乡村生态景观生物多样性研究热点和趋势——基于文献计量研究

乡村生态景观生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分,是乡村景观构建、评价和乡村宜居发展的重要保障。以Web of Science中1990-2020年522篇相关文献为研究对象,运用文献计量工具CiteSpace绘制文献共被引和关键词共现网络知识图谱,重点考察转折点、高突现及高被引文献,理清乡村生态景观生物多样性研究的发展脉络、热点与趋势。研究发现:(1)乡村生态景观生物多样性研究的发展可分3阶段,即萌芽期(1993-2002年),该期为乡村生态景观生物多样性研究指引了方向,提出了城市化对乡村生物多样性的影响;蓄势期(2003-2010年),该期以Hansen在2005年发表的探究生物多样性对景观变化的响应机制文章为节点,重点研究如何可持续地进行乡村生态景观生物多样性的恢复与保护;发展期(2011-2020年),突现性文献为2014年Beilin发表的文章,研究重点转向社会生态系统,即从生态、经济和社会多维度出发研究乡村生态景观生物多样性;(2)乡村生态景观生物多样性研究主线变化从大量的案例研究,到城市化对乡村生态景观生物多样性影响的理论归纳,再到将理论用于实践并持续保护乡村生态景观生物多样性;(3)乡村生态景观生物多样性研究热点变化从城市化对乡村生态景观生物多样性的影响,到乡村可持续发展,再到保证人类可持续生计。未来应加强以下工作:(1)研究和建立适用于不同乡村生态景观建设的规划体系;(2)研究和创新乡村生态景观生态系统多样性的维护技术;(3)研究和构建乡村生态景观生物多样性的监控预警机制。最终的研究目标均指向如何将乡村生态景观生物多样性更好地服务于人类社会。     

基于3S技术的公路生态景观评价系统研究

公路建设与其周边生态景观存在不和谐的问题,公路生态景观的评价分析、恢复与建设越来越成为重要的课题。针对景观评价问题,本文提出了运用3S(remote sensing、geography information sys-temg、lobal positioning system)技术构建生态景观评价系统,并应用层次分析法对公路生态景观进行评价。该评价方法将公路生态景观分解为3个层次,经过矩阵一致性检验的判断确定了评价要素的权重,该权重与生态景观要素得分运算后得到生态景观评价结果。运用该系统对全桂公路进行了生态景观评价测试,结果表明,评价与专家组在当地调查情况基本一致,证明了该方法的有效性及系统设计的可行性。     

郑州市景观多样性的空间自相关格局分析

景观多样性的研究在土地管理与规划、生态景观评价和自然保护区建设等方面起着重要的指导作用。随着城市经济的快速发展, 城市景观多样性也同样发生着剧烈的变化。利用四期Landsat TM 影像, 分析郑州市2000—2015年土地类型的时空变化, 并结合景观多样性指数和空间自相关构建方法, 在对景观多样性时空分布变化分析的基础上,进一步对地理空间单元上景观多样性的空间自相关关系进行了深入探讨。研究结果表明: 研究区整体景观多样性增加,景观破碎化加重; 城市边缘地带的变化符合初期地类转化强烈且景观多样性高值聚集, 随着时间推移最终下降的统一规律, 反映出人类活动与景观多样性分布密切相关; 研究区内区域经济带动性强, 导致研究区整体景观多样性单元之间关联性高, 尤其是郑州东部地区, 经济发展比较突出, 其高值聚集区显著性明显较高。该研究结果表明经济发展是引起城市景观多样性空间分布变化以及空间地理单元自相关强弱的主导因素。     

基于数值模拟仿真技术的水生态景观规划设计探索

近年,水生态景观的建设性破坏现象与问题层出不穷。如何协调水生态景观复杂系统中并存的水利安全、生态安全和景观需求引发了业界的广泛思考。从水环境特点及其评价因子入手,提出基于数值模拟仿真技术的水生态景观规划设计方法。该方法能够借助计算机模拟技术建立起水景观物理形态与其内在生态特征的动态关系,并通过设计—分析—评价—再设计的循环设计路径,实现多方案比选,提高水生态景观规划设计的科学性和合理性,并进一步促进其多目标融合。结合2个实践案例,对基于数值模拟仿真技术的水生态景观规划设计原理、流程和工具予以阐释,为水生态景观规划设计提供了新思路。     

