纵向岭谷区澜沧江流域景观生态安全时空分异特征

以1985年、1995年和2000年纵向岭谷区的核心区-澜沧江流域的土地利用数据为基础,在GIS软件的支持下,以破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型的脆弱度为评价指标研究澜沧江流域景观生态安全的时空分异特征.研究表明,在这16a期间,景观结构变化导致景观生态安全指数在时空分异性较强,生态安全程度呈下降趋势,由于研究区特殊的地形、地貌特征,澜沧江流域的上、中、下游的生态安全指数分布形态及其下降幅度存在较大的差异,较低的生态安全指数(ES≤0.5)主要分布于该流域的下游呈东北-西南近"Y"形并沿江扩展,而较高的生态安全指数(ES≥0.6)主要分布于流域的中游呈东南-西北方向并沿江萎缩.人类的经济开发活动主要是在景观层次上进行,景观也是区域生态环境管理的基础单元之一,应用景观方法研究生态安全,揭示不同景观类型间的迁移转化特征并进一步识别区域生态环境的变化趋势及其内在因素,对区域生态建设和资源开发具有指导意义.     

伊洛河流域草本植物群落物种多样性

生物多样性沿环境梯度的变化是生物多样性研究的重要内容,环境梯度包含了多种环境因子(海拔高度、水热条件、人类扰动等)的综合。以伊洛河流域草本植物群落为对象,沿河从入黄河口到河源地选取典型样地调查研究伊洛河流域草本植物群落物种多样性及其分布格局。结果表明:物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数沿河均稍呈"S"型曲线变化,不同群落类型中分布格局差别不大,各群落类型中的物种丰富度和多样性均呈现出中游丘陵山地交界区最高,上游河源区次之,下游平原地区最低的趋势;β多样性指数的变化趋势与α多样性较一致,总体上呈现出中游丘陵山地区物种更替速率较快,平原区更替较慢;在流域内上游河源地属于自然植被区,人为干扰较轻,具有较高的物种多样性,物种替代主要受物种的竞争扩散能力和生境条件的制约;在下游平原农业区,人类活动强烈,区域内以人工生态系统为主,物种组成简单,物种替代具有跳跃性的特征,主要受人类活动的制约;在中游从自然生态系统向农业生态系统的过渡区域,人类活动的扰动有一定的强度,导致该区域内自然分布种和伴人种混合生长,具有较高的物种多样性和较快的物种替代速率。总体上伊洛河流域草本植物群落物种多样性分布格局强烈的受到人类活动的影响,物种替代速率较高。     

北京市主城区城市森林景观格局特征分析

城市森林是城市生态文明建设的重要组成部分。该文以北京市五环内城市森林为研究对象,以2016年9月16日的GF-2遥感影像为数据源,依据景观和生态服务功能将城市森林划分为附属庭院美化林、道路河流防护林、城区公园休闲林和城市郊野游憩林四个类型,并运用面向对象法提取不同类型的城市森林数据信息,制作生成专题图,同时运用Fragstats 4.2软件对景观斑块数量和构成、破碎度指数、分维数、辛普森多样性指数、辛普森均匀度指数、聚合指数等指标进行计算。结果表明:高分影像在城市森林信息提取上具有优势,分类总体精度高达90.36%,Kappa系数达0.88;北京主城区城市森林总面积为22 514.79 hm 2 ,林木覆盖率为32.35%;城市森林斑块分布不均,大型、特大型斑块数量占总数比例13.62%,但面积占比高达73.20%,中小斑块的生态价值有待挖掘;不同城市森林类型特征存在差异,附属庭院美化林和道路河流防护林为优势景观类型,但两者破碎度高,聚合度差,分布零散,城区公园休闲林和城市郊野游憩林面积占比相对较小,南部城区公园建设薄弱;城市森林景观指数随城市拓展呈规律性变化,景观破碎度自市中心向外逐渐减小,二环内破碎度高达183.50。基于研究结果,建议北京市在城市森林建设中加强对中小斑块的资源整合,增建口袋公园;加强道路河流防护林建设,用以连接城区公园休闲林和城市郊野游憩林等大型斑块,同时加强南部城区公园建设;加强城市森林整体空间调控,对三环内老城区进行补植,对三环以外城市森林优化经营技术,提高整体城市森林覆盖度和质量。     

