山西高原植物与气候的关系分析及植被数量区划的研究

本文利用去势典范对应分析和数量区划的方法,研究了山西高原植被与气候之间的关系,并进行了数量区划,排序的结果表明：ＤＣＣＡ的第一轴代表山西高原植被和气候梯度的纬向性,热量梯度是决定植被分布最主要的气候因子,水分梯度中的年降水量也对第一轴有较大的影响,由于山西高原南北跨度大,植被与气候因子表现明显的纬向性;ＤＣＣＡ第二轴代表山西高原植被和气候梯度的经向性;与ＤＣＣＡ第二轴相关性较大的是水分因子中的年降     

山西高原植被与气候的关系分析及植被数量区划的研究

本义利用去势典范对应分析和数量区划的方法,研究了山西高原植被与气候之间的关系,并进行了数量区划。排序的结果表明：ＤＣＣＡ的第一轴代表山西高原植被和气候梯度的纬向性,热量梯度是决定植被分布最主要的气候因子,水分梯度中的年降水量也对第一轴有较大的影响,由于山西高原南北跨度大,植被与气候因子表现出明显的纬向性;ＤＣＣＡ第二轴代表山西高原植被和气候梯度的经向性,与ＤＣＣＡ第二轴相关性较大的是水分因子中的年降水量、年蒸发量,由于山西高原东西跨度不大,而且大部分地区处在吕梁山脉和太行山脉之间,东西向的气候变化幅度不大,所以植被与气候梯度的经向性不明显。植被数量区划的结果表明：山西高原可划分为１７个植被区,用图示的方法确定山西高原大致有三个极点和一个中心。     

内蒙古主要植被类型与气候因子关系的研究

利用地理信息系统工具,以最新的植被类型图为依据,在统计、建模和空间模拟区域气候因子的基础上,对内蒙古主要植被类型与气候的关系进行了分析,并获得适宜的气候范围。结果表明,内蒙古植被空间分布表现出明显的规律性。一方面,随着距离海洋的远近变化,无论是地带性植被,还是山地垂直带、沙地及低湿地植被,从东向西均反映出地带分异,水分对于这种东西向更替更为重要。另一方面,热量的差异导致纬向上的变化。此外,热量成为     

中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究：植被的排序

根据东北沙质荒漠化地质呼伦贝尔沙地,科尔沁沙地的72个沙地植物群落样地,276种植物的调查数据进行DCA排序,排序结果充分反映了沙地植被与地理因子,气候因子,地形因子,水文因子,干扰因子的关系,DCA排序的第1轴反映沙地植被分布的水分梯度;第2轴反映土壤梯度;第4轴主要反映热量梯度;DCA的1、4轴排序图和1,2,4轴排序图,反映沙地植被与沙质荒漠化的生态规律,采用定性因子评价赋值与定量因子相结合的方法,经双重筛选逐步回归分析,建立了沙地植被DCA排序坐标与地理,气候,地形,水文,干扰等诸多生态因子的线性回归模型。     

藏北高原草地群落的数量分类与排序

采用TWINSPAN数量分类和DCA、CCA排序的方法,对藏北高原草地29个样点进行统计分析。结果显示:(1)TWINSPAN数量分类将藏北高寒草地群落划分成10种类型。(2)样点DCA排序第一轴基本反映了水分环境梯度,第二轴基本反映了热量梯度。(3)TWINSPAN分类所划分的各群落在DCA排序图上都有各自的分布范围和界限,说明DCA排序能较好的反应各优势群落与其环境资源之间的关系。(4)样点CCA排序表明,影响群落分布的首要环境因子是水分因子(年均降水量)和空间因子(经度),其次是热量因子(年均温度),CCA排序进一步阐明了群落分布决定于水分和温度等环境因子,并间接验证了TWINSPAN的分类结果。(5)物种CCA排序和TWINSPAN分类结果表明:植物群落中物种的分布格局与植物群落类型的分布格局存在一定的相似性。     

中国气候-植被关系初探

 气候—植被分类必须强调气候因子的综合影响及其指标的区域性。一般的气候观测缺乏在生物学上具有重要与综合的作用或代表性,而区域潜在蒸散包括从所有表面的蒸发与植物蒸腾,并涉及到决定植被分布的两大要素：温度和降水。因此,区域潜在蒸散具有作为植被—气候相关分析与分类的综合气候指标的功能。本文首次根据区域潜在蒸散对气候—植被关系的热量与水分指标进行了初步探讨,提出了进行气候—植被关系的热量指标(TI)和区域湿润指标(RMI),并据此对中国气候—植被关系进行了初步的定量研究。该研究对于了解气候—植被之间的相互关系,正确地评估和预测全球变化对人类及生物所赖以生存的生态环境的影响具有重要的理论和现实意义。     

