荒漠绿洲过渡带植被空间异质性的可塑性面积单元问题

 以荒漠绿洲过渡带植被为研究对象,采用地统计理论与方法,以优势植物泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和红砂(Reaumuria soongorica)种群为例,采用一个样地内2 500个10 m×10 m小样方中获取的植物盖度数据来研究采样尺度和划区方式对荒漠植被空间异质性的影响。其中尺度效应研究的思路是：一是保持粒度（样方）不变,增加幅度（样地）分析其对空间异质性的影响;二是保持幅度不变,改变粒度进行分析。划区效应是在样地尺度（500 m×500 m）上,把整块样地数据聚合成10 m×200 m、20 m×100 m、40 m×50 m、50 m×40 m、100 m×20 m和200 m×10 m等不同形状和不同方向的网格进行地统计分析。结果表明：荒漠绿洲过渡带植被空间异质性受采样尺度和划区方式影响显著。当样地面积小于200 m×200 m 时,所获取的数据不能真实反映泡泡刺种群的空间异质性;当样地面积小于100 m×100 m 时,所获取的数据不能真实反映红砂种群的空间异质性。调查泡泡刺和红砂种群的空间格局时,样方面积在20 m×20 m到30 m×30 m较为合适。植被空间异质性参数对划区方式的敏感性较强,其中泡泡刺种群的敏感性高于红砂种群。     

点格局分析函数的边缘校正及其在昆虫种群格局分析中的应用

点格局分析函数是分析种群空间分布格局的常用方法之一,其关键问题是边缘效应的校正.将边缘效应的权重值定义为以分布点为圆心,尺度距离为半径作圆,圆在样地内的面积部分与整个圆面积之比.利用该面积比定义的边缘效应系数分析了越冬水稻二化螟幼虫在不同尺度下的空间分布型.研究结果显示点格局分析函数能够反映出不同尺度下昆虫种群空间格局,其分析结果对合理制定抽样计划具有重要的指导作用. 点格局分析函数在水稻越冬二化螟幼虫的应用分析中表明:在田间研究中其取样尺度不应小于2m.     

闽北森林群落物种多样性的可塑性面积单元问题

分析闽北森林群落物种多样性的可塑性面积单元问题（ＭＡＵＰ）,结果表明,闽北森林群落物种多样性存在尺度效应和划区效应,其影响随着取样面积增大而减小,长期封禁保护的森林群落和森林群落和近期受人为干扰的退化森林群落物种多样性受ＭＡＵＰ影响趋势相同,文中应用ａｃｋｋｎｉｆｉｎｇ方法估计群落物种多样性的近似正态分布置信区间和划区效应。     

鼎湖山旅游路径对针阔混交林个体数量和生物量空间分布格局的影响

以与旅游路径相邻的鼎湖山针阔混交林样地为研究对象,应用垂直路径和平行路径两种样带取样方法,探讨旅游路径影响下不同取样尺度群落个体数量和生物量的空间分布格局,以及不同优势种群空间分布格局对旅游路径干扰的响应.结果表明,群落生物量在各取样尺度上均未检测到显著变化(P>0.05),群落个体数在远离旅游路径方向各取样尺度上均呈显著的增加趋势(P<0.05).优势物种20 m取样尺度的空间分布格局反映了不同种群对旅游路径干扰的不同响应,其中荷木的生物量、豺皮樟的个体数和生物量在远离旅游路径方向上均呈显著增长趋势,其他物种的个体数和生物量变化不显著.     

碱化草地景观动态及其对气候变化的响应与多样性和空间格局的关系

试图通过对碱化草地景观动态过程与群落多样性和空间格局的关系的分析,探讨利用景观的多样性指标和空间格局指数来解释和预测景观发展动态及其对气候变化的响应的可能性。运用空间仿真的方法,对东北松嫩平原碱化草地景观动态进行了模拟。模型强调景观内的斑块（即空间匀质生态系统）的演替与土壤碱化度的相互耦合作用。在当前气候条件下,模型的输出结果与观测到的１９８９￣１９９３年在１ｈｍ＾２样地内的斑块分布动态非常吻合。     

