深圳市大鹏半岛土地利用变化对植被覆盖动态的影响

城市化背景下的植被覆盖动态研究对于区域生态保护工作具有重要的指导意义.利用深圳市1995-2007年的遥感数据以及1996和2007年土地变更调查资料,基于归一化植被指数轨迹追踪分析和叠图代数计算方法,对大鹏半岛植被覆盖动态类型及其空间分异、土地利用变化结构和格局特征以及土地利用变化与植被覆盖动态之间的响应关系进行研究.结果表明：1995-2007年,研究区65%的地区植被覆盖发生显著改变,植被覆盖状况总体趋于好转;城市化和商品农业发展是该区土地利用动态变化的主要成因,研究时段内31%的地表发生了用地功能转变;土地利用变化是区内植被覆盖发生改变的重要成因之一,约35%的植被覆盖出现退降过程区域与土地功能转变有关;55%的用地功能转变区域因机械干扰导致植被覆盖退化,但至研究期末,大多数退化区域已经进入植被覆盖显著改善阶段.     

基于“3S”技术的五台山自然保护区景观格局分析

运用"3S"技术对五台山省级自然保护区的景观格局进行分析和研究,以求达到对自然保护区的保护、管理和持续利用的目的。以2013年Landsat-7 ETM影像数据、DEM图、保护区水文图、区位图为基础,结合保护区植被类型及当地林业工作者的生产实践、研究成果,运用地理信息系统技术和影像解译方法,根据统计所得到的特征指数数据可计算推导出景观异质性指数,多样性指数,优势度指数,破碎度指数,并结合保护区内猕猴的觅食、休憩等活动分析出自然保护区景观空间格局。结果表明,自然保护区在封山育林后保护较好,人为干扰影响较少,植被是控制保护区环境的主要成分。目前对于保护区来说植被恢复是封山育林后的重要任务。景观空间格局分析将有利于促进保护区格局和生态过程之间的关系,可进一步了解保护区景观格局和自然、社会之间的相互联系,对于五台山的土地资源利用规划和可持续发展均有重要的意义。     

纵向岭谷区植被景观多样性的空间格局

基于中国1∶100万植被类型数据,采用GIS空间分析方法,分析了纵向岭谷区主要植被景观多样性指数的空间格局及其与环境因子之间的关系.结果表明:研究纵向岭谷区植被景观多样性的理想粒度是2000m;纵向岭谷区植被景观多样性指数的空间格局具有明显的区域分异特征,表现为南北方向延伸、东西方向分异的"通道-阻隔"空间格局;植被景观多样性与环境因子的相关性较好,环境因子在空间上的分异格局是影响植被景观多样性指数在空间格局上变化的主要因素.纵向岭谷特殊地形的"通道-阻隔"作用对该区的水热空间分布进行了再分配,是该区植被景观多样性的特殊空间格局的主要成因.     

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.     

基于LSMM与MSPA的深圳市绿色景观连通性研究

基于线性光谱混合模型(LSMM,Linear Spectral Mixture Model),引入形态学空间格局分析(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)进行城市地域绿色景观连通性评价。根据城市绿色景观特点和MSPA方法中的7种连通性类型的涵义,定义了城市绿色景观连通性功能类型。以深圳市1986年、1995年、2000年、2005年及2010年五期Landsat TM影像为数据源,应用线性光谱混合模型提取植被覆盖率,得到深圳市植被覆盖图。在此基础上,提取出高、全植被覆盖作为目标像元进行MSPA处理,分析植被覆盖状况与绿色景观功能类型的时序总体特征及空间梯度动态。结果表明:深圳市绿色景观破碎程度较高,表现为对结构连通性贡献最小的斑块类型总数最大。城市内部东西部连通性呈现出不同变化的趋势;右侧外圈层的大鹏半岛结构连通性最佳;在同一城市化发展梯度上,东部的样带连通性水平比西部要好。在城市化过程中,深圳市高、全覆被植被像元连通性大小受以下因素的影响:城市化程度,地形因素及区域定位。在同一城市化程度上,地形因素对景观连通性的影响较大。从整体的时间变化和空间梯度动态分析可知,在快速城市化过程中植被覆盖率和连通性功能均下降,而到稳定城市化阶段植被覆盖率和连通性均得到改善。研究表明线性光谱混合模型与形态学空间格局分析相结合可以较好的表征城市绿色景观连通性类型时空分布特征,进而明晰城市化过程与区域内绿色景观数量及连通性动态变化关系。     

