广西滨海区域景观格局分析及土地利用变化预测

研究滨海湿地景观动态及其发展趋势对于维持沿海地区可持续发展具有重要意义。利用移动窗口法分析广西滨海湿地景观格局时空变化,同时提取珍珠湾、茅尾海和丹兜海典型区进一步分析景观变化趋势,最后采用土地利用变化模型(Land Change Modeler,LCM)预测区域未来的景观演化趋势。结果表明,2000—2014年间,草地、乔木园地和常绿阔叶灌木林面积减少,而工业用地面积明显增加。研究区总体的景观异质性变化不大,破碎化趋势不明显。比较景观格局指数发现,边缘密度和多样性指数的空间分布特征相似,多样性指数较大的区域,边缘密度也大,并且多集中于珍珠湾、茅尾海和研究区的中东部。3个典型区的格局变化趋势相似,景观多样性指数降低而均匀度增加,其中,湿地斑块数目减少且所占面积比也减少。LCM模型结果表明,至2020年,草本湿地与森林灌丛湿地面积进一步降低,而工业用地和居民区则持续增长;其中,3个典型区土地利用变化均受到了工业发展的影响,以珍珠湾土地利用动态度最高,茅尾海其次,而丹兜海最小。当前,区域景观的变化明显降低了湿地植被的质量,加强湿地植被保护,限制工业区域的无序发展是维持区域生境完整和安全的有效途径。     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

水利工程建设对自然保护区生态系统的影响

以糯扎渡水利工程及受影响的自然保护区为研究案例,在GIS支持下,应用缓冲区分析法,分析了水利工程建设前后自然保护区景观结构的梯度变化以及水利工程对景观结构的影响;选取分维数、斑块密度、优势度、聚集度等代表性指标揭示了区域景观格局的变化;在此基础上,选取自然性、多样性、稳定性和人为干扰性4项指标建立生态评价指标体系,应用层次分析法确定评价指标的权重,并对评价因子进行等级化处理,评价水利工程对影响区生态质量的影响.结果表明:不同缓冲距离内植被类型呈梯度变化,工程建设对季风常绿阔叶林、竹林、落叶季雨林有较大影响;水利工程建设使区域景观异质性增强,在缓冲距离800m范围内景观格局变化明显;建设前后受影响区生态质量评价表明,水利工程建设导致区域生态质量降低,但降幅不大.     

人类活动干扰下区域植被动态变化——以西双版纳为例

云南省西双版纳地区是我国典型热带雨林区,随着社会经济发展,人类活动对区域植被格局与动态产生强烈影响。利用NDVI变化趋势分析、土地利用转移矩阵和基于MODIS数据的干扰指数（MGDI）3种方法,分析了2000-2010年人类活动干扰下研究区植被动态变化,构建了人类活动干扰指数,并利用冗余分析的方法,分析其与植被特征的相关性。结果表明：通过NDVI变化趋势得出,2000-2010年间,研究区植被覆盖度总体较高,植被变化趋势的斜率均大于0,说明植被总体趋于改善;基于土地利用转移矩阵结果表明,植被变化主要发生在常绿阔叶林、常绿针叶林转变为乔木园地、灌木园地、人工园地或居住用地;基于MODIS影像结果得出,西双版纳地区MGDI分布很不均匀,且2000-2010不同土地覆被类型MGDI相差不大。构建的人类活动干扰指数结果显示人类干扰强度由中心向边缘呈递增趋势,呈分散分布,这与人类活动的分布规模和强度相关。通过冗余分析可知,NDVI与人类活动相关性较大,MGDI与人类活动相关性不大。总体上来说,上述3种方法能够从不同侧面反映出人类活动干扰下植被长时间的变化趋势。因此,对于西双版纳地区,局地的人类活动特别是旅游、基础设施建设、农业活动等对热带雨林自然生态系统的干扰不容忽视。     

