气候变化情景下天宝岩国家级自然保护区森林景观演替长期动态模拟

气候变化将会对森林树种结构、空间结构以及林龄结构等产生重大影响,准确预测森林景观演替对未来气候变化的响应,不仅能够为科学管理森林生态系统提供理论依据,而且对制定生物多样性保护与珍稀物种保护策略也具有重要意义。本文运用LANDIS Pro 7.0与LINKAGES模型,模拟天宝岩国家级自然保护区8个树种在2种不同气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来300年的森林植被演替动态,分析森林景观格局变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：毛竹、马尾松、猴头杜鹃、长苞铁杉以及杉木的潜在面积分布与景观格局指数对气候变化的响应较为显著。在气候变化情景下,各树种的景观分维度均介于1.03—1.08,保护区内各景观斑块相对简单规则。毛竹、猴头杜鹃和杉木聚集度下降趋势明显而斑块密度显著上升,长苞铁杉随演替进行面积逐渐减少而聚集度相对较高且斑块密度剧增,马尾松斑块密度缓慢增加而聚集度先降后升,随气候变化这些树种的景观完整度都遭到了不同程度的破坏,且在RCP8.5气候情景下景观破碎化更严重。而气候变化对阔叶林与柳杉的影响则较小,且阔叶林在演替期间斑块密度下降而聚集度稳中有增,潜在面积分布呈现出良好的...     

庐山风景名胜区景观格局动态及其模拟

在遥感和GIS技术支持下,以1988和2000年的TM影像为主要数据源,采用景观格局指数方法分析了庐山风景名胜区的景观空间格局特征和变化情况。结果表明,庐山的景观格局在过去的12a内发生了较大的变化,阔叶林由1988年的25.88%上升到2000年的54.51%,年均增加782.43hm2,总增加面积与针叶林、灌草地和耕地的总减少面积相当。针叶林、灌草地、建设用地和未利用地的斑块数量和斑块密度呈现出快速增长的趋势,其中以灌草地年均增加123.42块为最高;与此相反的是水体、阔叶林和耕地的衰减,其中耕地以年减少约246.42块的减速最为迅速。针叶林和灌草地的破碎化进一步加强,而阔叶林则填补了前两者减少面积的空白。1988年灌草地的最大斑块指数列居各景观类型之首,12a后这一优势为阔叶林景观所取代。建设用地总体变化幅度不大,但已经呈现出明显的扩散化趋势。两期的灌草地的景观形状指数和分维度位居各类型景观之首,表明受外来干扰强度最小;耕地的复杂性变化最快,形状指数和分维度分别下降了44.5744和0.0726。庐山的香农多样性和香农均匀度随时间的迁移而有所下降,分别下降了0.2394和0.1231,同期景观破碎化指数上升了0.1633。基于马尔柯夫模型的景观格局模拟值与实测值大致相当,结果表明目前景区的景观生态安全格局面临严重危机。导致庐山景观格局动态变化的驱动力主要来自于城市化的快速推进、旅游业的快速发展和政策的调控作用。     

二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用

景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具,而传统二维景观格局指数却忽略了地形对景观的影响,在定量描述山区景观格局时可能存在一定局限.本文以典型山地丘陵区山东栖霞市为研究区,在地形结构分析的基础上,选择面积/密度(类型面积、平均斑块大小)、边缘/形状(边缘密度、景观形状指数、平均斑块分维数)、多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)、聚散性(聚集度)4个方面的8个景观格局指数,比较分析传统二维景观格局指数与三维景观格局指数对山区景观格局及其动态变化定量描述的差异.结果表明:三维类型面积、平均斑块大小和边缘密度与其相应二维指数差异显著,三维景观形状指数、平均斑块分维数、香农多样性指数和香农均匀度指数与其相应二维指数差异不显著,三维聚集度与二维聚集度无差别.由于采用斑块表面面积和表面周长计算三维景观格局指数,采用各斑块的投影面积和投影周长计算二维景观格局指数,所以在描述山区景观面积、密度、边界等指标时三维景观格局指数相对精确,但在测定景观形状、多样性和聚散性等指数时,则与传统的二维景观格局指数差异不显著.三维景观格局指数引入了地形特征,对景观格局及其动态变化的反映相对精确.     