四川卧龙自然保护区珙桐种群的空间分布格局

采用扩散系数的t检验、Poisson分布的x^2拟合检验及Morisita指数的F检验来研究珙桐种群的空间分布格局类型,用负二项参数（K）、Green指数（GI）和Lloyd的平均拥挤度（m^＊）与聚块性指标（PAI）来研究珙桐的聚集强度。同时利用上述指数研究取样尺度、海拔及克隆繁殖对珙桐种群分布格局和聚集强度的影响。结果表明,总体上珙桐种群的分布格局类型为集群分布,具一定的聚集强度。取样尺度、海拔对其分布格局和聚集强度均有不同程度的影响。基株种群和分株种群的分布格局和聚集强度在不同取样尺度和海拔下出现不同的变化。最后对珙桐种群格局在各种因素影响下的变化原因进行了讨论,认为珙桐种群格局呈集群分布的最主要原因是由其本身的繁殖特性决定的。     

天然红海榄种群分布格局研究

以湛江高桥红树林自然保护区中的天然红海榄种群为对象,采用相邻格子法进行野外调查,同时根据红海榄种群个体定位图,运用扩散系数、聚集指数、聚块性指数、扩散型指数、平均拥挤度、负二项参数、Cassie.R.M.指标,分析天然红海榄种群在不同潮带、不同群落类型及不同取样尺度下的空间分布格局。结果表明:红海榄种群在高潮带和低潮带中趋向于随机分布的空间格局,中潮带则呈现为明显的聚集分布;红海榄种群在纯林中的分布格局略偏向于随机型,在混交林中则呈现较强的聚集分布,聚集度指标表现为C>1,Iδ>1,K<8,m*/>1,Ca>0;红海榄种群在不同取样尺度的分布格局存在差异,聚集强度随着取样尺度的增大而减弱,在取样尺度为5m×5m时呈现明显的聚集分布,取样尺度为5m×10m时亦表现为聚集分布但聚集强度相对较小,取样尺度为10m×10m时其空间格局介于聚集分布与随机分布的临界状态。红海榄种群的分布格局与生境条件的异质性以及红海榄自身的生物学特性有关。     

东灵山两个落叶阔叶林中辽东栎种群结构和动态

对北京东灵山地区的两个辽东栎种群的结构和数量动态进行了研究。在研究种群的空间分别格局时,分别将两个种群中的每个辽东栎个体在样地中进行定位。将辽东栎个体按不同尺度大小分为４类,在每一尺度中,按不同格子尺度进行机取样,分别计算Ｍｏｒｉｓｔａ的分布指数,聚块性指数,方差／均值比。用这些指数判断辽东栎不同大小级别以及不同取样尺度上的格局强度。结果表明,两个种群的格局强度都随尺度的不同而变化。５０龄辽东栎林     

不同群落蒙古栎种群空间格局的地统计学分析

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置2块1 hm^2的处于不同演替阶段的样地(A、B).采用相邻网格调查法将每块样地划分为100个10 m×10 m的调查单元,对单元内每株林木的空间坐标进行精确定位,调查所有胸径≥1 cm的林木基本信息.采用地统计学分析的半方差函数法和分维数对蒙古栎种群各林木属性的空间异质性程度、组成、尺度、方向进行分析;运用克里格插值法对具有空间自相关的树木属性进行无偏估计并绘制分布图,分析其空间分布格局.结果表明:两块样地各林木属性的最优半方差函数以指数模型和球状模型为主,呈聚集分布,但样地A较样地B的空间自相关程度更高,空间连续性更大;两块样地内部,胸径和东西冠幅均表现出较强的空间异质性和空间自相关性.两块样地各林木属性均在南北方向上表现出较强的空间异质性.此外,样地A在西北-东南方向上也存在较强的空间异质性,而样地B则在东北-西南方向存在较强的空间异质性.两者相比,样地A的空间异质性强度更高、尺度更大.样地A中胸径和东西冠幅变异明显,而样地B中东西冠幅和南北冠幅变异明显.分维数值反映的结果与标准半方差函数值的结果基本一致.样地A各林木属性变量以斑块状和条带状分布为主,空间分布格局和变化趋势明显,而样地B各林木属性变量分布破碎,格局复杂.上述结果说明,种群属性特征、群落发育程度、空间尺度大小和空间水平方向可能影响种群的空间格局.基于地统计学的分析方法有助于定量、直观地描述种群的生长现状和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供理论基础.     