城市生态景观研究的基础理论框架与技术构架

构建人与自然和谐的生态景观是当今城市发展的重要目标之一,统一的内涵和完善的指标体系是城市生态景观规划和设计的迫切需求。通过概括城市生态景观的基本内涵和主要特征,认为其核心价值包括可持续性、生态经济效益及和谐性。据此,提出了8条指导原则,包括景观自然度、物种安全性和多样性、雨水利用效率、污染物排放和处理、绿色能源和材料利用、局地小气候调节、景观视觉享受以及精神内涵和文化品位,并根据文献资料和行业导则,整理并归纳了有关的定量评价指标和适用范围。最后总结了城市生态景观的技术构架,以及在资源保护和节约、功能与形式的有机结合、系统生态价值最大化等方面亟待解决的关键技术。为城市生态景观研究提供基础理论框架,也可以为城市生态景观的具体实践提供参考。     

城市生态景观建设的指导原则和评价指标

在人口膨胀和快速城市化的全球化背景下,构建人与自然和谐的生态景观是城市景观规划和设计的基本美学观和价值观.缺乏统一的指导原则和评价标准使得城市生态景观建设出现了很多问题,也限制了生态景观的进一步推广和实践.基于文献调研和专家咨询的方式,归纳了城市生态景观的基本内涵和指导原则,并提出了针对性的评价指标.通过问卷调查的方式,获取了170余份有效问卷,据此分析公众对城市生态景观的理解和需求.可以依据该结果为城市生态景观的定量评价提供初步的权重值,为进一步完善生态景观建设的理论和方法提供了参考和依据.     

基于CA-Markov和InVEST模型的城市景观格局与生境质量时空演变及预测

由人类活动引起的城市景观格局变化是影响陆地生态系统的重要因素之一,城市景观格局分布对区域生物多样性服务功能的影响极大.为研究城市景观格局和生境质量演化及其变化原因,以武汉市作为典型区,基于武汉市2005、2010和2015年3期景观类型信息,使用马尔柯夫模型分析其景观格局时空变化特征;采用CA-Markov模型模拟预测武汉市2020年自然增长情景下的景观格局发展方向;使用Logistic回归模型分析景观变化的驱动力;结合InVEST模型评价3期景观格局分布下的生境质量分布和变化,以及2020年模拟情景下的生境质量分布特征,探究景观格局变化与人类活动之间的关系.结果表明: 2005—2015年间,研究区景观类型变化以耕地和人工表面为主.耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为人工表面.人工表面面积不断增多,主要由水田和旱地转变而来.研究区整体景观生境质量级别下降,大量高生境质量级别的景观向低生境质量级别转化.整体景观生境质量指数减少,生物多样性服务功能降低,生境质量发生退化.2015—2020年间,武汉市景观格局和生境质量继续保持2005—2015年的变化趋势,表现为人工表面增加、景观生境质量指数减少、生物多样性服务功能降低、生境质量退化.研究区景观格局变化的主要驱动因子是国内生产总值变化和地区财政收入变化.人类社会经济活动是影响研究区景观格局变化和生境质量下降的重要驱动力,城镇化扩张和填湖造地是武汉市生态景观变化的主要原因.     

高速公路生态景观质量评价指标体系和评价方法:以江苏南通为例

公路生态景观建设不仅是公路建设的重要组成部分,也是美丽乡村建设和生态园林城市建设的重要标志,对于实现社会经济的可持续发展具有重要作用.公路生态景观质量的评价指标和方法是衡量公路及其外部环境建设质量的重要依据.本研究以江苏省南通市5条主要干线高速公路G15、G228、G204、S334和S335为例,建立了定量和定性评价指标相结合的公路生态景观质量评价指标体系,包括景观功能、生态效能和安全设计3大类12个评价指标.通过现场调查和计算,建立了12个评价指标的变量矩阵,并进行了主成分(PC)分析.结果表明: 公路绿化景观生态评价综合得分模型为: H=0.694PC1+0.191PC2+0.115PC3, 5条高速公路得分排序结果为: G204>G15>S334>G228>S335.本研究结果将为高速公路生态景观质量评价提供方法和参考.     

