新疆自然保护区景观格局时空演变与生态风险定量评价
Quantifying Spatiotemporal Landscape Patterns and Ecological Risks in Nature Reserves of Xinjiang
摘要: 目的:基于土地利用变化背景,定量识别新疆自然保护地景观格局与生态风险的时空演变特征及其空间关联性,为分区管控与生态安全格局优化提供依据。方法:基于1992、2000、2010和2020年土地利用/覆被数据,利用Fragstats 4.2提取景观格局指数构建景观生态风险模型,结合空间自相关方法分析生态风险的时空分布特征和空间集聚特征。结果:① 1992~2020年土地利用结构以裸地(57%)和草地(30%)为主,转化集中于裸地–草地–灌丛之间,灌丛比例由4.6%增至7.2%。② 低生态风险区面积占比始终超过24%,总体呈上升趋势。中等及以上等级面积分别净增723.87 km2、499.68 km2和884.52 km2,高质量生境占比1.34%。③ 综合生态风险指数长期维持在0.08以下,1992~2010年高风险区面积显著下降,2010~2020年局部区域出现回升。④ Moran’s I指数稳定在0.5以上,呈显著正空间自相关,高–高与低–低风险区块状集聚特征明显。结论:研究期内新疆自然保护地景观结构整体稳定,生态风险处于低值区间,风险演变与裸地–草地–灌丛结构调整密切相关。2010年后局部风险回升表明景观格局对气候波动与局地扰动具有阶段性响应特征,需加强重点区域动态监测与分级管控。
Abstract: Objective: This study aims to quantitatively characterize the spatiotemporal evolution and spatial correlation of landscape patterns and ecological risks in Xinjiang’s protected areas against a backdrop of land use change, thereby providing a scientific basis for zonal management and the optimization of ecological security patterns. Methods: Landscape ecological risk indices were constructed using landscape pattern metrics derived from land use/cover data for 1992, 2000, 2010, and 2020 via Fragstats 4.2. The spatiotemporal distribution and spatial clustering characteristics of ecological risk were subsequently analyzed using spatial autocorrelation methods. Results: The results showed that: (1) From 1992 to 2020, the land use structure was dominated by barren land (57%) and grassland (30%), with primary conversions occurring among barren land, grassland, and shrubland. The proportion of shrubland increased from 4.6% to 7.2%. (2) Low ecological risk zones consistently accounted for more than 24% of the study area and showed a general upward trend over time. The extents of moderate, high, and very high risk classes increased by 723.87 km2, 499.68 km2, and 884.52 km2, respectively. High-quality habitats comprised only 1.34% of the total area. (3) The comprehensive ecological risk index remained consistently below 0.08. A significant decline in high-risk areas was observed from 1992 to 2010, followed by a localized rebound between 2010 and 2020. (4) Moran’s I index remained above 0.5, indicating significant positive spatial autocorrelation, with distinct agglomerations of high-high and low-low risk patches. Conclusion: Over the study period, the landscape structure of Xinjiang's protected areas remained relatively stable, with ecological risks confined to a low range. Risk evolution was closely linked to the dynamic adjustments among barren land, grassland, and shrubland. The localized increase in risk post-2010 suggests a periodic response of the landscape pattern to climatic fluctuations and local disturbances, underscoring the need for enhanced dynamic monitoring and differentiated management in key areas.
文章引用:任彦芳, 李珂欣, 袁秋霞, 王全强. 新疆自然保护区景观格局时空演变与生态风险定量评价[J]. 地理科学研究, 2026, 15(2): 287-300. https://doi.org/10.12677/gser.2026.152028

参考文献

[1] 哈密印象[J]. 新疆人文地理, 2015(10): 70-71.
[2] 焦鹏. 新疆自然保护区建设与管理中存在的问题研究[D]: [硕士学位论文]. 乌鲁木齐: 新疆师范大学, 2012.
[3] 张嘉超, 陈安伟, 罗琳. 环境专业《自然保护概论》课程存在的问题与对策探讨——以湖南农业大学为例[J]. 教育教学论坛, 2016(49): 62-63.
[4] 广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区管理局. 珠江口中华白海豚国家级自然保护区实践科学发展观工作研究报告[J]. 新经济, 2013(17): 3-5.
