近十年植物入侵生态学重要研究进展

外来植物入侵对本地生物多样性、生态安全、社会经济发展和人类健康造成了严重威胁。因此, 探究植物入侵机制及其生态效应对我国生态可持续发展具有重要意义, 也是植物入侵生态学的主要研究内容。过去10年, 生态学家开展了大量研究, 取得了丰硕成果, 为推动入侵植物防控与生物多样性保护提供了理论指导。为深入解析外来植物入侵机制, 为其防控管理提供依据, 本文从以下3个方面综述了植物入侵生态学重要进展: 首先是外来植物生物学特性、生物和非生物环境对植物入侵的调控作用; 其次是外来植物入侵对本地生态系统的影响; 最后介绍了外来植物入侵的类比研究范式——本地植物入侵, 以及多组学技术在入侵生态学研究中的应用。基于这些研究进展, 本文展望了该领域的未来发展趋势, 包括: (1)研究对象从单一物种扩展到多物种比较; (2)研究地理范围从局域尺度扩大到纬度梯度格局; (3)入侵机制从单一理论验证到综合阐释多个假说。     

广州地区森林景观多样性分析

景观多样性是生物多样性的重要研究内容和组成部分 ,它是对景观水平上生物组成多样性的表征[1～ 3 ] 。由于生物多样性是人类赖以生存的物质基础 ,生物多样性保护已成为现代生态学和环境科学的研究热点。但是 ,以往的研究主要集中在物种多样性和生态系统多样性方面 ,对景观多样性的研究相对较少[1～ 4 ,12 ] 。森林是陆地生态系统的主体和重要的可再生资源 ,森林的类型、空间分布及斑块的数目和形状对区域的生态平衡有较大影响。广州是我国人口稠密、经济高速增长的区域。研究广州地区森林景观多样性有利于了解人类活动严重干扰下的森林景观…     

沙区植物多样性保护研究进展

沙区景观表现为沙丘和低地交错分布.沙区常具独特的植物区系,含有特有和稀有植物.沙区植物丰富度降低和特有(稀有)植物消失问题近些年已受到很大关注,被列入国际生物多样性保护计划,很多国家和地区都对此开展了专门的研究.本文以近期发表的文献为基础,从植物多样性保护问题的提出、植物多样性形成机制、植物多样性保护途径、植物多样性研究与生态学理论的发展等方面论述了沙区植物多样性保护及其研究进展.沙区植物多样性保护应注意植物多样性保护目标的地域间差异(维持沙丘上的高植物丰富度还是保护特有或稀有植物)、流沙固定-植物多样性保护间的均衡、"植物多样性保护的量(高的植物丰富度)-质(特有或稀有植物出现)"间的均衡.还应将沙丘体和丘间低地视为一个统一体,研究干扰和生境破碎化对植物多样性造成的影响.     

生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明：生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。     

城市化景观格局对本土植物多样性的多尺度影响——以北京市顺义区为例

景观格局对植物多样性的影响已经在很多研究中得到了验证,但有关城市景观的影响仍然知之甚少。为了探究城市化景观格局对植物多样性的影响及其尺度效应,本研究在北京市顺义区调查了105个样地,计算每个样地的α和β多样性指数;并以100 m为步长,分析了100～1000 m范围内的10个尺度43个城市的景观格局指数。结果表明: 在所有尺度上,城市景观面积指数、核心类指数和边缘指数与本土植物多样性均呈负相关;形状复杂性指数在小尺度内有利于植物多样性,而面积加权复杂性指数则在较大尺度上影响明显。其他指数如城市斑块的连接性、邻近性、内聚性、破碎性和散布并列指数与本土植物多样性之间的关系轻微且不稳定。城市化强度与尺度呈负相关,与各个尺度的植物多样性呈负相关。合理将城市区域分为许多边缘简单的小斑块,能够更好地保护本土植物多样性。该研究提出了保护城市植物多样性的景观格局建议,为生态城市建设提供参考。     

景观生态学与生物多样性保护

景观生态学的发展为生物多样性保护提供了新理论,方法和技术手段,从景观多样性与遗传多样性,物种多样性,生态系统多样性各层次生物多样性之间的相互关系及生物多样性保护的景观规划等方面评述近年来景观生态学应用于生物多样性保护的主要内容及研究进展,阐述了生物多样性动态及反馈,生物多样性保护的地理途径（ＧＡＰ分析）,景观生态安全格局,区域和大陆尺度的生态网络等一些新的概念和方法。     