景观空间异质性及城市化关联——以江苏省沿江地区为例

空间异质性是揭示地理现象空间分异规律的重要标志.基于高分辨率卫星遥感影像数据,利用景观生态指数和统计学方法,构建景观空间异质性综合模型,定量测度了江苏省沿江地区景观空间异质性特征及城市化关联,并基于二者的相关性将研究区域划分为6个异质性梯度区,提出了应对城市化干扰的景观空间协调对策.结果表明:景观空间异质性综合模型是对景观斑块结构、形态、数量3个组分特征的反映,是揭示景观连通性、稳定性和破碎化的重要依据;景观空间异质性与3个城市化参数之间存在显著的正相关,城镇空间扩张模式和城镇人口的集聚强度对景观空间异质性影响较大;景观空间异质性梯度分异与区域开发强度、开发时序存在显著的耦合关系;同时,面对城市化的干扰,应该实施保护生态景观空间、减少建设空间与其它景观的接触概率和实施差别化的城市化战略等政策协调城市化发展与景观生态保护之间的矛盾.     

不同尺度景观空间分异特征对水体质量的影响——以深圳市西丽水库流域为例

由于景观格局对水体质量的影响是依赖于研究尺度、并且随着时间尺度和空间尺度的变化而变化的，因此探讨不同尺度上景观格局变化对水质的影响程度具有重要的研究价值。从深圳市水库流域水环境保护的需求出发，选择西丽水库及其汇水子流域为研究对象，以陈利顶等提出的景观空间负荷对比指数分析方法为基础，区分高度、坡度和距离3个空间要素计算了分区和累积景观空间负荷对比指数，继而利用该指数对比分析了不同时空尺度上“源”“汇”景观空间分异特征变化对水质的影响程度。研究结果表明，不同尺度上的景观空间分异特征可以显著影响“源”“汇”景观在非点源污染输出和削减方面贡献程度的对比关系，从而影响水体质量。由于不同尺度上景观空间分异特征的复杂性以及“源”“汇”景观在数量和类型方面差异的显著性，景观空间负荷对比指数的对比关系并不能良好地反映不同空间尺度上景观空间分异特征对水质影响的差异状况，因此必须 针对不同的研究尺度有选择的应用该方法来探讨景观空间分异特征对水质的影响程度。     

基于BP神经网络模型的平潭岛植被景观模拟

以GIS为技术平台,利用Matlab7.0,选用2km×2km网格图对平潭岛植被景观进行切割,得到50个样方数据,其中,44个用于模型训练,6个用于模型检验,在此基础上,选取分维数、Shannon多样性指数、蔓延度指数作为模型输出数据,选取居民点个数、风速和距海边距离作为影响因素,建立平潭岛植被景观的BP神经网络模型,并进行误差检验.结果表明:影响平潭岛植被景观空间格局和植被多样性状况的主要因素为风速、距海岸距离,人为因素对研究区植被景观的空间连接程度造成较大影响.BP神经网络模型对研究区植被景观与环境及人为影响因子之间关系的拟合与实际情况基本吻合,平均误差为7.4%,最小误差仅0.2%,模型模拟误差较小,拟合度较高,可用于对研究区植被景观的定量预测模拟.     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

基于人为干扰度的盐城滨海湿地景观格局动态变化及响应

为了量化人类活动对盐城滨海湿地景观格局的影响,论文以盐城滨海湿地黄沙港东北侧至四卯酉河口岸段向南延伸4 km的区域为研究对象,基于景观格局指数、人为干扰指数和GIS等方法,利用1984—2020年的6期遥感影像数据,探讨了湿地景观格局和人为干扰度的动态变化及响应。结果表明:研究期间,研究区的自然景观面积总体上呈减少趋势,人工景观持续增长,不断向海推进,并逐渐取代自然景观成为研究区的主导景观;景观破碎化程度加剧,景观形状趋于规则,各斑块连接性减弱,景观多样性降低,但2013年后破碎化程度有减轻趋势;研究区人为干扰度在1984—2006年呈上升趋势,2006—2013年变化趋于平稳,2013年后干扰程度有所减轻;干扰重心由陆向海逐渐迁移,干扰贡献景观类型从耕地转为水产养殖塘。相对于研究区北部,南部区域的人为干扰度变化跳跃性大,中部核心区人为干扰则较为平稳;人类活动的干扰对研究区景观格局影响剧烈,不同程度的人类干扰对景观格局的影响程度也不同,且人为干扰过程与自然演替之间存在一定的对立性。研究表明,将研究区多年景观动态变化与人为干扰度相结合,可以很好地把握景观变化与人类干扰之间的关系,为盐城滨海湿地的管理、保护及海岸带生态环境可持续发展提供科学参考。     

