岷江上游干旱河谷区域空间变化的定量判定

采用遥感和地理信息系统技术,准确界定了岷江上游干旱河谷的范围,在此基础上分析了岷江上游干旱河谷的面积变化及其边界分布海拔的最高上限在垂直方向上的抬升距离。结果表明,干旱河谷面积在不断扩大,由1974年的93140hm2扩大到2000的123078hm2,其中1995～2000年间年变化率较1974～1995年有所降低;岷江上游干旱河谷的边界沿山体向上攀升非常迅速,1974岷江上游干旱河谷边界的最高上限海拔为3128m,1995年为3167m,较1974年抬升了39m;2000年为3181m,与1995年相比沿垂直方向向上抬升了14m。1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m,大约平均每年抬升2m。为了遏制干旱河谷进一步扩大的趋势,必须加大植被恢复和生态建设力度。     

岷江上游干旱河谷景观变化及驱动力分析

基于遥感和地理信息系统,应用景观格局分析软件,研究了岷江上游干旱河谷1974-2000年的景观变化,并对其驱动因子进行了分析.结果表明,岷江上游干旱河谷的面积在不断扩大,灌木林地面积占景观面积的60%以上,为景观基质.在景观类型面积比例的变化中,耕地的变幅最大.干旱河谷的整体形状较简单,1974-1995年破碎化程度和异质性程度持续增加,1995-2000年表现为降低趋势,而斑块内部的连通性先降低后增加,具体表现为斑块密度、多样性指数先增大后减小,蔓延度指数先减小后增大,而边界密度和分维数持续减小.人口增长和国家政策是导致岷江上游干旱河谷景观变化的主要驱动力.     

岷江上游花椒地/林地边界土壤水分影响域的定量判定

在岷江上游干旱河谷区,选取典型的花椒地/林地边界,利用TDR仪测定干旱条件下、雨后和每月0～15 cm土层水分含量,并用移动窗口法判定土壤水分的边界影响域.结果表明,若用移动窗口法对土壤水分的边界影响域进行判定,当窗口宽度为8～12时,边界影响域较易判定.年内土壤水分随时间变化而变化.这种变化可分为土壤水分上升期、高峰期和消退期3个时期.干旱条件下土壤水分的边界影响域较小,其宽度约从花椒地6 m到林地2 m;雨后土壤水分的边界影响域有较大增加,其宽度约从花椒地12 m到林地2 m;年内土壤水分的边界影响域宽度约从花椒地10 m到林地2 m之间变化.不同季节土壤水分的边界影响域不同,并随着季节的变化呈动态变化.从生态学意义上讲,岷江上游地区目前进行的将花椒地退耕成林地、栽植树苗的措施是不可取的,该区退耕还林的最好方法应该是退耕,使其灌木林或草本植物自然生长.     

岷江上游森林景观边界效应

应用地理信息系统和遥感技术对岷江上游森林景观在景观尺度上的边界效应进行了分析.结果表明:人工形成的林-农边界较清晰、其植被过渡明显,林地边缘的生物量低于林地内部,影响域为60m,农田边缘的生物量高于农田内部,边界效应范围为60～90m;自然形成的林-草边界过渡缓和,林地边缘的生物量低于林地内部,而草地边缘的生物量高于草地内部,边界效应对林地的影响范围为60m、对草地的影响范围为45～75m;林-灌边界的边界效应类似林-草边界,对林地影响域为60m,对灌木林地的影响域在45～75m之间.     

岷江上游地区近30年森林生态系统水源涵养量与价值变化

根据岷江上游地区自然地理环境条件的差别,将该区森林植被划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林和灌木林等4个类型,利用年降雨量、林冠截流量数据、径流系数以及"影子价格"等方法,计算和评述了该区森林生态系统水源涵养效益;并利用遥感4期影像分析了岷江上游地区森林生态系统水源涵养量的变化原因.结果表明:2000年岷江上游森林生态系统年水源涵养量最高,为1.3892×1010 m3,经济价值为93.07亿元.去除降雨量的影响后,在各时期年降雨量为705 mm的情况下,岷江上游地区1986年的水源涵养量最高,为1.3348×1010 m3,经济价值为89.43亿元;1995年水源涵养量下降,为1.2320×1010 m3,经济价值为82.54亿元;2000年水源涵养量及经济价值与1995年基本持平.造成这一现象的主要原因是20世纪90年代岷江上游森林景观受到人为的严重破坏,而随后实施的"天然林保护工程"与"退耕还林还草"政策,加强了人工植被恢复建设,改善了森林生态系统,使森林生态系统水源涵养量有所恢复.     