[5] 大塚直, 张震, 李成玲. 日本环境法的理念、原则以及环境权[J]. 求是学刊, 2017, 44(2): 1-11.
[6] 靳乐山, 吴乐. 中国生态补偿十对基本关系[J]. 环境保护, 2019, 47(22): 36-43.
[7] 王立荣. 自然保护区地方立法研究——以新疆罗布泊野骆驼自然保护区为例[D]: [硕士学位论文]. 武汉: 武汉大学, 2020.
[8] 翟学文, 初雯雯, 灭热依·哈布德初克尔, 等. 基于Invest模型的阿勒泰地区北部自然保护地生境质量时空演变特征及其驱动因素分析[J]. 自然保护地. 2025, 5(3): 33-48.
[9] 吴洪潘, 江晓珩, 戚英杰, 等. 新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区水源地荒漠有蹄类野生动物监测[J]. 青岛农业大学学报(自然科学版), 2025, 42(2): 107-113+138.
[10] 陈艳秋, 初雯雯, 李基才, 等. 新疆卡拉麦里山有蹄类自然保护区夏季鹅喉羚和蒙古野驴的生境适宜性和重叠性分析[J]. 四川动物, 2024, 43(3): 264-273.
[11] 朱宇航, 王志祥, 王雪宇, 等. 新疆喀纳斯国家级自然保护区马鹿日活动节律及生境选择[J]. 普洱学院学报, 2024, 40(6): 11-21.
[12] 萨根古丽, 卡米拉, 塞尔格林, 等. 新疆罗布泊野骆驼国家级自然保护区阿尔金山区域气候特征[J]. 新疆林业, 2024(6): 15-18.
[13] 刘利新. 新疆自然保护区建设与管理中存在的问题研究[J]. 环境与发展, 2017, 29(9): 212-214.
[14] 白舒婷. 基于土地利用变化的吉林西部景观生态风险评价研究[D]: [硕士学位论文]. 长春: 吉林大学, 2019.
[15] 杨光绪, 马钢. 基于景观格局的喀什地区土地利用生态风险评价[J]. 安徽农学通报, 2025, 31(20): 95-99.
[16] 何伟, 杨志敏. 基于AutoCAD Map3D的时空地理信息处理平台的设计与实现[J]. 城市勘测, 2019(4): 23-27.
[17] 程晓梦. 富春江流域景观格局与景观生态风险演变研究[D]: [硕士学位论文]. 杭州: 浙江农林大学, 2023.
[18] 王飞, 叶长盛, 华吉庆, 等. 南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系[J]. 生态学报, 2019, 39(4): 1248-1262.
[19] 郭彦君, 郭文炯. “三生空间”视角下山西中部盆地城市群景观生态风险分析[J]. 生态学杂志, 2022, 41(9): 1813-1824.
[20] 李小根, 段小芳, 付景保, 等. 基于GIS的丹江口水库土地利用/覆被动态变化特征分析[J]. 华北水利水电大学学报(自然科学版), 2022, 43(3): 90-98.
[21] 杜军, 赵胜朝, 邱士可, 等. 2000-2015年豫西黄土丘陵区土地利用变化及景观生态风险评价[J]. 水土保持研究, 2021, 28(1): 279-284.
[22] 谢小平, 陈芝聪, 王芳, 等. 基于景观格局的太湖流域生态风险评估[J]. 应用生态学报, 2017, 28(10): 3369-3377.
[23] 刘智方, 唐立娜, 邱全毅, 等. 基于土地利用变化的福建省生境质量时空变化研究[J]. 生态学报, 2017, 37(13): 4538-4548.
[24] 王立. 基于土地利用和景观格局变化的绿洲生态风险评估——以吐鲁番市高昌区为例[D]: [硕士学位论文]. 乌鲁木齐: 新疆农业大学, 2018.
[25] 李骊. 近28年新疆克孜河流域天然植被时空动态特征及生态风险评价[D]: [硕士学位论文]. 乌鲁木齐: 新疆农业大学, 2021.
[26] 高彬嫔, 李琛, 吴映梅, 等. 川滇生态屏障区景观生态风险评价及影响因素[J]. 应用生态学报, 2021, 32(5): 1603-1613.