在生态廊道7条,共构建15条生态廊道。① 一级生态廊道有1条,经过石马、合水、宁塘、宁新、坜陂、坭陂等乡镇,类型为河流型廊道。一级生态廊道贯穿研究区中部与东部景观格局高阻力地区,长度为36294.86 m,在所有生态廊道中长度最长,是需要进行重点维护与发展的生态关键要素。② 二级生态廊道共有6条。其中2号生态廊道经过岗背、石马等乡镇,3号生态廊道穿过大坪、坪洋等乡镇,长11150.76 m,4号生态廊道穿过新田、罗岗等乡镇,长12784.50 m,都为绿带型廊道。5号生态廊道长14508.02 m,穿过新圩、坜陂、永和等乡镇,6号生态廊道经过华城、宁中等乡镇,长14711.96 m,都为道路型廊道。7号生态廊道经过大坪、龙北等乡镇,长15318.93 m,为绿带型廊道。③ 三级生态廊道共8条。其中8号生态廊道经过刁坊、新圩等镇,长6406.72 m,为道路型廊道。9号生态廊道经过大坪镇、新田镇,长6534.74 m,10号廊道经过大坪镇、叶塘镇,长6944.76 m,为绿带型廊道。11号廊道经过黄陂、黄槐等镇,长7018.76 m,为道路型廊道。12号生态廊道经过石马、宁塘等镇,长7949.50 m,13号生态廊道经过水口、新圩等镇,长8159.47 m,都为绿带型廊道。14号生态廊道经过刁坊镇、宁新镇,长8493.98 m,为道路型廊道。15号生态廊道经过叶南、叶塘镇,长9953.15 m,为绿带型廊道。对于河流型生态廊道,可在廊道边缘设置绿带缓冲区以降低景观格局阻力。道路型生态廊道一方面可促进物质、能量流的流通,另一方面与之伴随的交通活动会对当地生态环境造成不利影响,可通过适当扩展道路型生态廊道两侧绿带宽度,以促进生态流的流通。对于绿带型生态廊道可进一步增加其连通性与扩展廊道宽度,以降低流域景观生态风险。

图6

新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT
图6宁江流域景观格局优化网络

Fig. 6Optimization of landscape ecological network

3.2.4 流域生态节点的建立由图6可见,根据生态节点位于生态廊道与景观格局阻力脊线的交点和生态节点在景观格局中的重要性,共识别研究区潜在生态节点19个。其中一级生态节点有3个,二级生态节点有5个,三级生态节点共有11个。① 一级生态节点分布于龙北、石马、刁坊等乡镇。生态节点的类型主要为河流型、道路型生态节点。主要位于宁江干流中下游景观格局阻力拐点处,在研究区关键生态源地之间起重要的连通作用。此区域是研究区关键生态源地与景观格局阻力高值区域联系薄弱的关键节点,生态流运行受到人类活动干扰较大,宜在河流型生态节点周边设置植被缓冲区,在道路型生态节点周围设置绿带等屏障,为物种的扩散与迁移提供“踏脚石”^[52,53]。② 二级生态节点主要分布于大坪、新圩、龙北、叶南、叶塘等乡镇,主要为耕地型生态节点与建设用地型生态节点。此类生态节点主要位于二级生态廊道与景观格局阻力脊线交汇处,是城镇建设用地、耕地间的过渡地带。此区域可通过在节点处增加绿带斑块面积,提高植被覆盖率,增加景观格局的异质性,来促进生态网络的连通。③ 三级生态节点分布在罗岗、宁新、宁塘、坪洋、水口、黄槐等乡镇。主要位于三级生态廊道与景观格局阻力脊线的交汇点,生态节点主要为耕地型、林地型节点。对于耕地型生态节点可以通过在节点周边引入抗污染力强的植物,防止农业非点源污染的扩散。对于林地型生态节点,可通过提升其植被覆盖度来提升景观格局的连通性,以减弱人类活动对生态系统的干扰,维持景观格局稳定性。

3.2.5 优化效果评估对比研究区景观格局优化前后的IIC指数和LCP指数发现（表9）：景观格局优化之前,研究区IIC指数与LCP指数都维持在0.0034左右。在景观格局优化后,宁江流域的IIC指数上升至0.00827以上,LCP指数增长至0.00834以上,各评价指数的变化率有一倍以上的增长。根据相关研究^[54,55],景观格局连通性高的地区往往生态稳定性更高,表明本文景观格局优化结果对维持流域景观格局稳定性具有促进作用。

Tab. 9
表9
表9景观格局优化效果评估
Tab. 9Landscape optimization evaluation

评价指标	优化前	优化后	变化率(%)
整体景观连通指数(IIC)	0.003478	0.008275	137.9241
景观一致性概率(LCP)	0.003486	0.008349	139.5009

新窗口打开|下载CSV

4 讨论与结论

4.1 讨论

随着景观生态学的发展,景观生态风险评价研究从注重单风险源、单一风险受体的评价逐渐转变为注重多风险源、多受体的综合景观生态风险评价^{[5, 56]}。学界对于多源景观生态风险的评价日益关注,但从自然、社会以及景观格局视角对流域景观生态风险评价的研究较少^[2],因此本文基于“自然—人类社会—景观格局”三维视角综合选取评价要素作为研究区景观格局风险源,进一步明确景观生态风险评价结果的地理—生态内涵。在具体因子的风险分级设定中,由于研究视角不同,分级结果亦会出现差异。以水体为例,本文主要考虑水体在研究区重要的水源供给、生境维持功能,设定距水体距离越远景观生态风险水平越高。贡璐等^[4]根据富营养化灾害发生率等因素,等将距离水体近的区域设置具有高的景观生态风险;而潘竟虎等^[37]根据水体重要的水源供给功能,将距水体近的区域设定更高的安全等级。可见,对于同一种景观要素而言,可能存在多种景观生态风险指示内涵,在下一步研究中有必要结合区域实际情况,进一步深入分析。此外,受特定的环境条件制约,不同研究中景观生态风险的主导因素存在差异,孙洪波等^[33]研究显示城镇建设用地对景观生态风险影响较大,这与本文研究结果类似;而赵岩洁等^[57]的研究表明三峡库区小流域景观生态风险除受土地利用类型影响较大外,还受海拔、坡度因素较大影响。因此,在实际评价过程中需要考虑增加多源景观生态风险影响因素。