岷江上游景观边界网络格局分析

格局与过程是景观生态学研究的核心内容,与基于斑块的研究相比,基于边界的研究是格局与过程研究的一个新的切入点.以岷江上游地区为例,基于TM影像数据,应用RS、GIS、Fragstats等软件,选用边界长度、边界密度、边界海拔、结点数量、网眼大小、网络连接度等指数,研究了景观边界网络格局的变化,并分析了与之相关的生态过程.结果表明,在1974～2000年期间,由于人为干扰强度的加剧,岷江上游景观边界网络结构变得更加复杂,在早期以边界长度增加为主,网络连接度变大,在后期以边界数量和结点数量增加为主,网络连接度变小;森林景观与低坡位景观类型间的边界减少,森林下线上移;农田与林地的边界在早期增加,1986年后减少,而与灌木林地的边界持续增加;随着林地的蚀退,森林结构变得简单化,而农田、灌木林地、草地等景观类型的结构变得更加复杂.     

岷江上游干旱河谷农林边界影响域的研究

对岷江上游农林边界的影响域进行研究,以提高该区管理农田和林地的水平．共调查3种类型农林边界10条样带,采用移动窗口法对植物多样性的数据进行分析,结果表明,当窗口宽度达到6～10时。SED曲线的变化趋向稳定,并且在曲线上有一或两个峰值出现．不同类型边界的影响域是不同的,但均在距边界50m内．各类型边界的影响域多在12～30m之间．6条林地样带只有M2和M6样带林地的影响域被确定,而4条农田样带的影响域均被确定．影响域的大小取决于边界两侧斑块类型和地形以及小气候等因子,但坡向对其影响不大;移动窗口法能有效地刻画边界动态,是一种分析边界简单而有力的工具．这些结果有利于进一步理解干旱河谷区农林间的相互作用．     

基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析

以岷江干旱河谷为研究区,基于GIS技术和移动窗口法对其景观格局梯度变化进行分析,以期为区域的景观格局优化和管理提供支持。根据研究区的形状特征,分别沿干流和支流设置4条样带;选取景观水平下的景观指数,利用FRAGSTATS3.3软件分别采取标准法和移动窗口法获得不同尺度下的景观指数值;综合利用景观指数粒度效应分析、区域面积信息守恒评价方法和景观指数幅度效应评价曲线确定研究区景观格局梯度分析移动窗口尺寸,并计算了此窗口尺度下4条样带上的景观指数,得到沿样带方向的景观梯度格局。结果表明:岷江干旱河谷的景观基质是灌木林地,面积占73.82%。有林地和草地的景观异质性低,居民地和耕地斑块破碎化程度较大。确定了50m的栅格大小,250m的移动窗口尺寸为研究区景观格局梯度分析的窗口尺度;4条样带上各景观指数均随景观类型变化出现不同幅度的上下波动特征,梯度特征明显。处于景观类型过渡地带的区域,景观多样性和异质性增加,破碎化程度高;干旱河谷景观格局梯度变化主要受地形、水热因子,以及堤坝建设和土地开发利用影响。研究作为一种有益的尝试,更精细地分析了研究区的景观格局,能够为河谷地区景观格局量化分析提供参考,但也存在一定不足,需要在今后工作中继续深入研究。     

岷江上游典型时期景观格局变化及驱动力初步分析

岷江上游地区是我国一个重要的大尺度、复合型生态过渡带,也是一个生态系统脆弱区,研究其景观格局的变化,对于构筑我国的生态格局安全具有十分重要的意义．本研究利用岷江上游地区1986、1995、2000年3个时期的TM影像,分析了3个时期的景观特征以及变化．结果表明,岷江上游整体景观水平以草地景观为基质、森林景观以及其他景观类型作为斑块镶嵌其中．森林景观面积经历了从1986～1995年的上升,而后到2000年的下降过程;草地景观高盖度草面积不断减少;同时,森林景观和草地景观斑块总数一直增加,破碎化趋势明显．岷江上游景观格局变化的驱动因子主要是日益增加的人口数量而导致的人为干扰,包括对土地利用方式与利用强度的改变、森林资源的掠夺性开采、草地资源的过度放牧以及气候、土壤等自然因素的变化．     

岷江上游林农边界网络的生态效应

应用地理信息系统软件从遥感影像中提取出岷江上游的农田边界类型图,结合坡面尺度上林农边界效应的分析结果,对林农边界效应在景观尺度上的影响进行了研究。结果表明:研究区的农田边界共有5种类型,分别是农田与林地、灌木林地、草地、水体、建筑用地之间的边界,其中林农边界长2473.68km,占农田边界的37.57%,广泛分布在岷江干流及其支流的河谷中,在很大范围上影响着农田的土壤水分和生物多样性,对林地的影响相对较小;边界效应使林地边缘和农田边缘的土壤水分低于其内部,研究区有2103hm2的农田和371hm2的林地的土壤水分受到边界网络影响,分别占研究区农田面积和林地面积的2.33%和0.03%。由于土壤水分是制约研究区植物生长的限制性因子,且岷江上游的农田斑块面积较小且分布零散,因此应避免农林复合景观中边界密度进一步增加。     