不同栖息地状态下外来种入侵及对本地种生存影响的模拟

外来种入侵引起的生态及经济问题日益严重,人类活动导致大规模栖息地持续变化的背景下,外来种的入侵过程及本地物种多样性的演化更为复杂.在Tilman多物种共存模型基础上,建立了栖息地持续变化条件下的外来种入侵干扰模式,分别模拟了栖息地不变、持续毁坏及持续恢复条件下的外来种入侵及对本地物种多样性的生态影响.模拟结果表明:(1)拓殖率小(入侵性弱)的外来种不能成功定殖,栖息地的持续变化对其没有任何影响.(2)拓殖率增大的外来种入侵过程复杂,栖息地持续毁坏导致其灭绝时间相比于栖息地不变时明显推迟,栖息地持续恢复使其灭绝提前;一定时间内持续增加栖息地可以减小此类外来种入侵危害.(3)拓殖率足够大的外来种能够成功定殖,快速定殖-扩散的入侵过程不会因栖息地毁坏而迅速改变,其响应具有时间滞后性;栖息地持续恢复也有利于其迅速蔓延,占有率呈线性疯狂增长.(4)在具有外来种入侵的本地生态系统中,栖息地持续改变(增加或减少)对本地物种多样性的发展均不利.     

喀斯特峰丛洼地旱季土壤水分的空间变化及主要影响因子

基于动态监测样地(200 m×40 m)的网格(10 m×10 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地4类典型生态景观类型旱季表层土壤(0—10 cm)水分的空间变化,通过主成分分析和相关分析,探讨了其生态学过程和机制。结果表明,沿严重、重度、中度和轻度的干扰递减梯度,喀斯特峰丛洼地产生了农作物(Ⅰ)→人工林(Ⅱ)→次生林(Ⅲ)→原生林(Ⅳ) 的4类典型生态景观格局变化,土壤水分显著提高,变异系数逐渐增大;4类生态景观类型的土壤水分均具有良好的空间自相关性,正负空间自相关距离反映了性质不同的两大斑块,Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ下半部斑块的半径为50 m,拐点在坡地和洼地的分界处,Ⅱ的下半部斑块的半径为75 m,拐点是土地利用方式的转折点;不同景观类型空间变异特征不同,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的半变异函数分别符合指数模型、高斯模型、指数模型和球状模型,基台值(C0+C)升高,变程缩小,系统的空间总变异增强,其中Ⅰ和Ⅳ的\[C0/(C0+C)\]值分别为48.3%和39.4%,空间相关中等,Ⅱ和Ⅲ的\[C0/(C0+C)\]值≤25%,空间相关强烈;Kriging等值线图清楚表明Ⅰ和Ⅳ土壤水分呈凸型分布,Ⅱ呈单峰分布,Ⅲ呈凹型分布。主成分分析显示除海拔和坡位始终是影响4类生态景观类型土壤水分的主导因子外,不同景观类型的其他主导因子不同,且同一因子在不同景观类型与土壤水分的正负作用关系和相关程度也不同。因此,应根据4类典型生态景观类型土壤水分的空间变化及主要影响因子制定相应的水资源合理利用和管理策略。     

内蒙古毕拉河林区近十年森林景观变化及驱动力浅析

基于遥感信息和地理信息系统,在景观总体和斑块个体两个层次上,从景观总体特征、斑块个体特征及斑块相间相关特征等3个方面对大兴安岭毕拉河林区近10年来森林景观的变化进行了系统的研究．结果表明,由于近10年来人类对森林生态系统干扰的不断增强,研究区森林景观在类型、景观总体特征、斑块个体与相关特征等方面发生了较大的变化．近10年林区森林景观的发展趋势是：受人为干扰正逐步加强,作为人工景观标志的耕地、居民点面积正逐步增加．面积转移矩阵分析结果表明,1997年耕地面积增加主要是由柞树林转化而来的,占耕地构成的30．87％．景观异质性分析结果表明,研究区森林景观耕地斑块数量增加68．80％,平均面积减少4．82％,景观的优势度减少,多样性增加,斑块之间的聚集程度减弱,1988年由柞树林和针叶林等少数几种斑块在景观中占绝对优势的情况有所改变．对研究区和相关地区的自然地理、社会经济等研究表明,火干扰、森林采伐与毁林开荒等是森林景观变化的关键性趋动力．     