景观生态风险评价往往以景观格局优化为目的和终点。本文通过对流域景观生态风险进行综合评价,明确了流域景观格局的现状与问题,为接下来景观格局优化提供依据。阻力表面的判定是景观格局优化研究的重要部分,以往研究多选取地形要素或不同用地类型的生态服务价值当量作为景观格局阻力的评价要素^{[22, 58]}。由于景观格局阻力不仅受到地形的制约,同时还受到自然环境条件、人类活动、景观格局构成等多方面因素综合影响,而且统一划定的生态服务价值当量不能够反映每个地区的景观阻力实际情况,所以制约了景观格局阻力判定方法在实践中的指导意义。本文将景观格局生态评价结果作为景观阻力的赋值依据,可以增加阻力判定中对于自然、人类社会及景观格局因素的综合考虑,改善单一指标对阻力赋值的片面性与主观性。在景观格局生态源地的选择中,有****分别选取了生态环境良好的水源、林地、自然保护区等作为生态源地^[31],亦有****将综合生态系统服务高值区域作为生态源地^[10],或者基于景观格局综合生态重要性选择研究区生态源地^[42]。本文选择林地及水体作为研究区的生态源地,虽然考虑了景观要素所具有的生态属性,仍具有一定主观性,未来有必要进一步综合多种方法,提高生态源地选择的科学性。由于生态廊道和生态节点在景观格局中具有不同空间位置和不同景观格局基质,其要素形态、类型、性质均具有差异性。已有研究中对于生态廊道与生态节点的优化更多集中于空间位置的选定^[3],而根据生态廊道、生态节点的景观异质性对其分级优化的设计不足。本文根据生态廊道、生态节点在景观格局中对生态过程的影响及属性差异,对其分为不同类型与等级,也使得景观格局优化次序更为明晰。但是,具体的优化措施（斑块面积的优化尺度、缓冲区设置等）以及基于ArcGIS的优化结果可能会与实际景观格局存在误差,导致在实际优化操作中产生不确定性,未来有必要结合实践作进一步的深入研究与探讨。

4.2 结论

本文从“自然—人类社会—景观格局”3个维度综合选取研究区景观生态风险评价因子,在对宁江流域景观生态风险综合评价的基础上,基于MCR模型对研究区景观格局进行优化,研究结果表明：

（1）宁江流域景观生态风险是空间上自然环境、人类社会、景观格局3个维度多种影响要素综合权衡的结果。人类社会维度评价因子对综合风险的影响最为强烈,景观格局维度因素对综合风险的影响次之,自然维度因素对综合风险的影响较弱。风险评价结果符合宁江流域实际情况。

（2）宁江流域景观生态风险偏高,主要原因是生态源地之间缺乏连接,不利于生态流流动。流域高度景观生态风险区面积为311.65 km²,面积占比为21.45%,主要分布于宁中、宁新、兴城、刁坊、坜陂等乡镇;较高景观生态风险区域面积为523.96 km²,面积占比为36.06%,主要分布于宁塘、永和、坪洋、岗背等乡镇;中度景观生态风险区的面积为496.34 km²,面积占比为34.16%,主要分布于大坪、罗岗、黄陂、龙背、石马等乡镇;轻度景观生态风险的区域面积为120.96 km²,占总面积占比为8.33%,主要分布于回龙、新田、罗浮、石正等乡镇。

（3）基于MCR模型对流域景观格局进行优化,识别出研究区主要的生态源地为面积大于50 km²的林地（主要位于径南、黄陂、黄槐等乡镇）和面积大于0.2 km²的水域（主要包括合水水库、福岭水库、温公水库等）;共构建了15条生态廊道（其中一级生态廊道1条,二级生态廊道有6条,三级生态廊道8条）和19个生态节点（其中一级生态节点有3个,二级生态节点有5个,三级生态节点有11个）;并对关键景观格局要素进行分级,构建了多层次的生态网络。

（4）优化前后的景观格局连通度对比,结果显示：对宁江流域景观格局优化可使宁江流域整体景观格局连通度提升一倍以上,本文优化结果对于提高研究区景观格局的连通性与稳定性具有促进作用。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]

Peng

Jian

, Dang

Weixiong

, Liu

Yanxu

, et al. Review on landscape ecological risk assessment
Acta Geographica Sinica, 2015,70(4):664-677.

[本文引用: 1]

[ 彭建, 党威雄, 刘焱序 , 等. 景观生态风险评价研究进展与展望
地理学报, 2015,70(4):664-677.]

[本文引用: 1]

[2]

Peng

Jian

, Liu

Yanxu

, Pan

Yajing

, et al. Study on the correlation between ecological risk due to natural disaster and landscape pattern-process: Review and prospect
Advances in Earth Science, 2014,29(10):1186-1196.

[本文引用: 2]

[ 彭建, 刘焱序, 潘雅婧 , 等. 基于景观格局—过程的城市自然灾害生态风险研究: 回顾与展望
地理科学进展, 2014,29(10):1186-1196.]

[本文引用: 2]

[3]

Yangfan

, Lin

Jingyu

, Sun

Xiang

. An early warning method on ecological risk and its application to improve landscape ecological security pattern regulation
Geographical Research, 2017,36(3):485-494.

[本文引用: 3]

[ 李杨帆, 林静玉, 孙翔 . 城市区域生态风险预警方法及其在景观生态安全格局调控中的应用
地理研究, 2017,36(3):485-494.]

[本文引用: 3]

[4]

Gong

, Ju

Qiang

, Pan

Xiaoling

. Ecological landscape risk assessment study of Bosten lake
Journal of Arid Land Resources and Environment, 2007,21(1):27-31.

[本文引用: 2]

[ 贡璐, 鞠强, 潘晓玲 . 博斯腾湖区域景观生态风险评价研究
干旱区资源与环境, 2007,21(1):27-31.]

[本文引用: 2]

[5]

Gong

Jie

, Zhao

Caixia

, Xie

Yuchu

, et al. Ecological risk assessment and its management of Bailongjiang watershed, southern Gansu based on landscape pattern
Chinese Journal of Applied Ecology, 2014,25(7):2041-2048.

URL Magsci [本文引用: 2]

<div >流域生态风险评价是流域生态保护与环境管理的重要研究内容.开展以人类活动为风险源的生态风险评价，揭示流域生态风险的空间变化规律，对于促进流域生态保护和环境管理及社会发展具有重要的指导意义.本文基于景观格局指数和生态环境脆弱度构建了流域生态风险综合指数，以甘肃白龙江流域2010年土地利用数据为基础，以ArcGIS和Fragstats软件为平台，通过空间采样和地统计空间插值得到白龙江流域生态风险的空间分布规律.结果表明：白龙江流域生态风险空间分布差异明显，总体而言，白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部和南部山区；在白龙江流域各县区中，武都和宕昌县的生态风险较高，迭部县和文县的生态风险较低.今后应加强流域土地利用综合管理和人类活动调控，开展植被恢复和生态重建，降低不合理人为干扰的生态风险和危害，实现流域经济、社会与生态保护的“多赢”，促进区域可持续发展.</div><div > </div>

[ 巩杰, 赵彩霞, 谢余初 , 等. 基于景观格局的甘肃白龙江流域生态风险评价与管理
应用生态学报, 2014,25(7):2041-2048.]

URL Magsci [本文引用: 2]

Yan

, Gao

Junfeng

, Zhao

Jiahu

, et al. The research progress and prospect of watershed ecological risk assessment
Acta Ecologica Sinica, 2012,32(1):284-292.

