四川小相岭山系植被景观的斑块特征分析

利用3S技术与景观生态学相结合的方法,分别从斑块的基本特征、形状特征、聚集与散布特征以及多样性特征4个方面对四川小相岭山系的植被景观空间格局进行了详细分析。研究结果表明：1）该山系存在9种植被类型,斑块数为1849,斑块面积约186951hm^2。其中,针阔叶混交林分布面积与密度最大,是山系的基质植被类型;而次生落叶阔叶林面积最少,景观地位最弱。2）常绿落叶阔叶混交林形状最为简单,但聚集度高;而针阔叶混交林形状最不规则,边界最为复杂;另外,次生落叶阔叶林连接性最弱,高山草甸斑块聚集程度最高。3）该山系斑块的多样性、优势度、均匀度指数值分别为1．54、0．66和0．67,植被类型丰富多样、植被错综复杂、各植被斑块间镶嵌度较好。     

华北山地典型天然次生林群落的树种空间分布格局及其关联性

关帝山华北落叶松、云杉、杨桦天然次生林植被类型是华北高海拔地带代表性的森林类型。以该地区上述3种典型的天然次生林群落为例,运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析各群落主要树种的种群空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析各群落中树种间的空间关联性;并对同一树种在不同森林群落类型中种群空间分布格局和种间关联性的变化进行比较,以探讨华北山地次生林群落空间格局形成和种群维持与动态机制。研究结果表明,(1)各种群在相对小的尺度上聚集分布特征明显,随尺度增加树木种群的聚集性减弱并逐渐表现出随机分布的格局特征;(2)同一树种在不同森林群落类型中空间分布格局差异很大。红桦、白桦和山杨在阔叶林中呈明显的小尺度聚集分布格局,而在针叶林群落呈随机分布。在阔叶次生林中混生的小龄级华北落叶松呈现聚集性空间分布格局。在华北落叶松为优势树种的针叶林中,大龄级的华北落叶松表现出小尺度上均匀分布和较大尺度上随机分布的格局特征;(3)各群落中树种间的空间关联性主要表现在小尺度范围,随尺度加大空间关联性逐渐不明显;(4)在阔叶树占优势的次生林,小龄级华北落叶松与桦木的分布有较明显的空间正关联性,而在华北落叶松为优势树种的针叶林,桦与华北落叶松并未表现明显的空间关联性。种群分布格局和种群间的空间关联性随群落结构、空间尺度和龄级结构不同而有较大变化。     

浙江省典型天然次生林主要树种空间分布格局及其关联性

松阔混交林和常绿阔叶林是亚热带地区天然次生林代表性的森林类型,通过研究主要树种分布变动趋势,可以有效地指导森林经营措施。在该地区4个1hm~2典型样地,在0—30m尺度范围内综合分析了主要树种的空间分布格局及种间关联性,并对同一树种分发育阶段在不同森林群落中的种群空间分布格局进行了比较,以探讨亚热带地区天然次生林群落空间格局形成和种群维持机制。样地1和2为松阔混交林,其中样地1的马尾松密度较低,样地3和4为常绿阔叶林。研究结果表明:(1)以完全随机模型为零假设时,样地1的主要种群在小尺度(10 m)呈聚集分布,随尺度增加呈随机分布;样地2—4的主要种群在所有尺度呈聚集分布,随尺度增加聚集强度逐渐减弱;以异质泊松模型为零假设时,4个样地的主要种群在大部分尺度呈随机分布;(2)青冈和苦槠的小树(5.0 cm≤DBH10.0 cm)在4样地的所有尺度以聚集分布为主,大树(DBH≥10.0 cm)在松阔混交林样地呈随机分布趋势,但在常绿阔叶林样地青冈在0—20 m尺度、苦槠在所有尺度呈聚集分布;(3)松阔混交林中建群种马尾松和其他树种的种间关联性,在样地1的小尺度为负相关,随尺度增加为不相关,在样地2的所有尺度为负相关;常绿阔叶林中建群种青冈和其他树种的种间关联性在在样地3的小尺度为负相关,随尺度增加为不相关,在样地4的所有尺度为负相关;所有伴生树种的种间关联性以负相关为主。结果说明,种群空间分布格局及其关联性随群落结构和空间尺度的不同而出现变化,在松阔混交林和常绿阔叶林群落格局形成中除了扩散限制和生境异质性以外,密度制约机制在松阔混交林中发挥了重要作用,而在常绿阔叶林中其作用随着树木生活史阶段的提高而减弱。     