地形因子对森林景观格局多尺度效应分析

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构动态变化以及景观格局沿高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应,分析了不同地形因子对森林景观分异的影响。结果表明,在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素。以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位。地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,为森林分异多尺度格局提供了较强的综合解释能力。     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化及其生态效应

根据1976、1989、2000和2005年遥感影像以及新疆玛纳斯河流域气象站的数据,利用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了1976—2005年新疆玛纳斯河流域的景观格局变化及其生态效应. 结果表明：1976—2005年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为农田、草地、居民地面积的增加以及森林、湿地、沙漠、冰雪面积的缩减;从景观水平上看,研究区斑块个数、景观形状指数、蔓延度指数均有所增加,香农多样性指数减小;从类型水平上看,该区各景观组分的异质性指数及其变化过程均有较大差异,体现了研究区景观生态系统的复杂性;玛纳斯河流域景观格局变化的生态效应主要表现在湿地面积萎缩的负效应以及流域蒸发量减小和空气湿度增加的正效应. 1976—2005年间,研究区湿地面积由415.7 km²降至297.4 km²,降幅达28%;蒸发量的年均降幅为0.91 mm;空气相对湿度的年均增幅为0.037%.     

基于土地利用/覆被变化的流域景观格局与水沙响应关系研究

以黄河流域的2个典型流域为研究对象,借助GIS和Fragstats平台与长系列水沙数据,分析流域景观格局和水沙变化特征,并探讨景观指数与径流输沙的关系。结果表明:(1)两个流域优势景观类型为草地,1985—2010年间变化最大的景观类型分别为未利用土地(25a变幅为453.94 km~2)和耕地(25a变幅为52.85 km~2);(2)秃尾河流域景观均向规则、高连通和高度聚集的方向发展。孤山川控制流域内景观多样性和聚集度逐渐增加,整体向好。秃尾河流域景观稳定性指数高于孤山川流域,两流域草地和未利用土地地稳定性均呈增加趋势,而城乡工矿用地则相反。(3)流域年径流量和泥沙量均呈现逐年同步减小的趋势。秃尾河年径流量明显高于孤山川,但孤山川流域泥沙量与秃尾河流域相近。两流域径流泥沙相关关系显著,秃尾河流域相关系数(0.48)明显低于孤山川流域(0.85)。(4)景观指数与径流量、泥沙量呈显著线性相关,其中景观多样性相关的指数SHDI、SIDI、SHEI和SIEI均与径流呈极显著正相关,而泥沙仅与CONTAG、COHESION呈显著负相关。     

基于土地利用变化的玛纳斯河流域景观生态风险评价

摘要：随着人类活动范围日益扩张和强度增加,景观生态风险评价已经成为预测和衡量生态环境质量和动态演化的重要手段。本文以玛纳斯河流域（简称玛河流域）为研究区,选取2000、2005、2010和2015年4期Landsat TM/ETM遥感影像,运用ENVI软件对研究区土地利用类型进行解译,定量分析流域近15年来土地利用动态变化特征,基于景观格局指数,采用地统计学方法,探究玛河流域景观生态风险程度及时空分异特征。结果表明：（1）2000—2015年,玛河流域景观格局发生了较大变化,耕地景观面积增加最多（2638.31 km^2）,主要由草地和未利用地转入;未利用地景观面积减少最多（2559.99 km^2）,主要转化成了草地、耕地和林地;（2）将流域景观生态风险划分为5个等级,研究期内流域低、中风险区面积增加而较高、高风险区面积减少,整体景观生态风险指数减小,所以研究区生态环境在整体上呈现好转;（3）2000—2005年、2010—2015年玛河流域在景观风险分布格局上发生较小变化,但2005—2010年流域景观风险分布格局发生较大变化,主要是中、较高和高风险区向流域南北方向分散并转移,低风险区向流域北部转移。     