DOI:10.5846/stxb201011101615 Magsci [本文引用: 1]

流域生态风险评价是流域生态环境保护与管理的重要研究内容,与一般的区域生态风险评价相比,具有其独特的流域特征。在已有研究基础上,对流域生态风险评价进行了概念界定与特征分析,并按照风险源、生态受体、生态终点的分类标准对流域生态风险评价进行了类型划分,简要评述了流域生态风险评价的相关研究主题,并尝试构建反映流域时空尺度变化规律的生态风险评价概念模型。最后针对流域生态风险评价的研究现状,重点讨论了目前存在的不足及未来的研究趋向。

[ 许妍, 高俊峰, 赵家虎 , 等. 流域生态风险评价研究进展
生态学报, 2012,32(1):284-292.]

DOI:10.5846/stxb201011101615 Magsci [本文引用: 1]

Chen

Chunli

, Lv

Yonglong

, Wang

Tieyu

, et al. Emerging issues and prospects for regional ecological risk assessment
Acta Ecologica Sinica, 2010,30(3):808-816.

Magsci [本文引用: 1]

区域生态风险评价具有多风险因子、多风险受体、多评价终点、强调不确定性因素以及空间异质性的特点,它与传统的生态风险评价在风险源、胁迫因子和评价尺度上具有明显区别。尝试建立了一个基于陆地生态系统的区域生态风险评价框架，同时针对目前区域生态风险评价的研究现状,指出不确定性分析、尺度外推难、评价指标不统一、评价标准不统一、风险因子筛选及优先排序、区域内污染物复合、水生过渡到陆生生态系统风险评价、特殊的人为因素等是目前区域生态风险评价存在的关键问题及难点所在,并提出解决这些问题可能所需的工具、手段和理论方法突破。最后指出区域生态风险观测与数据采集加工、区域生态风险指标体系的统一与整合、区域生态风险评价方法论、区域生态风险的空间分布特征与表达以及区域生态风险评价反馈与管理机制5个方面是区域生态风险评价未来的研究重点。

[ 陈春丽, 吕永龙, 王铁宇 , 等. 区域生态风险评价的关键问题与展望
生态学报, 2010,30(3):808-816.]

Magsci [本文引用: 1]

Liu

Yanxu

, Wang

Yanglin

, Peng

Jian

, et al. Urban landscape ecological risk assessment based on the 3D framework of adaptive cycle
Acta Geographica Sinica, 2015,70(7):1052-1067.

[本文引用: 1]

[ 刘焱序, 王仰麟, 彭建 , 等. 基于生态适应性循环三维框架的城市景观生态风险评价
地理学报, 2015,70(7):1052-1067.]

[本文引用: 1]

[9]

Han

Wenquan

, Chang

, Hu

Yuanman

, et al. Research advance in landscape pattern optimization
Chinese Journal of Ecology, 2005,24(12):1487-1492.

[本文引用: 1]

[ 韩文权, 常禹, 胡圆满 , 等. 景观格局优化研究进展
生态学杂志, 2005,24(12):1487-1492.]

[本文引用: 1]

[10]

Peng

Jian

, Li

Huilei

, Liu

Yanxu

, et al. Identification and optimization of ecological security pattern in Xiong'an New Area
Acta Geographica Sinica, 2018,73(4):701-710.

[本文引用: 2]

[ 彭建, 李慧蕾, 刘焱序 , 等. 雄安新区生态安全格局识别与优化策略
地理学报, 2018,73(4):701-710.]

[本文引用: 2]

[11]

Pan

Jinghu

, Liu

Xiao

. Landscape ecological risk assessment and landscape security pattern optimization in Shule River Basin
Chinese Journal of Ecology, 2016,35(3):791-799.

Magsci [本文引用: 1]

<p>以疏勒河流域为研究区域，利用RS和GIS技术，建立基于景观格局的景观生态风险指数，分析研究区域内景观生态风险的时空变化特征和聚集模式。利用最小累积阻力模型，以自然保护区、水域、林地等作为生态“源地”，以生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成阻力面，构建流域生态安全格局，识别潜在廊道和节点，建立优化后的生态安全网络。结果表明：疏勒河流域北部的生态风险高于南部，生态风险水平在30年间有所改善，1980—1995年生态风险等级退化的区域主要位于流域西南部和东部；1995—2010年等级退化的区域面积小于1980—1995年。景观生态风险指数在空间上呈正的自相关性，30年间空间自相关程度有所减弱，空间趋同性逐渐降低。优化后的生态网络将生态源地、潜在廊道和节点等景观组分结合，充分利用已有的河流水系，打通廊道，避开城镇工矿用地和交通干线，并在生态脆弱区设置关键点作为物种扩散的“踏板”。</p>

[ 潘竟虎, 刘晓 . 疏勒河流域景观生态风险评价与生态安全格局优化构建
生态学杂志, 2016,35(3):791-799.]

Magsci [本文引用: 1]

Forman

. Land Mosaics: The Ecology of Landscapes and Regions. Cambridge: Cambridge University Press, 1995.

[本文引用: 1]

[13]

Seppelt

, Voinov

. Optimization methodology for land use patterns: Evaluation based on multiscale habitat pattern comparison
Ecological Modelling, 2003,168(3):217-231.

DOI:10.1016/S0304-3800(03)00138-8 URL [本文引用: 1]

[14]

Bilionis

, Zabaras

. A stochastic optimization approach to coarse-graining using a relative-entropy framework
Journal of Chemical Physics, 2013,138(4):313-344.

[本文引用: 1]

[15]

Forman

. Some general principles of landscape and regional ecology
Landscape Ecology, 1995,10(3):133-142.

DOI:10.1007/BF00133027 URL [本文引用: 1]

[16]

Knaapen J

, Scheffer

, Harms

. Estimating habitat isolation in landscape planning
Landscape and Urban Planning, 1992,23(1):10-16.

[本文引用: 1]

[17]

Dinghua

, Xia

Jianguo

. Landscape pattern optimization in peri-urban areas based on the particle swarm optimization method: A case study in Longquanyi District of Chengdu
Geographical Research, 2017,36(3):553-572.

[本文引用: 1]

[ 欧定华, 夏建国 . 基于粒子群算法的大城市近郊区景观格局优化研究: 以成都市龙泉驿区为例
地理研究, 2017,36(3):553-572.]

[本文引用: 1]

[18]

Qin

Xiangdong

, Abuliti, Lin

Qizhao

. Research on two categories of spread model commonly used for forest fire
Journal of Natural Disasters, 2005,14(5):117-122.

[本文引用: 1]

[ 秦向东, 阿布里提, 林其钊 . 两类常用森林火灾蔓延模型的比较
自然灾害学报, 2005,14(5):117-122.]