浑善达克沙地中部斑块格局影响植物多样性及功能性状

景观格局与植物多样性之间的关系已被广泛研究, 然而, 斑块格局如何影响植物多样性, 以及这些影响的边缘类型差异尚不清楚。为从植物功能性状角度揭示斑块格局影响植物多样性的机制, 该研究采用不同边缘类型的斑块, 利用两年调查的705个样方数据, 结合遥感卫星图像解译和空间信息分析, 根据植物群落的空间位置和斑块格局, 按照向内、向外、向内成核和向外成核4种边缘类型将浑善达克沙地中部的斑块进行分类, 采用Duncan新复极差法比较了4种边缘类型斑块格局与植物功能性状多样性关系的差异, 应用Pearson相关系数和冗余分析(RDA)法量化了斑块格局对植物多样性的影响。结果发现, 植物丰富度和多样性指数与斑块格局密切相关, 这些关系存在着边缘类型的显著差异, 表现出不同的功能性状。对于向内边缘, 边缘指数与丰富度负相关, 和C₄植物比例正相关; 对于向外边缘, 边缘指数与C₄植物比例正相关; 对于向内成核边缘, 边缘密度与多年生植物和虫媒植物比例正相关; 对于向外成核边缘, 边缘角度和指数与物种Shannon-Wiener指数和Simpson指数正相关, 与Pielou指数、丰富度和动物传播植物比例负相关。这些发现表明, 斑块格局通过边缘效应影响植物多样性, 这种影响可以通过植物功能性状进行一定的解释。在景观管理、植被恢复和生物多样性保护方面需要考虑这些因素。     

宏生态尺度上景观破碎化对物种丰富度的影响

生物多样性的地理格局及其形成机制是宏生态学与生物地理学的研究热点。大量研究表明,景观尺度上的生境破碎化对物种多样性的分布格局具有重要作用,但目前尚不清楚这种作用是否足以在宏生态尺度上对生物多样性地理格局产生显著影响。利用中国大陆鸟类和哺乳动物的物种分布数据,在100 km×100 km网格的基础上生成了这两个类群生物的物种丰富度地理格局,进一步利用普通最小二乘法模型和空间自回归模型研究了物种丰富度与气候、生境异质性、景观破碎化的相关关系。结果表明,景观破碎化因子与鸟类和哺乳动物的物种丰富度都具有显著的关联关系,其方差贡献率可达约30%—50%(非空间模型)和60%—80%(空间模型),略低于或接近于气候和生境异质性因子。方差分解结果显示,景观破碎化因子与气候和生境异质性因子的方差贡献率的重叠部分达20%—40%。相对鸟类而言,景观破碎化对哺乳动物物种丰富度的地理格局具有更高的解释率。     

徐州城市景观格局对绿地植物多样性的多尺度影响

城市地表景观的变化导致城市生物栖息地的损坏、破碎和丧失,致使城市生物多样性下降.为探讨城市景观格局变化对植物多样性的影响,本研究以徐州市绕城高速公路内的城区为对象,采用布朗布伦奎特(Braun-Blanquet)盖度等级法对36块城市绿地植物群落进行调查,并对不同绿地植物群落的物种多样性进行了分析.同时,以研究区2005和2015年的Landsat ETM遥感影像作为基础数据源,在Erdas、GIS、Fragstats软件的支持下,以每块调查样地为中心,分别建立9个不同半径的缓冲区,计算各缓冲区内表征斑块形状、破碎度和连通性共3类39个景观指数,在此基础上,运用冗余分析(RDA)筛选出不同幅度下对城市绿地植物多样性有显著影响的景观格局指数.结果表明: 植物多样性对景观整体格局和景观要素的响应具有明显的时间和空间尺度效应.2005年,未利用地和农田的破碎度、形状指数在800 m半径的缓冲区内能更好地解释植物多样性,建筑用地的破碎度和连通性指数在800～2000 m范围内对植物多样性有重要影响;2015年,草地和林地景观在800 m缓冲区内可更好地解释植物多样性,而建筑用地和未利用地在1000～2000 m范围内对植物多样性有显著影响;研究区当前植物多样性受2005年类型水平景观指数的影响更显著,说明研究区植物多样性对周边景观格局变化的响应存在一定的时间滞后;景观水平的格局指数与类型水平指数特征较为一致,说明物种与空间尺度的相互作用更多依赖于景观类型.     

