城市绿地系统连接度模拟与生态风险防范研究

我国城市化进程不断加快，城市化率日益提高，对理解城市化带来的环境影响和加强区域环境质量管理提出了更高要求。本研究在"3S" 与数学建模技术的支持下，采用地理学、生态学、图形学等多学科交叉的理论与方法，以城市绿地系统及依存的动物集合种群为研究对象，基于图论建立绿地网络系统，开发绿地系统结构与质量变化检测模型和动物集合种群对其变化的功能响应模型，模拟和评价城市扩展造成的绿地累积减少、结构破碎化和质量降低对生物体功能的影响，将二者结构与功能上的关键点、敏感区与脆弱区以定量、可视化的方式表达出来，并探索优化的途径，为深入理解城市土地利用变化的环境效应，合理规划和优化城市土地利用，防范生态风险提高区域公共安全水平，提供理论与方法支持。

我国城市化进程不断加快，对理解城市化带来的环境影响和加强区域环境质量管理提出了更高要求。本研究以城市绿地系统及依存的动物集合种群为研究对象，基于图论建立绿地网络系统，开发绿地系统结构与质量变化检测模型和动物集合种群对其变化的功能响应模型，模拟和评价城市扩展造成的绿地累积减少、结构破碎化和质量降低对生物体功能的影响，将二者结构与功能上的关键点、敏感区与脆弱区以定量、可视化的方式表达出来，并探索优化的途径，为深入理解城市土地利用变化的环境效应，合理规划和优化城市土地利用，防范生态风险提高区域公共安全水平，提供理论与方法支持。.结果表明，1980-2005年，深圳绿地生境面积减少近50%，生境破碎化程度增加；城市景观基质的渗透性不断降低，物种迁移运动的阻力增加，绿地生境网络结构和功能连接度持续下降，物种扩散和生态流传播等过程受到阻碍。在组分水平上，绿地生境网络最大组分的NPP总量、连接路径数量和组分连接度随时间不断下降。在斑块水平上，对维系生境网络连接度和稳定性起关键作用的斑块和功能连接路径不断受到城市土地利用变化的影响，生境网络抵抗外界环境不利变化的能力逐渐下降。.通过模拟未来城市发展过程中生境损失、景观基质阻力增加以及生境扩展三种情景，研究了未来城市土地利用连续变化对绿地生境系统连接度的影响，识别和诊断网络连接度的突变点和各情景变化的关键阈值。在生境损失情景中，当较小面积的斑块消失时，网络连接度的变化较小，当移除斑块的面积超过2 km2时，整个生境系统结构和功能连接度急剧下降，当移除斑块面积超过约100 km2，生境斑块基本处于隔离状态。随景观基质渗透性的降低，物种迁移运动的阻力增大，生境网络的结构和功能连接度不断降低。对于扩散能力较小的物种，绿地生境功能连接度发生突变明显早于扩散能力较强的物种，表明其抵抗外界环境变化的能力相对较弱。当核心生境的缓冲宽度增加时，生境面积不断扩大，有的连接成片，生境网络的结构和功能连接度不断提高。当缓冲宽度为1200 m时，整个生境系统的连接度和可利用性提高最快。.基于城市土地利用变化对生境系统连接度的影响评价和对重要生态区的隔离效应评价，综合考虑对维持物种迁移运动过程和人类生存环境质量具有重要影响的区域以及自然景观与人为景观相冲突的高风险区域，本研究对城市绿地生境网络进行了综合优化。