[本文引用: 1]

[19]

Huang

Fang

, Liu

Xiangnan

, Zhang

Yangzhen

. GIS-based eco-environmental vulnerability evaluation in West Jilin Province
Scientia Geographica Sinica, 2003,24(1):95-100.

[本文引用: 1]

[ 黄方, 刘湘南, 张养贞 . GIS支持下的吉林省西部生态环境脆弱态势评价研究
地理科学, 2003,24(1):95-100.]

[本文引用: 1]

[20]

Chen

Liding

, Li

Xiuzhen

, Fu

Bojie

, et al. Development history and future research priorities of landscape ecology in China
Acta Ecologica Sinica, 2014,34(12):3129-3141.

DOI:<a href='http://dx.doi.org/10.5846/stxb201405040878'>10.5846/stxb201405040878</a>Magsci [本文引用: 1]

景观生态学从其诞生到现在，已经历了70余年。中国景观生态学的发展从其引入，到发展、壮大、逐渐成熟，也经历了30余年。在这个发展过程中，中国景观生态学在跟踪国际前沿研究基础上，结合中国实际情况开展了大量研究，在许多研究领域取得了重要进展。简述了国际景观生态学会成立与发展过程，通过系统综述中国景观生态学文献，重点分析了中国景观生态学的发展历程；根据中国景观生态学研究特点，将中国景观生态学发展划分为五个阶段：摸索与酝酿阶段（20世纪80年代以前）、吸收与消化阶段（1980-1988年）、实践与迅速发展阶段（1989-2000）、发展与思索阶段（2001-2010）、思考与创新阶段（2011-?）。在此基础上，重点从土地利用格局与生态过程及尺度效应、城市生态用地与景观安全格局构建、景观生态规划与自然保护区网络优化、森林景观动态模拟与生态系统管理、绿洲景观演变与生态水文过程、景观破碎化与遗传多样性保护、多水塘系统与湿地景观格局设计、稻-鸭/鱼农田景观与生态系统健康、梯田文化景观与多功能维持、源汇景观格局分析与水土流失危险评价等方面系统分析了中国景观生态学研究的特点。最后从学科发展与理论研究、重点研究地区和应用实践三个方面分析了中国景观生态学未来发展的重点方向。

[ 陈利顶, 李秀珍, 傅伯杰 , 等. 中国景观生态学发展历程与未来研究重点
生态学报, 2014,34(12):3129-3141.]

DOI:<a href='http://dx.doi.org/10.5846/stxb201405040878'>10.5846/stxb201405040878</a>Magsci [本文引用: 1]

Yue

Juan

, Wang

Yanglin

, Li

Guicai

, et al. The conceptual framework of watershed landscape optimization concerning water environmental protection
Progress in Geography, 2007,26(3):38-46.

DOI:10.11820/dlkxjz.2007.03.005 Magsci [本文引用: 1]

<p>流域范围内因水体的联系使得不同类型景观斑块之间的相互作用变得更为紧密, 因而景观格局的变化会显著影响流域内水体质量。着眼于流域尺度上水环境保护的需要, 必须合理考虑景观斑块的类型、格局和空间分异等特征, 尽可能地减少非点源污染输出量, 从而降低水体遭受污染的威胁程度。本研究从水环境保护的角度出发, 以“源”“汇”景观在镶嵌组合和空间分异方面利用的适宜性作为优化依据, 以“源”“汇”景观空间分布的关键地段作为研究战略点, 同时考虑 “源”“汇”景观在数量、空间和转换成本等方面的客观约束条件, 将景观数量结构优化和空间结构优化进行有机结合, 最终确定了流域尺度上以调控非点源污染、保护水体质量为目标的景观格局优化研究的概念框架。本研究不仅为解决流域尺度上非点源污染问题提供了一个全新的研究视角, 而且为降低景观类型及其格局对水体质量的威胁程度提供了一个行之有效的优化方案。</p>

[ 岳隽, 王仰麟, 李贵才 , 等. 基于水环境保护的流域景观格局优化理念初探
地理科学进展, 2007,26(3):38-46.]

DOI:10.11820/dlkxjz.2007.03.005 Magsci [本文引用: 1]

Huang

Liming

, Chen

Jianfei

. Suitability evaluation of urban construction land based on features extraction of a MCR surface
Resources Science, 2014,36(7):1347-1355.

[本文引用: 2]

[ 黄丽明, 陈健飞 . 广州市花都区城镇建设用地适宜性评价研究: 基于MCR面特征提取
资源科学, 2014,36(7):1347-1355.]

[本文引用: 2]

[23]

Chen

Xin

, Peng

Jian

, Liu

Yanxu

, et al. Constructing ecological security patterns in Yunfu city based on the framework of importance-sensitivity-connectivity
Geographical Research, 2017(3):471-484.

[本文引用: 2]

[ 陈昕, 彭建, 刘焱序 , 等. 基于“重要性—敏感性—连通性”框架的云浮市生态安全格局构建
地理研究, 2017(3):471-484.]

[本文引用: 2]

[24]

Qian

, Dai

Liang

, Zhu

Qing

, et al. Ecological connectivity changes and its pattern optimization during land consolidation based on minimal accumulative resistance model
Scientia Geographica Sinica, 2014,34(6):733-739.

URL Magsci [本文引用: 1]

<p>以南京市高淳区东坝镇土地整治项目为实验区，基于格局-过程-效应的视角，运用最小累积阻力模型分析土地整治对生态连通性的影响及生态格局优化途径。结果显示① 从景观格局看，土地整治后生态景观破碎度降低，集聚度上升，较整治前更规整，但景观优势、空间连接度和多样性指数下降，不利于整个生态系统的自组织能力与可持续发展；② 从景观过程看，土地整治后原有的生态廊道被侵占和阻断，景观生态服务功能和强度均弱化。③ 从景观效应看，土地整治后生态功能连通性降低，生态流阻隔，形成明显的3 个“生态孤岛”。因此，研究区在整治过程中需注意保护东-西方向生态流迁移关键通道和南-北方向、西南-东北方向辅助通道的畅通，努力优化整治区生态格局。</p>

[ 李谦, 戴靓, 朱青 , 等. 基于最小阻力模型的土地整治中生态连通性变化及其优化研究
地理科学, 2014,34(6):733-739.]

URL Magsci [本文引用: 1]

Liu

Ruimin

, Wang

Xxuejun

, Tao

Peng

, et al. Spatial PCA and pollutant sources of topsoil PAHs in Tianjin Area
Progress in Geography, 2005,24(3):109-117.

DOI:10.11820/dlkxjz.2005.03.013 Magsci [本文引用: 1]

<p>在多元空间结构分析的基础上,应用空间主成分分析方法研究了天津表层土壤16种多环芳烃(PAHs)的空间主成分特征,并在此基础上探讨了空间污染源问题。分析结果显示,从总体来看,PAHs主要的污染源是燃烧源和石油源。从不同空间尺度来看,石油源的影响范围一般在5km以内,而燃烧源的主要影响范围在5~10km之间,在更大的范围上,可能是天然源,或者区域性的大气沉降。</p>

[ 刘瑞民, 王学军, 陶澎 , 等. 天津表土PAHs的空间主成分与污染源分析
地理科学进展, 2005,24(3):109-117.]