地表水热要素在青藏高原草地退化中的作用

在全球气候变暖和频繁的人类活动影响下,青藏高原草地生态系统发生了生产力下降、生物多样性减少及生态功能退化等一系列现象。与传统观测技术相比,遥感技术具有大范围、快速和连续监测等优点,因此被广泛用于区域尺度的草地植被长时间序列监测。以往对青藏高原草原植被影响因子的研究多集中在气温与降水,而相比较于气温和降水,地表温度和土壤湿度直接作用于植物的根部,对植物种子的萌芽和植株的生长也都有着重要影响,所以地表温度和土壤湿度与植被生长的关系更加紧密。基于遥感技术,利用青藏高原草地区域的MODIS和AVHRR数据,选择草地植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标,建立了青藏高原草地退化遥感监测和评价指标体系,并对青藏高原2001-2017年的草地退化状况进行了遥感监测和评价。同时,利用遥感数据获取青藏高原区域尺度的地表温度和温度植被干旱指数数据,用于指示地表水热状况,最后基于回归方法分析了地表水热要素在青藏高原草地退化中的作用。结果表明：从2001-2017年,青藏高原植被退化程度空间差异明显,柴达木盆地和青海湖附近退化较为严重,喜马拉雅山脉北部、昆仑山脉南部、冈底斯山脉北部交汇的地区退化也较严重。在2001-2017年间,青藏高原草地未退化面积从50.60%上升到59.00%,说明青藏高原草地整体上在朝着改善的方向发展。2001-2017年内,青藏高原草地整体上大部分时间处于轻度退化状态,但是2001年和2015年这两个年份青藏高原草地退化整体上达到中等退化水平。通过回归分析发现,土壤湿度主导的对青藏高原草地的影响面积达到14.04%。地表温度主导的影响面积达到草地总面积的约36.61%。但地表温度与植被之间相互影响,且主要呈现负相关关系。其中,在温性草甸地区,当植被覆盖度较低时,地表温度正向影响植被生长。     

Interspecific associations in phytosociological data sets: how do they change between local and regional scale?

Interspecific associations detected in phytosociological data sets sampled in local areas can reflect locally specific combinations of environmental factors and may thus differ from the interspecific associations existing on a regional scale. As a result, vegetation units derived from numerical classifications of local data sets can accurately reflect local environmental gradients, but their boundaries or spectra of diagnostic species must be frequently adjusted when transferred to the regional scale. Local vegetation classifications can be useful for some purposes, but regional classifications are superior, as they facilitate communication among the researchers from different areas. We demonstrated changes in interspecific associations between regional and local scale, using a data set of 14 589 relevés of herbaceous vegetation of the Czech Republic, and 16 local subsets of this national data set. We focused on sociological species groups, derived statistically in the national data set. Changes in coherence of these groups when applied to the local data sets were described on the basis of statistical association between the relevés containing some species of these groups and the species belonging vs. not belonging to these groups. The results were summarized using the principal components analysis (PCA). In addition, relevé data sets were compared with respect to presence/absence of sociological species groups, using the principal coordinate analysis (PCoA). The results of PCA and PCoA were compared by Procrustean analysis. Local data sets differed from the national data set to different extent. The national data set was more remote to the local data sets if the analysis focused on the coherence of species group rather than on presence/absence. The species groups from the national data set retained most of their coherence in low-altitude hilly landscapes with thermophilous flora, i.e., the most diverse landscape type of the Czech Republic. On the other hand, many species groups from the national data set could not be recognized in mountainous areas or flat lowlands. These results suggest that interspecific associations existing on regional scale are best reproduced in those local areas which have a high habitat heterogeneity or which have a central position along the major gradients existing on regional scale.     

