基于景观生态学原理的生态网络构建方法比较与评价

构建良好的生态网络是国土空间生态修复的重要内容,对保障区域生态安全,提高景观连通性、保护生物多样性具有重要意义。基于景观生态学原理,遵循“生态源地识别-综合阻力面构建-生态网络生成”基本模式构建区域生态网络是相关研究的主流做法。但该模式内部各环节所依赖的理论基础差异较大,相应的细化思路方法多元,考虑到尺度特征和景观的空间异质性,综合评估不同方法组合下研究结果的差异对深化原理认知和有效指导实践都具有重要意义。考虑到采用景观生态学原理构建生态网络中各环节技术方法的差异性,选取生态源地识别的4种方法、综合阻力面构建的2种方法以及生态网络生成的2种方法,分别基于最小累积阻力模型和电路理论对比两个视角,通过方法组合形成相应的生态网络并进行对比分析。研究结果表明：(1)由于原理差异,各环节下不同方法的分析结果具有显著差异,主要表现在生态源地的数量、面积和空间分布;阻力面高阻力值分布状况;以及生态廊道、生态节点的数量与格局特征等方面;(2)在基于最小累积阻力模型原理的对比方案中,构建包含Harary指数、整体连通性指数、可能连通性指数、成本比、网络密度、效能鲁棒性和廊道密度7个指标的评价体系,对该方...     

植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986—2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986—1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986—2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复...     

湿地生物连通性影响因素及测度方法研究进展

湿地是地球上最多样化和最具生产力的生态系统之一,但近年来由于人类活动的频繁干扰,自然环境以前所未有的速度变化,两者的协同作用导致湿地呈现破碎化趋势。湿地的退化、转化使得湿地生物连通性减弱。良好的湿地生物连通性有利于湿地生态系统服务功能的维持、生物多样性的保护以及生物对气候变化适应水平的提高。因此理解、评估和保护生物连通性对于湿地生态系统而言至关重要。综述了湿地生物连通性的定义、总结了生物连通发生与变化的四个相互作用因子,从结构连通性、功能连通性两个测定角度,论述动物、植物和微生物三类研究对象生物连通性的测度方法,最后从湿地生物连通的时空尺度,连通与物质循环的耦合关系,湿地生物连通性评估分析模型改进角度提出了未来的研究方向,从而确保湿地生物连通网络的完整有效。可为湿地生物多样性、湿地保护和管理提供新的思路。     

辽西低山棕壤丘陵区小流域泥沙连通性与土壤侵蚀的空间分布特征

了解土壤侵蚀和泥沙连通性的空间分布特征对制定流域综合管理措施具有重要作用。本研究以辽西低山棕壤丘陵区二道岭小流域为对象,基于InVEST泥沙输移比模型,引入连通性指数和土壤流失模型作为泥沙连通性和土壤侵蚀强度空间分布特征的衡量指标,通过探究不同泥沙连通性等级和土壤侵蚀强度下坡度、坡向和土地利用特征,分析地形、土地利用类型、泥沙连通性和土壤侵蚀之间的关系。结果表明：二道岭小流域泥沙连通性平均值为-3.79,平均土壤侵蚀量为614 t·km²·a^-1;高连通性主要出现在坡耕地中,较低的连通性主要分布在林草地中;93.3%流域面积的土壤侵蚀强度在中度以下,极强烈以上侵蚀面积仅占流域面积的1.1%。泥沙连通性等级越高,<5°坡度的面积所占比例越高,其余坡度的面积占比相对稳定;耕地面积占比增加,林草地面积占比减少;阴坡面积占比降低,阳坡面积占比增加。随着土壤侵蚀强度的递增,<8°坡度的面积占比增加,其余坡度的面积占比相对稳定;林草地面积占比减少,其他土地利用面积占比增加;阳坡面积占比总体增加,阴坡面积占比总体降低。土地利用是影响该流域土壤侵...     

近20年白洋淀湿地水文连通性及空间形态演变

水文连通性是表征湿地格局和功能稳定性的重要指标,连通性的降低通常意味着湿地生态功能的退化,内部能量流动和养分循环的扰乱。选取京津冀最具典型性的白洋淀湿地为案例,将形态学空间格局分析模型(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数(IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合,从时空两方面分析了白洋淀湿地水文连通性的变化,总结出水文连通性变化的空间形态演变规律。结果表明,1990—2015年间,白洋淀湿地整体连通性较差,以2005年为节点呈现先降低后逐步恢复的趋势;根据MSPA功能类型的变化,将白洋淀湿地空间形态演变分为消退期与恢复期两个阶段。消退期主要表现为核心斑块逐步分裂为分支、环岛、桥接、孤岛等细碎斑块,然后逐渐消退的过程;恢复期各类型主要表现为核心湿地面积逐渐增加,分支向桥接转变的过程。其中核心湿地的面积由1990年的8974.90 hm2,最低下降到2005年2092.97 hm2,到2015年又恢复到4122.14 hm2。整体而言,核心湿地的变化对白洋淀湿地水文连通性变化起主导作用。白洋淀湿地水文连通性降低的影响因素主要有上游补给水量的多少,土地利用变化以及气候变化等因素。研究将MSPA模型与连通性指数相结合的方法,能较好揭示湿地水文连通性变化过程中水文形态组织和运行变化的规律,可为其他地区湿地相关研究提供方法上的借鉴。     