DOI:10.11820/dlkxjz.2005.03.013 Magsci [本文引用: 1]

Zhu

Ruxiong

, Zhang

Zhengdong

, Yang

Chuanxun

, et al. Relationship between landscape pattern change and runoff in the Southern China humid area river basin: A case study of Ning Jiang
Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2017,49(5):79-85.

[本文引用: 1]

[ 朱汝雄, 张正栋, 杨传训 , 等. 华南湿热山地小流域景观格局演变与径流关系: 以宁江为例
华南师范大学学报(自然科学版), 2017,49(5):79-85.]

[本文引用: 1]

[27]

Dong

Caiwen

, Zhang

Zhengdong

, Yang

Chuanxun

, et al. Run off Characteristics and hysteresis to precipitation in Meijiang River Basin in Guangdong Province during 1960-2013
Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016,36(3):38-45.

[本文引用: 1]

[ 董才文, 张正栋, 杨传训 , 等. 1960-2013年广东省梅江流域径流特征及其对降水的滞后效应
水土保持通报, 2016,36(3):38-45.]

[本文引用: 1]

[28]

Liu

Jiyuan

, Liu

Mingliang

, Zhuang

Dafang

, et al. Analysis on the spatial pattern of land use change in China
Science in China (Series D: Earth Science), 2002,32(12):1031-1040.

[本文引用: 1]

[ 刘纪远, 刘明亮, 庄大方 , 等. 中国近期土地利用变化的空间格局分析
中国科学(D辑: 地球科学), 2002,32(12):1031-1040.]

[本文引用: 1]

[29]

Liu

Anshi

. Guangdong Soil Species. Beijing: Science Press, 1996.

[本文引用: 1]

[ 刘安世 . 广东土种志. 北京: 科学出版社, 1996.]

[本文引用: 1]

[30]

Tang

Guoan

, Song

Jia

. Comparison of slope classification methods in slope mapping from DEMs
Soil and Water Conservation, 2006,20(2):157-192.

[本文引用: 1]

[ 汤国安, 宋佳 . 基于DEM坡度图制图中坡度分级方法的比较研究
水土保持学报, 2006,20(2):157-192.]

[本文引用: 1]

[31]

Zhang

Zhengdong

, Yang

Chunhong

. Variations in soil oganic carbon storage and the potential for carbon sequestration by topsoil over 25 years
Resources Science, 2013,35(4):809-815.

[本文引用: 2]

[ 张正栋, 杨春红 . 近25a珠江北江上游土壤表层有机碳储量变化及固碳潜力估算: 以广东省翁源县为例
资源科学, 2013,35(4):809-815.]

[本文引用: 2]

[32]

Wang

, Fu

Mengdi

, Wei

Lai

, et al. Groundwater quality assessment in Northern Anhui based on multi-layer weighted principal component analysis
Acta Scientiae Circumstantiae, 2016,36(12):4546-4554.

[本文引用: 2]

[ 王琦, 付梦娣, 魏来 , 等. 基于源-汇理论和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建: 以安徽省宁国市为例
环境科学学报, 2016,36(12):4546-4554.]

[本文引用: 2]

[33]

Zhang

Xiaofei

, Wang

Rusong

, Li

Zhengguo

, et al. Comprehensive assessment of urban ecological risks: The case of Huaibei City
Acta Ecologica Sinica, 2011,31(20):6204-6214.

Magsci [本文引用: 3]

城市面临复杂的生态风险,为了保障城市安全,需要对单一灾害或污染源的生态风险评估结果进行整合。基于城市复合生态系统特性,将当前城市地域常见的生态风险区分为自然灾害、环境污染及生态退化等3种主要类型,以土地利用单元作为风险受体,整合自然、人文、景观及环境因子,在现有生态风险评价研究方法基础上,构建了城市综合生态风险评价的空间分析框架。研究中选择淮北市城区作为研究区,针对研究区内存在的洪涝、干旱、水污染、大气污染、采煤塌陷及生态服务降低等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险较高的区域包括龙河、岱河、龙岱河与闸河等过境河流流经塌陷密集带的河段,北湖、东湖、中湖及南湖等人工湖泊沿岸,化家湖湖岸,及土型、新蔡、北杨新杨煤矿及其外围地区。由降低生态风险保障城市生态安全角度,在未来城市的整体规划中,建议结合城市外围绿地与城市内部的高风险区域,划设禁建或限建区域,共同构建淮北城市生态风险防范的空间结构。

[ 张小飞, 王如松, 李正国 , 等. 城市综合生态风险评价: 以淮北市城区为例
生态学报, 2011,31(20):6204-6214.]

Magsci [本文引用: 3]

Sun

Hongbo

, Yang

Guishan

, Su

Weizhong

, et al. Ecological risk assessment of land use in the area along Changjiang River: A case study of Nanjing, China
Acta Ecologica Sinica, 2010,30(20):5616-5625.

Magsci [本文引用: 1]

基于改进的相对生态风险模型，从风险源强度、受体暴露度以及风险效应三方面构建土地利用生态风险评价指标体系，以子流域为单元分析南京地区土地利用生态风险空间分异及影响因素，结果表明：综合生态风险值总体分布较分散，高风险区位于江北八百河流域、老山北坡及南坡河系、石臼湖流域，风险源强和受体暴露度较高，风险效应值较低，潜在生态风险很高，应重点实施环境治理，强化土地生态环境建设；较高风险区位于一干河、二干河、句容河、秦淮中游、江宁河、向阳河、固城湖、境外常州太湖流域，风险源强和受体暴露度中等，应加强环境治理，强化土地利用规划引导与集约利用；较低和低风险区包括境外沿江八卦洲、沿江靖安板块、沿江秦淮河、沿江汤水河、沿江滁河、横溪河、牛首河、前进河、马鞍山长江流域，风险源强和受体暴露度较低，风险效应值低，主要分布于沿江以及山地丘陵河流上游地区，沿江流域近年排污治理力度较大有效保证了低风险源强值，而山地丘陵河流上游植被覆盖度一般较高，人为影响相对较弱，应注重生态环境维护和土地集约利用；其他流域综合生态风险中等，应加强生态环境监测，防止生态环境恶化。

[ 孙洪波, 杨桂山, 苏伟忠 , 等. 沿江地区土地利用生态风险评价: 以长江三角洲南京地区为例
生态学报, 2010,30(20):5616-5625.]

Magsci [本文引用: 1]

Mc Garigal

, Cushman S

, Ene

. FRAGSTATS v4: Spatial pattern analysis program for categorical and continuous maps. University of Massachusetts, Amherst
Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts, 2012.

