城市扩张过程中不透水面空间格局演变及其对地表温度的影响——以乌鲁木齐市为例

伴随着城市热岛问题的日益显现,关于不透水面与地表温度的关系研究成为热点。在遥感技术的支持下,以乌鲁木齐市主城区为研究对象,从不透水面出发,分别对不透水面类型、变化强度进行研究,探讨不透水面的时空变化特征。引入景观生态学理论,分析不透水面景观类型的空间格局及规律。以反演的地表温度为基础,分析了不透水面相关变量与地表温度的关系。结论如下:(1)研究区不透水面指数主要集中在0.3—0.7之间,占总面积的90%以上;(2) 2000年以来,15.89%的区域不透水面指数连年下降,分布在主城区,20.07%的区域不透水面指数连年上升,分布在城市的郊区,增长区域的幅度主要集中在10%以下;(3)不透水面的景观类型多样性减弱,以中、高覆盖区为主,其中高覆盖区的聚集指数最高,高达87.71,不透水面类型斑块形状由复杂向规则化推移;(4)研究区地表温度,增温明显,2000年地表温度均值25.94℃,2016年地表温度的平均值高达35.51℃;(5)不透水面对地表温度影响,存在阶段性、正负相关的交替性特征,整体表现为"M"形状;(6)不透水面类型面积百分比、不透水面类型景观指数对地表温度的影响相对复杂、差异明显,不能从单一的不透水面覆盖分析对地表温度的影响。     

基于图论的哈尼梯田区河渠网络关键节点和廊道评价

景观连接度作为测度生境景观生态过程和生态功能的重要指标,对区域内的生物迁移扩散、干扰扩散、基因流动等生态过程具有重要作用。本文利用2010年云南省元阳县的Quick Bird影像,以元阳县全福庄河小流域内的河流与沟渠廊道为研究对象,借助图论的方法,分别利用节点与廊道2种不同的计算单元,计算了500、1000、2000、4000和6000 m五个距离阈值下的景观连接度与重要性指数。通过直观展示哈尼梯田景观廊道的结构,分析其连接度与廊道的重要性指数,从而进行景观格局分析与规划。结果表明:连接度能在很大程度上指示区域内廊道的重要性,反映区域内廊道的连接情况;此外,随着阈值的增大,连接度逐渐增大。对重要性指数分析表明,在河网密集的地方,连接不同区块的廊道重要性指数较高,而在河网稀疏的地方,则较长的廊道发挥着更重要的作用。研究结果为哈尼梯田生态保护与规划提供思路,并为景观连接度的研究提供新的角度。     

基于氢氧稳定同位素的哈尼水稻梯田湿地水源补给分析

湿地生态系统的发育和维持受水文过程尤其是补给水源稳定性的影响和控制。为探明哈尼水稻梯田湿地水源的时空稳定性及其补给关系,在2015年5—10月的水稻生长期(雨季),对不同海拔田水、降水和地下水进行采样并测定其氢氧稳定同位素。结果表明:在水稻生长期内,降水同位素δ~(18)O雨量效应明显,相关系数为-0.94;地下水同位素δ~(18)O海拔效应梯度为-0.1‰/100 m;田水同位素δ~(18)O值的同位素效应不显著;梯田田水的主要补给水源是降水和地下水,其中水稻生长初期(5—6月)田水的补给为雨季到来之前的田水和降水,水稻生长中期(7—8月)为降水补给,水稻生长末期(9—10月)为地下水补给;在整个水稻生长期内,绝大部分区内梯田以降水补给为主,少部分梯田则一直以地下水补给为主,这两种不同补给水源的梯田在空间上呈镶嵌分布格局并形成水源相互补给关系。正是由于田水补给水源在时间上形成的3个补给时期和在空间上呈现的2个补给类型的镶嵌格局,才使得梯田区形成了稳定的水源补给时空格局,这是哈尼水稻梯田湿地持续千年的关键原因。     