上杭县城区公园绿地景观格局动态分析

以上杭县为例, 对县城城区公园绿地景观格局演变进行研究。在ArcGIS和Fragstats景观指数分析软件的支持下, 选取了破碎度、连接度、均匀度、聚集度、景观多样性和分维数等指数对上杭县城城区2009、2013和2018年公园绿地景观格局的动态变化进行了分析。结果表明: (1)2009-2018年, 上杭县城区公园绿地总面积从99 hm²增加至185 hm², 斑块数量从24个增加到35个。 (2)综合公园和社区公园是上杭县城区公园绿地景观中的优势景观元素; 游园数量最多, 斑块所占景观面积的比例最少; 整体公园绿地斑块分维数较低, 研究区整体景观形状较为规则。(3)聚集度指数下降, 公园绿地景观的破碎度程度增加; 景观多样性指数和均匀度指数呈递增趋势, 公园绿地呈均匀化发展; 龙翔片区和城南产业片区公园绿地分布偏少。(4)政策是公园绿地景观格局变化的主导因素。基于公园绿地景观格局动态分析结果, 提出了相应的对策和建议, 以期为上杭县及其他县域级小城市的公园绿地规划、城市生态建设提供参考。     

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。     

黄土高原小流域景观多样性动态分析

以纸坊沟为例,在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数,运用斑块大小及数量、平均分维数、多样性指数、优势度、均匀度、破碎度和聚集度等指标,对黄土高原小流域40年来景观多样性动态变化进行了分析．结果表明,40年来,在以人类活动干预和植被内源演替为主要驱动力的共同作用下,该流域斑块总数增加,旱地基质逐渐被林地、草地等其它景观基质所取代,景观格局趋于破碎,景观类型多样性和均匀度增加,且后20年景观多样性的变化幅度远远大于前20年的变化幅度．目前流域已经由1958年以旱地为基质的高度均质化的景观生态系统转化为与当地地带性景观相适应的以草地和林地为基质的高度异质化的景观生态系统,生态系统结构、功能已具有较强的稳定性．     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

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。     

南宁市青秀山风景区景观格局动态研究

景观格局是景观生态学研究的主要内容之一,在生物多样性保护方面具有重要的作用。运用景观生态学原理,借助地理信息系统技术,选取景观多样性、分维数、均匀度等指数,分析了南宁市青秀山风景区不同景观类型的空间分布及其动态变化特征,并定量分析了景观格局演变的驱动力。结果显示,人类活动的干扰是青秀山景观格局演变的主导因素,在整个研究区域中,景观多样性和均匀度逐年增高,除针阔混交林和纯林外,各景观类型的斑块数都有所增加,斑块形状在经过1985年比较大的波动后,趋于规则。     

四川盆地西缘湿性常绿阔叶林不同恢复阶段物种多样性响应

采用空间代替时间的方法,探讨了位于四川盆地西缘的崇州市鞍子河自然保护区和邛崃市天台山同家森林公园的湿性常绿阔叶林自然恢复演替过程中物种多样性的响应。结果表明：（1）在5—350年的植被恢复中,群落物种丰富度表现出先增加后下降的趋势,以恢复到100年时群落的物种数和Margalef指数最高,分别为130种和21．49;植被恢复的前50年乔木层物种增加较快;50—100年期间灌木层和草本层物种增加较快。物种数和Margalef指数随着演替的进行均表现出抛物线函数变化趋势：Y=y0＋at＋bt^2＋ct^3。植被恢复演替过程中,卵叶钓樟（Lindera limprichitii）和润楠（Machilus pingii）生态位较宽,可作为该地区植被人工恢复造林的供选树种。（2）群落的Simpson指数以植被恢复30-50年期间较高,Shannon—Wiener指数以30-100年林龄阶段较高。植被恢复过程中乔木层物种多样性变异系数较大,而灌木层相对较小且对植被恢复物种多样性的贡献较大。因此在天然次生林恢复中,应加强对群落灌木层的保护。（3）植被恢复中,物种均匀度指数呈波动性增加趋势,以植被恢复后期群落均匀度较大,350年林龄群落Pielou指数和McIntosh指数分别为2．0834,D2．4177;（4）随着演替的进行,各阶段群落之间Whittaker指数呈波动性增加,而Screnson指数呈波动性减少趋势。四川盆地西缘湿性常绿阔叶林恢复是一个漫长的过程,恢复到顶极群落至少需要300年以上的时间,但该区域群落具有较强的恢复力,显示自然恢复是该区域常绿阔叶林及其生物多样性恢复和重建的有效途径之一。     

基于LANDIS-II的陕西黄龙山森林景观演变动态模拟

应用空间直观景观模型LANDIS-II模拟了陕西黄龙山森林景观在不考虑风、火、病虫害及采伐等干扰因素前提下300a(2004—2304年)的自然演替进行动态,采用景观格局统计软件APACK计算了林区内优势树种所占的面积百分比以及反映物种分布格局的聚集度指数,分析了各个树种在模拟的时间尺度上龄级组成的变化趋势。结果表明:油松是针叶树中的优势种,辽东栎是阔叶树中的优势种;在演替后期油松取代辽东栎成为所占面积比例最大的优势树种;油松和辽东栎的相对聚集度较其它几类树种小;随着模拟年代的推进,树种年龄结构发生显著变化,呈现出复杂多样的异龄林空间分布格局。     