中国东北区沼泽湿地景观的动态变化

以GIS和RS技术为关键技术平台,分析了1986~2000年东北区沼泽湿地的动态变化特征。东北区沼泽湿地较为丰富,多年平均沼泽率为3.66%;但地区分布不均匀,最大沼泽率(乌苏里江区)是最小沼泽率(绥芬河区)的407.67倍;沼泽湿地分布面积整体上呈下降趋势。东北地区沼泽湿地多年平均分布重心位于东北区几何中心北东方向,距离为150.62 km,反应了东北地区沼泽湿地景观“北多南少”的整体态势;从分布重心的年均变化程度来看,东北地区沼泽湿地受干扰的程度在1986~1996年小于1996~2000年,但各分布区间的差异明显;从各分区沼泽湿地的景观类型的动态变化来看,东北区沼泽湿地的动态变化主要受到农业开发活动(包括牧业)的影响;从沼泽湿地景观格局的动态变化来看,东北地区多年平均斑块面积为1.99 km2,但呈增加趋势;从分维特征的角度来看,东北区沼泽湿地景观平均分维指数整体上呈增加趋势,表现为斑块形状渐趋复杂。     

孟家岗林场森林景观结构动态分析

以黑龙江省孟家岗林场1989年和2006年两期森林资源二类调查数据为基础,结合林相图,利用GIS技术和景观格局分析软件包FRAGSTATS进行分析,提取森林景观要素内部结构指标等景观指数,并对孟家岗林场近20年的景观格局的动态特征进行了系统的分析。研究结果表明：由于孟家岗林场森林景观要素类型的增加以及多样性和优势度指数的增高,使得森林景观的分离度和破碎度也在增加;虽然落叶松林为该研究区域的优势景观要素类型,但其优势度却在逐渐降低,表明落叶松景观要素在向其它景观要素类型转化;首次对孟家岗林场进行景观内部结构指数分析,表明阔叶树和混交林景观要素类型是以成、过熟林为主,三大主要针叶树种以中龄林和近熟林为主。人为干扰的加剧,使针叶林年龄结构趋于单一化。     

黑龙江省森林景观多样性动态

讨论了1949—1981年黑龙江省森林景观多样性的动态。利用1949年和1981年森林资源分布图,选取7个有代表性的度量景观多样性的定量指标：斑块密度、周长-面积分数维、聚集度、斑块散布与毗连指数、Shannon多样性指数、优势度、均匀度,在ESRI’S ARCGIS 8和FRAGSTATS 3．3软件支持下,系统研究了景观元素空间格局的变化。结果表明在近32年的时间进程中,区域森林景观破碎化现象加剧,其中以红松(Pinus koraiensis)林的破碎化最为严重。从斑块多样性、格局多样性和类型多样性的动态变化分析看出,原生的景观斑块类型在数量上不断减少或被异类景观所代替,即景观类型所占景观表面的百分比发生了变化,从而引起景观内部空间格局的改变。整个森林的景观多样性和景观类型分布的均匀性降低,优势度增加。人类不合理的经济活动,如毁林开荒、乱砍滥伐等,改变了景观异质性,从而造成景观多样性的变化。现在应该把对森林的保护和经营提到日程上来。天然林保护工程的实施对于促进林业部门休养生息、培育与保护森林资源,保护生物多样性和改善生态环境等具有重要意义。保护现有森林资源,实行采育结合,实施天然林保护工程,使森林的经营走可持续发展的道路是切实可行的解决办法．     