择伐对思茅松自然种群结构和空间分布格局的影响

思茅松是云南省重要的材脂兼用树种,而择伐是思茅松天然林管理的有效手段,也是获取木材的重要途径。基于对云南省景谷县思茅松天然林的样地调查数据,采用种群径级结构代替年龄结构、Ripley的L函数点格局等方法,对思茅松天然林在不同强度择伐10a后的种群结构和空间分布格局及其不同发育阶段在不同尺度下的相互关系进行了系统研究和分析。结果表明:择伐10a后3种类型的思茅松自然种群的胸径、树高之间呈显著的正相关且可用幂指数模拟预测模型。未择伐的思茅松种群呈衰退型,轻度择伐(12.9%)后种群呈稳定型,中度择伐(29.3%)后的种群属增长型,适当的中度择伐有利于自然种群的更新;未择伐与中度择伐后的思茅松种群分布格局整体呈随机型,但后者较前者更趋向于均匀分布,轻度择伐后的思茅松种群分布格局随着尺度的增加由随机转向聚集分布。择伐对不同径级思茅松天然林种群空间分布格局有重要影响,未择伐的思茅松自然种群随着发育阶段的发展,多数尺度上由随机分布逐渐转变为聚集分布,至大树则又以随机分布为主;轻度择伐和中度择伐的思茅松自然种群则随着发育阶段的发展而由完全的随机分布逐渐转变为聚集分布,中度择伐的聚集分布则更为明显。思茅松不同发育阶段间在所有尺度上基本都呈显著正相关,表明思茅松种群种内竞争弱,有利于种群的维持。     

庐山25hm2森林样地乔木层优势种空间分布格局及关联性

为探究亚热带亚高山地区庐山地带性树种的空间分布格局,参照CTFS技术规范,2021年在庐山仰天坪地区建立了25 hm²森林样地,按叶片形状、是否落叶等植物生活型,将样地乔木树种类分为常绿针叶树种、落叶阔叶树种和常绿阔叶树种,使用空间点格局法分析了不同生活型中优势种的空间分布格局。结果表明：台湾松、四照花、化香树、锥栗、枹栎、灯台树、格药柃、黄丹木姜子、微毛柃等为主要优势种,其中台湾松为样地乔木层建群种。优势种种群空间点格局表现为在一定尺度内聚集分布,随着尺度的增加,逐渐转变为随机分布。常绿针叶树种与落叶阔叶树种、常绿阔叶树种之间呈小尺度内无关联、大尺度下负相关的特点;落叶阔叶树种与常绿阔叶树种之间的负相关关系较为明显;各落叶阔叶树种之间在小尺度内呈正相关或无关联,大尺度下呈负相关;常绿阔叶树种间在小尺度内呈正相关,中间尺度内无关联,大尺度下呈负相关。     