哈尼梯田区优势景观类型对泉水氢氧同位素效应的影响

氢氧稳定同位素是示踪流域水循环过程的有效手段,流域景观类型及其格局对泉水同位素效应的影响是景观生态学与同位素水文学的全新交叉领域.本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区的全福庄河小流域为研究对象,在2015年3月—2016年3月间,逐月在海拔1500 m的梯田、1700 m的梯田和1900 m的森林景观类型下分别采集78个泉水样和39个大气降水样进行氢氧稳定同位素分析.结果表明:小流域的优势景观类型是森林和梯田,两者面积分别占总面积的66.6％和22.1％,并具有森林在上、梯田在下的垂直格局.相关分析表明,泉水除受降水补给外,还受到景观内其他同位素值偏正的水源补给,景观位置较高的森林区泉水主要由降水补给,位于森林之下的梯田泉水受大气降水、河水、梯田水、地下水等多种水源补给,其同位素混合作用强烈;泉水δ¹⁸O和δD值整体海拔效应明显,其海拔梯度分别为-0.125‰·(100 m)^-1和-0.688‰·(100 m)^-1;研究区氘盈余值随海拔升高而增大与景观格局和同位素循环过程有关.总之,优势景观类型对泉水氢氧同位素效应具有显著影响,泉水氢氧同位素可作为景观水文过程对景观格局的响应指标.     

2010年春季干旱对石林喀斯特植物群落的影响

研究干旱对退化喀斯特植被影响是治理退化喀斯特生态系统或石漠化的基础.为了解2010年春中国西南特大干旱对喀斯特植被的影响,于2010年5月采用记名计数交叉样线法调查了云南石林3种自然恢复植物群落(滇青冈林、栓皮栎林、灌丛)和5种人工恢复植物群落(云南松林、原土旱冬瓜林、客土旱冬瓜林、圣诞树林、墨西哥柏林).选用气象要素距平指数分析此次干旱的特征;用受旱率、死亡率分析植物群落和物种的受旱程度;用受旱(死亡+萎蔫)物种数及其植株数、耐旱(存活)物种数及其植株数、群落(受旱+存活)物种数及其植株数计算生物多样性指数来评估极端干旱对生物多样性的影响.结果表明:此次特大干旱具有持续时间长、程度深的特点.8种群落的平均死亡率、受旱率分别是25.1%和30.6%,不同群落的受旱率和死亡率差异较大.极端干旱后,自然恢复群落的更新层仍维持了物种结构;人工恢复群落差异较大,原土旱冬瓜林、云南松林基本未受影响,墨西哥柏林受到一定影响,客土旱冬瓜林、圣诞树林物种结构基本被破坏.极端干旱一定程度上改变了喀斯特植物群落的径级结构和生物多样性,人工恢复群落结构变化大且耐旱性总体上弱于自然恢复植物群落.因此,退化喀斯特生态系统的植被恢复必须选择合理的物种和恢复方式.     

基于硅藻功能群特征揭示海西海近现代生态环境变化

依据硅藻的形态、生理与生态特点而定义的功能群分类,可以更好地描述对湖泊环境胁迫的响应特征.本研究识别了海西海表层沉积物硅藻群的空间分布模式,并通过多指标分析探讨其与环境因子的关系.结果表明: 主成分分析和冗余分析,水深和沉积物总氮含量是硅藻功能群空间分布异质性的主要驱动因子;水深8 m左右可能是海西海硅藻出现功能群分异的阈值,与热力分层深度等湖泊水文特征相对应.上述表层沉积物硅藻功能群空间分布结果为沉积物化石记录的解释提供了依据.沉积物钻孔分析显示,近百年来海西海硅藻功能群呈现明显的阶段性波动,与年均气温、沉积物总氮含量、中值粒径等指标变化相对应.气候变暖、富营养化和水位上升是驱动海西海硅藻功能群长期变化的主要环境因子,协同促进了功能群D、P、MP占优势.硅藻功能群多样性变化的长期特征表明气候变暖和营养盐富集促进了硅藻功能群多样性的增加,而海西海1957年筑坝和1990年水库扩容两次典型水文调控显著增加了湖泊水深,导致硅藻功能群多样性降低.     