社区水平森林景观格局动态特征与驱动因素

基于高分辨率SPOT-5影像、TM影像和农户调查数据,以及相关辅助数据,选取三峡库区典型森林大县石柱县三星乡石星村为样区,利用景观格局指数与Logistic回归分析法,对1994—2014年间的森林景观格局的动态特征及其影响因素进行分析,旨在丰富人们对社区水平森林景观格局动态的理解和认识,为森林景观恢复和可持续经营策略的制定提供科学依据。结果表明:(1)样区森林景观一直占据20年间景观基质的主导地位,空间分布上退化原始林主要集中分布在中东部低山、深丘区,次生林、退化林地和人工林呈镶嵌格局,分散于主要基质性景观中;(2)20年间样区森林景观整体呈先减少后增加的"U"型格局,表现为1994—2004年间的退化与2004—2014年间的恢复两个截然相反的过程,且这一过程主要发生在森林景观与水田、旱地、居民点、道路等接壤区;(3)2004—2014年间森林景观的演化趋势与1994—2004年间整体上呈反向趋势,空间格局上,这一阶段森林景观的恢复主要出现在1994—2004年间森林景观所发生退化的区域;(4)20年间样区森林景观在斑块水平上呈明显异质性分布,3个截面年份不同森林景观破碎化程度的总排序均为退化林地人工林次生林退化原始林,且退化原始林、次生林和退化林地的破碎度变化趋势相同,均为先增后减;(5)20年间样区森林景观在景观水平上的破碎度呈现先增强后减弱趋势,且2014年的破碎化程度恢复至低于1994年的水平,进一步说明在退化后的森林景观恢复过程中,生态完整性的恢复速度远低于破碎速度;(6)社会经济因素对20年间样区森林景观变化的影响最突出,其中,最主要的影响因素是人口密度变化,先增后减的变化使生态压力随之增减,进而导致森林景观的退化与恢复。其次是农民人均纯收入变化,特别是2004—2014年农民人均纯收入的增加,促进能源结构的转型,减少了对森林景观的依赖和干扰。空间距离对森林景观的影响具有稳定的持续作用,居民对森林景观的干扰多经由距离因素而实现。自然因素控制大地貌格局,中短时期内对森林景观变化影响不大,次生林和退化林地因处于适宜开发的边缘地带,受自然环境影响较大。     

云南边境山区景观生态风险时空演变及其影响因素

探究边境山区景观生态风险时空演变特征,揭示自然与人类活动对景观生态风险的影响,对维护国际生态安全和保障区域生态系统的稳定性具有重要意义。以云南25个边境县为例,采用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观格局指数构建了景观生态风险评价模型,并分析了风险的时空演变特征,利用地理探测器测度了自然、可达性和社会经济因素对景观生态风险的影响程度。结果表明：2000-2020年研究区景观类型以林地和耕地为主,林地、草地、湿地、冰川和永久积雪面积减少,耕地、灌木地、裸地、人造地表、水体面积增加。景观生态风险平均值持续上升,在空间上表现出显著的自相关性。研究区以较低生态风险、中等生态风险为主,低生态风险、较低生态风险、高生态风险区面积减少,中等生态风险、较高生态风险区面积增加。年降水量、年均气温、距城镇距离、人口地理集中度指数、人口经济地理集中度不一致指数是影响区域景观生态风险的主要因素,在交互探测中年降水量与年均气温、人口地理集中度指数与人口经济地理集中度不一致指数、年降水量与人口地理集中度指数交互作用对景观生态风险的影响较大。     

我国森林景观生态研究进展

综述了我国森林景观生态研究的5个方面的主要内容:森林景观空间格局分析及影响因素、森林景观生态评价、规划及改造研究、森林边际效应及动态、森林景观水平上的生物多样性保护、森林景观动态模型的构建;从加强景观生态建设、促进森林可持续经营的角度,分析了当前中国森林景观生态研究领域存在的主要问题,提出了今后我国森林景观生态研究的主要动态方向.     