帽儿山地区1983—2016年森林景观空间点格局及其关联动态性

研究森林景观空间格局及其动态,对于维持森林生态系统的稳定性以及森林经营方案的制定具有重要意义.基于帽儿山实验林场1983、1993、2004和2016年共4期二类调查数据,利用Programita软件(2010版)中的O-ring统计方法对该林场的森林景观空间格局及其关联性动态进行定量分析.结果表明: 1983—2016年间,区域内软阔混交林所占面积比例均呈下降趋势,天然蒙古栎林景观所占面积比例先增加后降低,而硬阔混交林、落叶松人工林、樟子松人工林所占面积比例呈增加趋势.研究期间,软阔混交林、硬阔混交林、天然蒙古栎林的空间聚集尺度均呈减小趋势,聚集分布的范围由0～7 km缩小到0～3 km,之后随着尺度范围的增大逐渐转变为随机分布或均匀分布;落叶松人工林在较小尺度范围均表现为聚集分布,而随着尺度范围增大表现为随机分布或均匀分布,且均匀分布的尺度范围逐渐增大、随机分布的尺度范围逐渐变小;樟子松人工林聚集分布的尺度虽然也集中在小尺度范围内(0～4 km),但分布范围呈显著增大趋势.总体上,大部分景观类型之间的空间关联性在小尺度范围内呈现负关联性,随着尺度增大逐渐变为无关联性或正关联性;仅少数景观类型间(如1983年落叶松人工林与樟子松人工林)的关联性在小尺度范围内为正关联性,随着尺度范围增大逐渐变为无关联性.1983—2016年间,各景观类型之间的空间关联性动态呈现不同的变化规律,是帽儿山地区各项经营管理措施的综合体现.     

珍稀濒危植物长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布

珍稀濒危植物长蕊木兰为国家Ⅰ级保护植物。然而,由于受研究尺度和分析方法的限制,对其种群生态特征等方面仍不清楚。以云南高黎贡山原生的中山湿性常绿阔叶林4 hm2样地调查数据为基础,应用Ripley的L函数分析了长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布格局。研究发现:(1)长蕊木兰种群的年龄结构为反"J"型,属稳定型种群。(2)长蕊木兰种群个体的空间分布格局与空间尺度关系密切,空间尺度小于75 m时为聚集分布,大于75 m时为随机分布。生境异质性在长蕊木兰种群空间分布格局的形成中可能发挥了重要的作用。(3)不同发育阶段个体的空间分布格局存在明显的差异,中树和小树阶段的分布格局在中、小尺度上呈聚集分布,在较大尺度上呈随机分布;大树阶段在整个空间尺度上均呈现随机分布。(4)长蕊木兰不同发育阶段的空间关联性主要表现为中、小尺度上的负相关,在较大尺度上则趋向于无关联。     

大兴安岭呼中森林景观的空间点格局分析

基于呼中林业局林相图,采用点格局方法,分析了森林景观的空间格局及各景观间的关联性。结果表明:针叶林在0～25km尺度范围内呈聚集分布;阔叶林在0～14km为聚集分布,在14～25km为随机分布;灌木林在0～10km为聚集分布,在10～25km为随机分布;草甸在0～15km为聚集分布,在15～25km为随机分布。针叶林与灌木林在4.5～25km、阔叶林与草甸在12～24km尺度范围内无关联性;针叶林与阔叶林、针叶林与草甸、阔叶林与灌木林、灌木林与草甸在0～25km尺度范围内均存在空间关联性。这种分布格局对大兴安岭林区森林的可持续经营具有重要的指导意义,小范围内的植被恢复可以采用集中连片的造林方式,而大范围内则可以根据立地条件类型采取随机造林模式。     