珍稀濒危植物桫椤种群结构与动态研究

采用空间序列代替时间变化的方法,对7个地段中的桫椤种群大小结构进行分析,运用C、K、m*、m*/m和Iδ 5种聚集度指标测定不同地段内桫椤种群的空间分布格局及其动态,并根据植株个体点位图,考察桫椤种群在不同取样尺度上的空间分布格局.结果表明,不同地段中的桫椤种群结构存在增长型、稳定型、成熟型和衰退型4种类型;不同地段中的桫椤种群空间分布格局有所差异,表现为集群分布或随机分布;在桫椤种群生长过程中,分布格局从集群型向随机型转变;种群扩散型指数Iδ随取样尺度的增大而减小.     

秦岭地区林地与草地景观格局变化及其驱动因素

以1980—2015年土地利用数据集为数据源,利用GIS空间分析、景观格局指数和主成分分析法,研究了秦岭地区林地与草地景观格局时空变化特征,并探讨其演化的驱动因素。结果表明:(1)林地和草地是秦岭地区主要景观类型,约占研究区总面积的72%,其中有林地为优势景观类型,其次为高覆盖度草地和中覆盖度草地,其他林地和低覆盖度草地分布面积相对较少。(2)35年来,林地和草地总面积整体呈减少趋势,净减少了309.44km~2,其中草地减少占主导地位;空间变化上,损失严重的区域主要分布于以西安市为中心的周边区域,主要向建设用地和耕地转移。(3)林地和草地景观破碎化程度逐渐增加,连通性降低,景观异质性增强且景观形状更为复杂,草地较林地变化明显;空间分布上,林地和草地景观格局指数空间分布特征明显,在地形因子作用下呈现一定的地形梯度性,尤其与海拔的相关性最好。(4)人为活动干扰是影响秦岭地区林地和草地景观格局变化的主要驱动因素,气候因素次之,同时国家宏观政策起着重要的导向作用。减缓人为活动对秦岭地区的过度影响,维护林地和草地的平衡性及完整性,是实现该区生态系统科学管理和资源的可持续利用的关键。     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域是沙地-草地景观界面的关键部位,研究该区域土壤养分的空间格局和生态学过程,对于土地沙漠化的机理研究具有重要的意义。采用经典统计与地统计学相结合的方法,通过半变异函数及其模型、克里格局部插值估计、空间分布图等研究了毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤养分的空间异质性特征。结果表明:研究区土壤速效钾含量符合球状模型,全氮和速效磷含量符合指数模型;速效钾含量具有强空间自相关性,其结构方差比为0.882,而全氮和速效磷含量表现为中等程度的空间自相关性,其结构方差比分别为0.501和0.514;3种土壤养分空间自相关距离存在差异,其中全氮和速效钾的变程均为511m,而速效磷的变程为143m;3种土壤养分的分布格局呈现明显的空间规律性,从牛枝子群落到黑沙蒿群落,速效钾和速效磷含量先降低后升高,与研究区的界面变化过程一致,而全氮含量逐渐降低,与研究区的植被覆盖度变化一致;3种土壤养分的标准差都较小,Kriging插值结果比较可靠。     

土地利用变化对沙地土壤全氮空间分布格局的影响

利用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析了科尔沁沙地东南缘草地和8年前开垦的耕地土壤全氮含量和空间分布格局．结果表明,草地与耕地表层(O～10cm)土壤全氮含量差异不显著,亚表层(10～20cm)含量差异显著(P     