千岛湖生态保护与建设对景观格局的影响研究

生态保护和生态建设过程对景观格局产生影响并使之发生变化,这种变化又会影响景观的生态过程。应用3s技术和景观指数分析了39年(1964-2003年)内千岛湖库区土地利用和土地覆盖格局的变化。结果显示,斑块总数和景观破碎度基本保持不变,但是各斑块类型的斑块数量、面积和优势度变化非常显著。最优势斑块类型由荒山(占陆地面积的47．44％)演变为马尾松( Pinus massoniana)林(占陆地面积的52．8l％),研究区域内森林植被覆盖率增加。研究还发现景观多样性指数略微下降。景观多样性是对土地利用和覆盖类型丰富度和均匀度的概要度量,并不一定总是和景观功能呈正相关关系。上述变化归因于多项生态保护措施的实施使得自然演替得以实现。景观格局的优化使生态系统的生态功能得到提高,包括生境恢复、生物多样性增加、水土流失减少。森林植被恢复以后,马尾松林斑块的单一化趋势应在今后的生物多样性保护、生态规划和可持续发展中得到重视。     

Top-down effects of foraging decisions on local,landscape and regional biodiversity of resources (DivGUD)

Foraging by consumers acts as a biotic filtering mechanism for biodiversity at the trophic level of resources. Variation in foraging behaviour has cascading effects on abundance, diversity, and functional trait composition of the community of resource species. Here we propose diversity at giving-up density (DivGUD), i.e. when foragers quit exploiting a patch, as a novel concept and simple measure quantifying cascading effects at multiple spatial scales. In experimental landscapes with an assemblage of plant seeds, patch residency of wild rodents decreased local α-DivGUD (via elevated mortality of species with large seeds) and regional γ-DivGUD, while dissimilarity among patches in a landscape (ß-DivGUD) increased. By linking theories of adaptive foraging behaviour with community ecology, DivGUD allows to investigate cascading indirect predation effects, e.g. the ecology-of-fear framework, feedbacks between functional trait composition of resource species and consumer communities, and effects of inter-individual differences among foragers on the biodiversity of resource communities.     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标.结果表明：1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

谷地植物景观保育性调控策略——以鸡公山武胜关为例

武胜关谷地位于古北界和东洋界交汇处,独特的过渡地带造就了丰富植物资源,植物景观保育性调控有助于维持场地稳定可持续发展。基于对无人机技术和GIS的运用,获取了武胜关谷地的自然资源、地貌、水文、视域等特征,以及生态敏感性（保育等级）和植物生态位类型分布。结果显示：（1）研究地整体地势由西北向东南逐渐升高,且为典型的谷地类型;（2）多样的坡向变化带来了不同的太阳辐射和沿路可视域变化,主要呈现出研究地中段道路两侧太阳辐射量偏低且被人为干扰可能较大的特点;（3）高敏感地区主要分布在研究地南侧,高土壤肥力地区主要分布在阔叶林区、喜水植物适合分布在道路两侧汇水区、阴性植物主要适合分布在道路南侧。依据分析结果,结合生态位、景观异质性、边缘效应等理论,从分区控制、地带防护、植被斑块改造与植被选择以及可持续管护4个方面,提出了武胜关谷地植物景观保育性调控的系统性策略。研究在自然景观资源保护、植物景观资源的可持续发展等方面有着重要的意义,未来可在小尺度的可操作性上进行更进一步的探索。     

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。     

黄河源区沙化草地区域景观特征

以黄河源区玛曲县沙化草地为对象,运用景观生态学原理,借助地理信息系统技术,选取景观异质性指数(景观多样性、景观优势度)、景观破碎化指数(斑块密度、分离度)、形状指数(伸长指数、分维数)3类指标,分析了黄河源区沙化草地不同景观类型的空间分布及景观格局现状特征.结果表明,区域整体景观结构简单,局部变化复杂,自然景观仍是景观变化的主体,景观结构受草地、湿地、灌木林地等少数自然景观类型控制.区域景观斑块呈条带状分布,各景观条带差异较大,从河流阶地带到低山草地带到高山草甸带,景观斑块类型减少,景观多样性减小,景观破碎化程度减弱,景观结构呈简单化趋势.沙化景观尤其是流动沙地对景观结构的影响较大,在区域景观异质性增强及破碎化加剧过程中起主要作用.固定沙地、半固定沙地和潜在沙化土地也不同程度地影响着景观的构成及变化;人工景观比沙化景观对景观结构的影响小,但其潜在变化空间较大.人工景观和沙化景观将是未来区域景观结构变化的共同主导因素.     