紫金山风景林保护区景观格局变化研究

根据紫金山 1 975、1 988、2 0 0 2三个年度的森林二类调查资料 ,在ARCGIS支持下 ,对紫金山风景林保护区景观格局动态进行了研究。结果表明 ,近 30年来 ,保护区植被格局发生了显著变化 ,总体表现为针叶林向针阔混交林 ,进而向落叶阔叶林的演替。期间 ,针叶林占保护区的面积比例由 38 9%下降为 9 7% ,阔叶林则由 1 2 0 %上升至 4 8 6 %。各景观要素中转移为其它类型概率较小的是水体、苗圃 ,而最高的是未成林地 ,接近 1 0 0 %的转移。在保护区中最易发生变化的地类主要分布在人为干扰比较强烈或者人为活动较少而自然条件较好的区域。1 975～ 2 0 0 2年 ,保护区的景观多样性指数由 1 5 74下降至 1 4 6 2 ,而优势度由 0 6 30升高至0 735 ,景观破碎度略有增加 (0 781～ 0 795 ) ,森林覆盖率从 1 96 3年的 5 1 2 %上升到 2 0 0 2年的 70 2 % ,景观总形状系数则相对稳定 ,但各类景观要素有不同的变化规律。其中针叶林随着嵌块平均面积的减小 ,破碎度的不断增加 ,形状系数持续变小 ,而阔叶林则嵌块体平均面积不断增加 ,破碎度减少 ,形状系数持续增加。据Malkov链模型预测 ,至 2 0 1 6年 ,阔叶林面积将达保护区总面积的 5 5 2 3% ,森林覆被率将上升至 74 0 9%。     

2015—2020年间海南热带雨林国家公园景观格局变化

海南热带雨林国家公园森林资源富集，探究该地区景观格局时空演变特征，对维护海南岛生态安全屏障具有重要意义。该研究依托2015年和2020年海南热带雨林国家公园地表覆盖数据，建立景观分布格局体系，采用景观格局指数、单一景观动态度和景观转移矩阵的方法，分析海南热带雨林国家公园10类土地覆盖类型的景观格局变化特征，探究其变化的影响因素。结果表明：(1)2015—2020年，海南热带雨林国家公园整体景观破碎度呈现降低趋势，空间集聚性增加，综合动态度较小，景观类型整体较稳定。(2)雨林优势种常绿阔叶林面积不断增加，破碎度减小，呈正向增长态势；针叶林与灌木林面积减少；部分水体转化为湿地等，面积减小；其余景观类型面积占比较小，按自然演替方向发展变化。(3)景观格局演变主要以雨林自然演替为主，其次受政策、气候等因素综合影响。综上所述，自开展海南热带雨林国家公园体制试点以来，其景观格局趋于稳定。政策引导发挥着重要的正向作用，有针对性地开展热带雨林景观保护及修复工作，有助于海南热带雨林国家公园可持续发展。     

黑龙江林口林业局森林景观格局特征

以黑龙江林口林业局1∶50000林相图作为基本信息源,利用地理信息系统软件ArcView和景观结构分析软件Fragstats,从景观格局的总体特征、景观破碎度、景观形状指数、分形维数和平均最近距离等方面,对该林业局的景观格局进行了分析.结果表明:该林业局以森林景观为主体(56.74%),居民点和农田景观也占有较高比例,而沼泽、灌木、荒山荒地、河流、迹地和裸地等景观零星分布于森林景观中;该林业局的森林景观主要以人工针叶纯林(40.47%)和天然蒙古栎林(20.96%)为主,斑块分布集中、形状复杂、边缘褶皱度高.人工林与天然林的面积基本相等,但破碎度较大、斑块形状相对简单、斑块分布较集中,软阔叶林及硬阔叶林斑块分别占11.89%和7.38%.研究表明,该林业局的森林景观受人为干扰程度过大,景观结构不合理,要实现林业的可持续发展,必须对景观斑块结构进行调整.     