华北农牧交错带农田-草地界面土壤水分的空间特征

利用经典统计与地统计学方法,对华北农牧交错带农田-草地界面不同采样粒度(1m×1m、2m×2m)0～50cm土层土壤水分的空间异质性进行了分析.结果表明:研究区农田、草地、农田-草地界面土壤水分均属中等变异,草地土壤水分的变异系数较农田大;土壤水分的变异系数随土层深度的增加而逐渐增大,且1m×1m采样粒度下农田-草地界面土壤水分变异系数与土壤深度呈显著相关(P0.05);1m×1m采样粒度下,农田-草地界面各土层土壤水分的空间异质性明显高于邻近的农田和草地,表现为中度到强度的空间自相关性,变程在7.65～30.99m,且具斑块分布格局;2m×2m采样粒度下,农田-草地界面各土层土壤水分的空间结构既有中到强度的空间自相关性,又有完全随机化的纯块金效应,变程在4.16～18.86m;在农田-草地边界存在土壤水分的界面效应.     

基于生态安全格局理论的国土空间生态修复分区模拟——以粤港澳大湾区为例

国土空间生态修复分区有助于推动生态修复工作的整体性和系统性。利用国土空间生态安全格局理论进行生态修复分区是一种较为经典的模式，但现有分区技术方案对高强度人类活动导致的土地利用景观变化考虑不足，不能很好的适应城市群尺度国土空间生态安全格局的塑造需求。设计了一种基于情景模拟的国土空间生态修复分区方案，该框架首先通过耦合空间马尔科夫链与元胞自动机模型模拟城镇化发展末期的土地利用景观格局；然后利用"生态源地-生态廊道-生态网络"理论构建国土空间生态安全格局基本骨架；最后根据最小累积阻力模型划分出生态修复关键区、调节区和双修区等类型。粤港澳大湾区案例研究表明：（1）土地利用景观变化对生态修复分区方案影响较大，不同景观格局导致的分区规模差异可达国土空间的10%左右；（2）国土空间生态修复分区需要充分考虑高强度人类活动对景观格局变化的潜在影响，进而使得生态修复分区政策更有利于国土空间生态安全格局塑造目标的实现。研究构建的国土空间生态修复分区技术方案可进一步深化生态安全格局理论在国土空间规划应用上的认知。     

基于GIS的滨海盐渍化农田土壤空间变异及其分区管理

针对滨海盐渍化农田盐碱瘠薄、土壤属性空间变异大、粗放管理效益低的现实,研究管理分区精准划分方法,采取差异化措施,提升盐渍化土地利用水平。该文以无棣县农田为研究区,采用网格法结合土地利用现状定点野外采样、室内化验分析获取土壤属性数据,运用ArcGIS 10.2地统计方法分析土壤属性的空间变异特征;在MATLAB R2016a中采用模糊c-均值聚类法（FCM）计算各样点的模糊隶属度,通过插值预测模糊隶属度的空间分布,基于最大隶属度原则进行分区;通过变异性分析和最小极差法（LSR）差异显著性检验,对分区结果进行精度验证。结果表明：无棣县农田土壤总体呈轻中度盐渍化,有效氮含量偏低,有机质、有效磷含量中等,速效钾含量较高;有机质、有效氮、有效磷、速效钾和含盐量呈中等变异性（变异系数25.0%-52.3%）,空间变异性较大,应分区调控;速效钾、含盐量和pH的块金效应值小于25%,主要受土壤质地、地下水矿化度等结构因素影响,有机质、有效氮和有效磷的块金效应值在50%-75%之间,受耕作方式、施肥等人为因素影响较大。将全县农田划分为3类管理区,估算面积分别为2.56万hm²、1.76万hm²、3.24万hm²;各分区土壤养分变异系数分别为23.9%-51.5%、15.9%-50.3%、14.7%-33.0%,检验结果表明各分区间差异显著,而各分区内部变异性明显低于未分区。管理分区与土壤属性空间分布特征具有较高的拟合度,分区结果可以作为差异化管理的作业单元。研究结果为各分区内部统一、不同分区间差异化管理提供了依据,研究有助于推进滨海盐渍化农田精准化管理水平的提高。     