Forest cover mediates genetic connectivity of northwestern cougars

Population structure, connectivity, and dispersal success of individuals can be challenging to demonstrate for solitary carnivores with low population densities. Though the cougar (Puma concolor) is widely distributed throughout North America and is capable of dispersing long distances, populations can be geographically structured and genetic isolation has been documented in some small populations. We described genetic structure and explored the relationship between landscape resistance and genetic variation in cougars in Washington and southern British Columbia using allele frequencies of 17 microsatellite loci for felids. We evaluated population structure of cougars using the Geneland clustering algorithm and spatial principal components analysis. We then used Circuitscape to estimate the landscape resistance between pairs of individuals based on rescaled GIS layers for forest canopy cover, elevation, human population density and highways. We quantified the effect of landscape resistance on genetic distance using multiple regression on distance matrices and boosted regression tree analysis. Cluster analysis identified four populations in the study area. Multiple regression on distance matrices and boosted regression tree models indicated that only forest canopy cover and geographic distance between individuals had an effect on genetic distance. The boundaries between genetic clusters largely corresponded with breaks in forest cover, showing agreement between population structure and genetic gradient analyses. Our data indicate that forest cover promotes gene flow for cougars in the Pacific Northwest, which provides insight managers can use to preserve or enhance genetic connectivity.     

塞罕坝自然保护区主要植被类型动态及其驱动力

为探讨塞罕坝自然保护区植被景观动态变化规律及其驱动机制,本文基于3期Landsat TM影像数据(1989、2000和2013年),应用随机森林分类算法和Logistic回归模型,借助土地动态度指标,分析了1989—2013年研究区各植被类型的变化及引起其变化的驱动因素.结果表明:1989—2013年间,灌木林所占比例较小;研究区植被景观变化的主要特征是灌木林的迅速减少和人工林的持续增加,草地和天然次生林变化不明显;不同时期影响各植被类型变化的驱动因素不同,1989—2000年,社会因素如距道路距离、造林总投资是影响各植被类型变化的主要因素,2000—2013年,随着"天保工程"的实施以及自然保护区的成立,自然因素如高程、坡向的影响逐渐加强;社会活动主导了研究区的植被景观动态,而自然因素在一定程度上决定了植被类型的分布格局.     

The genetic structure of populations of Metrioptera bicolor in a spatially structured landscape: effects of dispersal barriers and geographic distance

The stability and long-term survival of animal populations in fragmented landscapes largely depends on the colonisation of habitat patches and the exchange of individuals between patches. The degree of inter-patch dispersal, in turn, depends on the dispersal abilities of species and the landscape structure (i.e. the nature of the landscape matrix and habitat distribution). Here, we investigated the genetic structure of populations of Metrioptera bicolor, a wing-dimorphic bush cricket, in a spatially structured landscape with patches of suitable habitat distributed within a diverse matrix of different habitat types. Using six microsatellite markers, we assessed the effects of geographic distance and different matrix types on the extent of genetic differentiation among 24 sampling sites. We found that forest and a river running through the study area both impede inter-patch dispersal. The presence of these two matrix types was positively correlated with the extent of genetic differentiation between sites. In addition, we found a significant positive correlation between pairwise genetic and geographic distances for a subsample of sites which were separated only by arable land or settlements. For the complete data set, this correlation could not be found. This is most probably because the adverse effect of forest and river on gene flow dominates the effect of geographic distance in our limited set of patches. Our analyses clearly emphasize the differential resistance of different habitat types on dispersal and the importance of a more detailed view on matrix “quality” in metapopulation studies.     

海南岛霸王岭热带天然林景观格局与动态

热带森林是陆地上物种最丰富和结构最复杂的森林生态系统, 同时也是受景观破碎化影响而生物多样性丧失最严重的植被类型。在对海南岛霸王岭热带天然林进行公里网格样方调查的基础上, 采用栅格途径及统计方法对三期遥感影像数据进行了景观格局和动态规律分析。结果表明: 霸王岭热带天然林景观由4个处于不同恢复阶段的林分斑块(I、II、III和IV)组成; 在1986~1998年, 除林分斑块IV外, 大多数斑块类型都发生了显著的变化, 而在1998~2002年, 大多数斑块类型变化不显著。在1986~2002年, 大多数斑块类型破碎化趋势明显, 表现为斑块数、边缘密度持续增加, 以及斑块平均大小和核心区面积不断减小; 恢复较早期阶段的次生林(I、II和III)与恢复较后期林分(IV)之间的距离显著相关。随着与IV距离的增加, 恢复时间短的次生林所占比例逐渐增加。     