基于敏感度-主观偏好矩阵的哈尼梯田视觉景观关键区识别

以哈尼梯田遗产核心区主要视觉景观为研究对象,应用GIS技术选取相对坡度、相对距离和出现几率3个客观因子进行景观视觉敏感度分析,运用美景度评价法得到50名专业人士的主观偏好,综合景观视觉敏感度和主观偏好评分,构建敏感度-主观偏好矩阵,将哈尼梯田遗产核心区视觉景观划分为四个区域并提出相应的景观保护、规划建议。结果表明:老虎嘴、麻栗寨茶厂位于敏感度、偏好评价双高的"视觉景观关键区",多依树属于偏好评价高、敏感度低的"自然发展区",黄草岭是敏感度高、偏好评价低的"优先改进区",坝达、箐口、全福庄是敏感度、偏好评价双低的"次优先改进区"。通过构建矩阵结合主客观两方面的评价结果,GIS有效量化抽象的数据,偏好评价真实反映观景者内心感知,为当下的景观视觉评价提供思路。     

高黎贡山羚牛生境选择初步研究

2004年1月~2005年12月,在高黎贡山自然保护区内开展了羚牛指名亚种的生境调查研究,在调查点内对与羚牛生存有关的生境因子(植被型、郁闭度、坡向、坡位、水源、人为干扰、距主要公路距离、距农用地距离)进行了调查统计。在研究中,将这些生态因子分别分成了3个等级进行回归分析,建立羚牛在不同生境中出现概率的预测方程,通过分析后发现,影响高黎贡山羚牛生境选择的主要生态因子是人为干扰和隐蔽条件,其次是距农业用地距离、距主要公路距离和水源,坡度、坡向和植被型对羚牛生境选择的影响不明显。     

哀牢山区哈尼梯田的分形特征

以哀牢山区元阳县哈尼梯田为研究对象,以快鸟影像为原始数据,经矢量化得到小流域梯田田块分布图,运用Arcview计算得到梯田边缘的计盒维数和信息维数。结果表明:(1)各地貌单元尺度上的盒子边长ε与其对应的非空盒子数N(ε)在双对数坐标下呈显著线性相关,体现出标度不变性的特征,证明梯田边缘是分形体;(2)梯田形状具有多重自相似结构,且不同尺度梯田形状的自相似程度受下覆地形限制,其自相似结构单元是田块;(3)在研究范围最大的小流域尺度,信息维数最大,梯田边缘的复杂性最高,而在面积较小的坡面尺度上,信息维数值较小,梯田边缘则较简单、结构较清晰。另外,作为刻画格局与过程独立于尺度的分形维数,其应用还存在诸多难题。     

哈尼梯田区不同旅游模式村寨土地利用变化对生态系统服务与人类福利的影响

区域旅游开发是驱动土地利用变化(LUCC)并影响生态系统服务及人类福利的重要因素。以红河哈尼梯田世界遗产区不同旅游发展模式的黄草岭村(观光和接待)和胜村(接待)为研究对象,解译获得两村2009年和2017年LUCC图并进行变化分析,再运用替代成本、市场价值和影子工程等定量方法评估两村生态系统服务价值及其变化。结果表明:(1)黄草岭村和胜村LUCC动态度分别为14.83%和5.64%,其中变化最大的建设用地在两村分别增加39.18%和23.68%。(2)黄草岭村因发展梯田观光旅游和林地面积的增加使其生态系统服务价值增长1520.77万元,而胜村则因耕地和林地面积的增加而增长374.93万元,其中林地价值最高。(3)单项生态系统服务价值中,黄草岭村因发展旅游其休闲娱乐价值增幅最大,为1249%,而胜村却没有增加,说明旅游发展模式对两村生态系统服务价值的增加影响较大。(4)黄草岭村和胜村的生态系统服务价值增加速率分别为1.5倍和1倍,旅游服务收入增加速率分别为18.7倍和4.1倍,单位土地面积的村民福利分别增加23.79万元hm~(-2) a~(-1)和4.90万元hm~(-2) a~(-1),说明多样的旅游服务能更好地提高人类福利,为政府发展遗产旅游与制定生态系统补偿标准提供科学支撑。