1980—2018年祁连山南坡土地利用变化及其驱动力

祁连山是我国第一阶梯和第二阶梯的分界线,生态环境脆弱,对过渡地带土地利用变化及其驱动力研究具有重要的生态意义。本研究以祁连山南坡为研究区,基于1980—2018年遥感影像数据,运用空间自相关分析法、ArcGIS空间分析方法和主成分分析法分析了土地利用的时空变化特征及其驱动力。结果表明: 1980—2018年,草地是研究区土地利用类型的主体,建设用地所占比重最小,水域、草地表现为下降趋势,未利用土地、建设用地和耕地均呈现出增长态势,林地变化较小。不同地类单一土地利用动态度从大到小依次为:建设用地＞水域＞耕地＞未利用土地＞林地＞草地,综合土地利用动态度为0.9%。不同土地利用类型空间分布表现出空间集聚性特征。耕地增加的区域和林地、草地减少的区域主要分布在门源县城所处大通河谷地西北侧,天峻县东北部大通河上游地区存在工矿建设用地占用草地的现象。土地利用变化驱动力主要为人口数量、科技、城市化、经济发展水平和政策。本研究结果可为政府合理规划和利用土地资源提供依据,对祁连山南坡生态环境保护和社会经济可持续发展具有重大意义。     

基于生态系统服务价值和景观生态风险的生态分区识别与优化策略——以祁连山国家公园青海片区为例

生态空间分区识别是支撑自然保护地生态资产管理的前提性和基础性工作。以祁连山国家公园青海片区(以下简称为“园区”)为例,集成遥感技术、地理信息模型方法、景观生态学方法、GIS格网法,分析了园区1998—2018年土地利用、生态系统服务价值、景观生态风险的时空演变特征,选用Z-score标准化构建了四类生态分区。结果表明：(1)草地占园区面积的55.00%以上,30年间(1998—2018年)园区土地利用之间转移总面积为102.49 km²。(2)3个时期(1998年、2008年、2018年)园区生态系统服务价值(ESV)约为274亿元/a,单位面积ESV为172.94万元/km²。不同ESV等级呈现“大分散、小集聚”的镶嵌交错分布格局,高寒河源湿地区和寒温带针叶林区为ESV的高值区。(3)3个时期园区景观生态风险指数(ERI)分别为0.2287、0.2286和0.2310,生态安全状态整体较好,景观生态风险以低生态风险等级和较低生态风险等级占主导地位,占园区面积的90.00%左右。人工牧草地、旱地、建设用地的景观生态风险等级较高。(4)结合生态...     

城市扩张对北京市城乡结合部自然和农业景观的影响——以昌平区三镇为例

城乡结合部自然和农业生态系统是确保城市生态安全的重要基础。研究快速城市化背景下城乡结合部自然和农业景观的时空演变规律和驱动因素,能够为相关规划的编制和保护政策的制定提供科学支撑。以北京市三个典型的城乡结合部乡镇为例,通过对1999、2004和2010年三期SPOT遥感影像的解译,获取三镇三个时期土地利用/覆盖(Land Use/Land Cover,LULC)数据。在此基础上,借助Arc GIS空间叠加功能和土地利用转移矩阵,分析1999—2010年三镇LULC的时空变化特征;并通过空间自相性和景观连通性分析,研究近十年来三镇建设用地的空间聚集特征以及自然和农业景观空间连通性的变化,分析城市扩张对三镇自然和农业景观格局和稳定性的影响。最后,采用定量和定性相结合的方法,分析三镇自然和农业景观变化的驱动力。结果表明,1999—2010年三镇经历了剧烈的LUCC过程,建设用地、林地和草地面积大幅增加,伴随的是农业用地和水域面积的急剧减少。各种土地利用类型之间都存在着相互转移,特别是农业用地向建设用地、林地和草地,以及林地向建设用地转移明显。新增建设用地大多通过侵占原有建设用地周边的农业用地和林地,而实现"成片蔓延式"扩张;并造成了三镇自然和农业景观连通性的急剧下降,危及到该区域生态系统结构的完整性和功能的持续性。社会经济发展、土地利用规划、公共政策等共同决定着三镇LUCC的结构、规模和空间分布,是三镇自然和农业景观格局演变的主要驱动力。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.