黑龙江省二龙山水库流域景观生态评价与规划研究

从景观生态学的基本理论出发,采用地理信息系统(GIS)技术,借助于大型统计分析软件包SPSS中的主成分分析和空间系统聚类分析方法,对黑龙江省二龙山水库流域的景观生态环境进行了定量分析与评价,获得了4个景观生态评价类型．其中,良好状态的景观生态类型占全流域面积的比重最大,为36％,一般状态次之,为31％;较差状态和理想状态分别为17％和16％．并按景观空间生态结构,将全流域规划与设计为3个景观功能区,即农业景观功能区,其景观过程以作物生产为主,发展方向为兼顾经济、生态和社会多种效益的生态农业、观光农业和高效农业;生态环境保护功能区,其景观过程以水土流失、植被覆盖减少等退化过程为主,主要执行生态环境保护功能,大力发展水土保持林,努力提高植被覆盖率,是本区发展利用的方向;森林景观功能区,森林资源的合理采伐利用、林种的空间优化配置、森林的抚育以及天然林的保护成为该区发展的主要方向．     

Multifaceted Analysis of Patch-Level Plant Diversity in Response to Landscape Spatial Pattern and History on Mediterranean Dunes

Landscape structure is known to critically affect biodiversity. However, although the multi-facetted character of biodiversity is widely recognized, few studies have linked landscape spatial pattern and history simultaneously to multiple facets (taxonomic, functional, and phylogenetic) and spatial components (α, β, and γ) of plant diversity. We set out to reveal whether landscape parameters have specific effects on the separate diversity facets and components of plant diversity at a patch scale on coastal dune landscapes of Central Italy. For each landscape patch, we computed a set of patch-based metrics relying on multi-temporal land-cover maps. Based on a database of plant community plots, on functional traits from field measurements and on a dated phylogenetic tree, we calculated taxonomic (TD), functional (FD), and phylogenetic diversity (PD) within each patch at α, β, and γ level. Diversity measures were then related to the landscape metrics via linear mixed-effect models. Landscape pattern and transformations affected TD only moderately in coastal dune ecosystems. We found much stronger and contrasted effects on FD and PD. FD increased in patches surrounded by human-dominated habitats; PD was higher in fragmented patches, particularly in the Mediterranean macchia. Moreover, landscape pattern affected differently the single communities, the turnover among communities and the pool of species within the patch (α, β, and γ components). Our results call for the combined inclusion of FD and PD and their partitions into ecological analyses, being TD too crude to capture the comprehensive and contrasted response of plant diversity to landscape spatial pattern.     

北京地区热力景观格局及典型城市景观的热环境效应

城市热环境是城市生态环境中的一个重要指标,将景观生态学理论融入到热环境研究中,尝试探讨北京地区热力景观格局及城市公园、道路景观的热环境效应。地表温度反演是分析热力景观格局及典型城市景观热环境效应的前提,论文以北京地区为例,首先利用两景ASTER影像数据采用TES算法定量反演地表温度。通过半变异函数分析地表温度空间异质性,确定最大采样尺度,然后在景观统计软件Fragstats中,计算不同粒度下的景观格局指数,分析热力景观格局及其尺度效应。通过景观斑块特征分析和缓冲区分析,探讨公园景观斑块、道路景观廊道特征的热环境效应。总体上公园景观对应的平均温度随着公园面积、边界长度的增加而减小,随着公园周长面积比增大而增大;随着距离公园渐远,地表温度升高,且升温趋势变缓。随着道路密度增加,道路平均温度显著升高,标准差显著降低,道路密度等级与道路平均温度的相关系数达到0.8021;随着距离道路中心线距离增加,缓冲区内的平均温度略有下降,但变化微弱。因此,应充分重视公园景观在缓解城市热环境方面的作用,合理布局城市道路。     

20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的数量特征与分形结构模型研究

以上海中心城区为空间范围,以RS和GIS为技术手段,运用多样指数、优势度、破碎度、分离度等指标,研究20世纪下半叶以来上海城市景观镶嵌结构及其演变的数量特征;运用分形理论建立各种景观形态的分形结构模型,以分维数为依据分析各种景观形态的复杂性;基于GIS的空间分析功能,探讨影响景观格局及其演变的主要因素。研究结果表明:(1)上海城市景观的空间扩展,在空间上和时间都是不均匀;(2)随着时间的推移,景观多样性和破碎度变大。优势度变小;(3)住宅、工矿和其它城市景观的分离度明显地呈减小趋势,农田和村镇的分离度呈增大趋势,道路和河流水域的分离度变化幅度不大;(4)各种景观斑块形态的复杂性程度(分维数的平均值)排序为:道路>河流水域>农田>住宅>村镇>工矿>在建景观>其它城市景观;(5)从各种景观形态的演变过程来看,住宅斑块形态逐渐趋于复杂化,斑其块形态的分维数呈缓慢地增大趋势;工矿、道路、其它城市景观、农田、村镇等五种景观斑块形态的变化,经历了由简单到复杂,再到简单的变化过程,其分维数在1947-1988年期间呈增大趋势,1988年时增至最大,随后开始逐渐减小;(6)影响上海城市景观格局及其演变的因素主要包括河流廊道、原有基础、交通廊道、经济发展、规划控制等几个方面。