植被与水土流失关系研究进展

水土流失是世界性的环境问题之一,对人类社会可持续发展构成威胁,控制水土流失成为迫切需要,有许多水土流失控制措施,而生物措施尤其植被一直是人们研究的焦点.根据前人的研究,从斑块、坡面和流域/区域尺度总结了植被与水土流失的关系.斑块尺度植被对降雨和径流侵蚀能量具有很大的减弱或消除作用,可以改变植株底部的土壤性质,改善其结构,进而降低土壤可蚀性,增加入渗能力,从而减轻土壤侵蚀程度.不同植被类型、植被的不同层次结构,不同植被的形态结构具有不同的土壤侵蚀控制作用.坡面尺度主要从坡位、坡度、坡向对植被生长和分布格局的影响、对水土流失过程和格局的影响以及裸地-植被镶嵌格局、植被的条带格局对水土流失的影响和反映水土流失过程的景观格局指数的构建等方面进行了研究.更多是从植被恢复及其水土流失效应方面进行了探讨,为退化生态系统恢复和格局设计提供了极其有用的信息.流域/区域尺度植被与水土流失的关系更大程度上受到气候、地貌特征的影响,因此研究多从一定气候条件控制的土地覆盖（植被覆盖）及其格局的水土流失效应方面进行的.由于大尺度监测非常困难,研究多从遥感监测、GIS集成和模型模拟方面开展,是流域、区域等大尺度生态安全格局设计的有力支持.前人的研究为生态环境建设和保护提供了大量参考信息,但仍有一些问题需要进一步探讨,对此进行了初步的概括和归纳,希望能够对植被和水土流失关系的研究起到一定促进作用.     

A hierarchical approach to ecosystem assessment of restoration planning at regional,catchment and local scales in Japan

A hierarchical approach to restoration planning at the regional, catchment and local scales is proposed and examined. Restoration projects limited to a local scale and focused on habitat improvement for individual species ended in failure, which has led to the recognition that there is a need for ecosystem-based management at the landscape level. The first landscape-level restoration in Japan is under way in the Kushiro and Shibetsu River Basins, in northern Japan. However, public consensus on these large-scale restoration projects has not yet matured and there are very few projects that have progressed even as far as mapping to classify intact and disturbed ecosystems. Classification of habitat quality using physical and biological indicators appears to be the core element of analysis of ecological degradation at the regional scale (100–1,000 km²). This mass-screening process is critical to identify areas in potential need of restoration. The causes and mechanisms of ecosystem degradation are then examined at the catchment scale (10–100 km²) by linking material flows and habitat conditions. Direct environmental gradient analysis is useful to determine cause and effect relationships between species and habitat quality. Finally, we recommend implementation of field experiments with a clear hypothesis at the local scale (0.01–1 km²). At this stage, key variables causing degradation of the target ecosystem are manipulated to verify the hypothesis. Based on the results of local-scale analyses, the possibility of restoration success can be evaluated, which directs us to practical schemes for future restoration projects at larger scales.     

基于地理探测器的宁夏贺兰山植被覆盖度时空分异及驱动因子

监测区域植被覆盖变化并分析其驱动因子,有利于实现生态环境的可持续发展。本研究以1989—2021年Landsat 5/8遥感影像为数据源,利用像元二分模型获取宁夏贺兰山植被覆盖度,基于地理探测器量化了环境和人为等10个因子对其时空分布的影响。结果表明: 1989—2021年间,宁夏贺兰山平均植被覆盖度为35.8%,时间尺度上总体呈增加趋势,平均增幅为0.043·(10 a)^-1,空间尺度上呈现从西南向东北递减的分布特征;研究区58.1%的区域植被覆盖度未来将持续性改善,但仍有30.7%的植被存在退化的潜在风险。降水是影响植被分布的主要环境因子,与单因子相比,环境因子和人为因子的交互作用对植被覆盖度的解释力更强,降水与其他因子的交互作用处于主导作用。     

鄱阳湖生态经济区成立前后NDVI时空动态变化及其驱动因素

鄱阳湖生态经济区是中部地区正在加速形成的增长极之一,研究其植被变化特征可以为鄱阳湖生态经济区更合理的调控经济发展与生态保护提供支持。本研究基于2000-2017年MODIS NDVI,采用最小二乘法斜率探讨生态经济区成立前后NDVI时空变化特征,并借助相关性分析定量化研究气候因素和人为因素对NDVI变化的驱动作用。结果表明:生态经济区成立前(2000-2008年)和成立后(2009-2017年),区域植被覆盖整体均呈现增长趋势。生态经济区成立前NDVI变化趋势为0.05210 a^-1(P<0.05),成立后NDVI变化趋势为0.02510 a^-1(P<0.05),成立后NDVI增长出现放缓现象;空间上,成立前植被发生退化的区域主要分布在地级市和省会周围;成立后,省会和中心城市周围植被退化现象进一步加剧,同时湖区周围、区域北部以及南部农耕区植被也出现退化现象;在影响因素方面,在全区域尺度上,气候因素是NDVI变化的主导因素,气温对NDVI影响大于降水;在NDVI显著变化的区域,人类活动则是影响NDVI变化的主要因素;生态经济区成立前,城市化进程的加快是引起区域植被退化的主要人为活动因素,而生态经济区成立后,农耕区和湖区植被退化、非农建设用地占用其他类型土地、农村宅基地占用草地是区域植被退化的重要人为活动因素。     