红松存在/不存在数据的多尺度空间分布格局

红松属小兴安岭地区地带性植被优势种,该地区也是其分布的北缘。在景观尺度上开展红松的分布格局研究有利于进一步了解红松分布机理、未来迁移过程等问题,对其经营和保护有重要意义。将景观指数法与点格局分析法结合,设定8个空间尺度,利用红松存在/不存在数据,通过计算各空间尺度上红松聚集程度和景观指数,分析小兴安岭地区红松种群在多尺度上的分布格局。研究结果表明,小尺度上红松聚集分布明显,随机分布区多处于其聚集分布区的边缘,均匀分布区则散布在其聚集分布区内。景观指数研究表明,通过景观指数可判断红松聚集分布格局趋势,而不能判断均匀分布、随机分布格局趋势,因为它们在多尺度下景观指数波动大,不能用景观指数来描述分布格局。研究得出如下结论:1)红松主要分布在其分布区的核心区域内,在分布区边缘和过渡带上呈随机分布,2)存在/不存在数据能够用来分析种群的多尺度空间分布格局,3)空间尺度的变化会引起树种分布格局的变化,随机分布随尺度增加,边缘化程度加强,4)单一尺度上,景观格局指数不能完全描述种群分布格局;而在多尺度上,变化趋势稳定的景观指数表明聚集分布存在,而波动剧烈的景观指数常与随机分布和均匀分布联系在一起,5)地形因子中,红松对坡度和海拔两个因子变化敏感。     

珠江三角洲林地结构现状及景观梯度分异特征

随着城市化进程加快, 森林生态系统日趋遭到破坏, 进行景观格局研究有利于认识其潜在规律与驱动机制。论文综合运用景观指数与点格局方法, 研究珠三角林地景观的“镶嵌性”和“梯度性”特征, 对珠江三角洲林地结构现状、景观梯度的林地点个数、点密度以及空间聚集特征进行量化分析并探讨林地景观空间分布模式。计算结果表明: 珠江三角洲林地面积较大, 构成了研究区的景观基质。林地点个数和点密度在景观梯度上, 呈正态或偏正态分布; 林地景观在不同空间尺度上都呈聚集分布, 但不同林地类型聚集尺度和空间分布强度不尽相同。在空间分布模式上, 研究区大尺度以有林地基质分布模式为主; 中小尺度下, 不同地域分别呈现出以有林地连片—疏林地呈条带状、有林地基质—灌木林地团块状为主的分布模式。研究结果说明林地景观结构具有尺度依赖性且为层次结构复杂的系统, 印证了景观生态学的尺度效应和等级理论普遍存在, 景观指数和点格局相结合的方法在研究林地景观格局中具有有效性。     

Persistence of Dispersal-limited Species in Structured Dynamic Landscapes

Dynamic landscape models have generally assumed random distributions of habitat although real landscapes show spatial organization at many scales. To explore the role of spatial structure in determining the frequency of dispersal-limited forest species, we used a cellular landscape model divided into two zones. Zones were distributed in a random, clustered, or regular spatial pattern. Within each zone habitat cells were randomly destroyed and regenerated, and habitat density and turnover rate were systematically varied. A hypothetical habitat-limited species dispersed between adjacent habitat cells. All trials showed a reduced species frequency relative to a static landscape. Reduction was greater at low habitat density (P = 0.30) than at high density (0.90) suggesting the importance of habitat connectivity in controlling species frequency. The greatest reduction occurred when habitat was concentrated in a small, regularly distributed zone at low habitat density reflecting the enforced isolation of individual habitat cells. Very little reduction was observed when habitat cells were packed into a small clustered zone, a situation promoting connectivity between cells. Moderate–severe frequency reduction occurred when habitat turnover was concentrated in a clustered zone at high habitat density, but little was observed when turnover was widely distributed in a regular or random pattern. These results can be interpreted in terms of a source-sink function in which spatial pattern controlled the degree of contact between landscape zones and determined opportunities for dispersal between habitat cells. We conclude that clustering of forest habitat has the potential to maintain herb species frequency in sparsely forested landscapes. Conversely, clustering of forest disturbance in heavily forested regions, or regular distribution of forest stands (as often occurs in agricultural regions) creates areas which are difficult to colonize, and should be avoided.     