山西高原植被与土壤分布格局关系的研究

利用ＣＣＡ、ＤＣＣＡ等多元分析方法,在景观尺度上对山西高原植被与土壤分布格局之间的关系进行了分析,所得结论表明：纬向上主要是栗褐土、褐土、风沙土和栗钙土与植被的变化格局相关性较强,由于山西高原南北跨度大,土壤和植被格局纬向变化趋势的一致性十分明显;黄绵土、栗钙土、山地草甸土与植被的经向分布格局密切相关,由于山西高原东西向跨度较小,且大部分地区处于吕梁山与太行山之间,植被和土壤的经向格局梯度不明显;随海拔高度的增加,棕壤、山地草甸土、亚高山草甸土与山西高原植被的垂直分布格局相平行,由于山西高原相对高差较大,这种趋势也非常明显。综合分析还表明了气候、土壤与植被格局的一致性,也反映了地貌对其分布格局的影响     

鄂尔多斯高原北缘水分梯度下天然植被分布格局初探

以鄂尔多斯高原杭锦旗北部独贵塔拉镇的过渡带为研究对象,通过样线调查,研究了水分梯度下天然植被的空间分布规律.TWINSPAN的分类结果表明,群落以中生和旱生为主,一些耐盐的植物散布其中;相邻样方间相似性指数的变化反映了不同类型群落在研究区内的镶嵌分布,从而形成了该区域内群落的多样性和复杂性.对植被样方与地形地貌因子的CCA排序结果显示,植被群落空间格局的形成更多地取决于区域内的水分变化梯度.在本文的研究尺度上,这种水分变化梯度主要由微地形地貌的变化来决定,而不是由与黄河的距离因子来决定.因此,在本区域的土地开发利用过程中,应充分考虑目前已经形成的相对稳定的地形地貌单元特点,在缺乏完善的风沙防护措施和排水除盐措施的情况下,不宜采取大规模平整土地进行综合开发.     

中国气候－植被关系初探

气候－植被分类必须强调气候因子的综合影响及其指标的区域性。一般的气候观测缺乏在生物学上具有重要与综合的作用或代表性,而区域潜在蒸散包括从所有表面的蒸发与植物蒸腾,并涉及到决定植被分布的两大要素：温度和降水。因此,区域潜在蒸散具有作为植被－气候相关分析与分类的综合气侯指标的功能。本文首次根据区域潜在蒸散对气侯－植被关系的热量与水分指标进行了初步探讨,提出了进行气候－植被关系的热量指标（ＴＩ）和区域湿润指标（ＲＭＩ）,并据此对中国气侯－植被关系进行了初步的定量研究。该研究对于了解气候－植被之间的相互关系,正确地评估和预测全球变化对人类及生物所赖以生存的生态环境的影响具有重要的理论和现实意义。     

科尔沁沙地植物群落分布与土壤特性关系的DCA、CCA及DCCA分析

基于科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和草地群落类型24个样地的野外调查,选取11个土壤因子,应用除趋势对应分析法(DCA)、典范对应分析法(CCA)和除趋势典范对应分析法(DCCA)分析沙地植物群落分布与环境因子的关系。结果表明:DCA、CCA和DCCA的物种排序第1轴代表的土壤特性梯度一致,其解释总方差超过33%,即土壤碳氮含量、p H、电导率、容重、粘粉粒等共同的梯度决定了群落生境的变化,影响着沙地植物群落类型的分布格局;3种排序法的物种排序第2轴土壤因子的相关性有较大差异,DCA第2轴仅与土壤细沙含量显著正相关,CCA第2轴与土壤碳氮比和细沙含量显著负相关,DCCA第2轴与土壤碳氮比和细沙含量显著正相关,而与粗沙含量显著负相关。Shannon指数和Simpson指数分别与DCA、CCA和DCCA前2个排序轴存在显著二元线性关系,且Shannon指数的拟合程度好于Simpson指数。3种排序分析方法中,CCA物种排序前两轴的累计解释方差(58.6%)高于DCA和DCCA,因此CCA排序法更适合于沙地植被分布格局研究及其环境的解释。     