[本文引用: 1]

[36]

Jiao

Sheng

, Yang

, Peng

Kai

, et al. The effects of land-use and landscape pattern on water quality in Weihe river watersh- ed
Geographical Research, 2014,32(12):2263-2274.

[本文引用: 1]

[ 焦胜, 杨娜, 彭楷 , 等. 沩水流域土地景观格局对河流水质的影响
地理研究, 2014,32(12):2263-2274.]

[本文引用: 1]

[37]

Jiao

Sheng

, Li

Zhenmin

, Gao

Qing

, et al. The application of landscape connectivity theory in urban ecology suitability assessment and optimization
Geographical Research, 2013,32(4):720-730.

[本文引用: 2]

[ 焦胜, 李振民, 高青 , 等. 景观连通性理论在城市土地适宜性评价与优化方法中的应用
地理研究, 2013,32(4):720-730.]

[本文引用: 2]

[38]

Lianxiang

, Xu

, Cheng

Xianjun

, et al. Groundwater quality assessment in Northern Anhui based on multi-layer weighted principal component analysis
Resources Science, 2015,37(1):61-67.

Magsci [本文引用: 1]

<p>针对皖北地下水水质评价,以水文地质调查数据以及取样分析结果为依据,在主成分分析的基础上,构造分层构权主成分分析评价法,并借助ArcGIS描述地下水水质区域差异性。结果表明:分层构权主成分分析方法较传统主成分分析法更具有针对性和区分度,特别针对F-含量高的地下水,可靠性和准确度更高。针对皖北地区地下水水质,东部整体优于西部,其中泗县-灵璧-宿州-雌溪一带地下水水质较好,符合饮用水卫生标准;颍上-阜南-阜阳-临泉-界首-太和一带和砀山-淮北一带属于高氟地下水区域,应采取适宜的降氟措施方可作为饮用水水源,而固镇、蒙城地区地下水受TDS、Cl-和TH含量影响,地下水水质较差,不宜作为饮用水水源。</p>

[ 李连香, 许迪, 程先军 , 等. 基于分层构权主成分分析的皖北地下水水质评价研究
资源科学, 2015,37(1):61-67.]

Magsci [本文引用: 1]

Feng

Lihua

, Ma

Weiyu

. Application of principal component analysis in evaluation of area's comprehensive strength
Geography and Geo-information Science, 2004,20(6):73-75.

[本文引用: 1]

[ 冯利华, 马未宇 . 主成分分析法在地区综合实力评价中的应用
地理与地理信息科学, 2004,20(6):73-75.]

[本文引用: 1]

[40]

Pan

Jinghu

, Li

Baojuan

. Simulation and analysis of human dimensions of urban thermal environment in valley-city: A case study of Lanzhou City
Arid Land Geography, 2011,34(4):662-670.

[本文引用: 1]

[ 潘竟虎, 李宝娟 , 基于空间PCA的兰州市热环境人文驱动因素分析
干旱区地理, 2011,34(4):662-670.]

[本文引用: 1]

[41]

Pan

Jinghu

, Liu

Xiao

. Assessment of landscape ecological security and optimization of landscape pattern based on spatial principal component analysis and resistance model in arid inland area: A case study of Ganzhou District, Zhangye City, Northwest China
Chinese Journal of Applied Ecology, 2015,26(10):3126-3136.

Magsci [本文引用: 1]

<div >以干旱内陆河主要生态环境问题为出发点，利用景观生态学方法、空间主成分分析和GIS技术，获取甘州区生态安全格局的分布状况.选取海拔、坡度、自然和文化景观保护区、土壤类型、土壤侵蚀量、植被覆盖度、距道路距离、距工业用地距离、距居民点距离以及距水体距离等10个要素作为约束条件，并采用景观最小累积阻力模型构建生态廊道和生态节点来优化生态功能网络的结构及功能.结果表明：甘州区生态安全综合状况一般，以中等安全水平为主，面积为1318.7 km<sup>2</sup>，占研究区总面积的36.7%.低度安全水平的区域主要位于研究区北部，占研究区总面积的19.9%.构建了由6条生态廊道、14个生态节点、1个较大的生态源区和若干个小面积源区组成的点、线、面交织的区域生态网络格局，将有效改善研究区的生态安全水平.</div><div ></br> </div>

[ 潘竟虎, 刘晓 . 基于空间主成分和最小累积阻力模型的内陆河景观生态安全评价与格局优化: 以张掖市甘州区为例
应用生态学报, 2015,26(10):3126-3136.]

Magsci [本文引用: 1]

Tang

, Luo

Yiyin

, Luo

Gaigai

, et al. Landscape pattern optimization based on the granularity inverse method and MCR model in Dongfang City, Hainan Province
Chinese Journal of Ecology, 2016,35(12):3393-3403.

Magsci [本文引用: 2]

<p>景观格局优化是生态系统健康和生态安全的重要保障措施。以海南省东方市为研究区，采用粒度反推法和MCR模型，从增强生态系统整体连通性的角度，对东方市景观格局进行了优化，并提出了具体的优化措施。结果表明：1800 m粒度景观组分为东方市的最优景观组分结构，东方市有生态源地12个，需新增生态景观斑块32块；生态源地的分布趋势为西北部数量多但规模小、东南部数量少但规模大，主要受人为干扰的影响；结合景观类型、生态阻力相互影响和坡度构建了生态阻力面，以更好地表达生态阻力的实际情况；显、隐性生态阻力面存在明显差异，反映出生态薄弱区域；东方市有生态廊道23条、生态节点30个，根据景观基面和功能对廊道和节点进行了分类，并提出相应的建设措施；从生态安全的角度对生态廊道进行了风险评估、对生态节点进行了热点分析，确定了生态建设的重点和顺序；景观格局优化将显著提高东方市生态系统的整体连通性，优化结果可为东方市生态环境建设提供科学依据。</p>

[ 唐丽, 罗亦殷, 罗改改 , 等. 基于粒度反推法和MCR模型的海南省东方市景观格局优化
生态学杂志, 2016,35(12):3393-3403.]

Magsci [本文引用: 2]

, She

Jiyun

, Chen

Caihong

, et al. Landscape ecological security pattern optimization based on the granularity inverse method: A case study in Xiuying District, Haikou
Acta Ecologica Sinica, 2015,35(19) : 6384-6393.