基于电路理论的南京城市绿色基础设施格局优化

城市绿色基础设施的连通性与格局优化能显著提升城市的生物多样性和可持续发展能力,对维持城市生态系统的健康与稳定具有重要意义。基于电路理论构建了南京市主城区绿色基础设施景观格局,根据电流密度分析斑块、廊道重要性,并借助移动窗口搜索法识别障碍点,提出南京市景观格局优化策略。研究结果表明:(1)南京主城区景观破碎化程度较高,40%的生境斑块(约为28.18 km2)对连通性的贡献较低,南部重要廊道的数量最多,局部簇团成网,网络结构较为复杂,其次为中部,且河流廊道(秦淮河)是其主要廊道类型,北部廊道数量最少,斑块多呈孤岛分布;(2)研究区共有155处障碍点,其中84.5%面积小于5hm2,可见主城区景观连通性仍有较大的提升空间。研究丰富了城市绿色基础设施景观格局的构建方法,对南京主城区绿色基础设施的连通性与格局优化具有一定的实践指导意义与参考价值。     

基于电路理论的滇金丝猴生境景观连通性分析

景观连通性对生态系统服务、动植物基因交流的保护以及景观规划等都具有重要影响作用。以滇金丝猴活动区域为研究对象,基于电路理论建立滇金丝猴栖息地的连接度模型,分析滇金丝猴栖息地间的连通性,对于连通性较好的区域,识别出了重点保护与恢复区域;对于连通性较差的区域,通过电路理论连接度模型确定了影响今后廊道建设的重点保护与恢复区域。结果表明:各区域内部猴群栖息地连通性较好,其中中部地区最优,其次是北部,最差为南部。G3和G4栖息地斑块作为对连接各区域猴群生境斑块起到关键作用的"踏脚石"斑块是今后重点保护与恢复的区域,保护和恢复南部与中部猴群栖息地间"空白区域"的植被对于整个滇金丝猴活动区域的猴群基因交流也尤为重要。方法上,相较于图论得到的单一路径,电路理论得到的多路径更具有现势性。研究方法及研究成果可为濒危物种保护和区域生态廊道设计提供重要参考价值。     

国际鱼道适应性管理体系综述及对中国的启示

为便于目标鱼类能够在河流系统中顺利通过大坝等障碍物, 已有大量的人力、物力投入到鱼道等过鱼设施的开发、建设以及修复中。如今, 鱼道科学已逐步发展成为以工程学为中心, 涵盖鱼类行为学、社会经济学和复杂建模(河流网络通道优先选择)等多学科交叉的一门学科。建设高效的鱼道等过鱼设施(延迟洄游时间短, 洄游后负面影响小), 需要适应性的管理和连续的创新。中国过鱼设施建设如火如荼, 但是完善的过鱼设施全过程管理体系亟待建立。文章对1991年至2017年国外鱼道适应性管理体系相关文献(包括开发、建设和管理等方面)进行了综述。其中检索词为“鱼道(Fishway)”、“鱼类通道(Fish passage)”、“鱼(Fish)”和“大坝(Dam)”。研究表明, 国外的过鱼设施逐步由经济种群保护向生物多样性保护发展、上行通道向下行通道发展、单一工程建设向流域整体发展、单一过鱼功能向生境补充发展、单纯工程建设向适应性管理发展。最后, 文章讨论并展望了中国鱼道等过鱼设施的全过程适应性管理体系的发展前景。     

基于生态系统服务价值的莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性评价

基于最小累积费用模型(MCR)和生态连接度指数(ECI),对莱州湾-黄河三角洲海岸带区域的生态连通性进行综合评价。结果显示:(1)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性存在明显的陆海梯度变化特征,以海岸滩涂地带为中心向两侧辐射呈条带状递减;(2)2000—2015年生态连通性指数整体呈现明显的下降趋势,下降幅度达12.69%;城市化和交通等基础设施建设使区域人工障碍物集聚化和扩张趋势明显,加剧陆域生态景观的破碎化和孤岛化趋势,从而导致生态系统服务功能退化、生态连通性降低;(3)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性整体处于较低水平,极低连通性和低连通性分布面积占比最大,较高连通性区域呈现向次一级或更低等级连通性转变的趋势。不同等级生态连通性分布区域的转移变化反映了人类活动和自然因素双重干扰下莱州湾-黄河三角洲海岸带生态系统格局及其物质、能量、生物、信息流等的变化规律。研究将为莱州湾-黄河三角洲生态系统保护与海岸带综合管理提供相关科学参考。     

近海海洋生态连通性研究进展

生态连通性是空间生态学和保护生物学的重要概念和研究手段。国外越来越多的研究表明,开展近海海洋生态连通性研究对促进海洋生态系统保护和修复具有十分重要的现实意义。阐述了近海海洋生态连通性的概念与机制,回顾了目前近海海洋连通性的研究进展并分析了存在的问题,总结了近海海洋生态连通性研究的框架和具体方法,最后提出我国开展近海海洋生态连通性研究的建议,以期对今后国内开展海洋生态连通性相关研究工作有所启示。