基于TM影像的景观空间自相关分析——以北京昌平区为例

格局与尺度之间的关系是景观生态学的核心研究内容。景观格局发生在不同的尺度 ,而尺度又影响格局的研究 ,因而 ,在景观生态学研究中应用多种量化研究方法于一系列尺度来确定和特征化空间格局研究 ,并探求空间格局与生态学功能和生态学过程之间的关系是非常必要的。以北京昌平区为例 ,从 TM影像中选取 5个具有突出自然和社会经济背景差异的景观 ,即林地景观、农田景观、都市边缘景观、卫星城景观和灌丛景观为研究对象 ,基于归一化植被指数 (N DVI) ,采用常用空间自相关指数 ,即 Moran的 I系数和 Geary的 c系数进行一系列的空间自相关分析 ,旨在阐明 :变化的空间粒度如何影响空间分析 ?以及空间分析如何响应划区效应 ?此外 ,基于 N DVI和数字高程模型 (DEM)也探讨了对于不同的数据类型 ,格局的尺度依赖性如何变化。研究结果表明 :空间粒度的变化对于景观分析有着显著的影响 ,随着空间粒度的增加 ,空间自相关均呈下降趋势 ;不同景观类型对于空间粒度的变化有着不同的响应 ,人为干扰较多的景观具有较低的空间自相关 ,但对空间粒度的变化表现出较强的敏感性 ;对于不同的数据类型 ,格局分析对空间粒度变化的响应是不同的     

Identifying the Scale Thresholds for Field-Data Extrapolation via Spatial Analysis of Landscape Gradients

Despite recent advances in resolving the scale issue, it remains problematic that so many ecological field studies are still conducted only at small scales because of the constraints imposed by limited resources. To maximize the use of these data, it would be helpful if the researchers could provide guidelines for the appropriate range and scale for the extrapolation of the data and identify the new information that would be needed to extend the scope of their extrapolation. In this paper, we present a method that can be used to detect scale thresholds for the extrapolation of field data through spatial analyses of the physical landscape, using the Fushan Forest, Taiwan, as an example. First, the relationship between the vegetation and the physical landscape was inferred from sample-plot data; this information was in turn used to extrapolate the data over the whole forest area. We then compared the environmental variables in the sample plots versus those in the whole forest area via principal component analysis, landscape classification, and spatial autocorrelation analysis. Analyses of the entire Fushan Forest area showed that there are at least three major spatial scales at which physical gradients are expressed: elevation at the scale of the full forest extent (more than 3,000 m), topographic position at 550 m, and aspect at 250 m. Analyses of the sample plots showed that the plots captured only two of these gradients—topographic position and aspect, but not elevation. Therefore, information from the current field data can only be extrapolated to within 550 m from the sample plots; further information derived from cross-elevation samples is needed to extrapolate beyond that range.     

基于模式识别的景观格局分析与尺度转换研究框架

景观格局分析和尺度转换是生态学和地理学研究的核心问题之一.尽管多年来投入了大量的精力,然而由于尺度效应的复杂性和尺度转换过程的不确定性,仍然没有找到合适的方法.目前关于尺度转换的研究存在两个误区,其一是过分重视空间尺度的转换,忽略了过程尺度的转换;其二是过分强调了对不同尺度间数量关系的外推与转换,忽略了不同尺度间生态规律的外推与转换.在系统分析了景观格局与尺度转换研究现状、存在问题和难点的基础上,提出了借用模式识别的原理和方法,针对特定的生态过程,开展景观格局分析与尺度转换的思路.认为尺度转换的关键在于通过识别不同尺度上影响生态过程的主导因子,找到各个尺度上“格局（环境因子空间组合）-过程”、尺度间“格局-格局”之间的对应关系,通过建立“环境-格局-过程”模式识别数据库,就能够建立不同尺度之间基于模式识别的尺度转换方法.     

宏观生态学研究的特点与方法

宏观生态学是研究生态系统以上层次的生态学,研究对象为大尺度复杂系统,研究内容和方法都具有不同于传统生态学的明显特点．重视对空间异质性的研究,重视人类的生态作用,注意运用等级结构理论,其研究结果常常是非实验性和非稳定性的．遥感和地理信息系统是空间数据采集和管理、分析的主要手段,景观分析和景观模型是宏观生态研究的重要方法,定位观测试验的网络研究则是实现宏观整体研究的必由之路．     

Assessing ecological habitat structure from local to landscape scales using synthetic aperture radar

Ecological studies need accurate environmental data such as vegetation characterization, landscape structure and organization, to predict and explain the spatial distribution of biodiversity. Few ecological studies use remote sensing data to assess the biophysical or structural properties of vegetation to understand species distribution. To date, synthetic aperture radar (SAR) data have seldom been used for ecological applications. However, these sensors provide data allowing access to the inner structure of vegetation which is a key information in ecology. The objective of this article is to compare the predictive power of ecological habitat structure variables derived from a TerraSAR-X image, an aerial photograph and a SPOT-5 image for species distribution. The test was run with a hedgerow network in Brittany and assessed the spatial distribution of the forest ground carabid beetles which inhabit these hedgerows. The results confirmed that radar and optical images can be indifferently used to extract hedgerow network and derived landscape metrics (hedgerow density, network grain) useful to explain the spatial distribution of forest carabid beetles. In comparison with passive optical remotely sensed data, VHSR SAR images provide new data to characterize vegetation structure and more particularly hedgerow canopy cover, a variable known to explain the spatial distribution of carabid beetles in an agricultural landscape, but not yet quantified at a fine scale. The hedgerow canopy cover derived from the SAR image is a strong predictor of the abundance of forest carabid beetles at two scales i.e., a local scale and a landscape scale.     