洞庭湖流域中上游地区景观格局变化及其驱动力

基于GIS、RS技术,对1980—2000年洞庭湖流域中上游地区景观格局的时空变化特征进行了研究,并分析了该区景观演变的驱动因素.结果表明：1980—2000年,研究区不同景观类型间的面积变化差异较大,其中,面积变化显著的景观类型从大到小依次为有林地、山地水田和疏林地;景观面积的变化主要发生在山地区和丘陵区,且由东往西呈减少趋势,即湘水流域的景观面积变化最大,然后依次为资水流域、沅水流域和澧水流域.1980—1995年,各类景观的斑块形状大多呈现简单和规则化趋势,1995年后其复杂程度逐步增加.农村人口对自然生态系统的压力、流域发展对自然资源的依赖程度、为维持自然生态系统功能进行的投入以及农业产业政策调整是研究区景观格局变化的最主要驱动力.     

岷江上游干旱河谷耕地和居民用地的空间特征

以岷江上游干旱河谷耕地和居民用地为对象,用景观格局分析软件FRAGSTATS3.3计算了4个景观格局指数,利用ARCMAP9.0分析了耕地和居民用地与其它景观类型间的空间邻接特征,基于数字高成模型(DEM)研究了耕地和居民用地与海拔及坡度的关系。结果表明:灌木林地是干旱河谷的景观基质;耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小,形状简单;耕地大多在1700~3000m的区域,陡坡耕种比较严重,与灌木林地具有较高的邻接长度和数目;居民用地间隔较远,在低海拔地区分布相对较密,高海拔地区分布比较分散;对居民用地在空间结构影响最大的是耕地的分布。     

华北农牧交错带农田-草地界面土壤水分影响域分析

在华北农牧交错区,选择线状边界的农田与草地典型区进行调查与土壤水分测定,采用移动窗口法,对农田-草地景观界面表层（0～20 cm）土壤水分影响域进行研究.结果表明：界面水分的影响域为草地6 m到农田4 m,总宽度10 m,属急变型界面;将农田-草地景观界面划分为3个功能区：农田功能区、草地功能区和农田-草地复合功能区.其中农田-草地复合功能区的土壤含水量变化剧烈,而草地功能区与农田功能区内土壤水分基本呈线性分布;草地生态系统土壤平均含水量比农田高约1 g·g^-1,这主要是由于草地开垦为农田后风蚀等作用而引起的土壤毛管持水力下降所致.作为植被覆盖不同的两个生态系统,不同的植物蒸腾和地表蒸发,可使不同功能区的土壤含水量产生明显差异,从而使土壤水势发生变化,使水分跨生态系统运移成为可能.     

川西高原山地美味牛肝菌气候生态适宜性及潜在分布

利用数字高程模型(DEM)数据、土地覆盖栅格数据、四川省52个站点和4个其他省市站点的气象观测数据,基于美味牛肝菌的生物学特性,结合前人研究成果,系统分析了川西高原山地美味牛肝菌的气候生态适宜性。选取气温、降水、植被等影响因子作为区划指标,应用集优法,通过GIS分析本区美味牛肝菌资源的潜在分布。结果表明: 美味牛肝菌潜在分布区的北界在32° N附近,海拔上限约为3000 m,下限约为800 m,总面积约286.3万hm²,约占研究区整个行政区域面积的9.7%;29° N以南的攀西地区是美味牛肝菌的主要潜在分布区,核心分布区在攀西地区中南部,攀西分布区面积约占全部潜在分布区的90%,其中,适宜区面积约占20%,次适宜面积约占80%。适宜区主要分布于攀西地区雅砻江以东的安宁河流域、海拔1000~2600 m的山区;次适宜区主要是适宜区分别向上、向下延伸到海拔3000和800 m左右的林区;海拔3000 m以上的高原高山区和海拔800 m以下的干热河谷区为不适宜区。     

中国陆地生态系统生态资产测量及其动态变化分析

利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数测量的基础上,通过建立生态资产计算模型,对中国陆地生态系统1992、1995和2000年的生态资产进行测量,并据此绘制中国陆地生态系统多年的生态资产空间分布图.结果表明,中国陆地生态系统1992、1995及2000年的生态资产分别为8.148×10¹²元、1.086×10¹³元和1.244×10¹³元人民币.从单位面积价值来看,森林的平均单位面积价值最高,为24 673元·hm^-2;其次为湿地(21 353元·hm^-2),说明森林和湿地对生态资产的贡献最大.从生态资产的空间分布来看,中国陆地生态系统的生态资产总体空间分布由东向西递减,由中部向东北和南部递增,这与植被的地带性分布梯度基本一致.受气候变化和人类活动的影响,20世纪90年代以来中国陆地生态系统的生态资产呈上升趋势,其最大值的空间分布也明显向南移动,总体变化率在20%左右,但生态资产与GDP的比值则显著下降.     