Evaluating the effectiveness of landscape metrics in quantifying spatial patterns

The effectiveness of landscape metrics in quantifying spatial patterns is fundamental to metrics assessment. Setting 36 simulated landscapes as sample space and focusing on 23 widely used landscape metrics, their effectiveness in quantifying the complexity of such spatial pattern components as number of patch types, area ratio of patch types and patch aggregation level, were analyzed with the application of the multivariate linear regression analysis method. The results showed that all the metrics were effective in quantifying a certain component of spatial patterns, and proved that what the metrics quantified were not a single component but the complexity of several components of spatial patterns. The study also showed a distinct inconsistency between the performances of landscape metrics in simulated landscapes and the real urban landscape of Shenzhen, China. It was suggested that the inconsistency resulted from the difference of the correlation among spatial pattern components between simulated and real landscapes. After considering the very difference, the changes of all 23 landscape metrics against changing of number of patch types in simulated landscapes were consistent with those in the real landscape. The phenomenon was deduced as the sign effect of spatial pattern components on landscape metrics, which was of great significance to the proper use of landscape metrics.     

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.     

Seed-deposition and recruitment patterns of Clusia species in a disturbed tropical montane forest in Bolivia

Spatial patterns of seed dispersal and recruitment of fleshy-fruited plants in tropical forests are supposed to be driven by the activity of animal seed dispersers, but the spatial patterns of seed dispersal, seedlings and saplings have rarely been analyzed simultaneously. We studied seed deposition and recruitment patterns of three Clusia species in a tropical montane forest of the Bolivian Andes and tested whether these patterns changed between habitat types (forest edge vs. forest interior), distance to the fruiting tree and consecutive recruitment stages of the seedlings. We recorded the number of seeds deposited in seed traps to assess the local seed-deposition pattern and the abundance and distribution of seedlings and saplings to evaluate the spatial pattern of recruitment. More seeds were removed and deposited at the forest edge than in the interior. The number of deposited seeds decreased with distance from the fruiting tree and was spatially clustered in both habitat types. The density of 1-yr-old seedlings and saplings was higher at forest edges, whereas the density of 2-yr-old seedlings was similar in both habitat types. While seedlings were almost randomly distributed, seeds and saplings were spatially clustered in both habitat types. Our findings demonstrate systematic changes in spatial patterns of recruits across the plant regeneration cycle and suggest that the differential effects of biotic and abiotic factors determine plant recruitment at the edges and in the interior of tropical montane forests. These differences in the spatial distribution of individuals across recruitment stages may have strong effects on plant community dynamics and influence plant species coexistence in disturbed tropical forests.     

福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究

运用景观生态学原理和森林环境价值计量方法,对东山岛防护林景观格局与生态价值进行研究。首先选取斑块密度、边缘密度、分维数、景观多样性、景观优势度和均匀度指数等指标,分析东山岛防护林景观的空间分布和空间格局特征,并从中小尺度的防护林生态系统及其重要生态服务功能角度出发,运用市场价值法、造林成本法、生产成本法、影子工程法等方法进行生态价值评估。结果表明人类活动对东山岛防护林的景观格局产生很大影响,得出东山岛防护林生态系统固定CO₂、释放O₂及防风固沙服务功能的平均价值为39.45×10⁶～92.55×10⁶元。     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究——林地的结构和异质性特征分析

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法 ,对深圳市龙华地区快速城市化过程中林地组分的结构特征进行了动态分析 ,重点研究了该组分在 1 988～ 1 996年期间的一般结构特征和空间分布差异的动态变化情况。结果表明研究时段内 ,龙华地区由于快速城市化过程导致林地受到强烈的分割和转化影响 ,总面积损失了 4 9% ,并导致碎裂化、相邻度等景观结构特征发生显著变化。林地的动态变化过程可以分成两个阶段 ,1 988～ 1 992年为大面积林地的碎裂化阶段 ,1 992～ 1 996年为小面积残遗斑块被大量转化阶段 ,最终使原来环绕龙华盆地周围的连续林地分布区域被分割成几个孤立的岛屿。1 988年工作区内林地呈低孔隙度水平的宏观异质性分布 ,1 992年呈随机分布 ,1 996年为高孔隙度水平的宏观异质性分布。研究还表明信息熵法和孔隙度指数可以优势互补 ,二者同时使用有助于全面了解景观异质性细节信息。     