DOI:10.5846/stxb201402170274 Magsci [本文引用: 1]

景观生态安全格局优化是改善生态环境、促进人与自然和谐发展的有效途径。为给海口市秀英区生态环境建设提供科学依据和景观生态安全格局优化方法改进提供参考,提出了粒度反推法和生态阻力面综合构建法,结合GIS技术和最小耗费距离模型探讨了海口市秀英区景观生态安全格局优化途径。结果表明:(1)400m粒度生态景观组分是秀英区生态源地选取的合适参照,秀英区有生态源地18块、生态廊道17条、生态节点11个,新增生态源地建设的参考规模为38.5hm<sup>2</sup>,生态源地的生态服务极限距离为800m,需将现有的11块非生态景观类型斑块转换为生态景观类型,总面积20.26 hm<sup>2</sup>。(2)粒度反推法能为生态源地选取提供客观参考,在生态源地选择方面比传统方法具有更强的理论基础和客观性,解决了客观选取生态源地的问题。(3)综合生态阻力面能对生态阻力的实际情况进行较好地模拟。显、隐性生态阻力面之间存在显著差异,能反映生态系统中潜在的生态薄弱点,这些生态薄弱点往往是容易被忽略而又需要重点建设的区域。

[ 陆禹, 畲济云, 陈彩虹 , 等. 基于粒度反推法的景观生态安全格局优化: 以海口市秀英区为例
生态学报, 2015,35(19):6384-6393.]

DOI:10.5846/stxb201402170274 Magsci [本文引用: 1]

Zhong

Shiyu

, Wu

Jing

, Li

, et al. Reconstruction of urban land space based on minimum cumulative resistance model: A case study of Xintang Town, Guangzhou City
Chinese Journal of Applied Ecology, 2012,23(11):3173-3179.

[本文引用: 1]

[ 钟式玉, 吴箐, 李宇 , 等. 基于最小累积阻力模型的城镇土地空间重构: 以广州市新塘镇为例
应用生态学报, 2012,23(11):3173-3179.]

[本文引用: 1]

[45]

Yueyue

, Hu

Yina

, Yang

Yang

, et al. Building ecological security patterns in southwestern mountainous areas based on ecological importance and ecological sensitivity: A case study of Dali Bai Autonomous Prefecture, Yunan Province
Acta Ecologica Sinica, 2017,37(24):8241-8253.

[本文引用: 1]

[ 杜悦悦, 胡熠娜, 杨旸 , 等. 基于生态重要性和敏感性的西南山地生态安全格局构建: 以云南省大理白族自治州为例
生态学报, 2017,37(24):8241-8253.]

[本文引用: 1]

[46]

Feng

, Li

Xiaobing

, Wang

Hong

, et al. Optimization of land use pattern based on eco-security: A case study in the huangfuchuan watershed
Acta Ecologica Sinica, 2014,34(12):3198-3210.

[本文引用: 1]

[ 喻锋, 李晓兵, 王宏 . 生态安全条件下土地利用格局优化: 以皇甫川流域为例
生态学报, 2014,34(12):3198-3210.]

[本文引用: 1]

[47]

Guo

Jiguang

, Cai

Yongli

, Luo

Kun

, et al. Ecological corridor construction based on target species protection: A case study of Chongming Island
Chinese Journal of Ecology, 2009,28(8):1668-1672.

Magsci [本文引用: 1]

<p>景观破碎化和适宜生境面积减少是生物多样性降低与物种灭绝的重要因素之一。生态廊道的构建为陆行野生动物扩大活动范围提供了空间途径，从而增加了物种基因交流的机会, 提高了种群的生存能力。上海市崇明岛是一个地理上孤立的冲积沙岛，随着岛上森林斑块的减少与破碎化，依赖林地生境生存的陆行动物个体与种群数量大大减少。本文以崇明岛为例，选择上海市一级保护动物刺猬作为目标种，在分析其生活习性和基质斑块空间分布特征的基础上，利用最小耗费模型和GIS手段，实现了生境斑块之间的最佳连接，建立了以目标动物保护为目的的生态廊道规划方案。</p>

[ 郭纪光, 蔡永立, 罗坤 , 等. 基于目标种保护的生态廊道构建: 以崇明岛为例
生态学杂志, 2009,28(8):1668-1672.]

Magsci [本文引用: 1]

Zeng

, Yang

Qingyuan

, Yang

Renhao

, et al. Landscape pattern optimization for ecological barrier in the three gorges reservoir area: A case study in Jiangjin, Chongqing
Chinese Journal of Ecology, 2017,36(5):1364-1373.

[本文引用: 1]

[ 曾黎, 杨庆媛, 杨人豪 , 等. 三峡库区生态屏障区景观格局优化: 以重庆市江津区为例
生态学杂志, 2017,36(5):1364-1373.]

[本文引用: 1]

[49]

Sun

Xianbin

, Liu

Hongyu

. Optimization of wetland landscape patterns based on ecological function evaluation: A case study on the coastal wetlands of Yancheng, Jiangsu Province
Ecologica Sinica, 2010,30(5):1157-1166.

Magsci [本文引用: 1]

景观格局与生态过程是景观生态学研究的重要内容，基于生态功能和过程影响的景观格局优化是提高景观效益和稳定性重要方法之一。选择江苏盐城海滨地区为研究对象，应用遥感和GIS技术，对2007年湿地景观生态系统服务功能进行定量分析，并采用阻力面模型研究景观格局优化途径。结果显示：（1）湿地景观生态功能强度空间差异性显著，影响区域湿地景观生态过程和功能。（2）以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据，构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分优化景观格局。（3）景观格局优化改善景观连通度和生态流，废黄河口附近和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流重要值最大，景观连通性受到显著影响，是景观生态节点优化的首要对象。（4）加强保护核心斑块源地、提高景观连通度是实现景观格局优化的关键。该研究结果为区域土地利用和生态环境保护提供科学的依据。

[ 孙贤斌, 刘红玉 . 基于生态功能评价的湿地景观格局优及其效应以江苏盐城海滨湿地为例
生态学报, 2010,30(5):1157-1166.]

Magsci [本文引用: 1]

Meng

Jijun

, Wang

Xiaodong

, You

Nanshan

, et al. Dynamic changes of landscape connectivity for ecological land and distance thresholds in the middle reaches of the Heihe River
Chinese Journal of Applied Ecology, 2016,27(6):1715-1726.

Magsci [本文引用: 1]

<p>景观连接度描述了景观组分在景观格局、过程和功能上的有机联系.本文利用1986、2000和2011年土地覆被数据,基于图论方法,研究了黑河中游生态用地（林地、草地、湿地）景观连接性动态变化,并通过分析不同阈值下景观连接度值的变化揭示了研究区景观的适宜阈值.结果表明: 黑河中游1986—2011年对景观连接度产生重要作用的生态斑块面积呈减少趋势.湿地斑块面积2000—2011年减少幅度较大;草地斑块数量先减少后增加,面积变化不大,但是有斑块破碎化的趋势.不同阈值下景观连接度值的变化验证了距离阈值的正向作用.400～800 m是研究黑河中游物种扩散和生态流运行的适宜距离阈值.选择600 m作为距离阈值时,大〖JP2〗型斑块对区域总体景观连接水平影响最为显著,是区域生态系统稳定和健康的关键组成;小型生态斑块虽然占生态斑块总面积的比例不大,但对区域的生态安全格局的维持和改善有较大影响,亦需加强保护与管理.研究结果对干旱区生态系统管理具有重要的借鉴意义.</p>

[ 蒙吉军, 王晓东, 尤南山 , 等. 黑河中游生态用地景观连接性动态变化及距离阈值
应用生态学报, 2016,27(6):1715-1726.]