县域人类活动与景观格局分析

人类活动的长期持续作用会导致区域景观格局及景观生态功能的变化 ,反过来又会对人类的生存质量和可持续发展能力构成影响。因此人类活动与景观格局的关系及其调控一直是景观生态学研究的重要内容。以植被图、土地利用图和林相图为基础 ,应用 GIS技术和景观格局分析方法研究了岷江流域汶川县人类活动与景观格局特征及其相互关系。结果表明 :通过重要植被类型的分析 ,可以明确不同类型在各乡镇单元的优势程度及其生态完整性 ;基于不同主题图件的景观格局指数之间相关特征的相似性显著 ;3种图件在反映景观破碎化程度上具有相似的能力 ,而在反映景观异质性方面存在显著差异 ;景观的边界密度确实能够由景观中的人类活动要素 (道路密度、居民点及工矿面积比例和农田面积比例 )之间一定的组合关系进行较好的表达与解释。这也充分说明 ,通过人类活动要素可以在一定精度范围内预测景观的变化趋势 ;同时 ,对人类活动的合理调控与管理有助于生态恢复和景观安全格局的维持。因此 ,对县域土地利用、生物多样性保护和区域发展的规划和管理具有重要的参考价值。     

内蒙古托克托地区景观格局特征分析

内蒙古托克拖地区位于我国农牧交错带黄河中游,农业历史悠久、应用遥感影像,结合地面调查,绘制了研究区植被类型现状图,在GIS支持下,选取多种景观指数,分别从斑块数、斑块面积、班块周长和多样性指数等方面对研究区景观结构特征和多样性进行分析,结果表明,整个研究区景观是一个显著的农林牧景观嵌体,农田面积281.72km^2,占研究区总面积的34.64%,林地景观占22.0%,草地景观占6.65%。研究区东北部景观基底为农田景观,在该基底上,基本上以居民点为中心较密集与规律地分布着杨树＋榆树林班块,共89块,斑块密度达2.568个·km^-2,斑块平均面积仅为0.39km^2,基底与斑块2种景观单元在该区域十分典型。杨树＋榆树林和丘陵沟壑景观类型边界密度值较大,说明杨树＋榆树林景观类型的破碎化程度较大,而丘陵沟壑边界切割破碎,可以认为,该地区在人类活动的影响下,景观结构呈现较明显的人类干扰特征。     

Forest landscape pattern in the KwaZulu–Natal midlands,South Africa: 50 years of change or stasis?

Abstract Understanding patterns and processes of habitat change is essential for managing and conserving forest fragments in anthropogenically altered landscapes. Digitized aerial photographs from 1944 and 1996 were examined for changes to the indigenous forest landscape in the Karkloof‐Balgowan archipelago in KwaZulu–Natal, South Africa. Attributes relating to proximate land‐use, patch shape, isolation and position in the landscape were used to determine putative causes of forest change. The total change in forest area was ?5.7% (forest covered 6739 ha in 1996). This is contrasted with previous reports for the period 1880–1940 that estimated change in total forest area of up to ?80%. Attrition was the predominant process of forest transformation between 1944 and 1996. Despite little overall change in forest area, 786 mostly small (<0.5 ha) forest patches were lost from the landscape, leaving 1277 forest patches in 1996. An increase in patch isolation, but no change in patch cohesion accompanied the changes in forest area. Ignoring patches that were eliminated, 514 patches decreased in area. This was partly a function of patch size, but the conversion of natural grassland to commercial plantation forestry in the matrix also influenced forest decline. Their small size and irregular shape caused forest patches in the region to be vulnerable to edge effects. Core area declined in a negative exponential way with increasing edge width and the total area of edge habitat exceeded that of core habitat at an edge width of only 50 m. Nevertheless, total core area decreased by only 2% (65 ha) between 1944 and 1996 because most of the eliminated patches were small and contained no core area. The large Karkloof forest (1649 ha) is a conservation priority for forest interior species, but the ecological role and biodiversity value of small forest patches should not be overlooked.     