基于景观镶嵌度指数的森林破碎化模式动态——以美国俄勒冈州为例

有效的景观模式特征评价及其变动预测是合理调控和管理森林景观、维持景观安全格局的基本前提.利用3期美国国家土地覆盖数据库(1992、2001和2006年),采用景观镶嵌度指数与马尔科夫模型相结合的方法,分析了美国俄勒冈州的森林破碎化模式及森林与其他土地利用类型空间交互特征的变化.结果表明: 景观镶嵌度模型中,开发主导的景观镶嵌类型(D)转变为单一的开发类型(DD)的概率最大,为0.319,说明城市化是推动区域景观格局变化的主要动力;森林安全度模型中,主要为农业和开发景观镶嵌类型(ad)的森林损失率最高,表明在城市与农业占主导的景观上森林被吞噬的可能性最大;稳态分布表明,森林破碎化趋势日益加剧,到稳定状态时森林占总区域的面积比例不到50%,空间分布趋向于混合型的景观格局.景观镶嵌度模型2006年模拟值与实际值Kappa系数达到0.82,模型精度较高;森林安全度模型Kappa系数为0.21,模型精度较差.     

Change in Vegetation Patterns Over a Large Forested Landscape Based on Historical and Contemporary Aerial Photography

Changes to vegetation structure and composition in forests adapted to frequent fire have been well documented. However, little is known about changes to the spatial characteristics of vegetation in these forests. Specifically, patch sizes and detailed information linking vegetation type to specific locations and growing conditions on the landscape are lacking. We used historical and recent aerial imagery to characterize historical vegetation patterns and assess contemporary change from those patterns. We created an orthorectified mosaic of aerial photographs from 1941 covering approximately 100,000 ha in the northern Sierra Nevada. The historical imagery, along with contemporary aerial imagery from 2005, was segmented into homogenous vegetation patches and classified into four relative cover classes using random forests analysis. A generalized linear mixed model was used to compare topographic associations of dense forest cover on the historical and contemporary landscapes. The amount of dense forest cover increased from 30 to 43% from 1941 to 2005, replacing moderate forest cover as the most dominant class. Concurrent with the increase in extent, the area-weighted mean patch size of dense forest cover increased tenfold, indicating greater continuity of dense forest cover and more homogenous vegetation patterns across the contemporary landscape. Historically, dense forest cover was rare on southwesterly aspects, but in the contemporary forest, it was common across a broad range of aspects. Despite the challenges of processing historical air photographs, the unique information they provide on landscape vegetation patterns makes them a valuable source of reference information for forests impacted by past management practices.     

基于加权Ripley's K-function的多尺度景观格局分析——以江苏盐城滨海湿地为例

以1987,1992,1997,2002,2007年的遥感影像为例,首次尝试使用加权Ripley's K-function的多尺度格局分析方法,计算了20年来景观异质性在江苏盐城滨海湿地的时间变化和空间分布趋势。通过对研究区的样带划分以及景观类型的点状化处理,建立滨海湿地样带图层和1987—2007年间各类型景观的点格局数据库,从而分析滨海湿地不同类型景观的空间聚集特征变化。基于加权Ripley's K-function的计算表明,在各级空间尺度和时间变化上,各类型湿地的斑块都呈现出空间聚集分布状态,且1987年以来,不同湿地类型的聚集空间特征尺度和空间分布强度均出现了大幅的增减变化,除互花米草滩之外的自然湿地的聚集空间特征尺度和强度都有明显下降甚至少到无法被检测到,而人工湿地却呈现聚集特征尺度和强度的双增长,且该聚集程度有逐渐增强的趋势。分析表明,既考虑样点的空间位置信息又考虑样点分布范围的加权Ripley's K-function方法能很好地表征湿地景观在多尺度上的变异,且与传统空间景观指数等分析方法的结论在一定程度上保持一致。