天目山常绿阔叶林空间结构动态变化特征

采用固定样地重复监测的方法,2005-2015年每5年1次对天目山国家级自然保护区内1hm²常绿阔叶林固定样地进行3次样地调查,按优势度分析法确定群落优势树种,根据树种类别将优势树种分为常绿阔叶树种、常绿针叶树种和落叶阔叶树种3个优势树种组,利用聚集指数、树种多样性混交度和Hegyi竞争指数3个空间结构指数,分析群落和优势树种在2005-2015年期间的空间结构动态变化特征。结果表明：（1）群落表现为低度聚集、中度混交和中度竞争状态。群落聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定。群落空间结构动态变化总体特征是混交度稳定性最高,其次是分布格局,竞争态势稳定性最低。（2）群落优势种组成变化不大,3个优势树种组均呈低度聚集分布;常绿阔叶树种表现为低度混交、中度竞争状态;常绿针叶和落叶阔叶树种均表现为中度混交、低度竞争状态。常绿阔叶树种的聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定,与群落空间结构动态变化特征基本一致。常绿针叶和落叶阔叶树种的3种空间结构均保持稳定。在常绿阔叶林经营或人工林近自然改造过程中,应重视群落和优势树种的空间结构变化规律,确定阶段性空间结构优化目标,逐步促进群落进展演替。     

Human intervened post-fire forest restoration in the Northern Great Hing’an Mountains: a review

The devastating fire in May 1987 in the northern Great Hing’an Mountains created a mosaic of burned severity. Subsequent log harvesting and tree planting complicated the restoration process. Based on intensive field work and GIS analysis for the burned area, we studied the landscape pattern change in relation with its influencing factors, the restoration of some ecosystem functions and the long-term effect of human planting on vegetation restoration. A post-fire vegetation restoration process was also established using spatial series instead of temporal series. The results indicated that coniferous forest, broad-leaved forest and mixed forest increased obviously in the burned area. Factors influencing the restoration process are ranked as the burned severity, way of restoration (planting, promoted restoration or natural restoration) and topographical factors. The latter was further ranked as the slope, elevation, slope position and aspect. Primary productivity, hydrological functions, habitats for wild animals and permanent frozen soil of the area have all largely been restored to the pre-fire level after more than 15 years. Parameters demonstrated a transitional character of the forest from the early succession stage to middle stage. LANDIS simulation for the long-term forest succession under pure natural restoration and human-intervened restoration indicated that post-fire tree planting largely influenced the age structure, spatial pattern and timber stock of dominant species such as Larix gmelini, Betula platyphylla and Pinus sylvestris var. mongolica. In general, the influence of post-fire human planting can remain for more than 200 years.     

庐山森林景观空间分布格局及多尺度特征

森林景观是区域整体景观的重要组成部分,研究其空间分布格局对于优化区域景观整体结构和发挥生态经济效益具有重要意义。基于庐山2010年植被斑块数据,将森林景观划分为常绿阔叶林、落叶阔叶林、松类、杉类和竹类等5类景观,从森林景观的不同发育阶段和林分类型角度出发,运用点格局分析法分析5类森林景观空间分布格局特征。最邻近距离分析表明:5类森林景观空间分布类型均服从集聚分布但聚集强弱有变化;不同发育阶段的森林景观空间分布类型以集聚分布为主,随机分布为辅,尤其幼龄林比较显著,中龄林和老龄林次之;5类森林景观的天然林均服从集聚分布,人工林大多趋于随机分布,只有松类和杉类呈显著集聚分布。Ripley's K函数揭示了不同发育阶段和林分类型的森林景观的多尺度集聚特征,即在小尺度范围内服从随机分布,随着空间距离的增大,以空间特征尺度为分界线,空间聚集强度先逐渐增强,随后不断减弱。总体来看,庐山森林景观的发育阶段主要处于幼年时期,原始植被遭到人类大肆破坏,幼龄林大片分布,属于典型的恢复性植被,未来要重点保护好天然林,减少人为干扰,实现森林景观适度集聚。研究庐山森林景观的空间分布和多尺度特征可以为生态环境保护和实现森林可持续经营提供理论指导。     

Changes in plant species diversity along a chronosequence of vegetation restoration in the humid evergreen broad-leaved forest in the Rainy Zone of West China