景观遗传学：概念与方法

全球变化下的物种栖息地丧失和破碎化给生物多样性保护带来了新的问题和挑战,生物多样性保护必须由单纯的物种保护上升到栖息地景观的保护。景观遗传学是定量确定栖息地景观特征对种群遗传结构影响的一门交叉学科,在生物保护及自然保护区管理方面有巨大的潜力。从生物多样性保护的角度评述了景观结构与遗传多样性的关系,介绍了景观遗传学的基本概念,研究尺度和方法,并对景观遗传学当前的研究焦点及面临的挑战做了总结。     

Spatial scale affects landscape genetic analysis of a wetland grasshopper

Most landscape genetic studies assess the impact of landscape elements on species' dispersal and gene flow. Many of these studies perform their analysis on all possible population pairs in a study area and do not explicitly consider the effects of spatial scale and population network topology on their results. Here, we examined the effects of spatial scale and population network topology on the outcome of a landscape genetic analysis. Additionally, we tested whether the relevant spatial scale of landscape genetic analysis could be defined by population network topology or by isolation‐by‐distance (IBD) patterns. A data set of the wetland grasshopper Stethophyma grossum, collected in a fragmented agricultural landscape, was used to analyse population network topology, IBD patterns and dispersal habitats, using least‐cost transect analysis. Landscape genetic analyses neglecting spatial scale and population network topology resulted in models with low fits, with which a most likely dispersal habitat could not be identified. In contrast, analyses considering spatial scale and population network topology resulted in high model fits by restricting landscape genetic analysis to smaller scales (0–3 km) and neighbouring populations, as represented by a Gabriel graph. These models also successfully identified a likely dispersal habitat of S. grossum. The above results suggest that spatial scale and potentially population network topology should be more explicitly considered in future landscape genetic analyses.     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

Genetic differentiation and gene flow among populations of the alpine butterfly, Parnassius smintheus, vary with landscape connectivity

Levels of gene flow among populations vary both inter- and intraspecifically, and understanding the ecological bases of variation in levels of gene flow represents an important link between the ecological and evolutionary dynamics of populations. The effects of habitat spatial structure on gene flow have received considerable attention; however, most studies have been conducted at a single spatial scale and without background data on how individual movement is affected by landscape features. We examined the influence of habitat connectivity on inferred levels of gene flow in a high-altitude, meadow-dwelling butterfly, Parnassius smintheus. For this species, we had background data on the effects of landscape structure on both individual movement and on small-scale population genetic differentiation. We compared genetic differentiation and patterns of isolation by distance, based on variation at seven microsatellite loci, among three regions representing two levels of connectivity of high-altitude, nonforested habitats. We found that reduced connectivity of habitats, resulting from more forest cover at high altitudes, was associated with greater genetic differentiation among populations (higher estimated FST), a breakdown of isolation by distance, and overall lower levels of inferred gene flow. These observed differences were consistent with expectations based on our knowledge of the movement behaviour of this species and on previous population genetic analyses conducted at the smaller spatial scale. Our results indicate that the role of gene flow may vary among groups of populations depending on the interplay between individual movement and the structure of the surrounding landscape.     

城市景观多样性的空间尺度分析——以上海市外环线以内区域为例

景观生态学研究的就是某一空间尺度范围内的景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中存在的尺度多样性 ,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键 ,其已经成为景观生态学的一个重要概念 ,但是由于理论和方法的限制 ,对景观生态学的尺度研究还不够 ,特别是景观格局综合性指标在不同幅度上的变化特征和效应。在 GIS与 RS技术支持下 ,采用基准分辨率为 5 m的 SPOT遥感图像作为数据源 ,对不同幅度下的城市景观多样性的空间分布格局进行了分析 ,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述。结论揭示 :随着空间尺度的增加 ,景观多样性程度也不断增加 ,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化 ,由于受城市发展历史和目前城市扩展方向的影响 ,多样性在总体上是不平衡的 ,尺度越大 ,不平衡越明显 ;不同尺度下景观多样性空间格局的变化 ,与城市景观的特点和城市景观的功能息息相关 ,不过其受经济效益和社会文化效益的影响更大 ;随着尺度增加由于掩盖了更小尺度上的变异 ,导致块金效应增强 ,空间自相关部分对系统总的变异则明显下降 ;景观多样性具有尺度依赖性 ,可以说景观多样性也是尺度的函数 ,在不同的尺度上 ,结果差异显著 ,所以在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响