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.     

伊犁河谷北坡垂直分布格局及其与环境的关系——一种特殊的双峰分布格局

针对伊犁河谷北坡山地的植物多样性和土壤因子沿海拔的分布方式进行研究。对研究地海拔1000-2200m植物和环境特征进行调查,选取群落样地总数为44个,共调查到植物种155种,其中乔木7种、灌木18种、草本130种,调查到的群落类型完全涵盖了研究区所有沿海拔上升的群落类型。通过NLFS高级模拟显示总的物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数都与海拔呈现先升高后降低,再升高的一个特殊分布格局。出现了两个较高的物种丰富度地带,其中一个是低山荒漠到落叶阔叶林,另一个是山地草原到针叶林带。土壤养分和盐分也表现出了类似多样性的分布格局。通过PCA和相关分析表明,环境因子控制着物种丰富度和它的分布方式。水分在低海拔比较重要,在高海拔温度比较重要,而由于逆温层的作用,在较高海拔的针叶林带物种多样性出现了上升。物种丰富度与土壤总盐呈现显著负相关关系(r=-0.343),与土壤全盐也呈现显著负相关关系(r=-0.341)。Simpson指数与土壤pH值呈现显著负相关关系(r=-0.465)。Shannon-Wiener指数与土壤电导率呈现显著负相关关系(r=-0.367)。Pielou均匀度指数与土壤电导率呈现极显著负相关关系(r=-0.477),总之,多样性指数和土样盐分表现出了强相关性。这个研究为伊犁河谷植被与植物资源的保护和利用提供重要的科学依据,为河谷区山地植被与环境关系提供基础科学理论,为山地退化植被的修复提供参考案例和可借鉴的基础性数据。     

Gradational Forest Change along the Climatically Dry Valley Slopes of Bhutan in the Midst of Humid Eastern Himalaya

Altitudinal forest and climate changes from warm, dry valley bottom (1250 m a.s.l.) to cool, humid ridge top (3550 m a.s.l.) along the typical dry valley slopes of the Bhutan Himalaya were studied. Annual mean temperature decreased upslope with a lapse rate of 0.62 °C·100 m⁻¹ from 18.2 °C at the valley bottom to 4.3 °C at the ridge top. On the contrary volumetric soil moisture content increased from 14.7 to 75.0%. This inverse relationship is the major determinant factor for the distribution of different forest types along the altitudinal gradient. Based on the quantitative vegetation data from 15 plots arranged ca. 200 m in altitude interval (1520–3370 m a.s.l.), a total of 83 tree species belonging to 35 families were recorded. Three major formation types of lower and upper coniferous forests, and a mid-altitude evergreen and deciduous broad-leaved forest were contrasted. Including two transitional types, five forest zones were categorized based on cluster analysis, and each zone can be characterized by the dominants and their phytogeographical traits, viz. (1) west Himalayan warm, dry pine (1520–1760 m a.s.l.), (2) wide ranging east-west Himalayan mixed broad-leaved (1860–2540 m a.s.l.), (3) humid east Himalayan evergreen broad-leaved (2640–2820 m a.s.l.), (4) cool, humid east Himalayan conifer (2950–3210 m a.s.l.), and (5) wide ranging cold, humid conifer (3305–3370 m a.s.l.). Structurally, total basal area (biomass) increased from 15.2 m² ha⁻¹ in the pine forest (1520 m) to 101.7 m² ha⁻¹, in the conifer forest (3370 m a.s.l.). Similarly, soil organic carbon increased from 2.7 to 11.3% and nitrogen from 0.2 to 1.9% indicating dry, poor nutrient fragile ecosystem at the dry valley bottom. We concluded that low soil moisture content (<20%) limits downslope extension of broad-leaved species below 1650 m a.s.l. while coldest month’s mean temperature of −1 °C restricted the upslope extension of evergreen broad-leaved species above 3000 m a.s.l. Along the dry valley slopes, the transition from dry pine forest in the valley bottom, to a mixture of dry west Himalayan evergreen and deciduous east Himalayan broad-leaved, and to humid evergreen oak–laurel forests feature a unique pattern of forest type distribution.