Dynamics of Forest Landscape Patterns Along the Main Road in Xishuangbanna

In this paper, we investigated dynamics of forest landscape along the main roads in Xishuangbanna from 1976 to 1988, and from 1988 to 2003, using FRAGSTATS software and the GIS technology, based on the results interpreted from the Landsat MSS TM ETM imageries in 1976, 1988, 2003. Some representative quantitative indices of landscape diversity, including mean patch area, percent of landscape , perimeter-area fractal dimension , aggregation , Shannon′s diversity index , and Shannon′s equality index were used to describe the changes in the spatial pattern of landscape elements. Comparing with whole region of Xishuangbanna during last 27 years , the results showed that the man-made landscape (rubber plantation) and non-forested landscape along the main road expanded faster and their percentage were greater, whereas the natural landscape ( primitive forest patches) reduced faster and its percentage was smaller . There were obviouseffects of road on landscape which the forest coverage was decreased , and rubber plantation landscape was increased with the distance from the road . The natural forest landscape had been fragmented. Especially, the tropical seasonal rain forest was affected severely, while the area and contagion of rubber plantation and shrub increased. The whole landscape pattern along the main road tended to be diversiform, equal and fragmented. The landscape was still dominated by natural landscapes but this dominance was weakening . A case study about the displacement of landscape patch centroids showed that the spatial centroids of many types of landscape, including rubber plantation, tropical seasonal rain forest, mountain rain forest, shrub and non-forested land had moved away from the road. All of these changes in landscape pattern would lead the deterioration of these region environments.     

Local versus landscape-scale effects of anthropogenic land-use on forest species richness

The study investigated the effects of human-induced landscape patterns on species richness in forests. For 80 plots of fixed size, we measured human disturbance (categorized as urban/industrial and agricultural land areas), at ‘local’ and ‘landscape’ scale (500 m and 2500 m radius from each plot, respectively), the distance from the forest edge, and the size and shape of the woody patch. By using GLM, we analyzed the effects of disturbance and patch-based measures on both total species richness and the richness of a group of specialist species (i.e. the ‘ancient forest species’), representing more specific forest features. Patterns of local species richness were sensitive to the structure and composition of the surrounding landscape. Among the landscape components taken into account, urban/industrial land areas turned out as the most threatening factor for both total species richness and the richness of the ancient forest species. However, the best models evidenced a different intensity of the response to the same disturbance category as well as a different pool of significant variables for the two groups of species. The use of groups of species, such as the ancient forest species pool, that are functionally related and have similar ecological requirements, may represent an effective solution for monitoring forest dynamics under the effects of external factors. The approach of relating local assessment of species richness, and in particular of the ancient forest species pool, to land-use patterns may play an important role for the science-policy interface by supporting and strengthening conservation and regional planning decision making.     

Developing approaches for linear mixed modeling in landscape genetics through landscape‐directed dispersal simulations

Dispersal can impact population dynamics and geographic variation, and thus, genetic approaches that can establish which landscape factors influence population connectivity have ecological and evolutionary importance. Mixed models that account for the error structure of pairwise datasets are increasingly used to compare models relating genetic differentiation to pairwise measures of landscape resistance. A model selection framework based on information criteria metrics or explained variance may help disentangle the ecological and landscape factors influencing genetic structure, yet there are currently no consensus for the best protocols. Here, we develop landscape‐directed simulations and test a series of replicates that emulate independent empirical datasets of two species with different life history characteristics (greater sage‐grouse; eastern foxsnake). We determined that in our simulated scenarios, AIC and BIC were the best model selection indices and that marginal R² values were biased toward more complex models. The model coefficients for landscape variables generally reflected the underlying dispersal model with confidence intervals that did not overlap with zero across the entire model set. When we controlled for geographic distance, variables not in the underlying dispersal models (i.e., nontrue) typically overlapped zero. Our study helps establish methods for using linear mixed models to identify the features underlying patterns of dispersal across a variety of landscapes.