Magsci [本文引用: 1]

Maile

. Patch connectivity and genetic diversity conservation in the federally endangered and narrowly endemic plant species Astragalus albens, (Fabaceae)
Biological Conservation, 2008,141(4):938-955.

DOI:10.1016/j.biocon.2007.12.031 URL [本文引用: 1]

[52]

Diao

Feifei

. Research on the evolution and optimization of landscape patterns of Hangzhou
[D]. Hangzhou: Zhejiang A&F University, 2012.

[本文引用: 1]

[ 刁菲菲 . 杭州市景观格局的演变及优化研究
[D]. 杭州: 浙江农林大学, 2012.]

[本文引用: 1]

[53]

Kongjian

. Ecologically strategic in landscape and surface model
Acta Geographica Sinica, 1998,43(Suppl.1):11-20.

[本文引用: 1]

[ 俞孔坚 . 景观生态战略点识别方法与理论地理学的表面模型
地理学报, 1998,43(Suppl.1):11-20.]

[本文引用: 1]

[54]

Liu

. Landscape connectivity in soil erosion research: Concepts, implication and quantification
Geographical Research, 2016,35(1):195-202.

[本文引用: 1]

[ 刘宇 . 土壤侵蚀研究中的景观连通度: 概念、作用及定量
地理研究, 2016,35(1):195-202.]

[本文引用: 1]

[55]

Zhang

Xiaofei

, Wang

Yanglin

, Li

Zhengguo

. Landscape pattern optimization based upon the concept of landscape functions network: A case study in Taiwan, China
Acta Ecologica Sinica, 2005,25(7):1707-1713.

Magsci [本文引用: 1]

景观格局连通度与景观功能联系程度息息相关,不论维持生态稳定或促进城市社会经济发展,都必须提升景观结构的空间联系。选择台湾地区乌溪流域典型区为研究区,面对台湾地区城市发展所造成的生态环境品质降低及自然栖息地破碎化等问题,期望通过生态功能网络构建,维护生态稳定及制约建成区的无序蔓延。基于景观功能与结构相互作用理论,景观功能的空间强度受景观类型、空间结构及相对距离的影响而产生差异,利用耗费距离模型,结合景观类型、景观格局特征、景观功能相互作用以及生态系统服务功能价值等分析方法,分析了台湾地区乌溪流域典型区的生态功能空间差异,进而基于最小累积耗费算法构建生态廊道,提出景观格局优化方案,以作为台湾地区未来景观生态建设的参考。

[ 张小飞, 王仰麟, 李正国 . 基于景观功能网络概念的景观格局优化: 以台湾地区乌溪流域典型区为例
生态学报, 2005,25(7):1707-1713.]

Magsci [本文引用: 1]

Zhao

Xiaoqing

, Wang

Haibo

, Yang

Shuhua

, et al. GIS-based ecological optimization of spatial patterns of land resources
Acta Ecologica Sinica, 2009,29(9):4892-4901.

Magsci [本文引用: 1]

以防治水土流失和维护景观整体生态优化为目标，选择我国滇西南地区亚热带山地为典型案例，利用遥感数据和GIS的空间信息处理技术，采用适宜性评价与土地资源利用格局整体优化相结合的方法，用最小累积阻力模型（MCR）确定土地利用的功能分区和生态格局组分，探讨山地土地资源空间格局生态优化途径。结果表明：（1）基于GIS空间分析技术和“成本距离加权”制图分析工具，采用最小累积阻力模型（MCR）的土地资源空间格局生态优化方法是可行的；（2）将水平生态过程作为一种对景观的控制过程来对待，以常绿阔叶林和思茅松林为保护源，基于最小累积阻力面（MCR）模型，构建了对土地资源整体生态功能起维护作用，对源内物种的迁移或扩散过程具有关键作用的廊道、辐射道和战略点等生态格局组分；（3）基于MCR阻力值建立的频率序列及拐点图，拐点两侧的土地利用类型异质性较大，可以作为划分土地功能分区的临界点，以此划分出有利于生态安全的核心源保护区、生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和居民生活区等6类土地功能区，并提出各功能区的管理措施。

[ 赵筱青, 王海波, 杨树华 , 等. 基于GIS支持下的土地资源空间格局生态优化
生态学报, 2009,29(9):4892-4901.]

Magsci [本文引用: 1]

Zhao

Yanjie

, Li

Yangbing

, Shao

Jingan

. Ecological risk assessment of small watershed of the Three Gorges Reservoir area based on land use Change: A case study of Caotang River
Journal of Natural Resources, 2013,28(6):944-956.

DOI:10.11849/zrzyxb.2013.06.006 Magsci [本文引用: 1]

<p>为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990—2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15~25°和>25°坡度带上以及500~1 000 m和1 000~1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。</p>

[ 赵岩洁, 李阳兵, 邵景安 . 基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价: 以草堂溪为例
自然资源学报, 2013,28(6):944-956.]

DOI:10.11849/zrzyxb.2013.06.006 Magsci [本文引用: 1]

She

Yuchen

, Chen

Caihong

, He

Dan

, et al. Landscape pattern optimization analysis based on MCR model and kriging in Haikou
Journal of Northwest Forestry University, 2016,31(3):233-238.

[本文引用: 1]

[ 畲宇晨, 陈彩虹, 贺丹 , 等. 基于MCR模型和Kriging的海口市景观格局优化分析
西北林学院学报, 2016,31(3):233-238.]

[本文引用: 1]

[59]

Zhao

Wenwu

. The effects of grain change on landscape indices
Quaternary Sciences, 2003,23(3):326-333.

Magsci [本文引用: 1]

<p>本文以延河流域的1:250000和1:500000土地利用图为对象,以景观格局分析程序Fragstats3.3为分析工具,探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征.研究结果表明,随着粒度值由25m到400m的逐渐增加,除斑块丰富度外的景观指数均具有明显的尺度效应,其中聚集度和集合度没有尺度转折点,其他指数具有明显或不明显的尺度转折点.对比分析1:250000和1:500000土地利用格局指数的计算结果可以发现:1)尺度转折点不是一个值,而是一个相对较小的区间;2)尺度转折点与研究图件的比例尺有关,比例尺越大,所发生的第一次尺度转折点的粒度就越小;3)第一尺度域是选择适宜粒度的较好取值范围.对延河流域1:250000土地利用图进行景观指数计算的适宜粒度范围是70～90m,1:500000土地利用图的适宜粒度范围是90～120m.</p>

[ 赵文武 , 景观指数的粒度变化效应
第四纪研究, 2003,23(3):326-333.]

Magsci [本文引用: 1]