Movements of the flying squirrel Pteromys volans in corridors and in matrix habitat

Elements of the landscape, such as patches of preferred habitat, matrix between patches, and corridors linking patches, differ as movement habitat for animals. To understand how landscape structure influences the movement and thus, population dynamics of animals, clear empirical knowledge on patterns of movement is needed. The Siberian flying squirrel inhabits spruce-dominated boreal forests from Finland to eastern Siberia. Numbers of flying squirrels have declined severely in Finland in past decades, probably due to modern forestry. We studied the movement of radio-collared adult flying squirrels in preferred (spruce forest) and in matrix habitat (open areas and other habitats with trees) in Finland 1997–2000, and determined whether the woodland strips connecting patches of preferred habitat could function as ecological corridors for flying squirrels.
Flying squirrels used woodland strips for inter-patch movements, but also used matrix with trees and were able to cross narrow open gaps. Males moved longer total distances and crossed edges more often than females. Males used matrix habitats for movement between spruce patches, and moved faster and more directly in the matrix than in the spruce forest. Females seldom changed spruce patches, but instead used the matrix for foraging. For both sexes probability of leaving the spruce forest patch correlated negatively with the size of the patch, but the type of connection the patch had to other patches did not affect the leaving probability. Due to efficient movement abilities of the flying squirrel and forest-dominated landscape structure of southern Finland, we suggest that conservation acts for maintaining viable populations of flying squirrels should focus on the quality of managed forest and the area of suitable breeding habitat (i.e. on habitat loss), but not necessarily on ecological corridors.     

京津冀城市群景观格局变化机制与预测

"城市群"是我国新型城镇化的主体形态,对推进国民经济发展具有重大意义,但其聚集连片的快速扩张模式对资源环境的压力持续增加,已经成为制约未来可持续的瓶颈。以我国经济发展最为活跃,但生态环境问题十分突出的京津冀城市群为例,基于CLUE-S模型,模拟分析了1990—2010年京津冀城市群景观格局的变化特征及其驱动机制,并预测了未来景观格局的变化趋势。结果表明,(1)1990—2010年京津冀城市群景观格局变化显著。其中,人工表面持续增加,耕地明显下降,林地和草地格局的变化也存在明显的时序差异;(2)京津冀城市群景观格局的变化主要受自然和社会经济要素的综合影响,且不同景观类型之间的驱动机制存在明显差异。其中,林地更易在地势较高、坡度较大的西部地区分布,而河流、人工表面等更易在平坦低洼的区域分布;此外,不同景观类型变化的驱动机制存在显著的时序差异,例如,人工表面受地形的影响程度逐步降低,呈现更加离散的分布,且其分布特征由较早时期的向市中心集聚分布发展为逐渐远离市中心并向铁路、高速路周边集聚的趋势;(3)经检验,CLUE-S模型能够较好地动态模拟京津冀城市群的土地覆盖格局的变化特征,模型的Kappa指数达0.84。模拟预测结果显示,未来(2020年)景观格局演变的显著特征是人工表面将持续增加,耕地将继续显著减少。北京、天津、唐山和石家庄等核心城市的景观格局变化将最为显著。     

东江流域景观格局演变分析及变化预测

以东江流域土地利用解译结果为基础,采用转移矩阵、移动窗口法和景观格局指数对1990—2016年对东江流域的景观格局时空变化进行分析,并结合地形因子、交通通达度因子和限制转化因子采用FLUS(Future Land Use Simulation)模型对流域未来景观格局进行预测。结果表明:(1)自1990年以来,研究区的7种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1990—2016年,流域景观破碎化呈现以河道为中心向东西两侧减小的趋势,景观多样性呈现流域上游小,下游大的趋势,且高值区在经济较发达的城镇地区。园地的景观破碎程度最高、林地的优势度减弱,城镇建设用地的集聚度增加。(3)2016—2042年,流域各用地类型变化率不大,景观破碎化和多样性程度虽有增加但增长速度相对放缓。