Plant species diversity has been recognized as one of the vital attributes for assessing vegetation restoration. Changes in the diversity may be related to different stages of succession. In this study, 54 sites of humid, evergreen, broad-leaved forest were selected in the Rainy Zone of West China. A chronosequence of the sites was used to study the successive patterns of the diversity in the forest that had undergone natural regeneration for 5 to 350 years and to test the hypothesis that the diversity is maximized in mid-succession. Data were collected simultaneously at different stages of succession, and four α-diversity indices (species richness, Margalef index, Shannon-Wiener index, Pielou Evenness index) and two β-diversity indices (Whittaker index, Sørensen’s index) were calculated for each stratum in each plot. A total of 394 vascular plant species were recorded. From the β-diversity indices, the forest succession may be divided into the early-successional stage (before 50 years), mid-successional stage (from 50 to 300 years), and late-successional stage (after 300 years). In this community, the species diversity and richness were found to be the greatest at the mid-successional stage, followed by the late- and early-successional stages. The results of regression analysis indicated that the richness and Margalef index peaked around the 175th and 165th year, respectively. Shannon-Wiener index values also appeared to follow an approximately humped pattern of succession and were maximal around the 100th year. However, the species evenness did not show any significant relationship with successional age. Our results demonstrate (1) forest restoration is a long-term process and the formation of climax forest requires at least 300 years and (2) the forest has a strong capacity for restoration. Our results also suggest Lindera limprichitii and Machilus pingii as ideal tree species for afforestation because of their wide niche.     

广东省古兜山自然保护区生态旅游开发的多尺度影响

从微观和中观尺度探讨了广东省古兜山自然保护区生态旅游开发对区内植物生态和景观生态的影响问题。结果表明:(1)10个样地的植物生态影响度指数有3个为一般级,5个为较严重级,1个为严重级,1个属极严重级。全区平均植物生态影响度指数呈较严重级。这表明旅游开发已给保护区的植物带来了较大的负面影响;(2)旅游开发与活动对植物生态的影响在游径两侧和景点、服务点周围2~4m范围内较显著,4~6m范围有一定程度影响,但6m以外的区域影响较小。处于多条通道交叉处的三角区,近通道的植物生态影响度指数值较中央区的影响值大,影响曲线呈双峰型;(3)不同景观类型的植物受旅游影响的强度和范围不一样。影响强度的变化总趋势为:山地草甸>山地灌丛>森林景观,常绿针阔叶混交林>常绿阔叶林>沟谷雨林,人工林>天然林;(4)植物生态影响指标间的相关分析表明从旅游活动对保护区植物的负面影响来看,阴生种数量、乔灌幼苗量、凋落层厚度、物种多样性指数4个指标具有较好的表征作用,草本层盖度表征作用不太好;(5)景观生态指标值和影响度指数显示旅游工程建设和森林工程对景观破坏影响较大,主要表现在林木间伐、修路及建筑选址、配色、数量控制等方面;(6)从景观生态影响水平看,常绿针阔叶混交林和季风常绿阔叶林受到的影响较大;就景观生态受影响难易程度而言,服务区南侧、喃呒山等地是区内景观生态敏感地带,服务区、喃呒庙、瓶身阁等旅游景点或设施具有较强的景观醒目度;(7)多指标定量化评价指数具有较好的环境预警作用,能为保护区生态旅游管理者提供有用的环境生态信息,以便及时做出科学决策。     

无量山半湿润常绿阔叶林的区系特征及保护生物学意义

无量山半湿润常绿阔叶林是其垂直带上重要的植被类型,目前面临被彻底毁灭的危险,从这类森林及相应地段的177种优势和常见植物的种类结构分析看,只有热带亚洲的成分,东亚中的中国－喜马拉雅成分和中国特有成分贯穿乔木A,B,C层,灌木层,草本和层外植物几大类中,而中国特有种的进一步分析表明了它的区系成分的亚热带性质,温带性质不是很显著,在无量半山湿润常绿阔叶林地段,还存在一些原生植被破坏后产生的次生落叶阔叶加以保护,因之有这么多的特点,加之其为重要特有类群和保护种类聚集的场所,该类植被明显具有不同层次的保护生物学意义。     

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构特征

喀斯特常绿落叶阔叶林是中国西南喀斯特地区非地带性顶极森林群落,该研究基于相邻木关系的角尺度、混交度和大小比数3个结构参数,对木论国家级自然保护区常绿落叶阔叶林25 hm^(2)大型固定监测样地整体、上木层、下木层及其优势物种的空间结构特征进行了分析,以期揭示其森林空间结构现状,为喀斯特植被恢复重建提供依据。结果表明:(1)样地群落整体为轻度聚集分布格局,接近随机分布,物种高度混交且个体间大小分化程度相近,上木层呈现随机分布、强度混交和中庸偏亚优势状态,下木层呈现聚集分布、强度混交和中庸偏劣势状态。(2)样地内优势物种大多处于轻度聚集分布、强度混交且中庸偏劣势的状态。(3)林木大小比数与胸径、树高均呈显著负相关关系,混交度与胸径、树高均呈显著正相关关系,随林木的生长发育,树种优势度逐渐增大,物种多样性逐渐增强。研究认为,木论常绿落叶阔叶林空间结构尚未完全稳定,正处于演替中后期,具有发育成顶极群落的潜力。