Water distribution at local and landscape scales affects tree utilization by elephants in Chobe National Park,Botswana

African elephant distribution and impacts are influenced by water availability. This study investigates the formation of piospheres – gradients of vegetation degradation with increasing proximity to water – at local and landscape scales in Chobe National Park, Botswana. Thirty‐four plots record elephant impact on trees in a transect extending over 60 km from the Chobe River, differentiating between debarking and browsing on branches. Elephant utilization exhibits local patterns nested within a landscape‐level context. At a local scale, branch herbivory decreases with distance from water, while debarking first decreases and then increases again. At a landscape scale, regression and canonical correlation analyses show decreasing debarking with distance from the river. Surprisingly, branch herbivory increases with distance from river, except within the first 10 km where previous studies have focused. Elephant impact on vegetation is both more complex and extensive than previously assumed. Piosphere predictions are upheld at the local scale, with utilization decreasing with distance from water. This does not hold at the landscape scale, however, likely due to seasonal shifts in elephant distribution, diet and the presence of water in ephemeral pans. These findings have important implications for elephant management and emphasize the importance of looking across scales when assessing elephant impact.     

Degraded rangeland dominated by unpalatable forbs exhibits large-scale spatial heterogeneity

The spatial heterogeneity of vegetation and soil increases in response to land degradation caused by grazing mainly at a large spatial scale. This increase has been frequently associated with shrub invasion, but shrub invasion does not necessarily accompany land degradation. Instead, dominance by unpalatable forbs has been reported in some regions, but the spatial heterogeneity of such degraded rangeland has not been studied. We investigated the spatial heterogeneity of rangeland dominated by unpalatable forbs at a large spatial scale using Mongolian rangeland as an example. Spatial heterogeneity of the total vegetation cover and community heterogeneity were analyzed for three levels of land degradation. We found that the least-degraded site had homogeneous total vegetation cover and community, that the site with intermediate degradation exhibited low heterogeneity of the total vegetation cover but significant community type variation, and that the most degrade sites exhibited a periodic pattern of total vegetation cover as a result of a mixture of dense and sparse patches of unpalatable forbs. These different responses can be used to assess land degradation levels and may have potential to monitor land degradation at a large scale by satellite images.     

Scale matters: fire–vegetation feedbacks are needed to explain tropical tree cover at the local scale

At a broad (regional to global) spatial scale, tropical vegetation is controlled by climate; at the local scale, it is believed to be determined by interactions between disturbance, vegetation and local conditions (soil and topography) through feedback processes. It has recently been suggested that strong fire–vegetation feedback processes may not be needed to explain tree‐cover patterns in tropical ecosystems and that climate–fire determinism is an alternative possibility. This conclusion was based on the fact that it is possible to reproduce observed patterns in tropical regions (e.g. a trimodal frequency distribution of tree cover) using a simple model that does not explicitly incorporate fire–vegetation feedback processes. We argue that these two mechanisms (feedbacks versus fire–climate control) operate at different spatial and temporal scales; it is not possible to evaluate the role of a process acting at fine scales (e.g. fire–vegetation feedbacks) using a model designed to reproduce regional‐scale pattern (scale mismatch). While the distributions of forest and savannas are partially determined by climate, many studies are providing evidence that the most parsimonious explanation for their environmental overlaps is the existence of feedback processes. Climate is unlikely to be an alternative to feedback processes; rather, climate and fire–vegetation feedbacks are complementary processes at different spatial and temporal scales.     

乡村景观生物多样性研究进展

乡村景观是一种人文和自然共生的复合生态系统, 为生物多样性的维持提供了支持。目前, 中国传统乡村地区生物多样性的维持正面临着农业集约化、人工林树种单一化、非农业用地急剧扩张及生态传承机制解体等复杂多样的威胁, 亟待展开深入研究。本文在总结乡村景观生物多样性相关概念及特征的基础上, 通过文献分析概括了国际乡村景观生物多样性的热点研究方向, 包括农业集约化下的生物多样性管理、区域尺度乡村景观与生物多样性的协同关系、局地尺度不同乡村景观类型的物种多样性及乡村景观中的生物文化多样性, 进一步梳理了国内在相关研究方向上的主要进展并指出研究不足。在此基础上提出未来研究展望, 包括突出生物文化多样性特征、加强多时空尺度分析、深化动态维持机制研究、推进生物多样性研究在乡村生态景观规划中的全过程应用等建议。