基于多源数据的三江源区生态工程建设前后草地动态变化及驱动因素研究

基于2000-2015年的NDVI、NPP和GPP多源数据,并结合人类干扰强度等级的构建,采用线性回归分析和地理加权回归分析方法,对比分析了在不同干扰等级下三江源区生态工程实施前5年和后10年草地的动态变化及其驱动因素。结果表明：（1）人类干扰强度和NDVI、NPP、GPP在空间上具有显著的区域差异,均表现为从西北向东南增加的趋势,且2006-2010年和2011-2015年草地NDVI、NPP和GPP值明显高于2000-2004年;（2）与2000-2004年相比,2006-2010年草地NDVI、NPP和GPP值的草地退化面积均减少,而2011-2015年退化面积又均增加,表明生态工程建设后的5年较前5年草地退化状况得到改善,然而在下一个5年草地又出现退化趋势;（3）在各人类干扰等级下生态工程实施后的5年内70%以上的草地处于改善状态,均出现退化面积比例显著减少,改善面积比例显著增加的趋势,而在2011-2015后5年草地退化面积比例增加,表明生态工程的实施促进了草地生态系统的改善,尤其在重度人类干扰区,草地由2000-2004年的52.71%退化区域到2006-2010年84.95%的改善区域。（4）影响草地动态变化的主要因素为距离道路的距离、距离居民点的距离、人口密度、干旱、温度和坡度等,各影响因素分布具有明显的空间异质性。研究结果将有助于为三江源区草地生态系统恢复、管理和战略制定提供科学指导和决策依据。     

岷江上游干旱河谷植物群落分布的环境与空间因素分析

为了探讨土壤环境因子对植物群落物种数量、结构格局的影响 ,通过对岷江上游干旱河谷灌丛植被的大量群落学调查 ,采用了群落中 9个土壤特征指标 ,利用去势典范对应分析 (DCCA)排序方法 ,分析了不同群落类型中不同层次的物种数量结构的空间格局 ;定量分离了土壤、空间及其交互作用等因素对不同层次群落格局总体变异的影响。结果表明 :以水分为主导的多种环境因子耦合梯度决定着植物群落结构格局。环境因子对群落的影响程度在不同层次有差异 ,在灌木层中 ,单纯环境因子对植被格局的解释占 2 8.0 2 % ,环境 -空间耦合因子占 8.90 % ,空间因子独立占 10 .69% ,其他因子占 52 .3 9% ;而在草本层中 ,单纯环境因子对植被格局的解释占 2 0 .64% ,而环境 -空间耦合因子仅占 0 .83 % ,空间因子独立占 5.10 % ,其他因子占 73 .43 % ,草本的可解释性远远低于灌木。但无论是灌木层还是草本层 ,在诸多因子中 ,土壤水分始终在影响群落物种数量结构的空间格局分布中起着主导作用     

岷江上游高原植被类型与景观特征对土壤性质的影响

土壤空间异质性是土壤的重要属性之一采用地统计学的理论和方法与传统统计学原理,研究了青藏高原东缘高原面土壤性质的空间异质性及其理化因子和植被类型、景观位置的相关性。变异函数分析结果表明,土壤水分与养分元素具有明显的空间异质性由于植被类型与景观性质的影响,利用传统统计学方法,对研究的样地进行了分类统计,结果表明,植被类型与土壤养分之间的相关性很大,海拔高度也是影响养分与水分分布的一个重要因子,灌丛群落类型土壤质量指数高;不同坡位对养分的影响具有相同的趋势,对于不同海拔的地貌来说,丘陵组下坡位>上坡位>中坡位,而低山组为下坡位>中坡位>上坡位;坡面尺度上土壤养分的空间变异受景观性质与生态系统类型的综合影响。     

水坝工程对澜沧江中游陆生植物的生态风险评估

以澜沧江中游小湾水库库周为研究区,在1997年(小湾水库建设前)澜沧江中游小湾水库下游3个样地[输电区(1号样地)、变电站和进站公路区(2号样地)和水库移民区(3号样地)]植被调查基础上,2010年(小湾水库建设后)分别对3个样地进行植被组成、盖度和优势种观测,评估了水坝工程对澜沧江中游陆地植物的生态风险.结果表明:3个样地上优势种的总和优势度在水坝建设前后均发生了明显变化.本研究根据物种类型(优势种和非优势种)及物种总和优势度变率将生态风险划分为无风险/极低风险(0)、低风险(Ⅰ)、中风险(Ⅱ)、高风险(Ⅲ)、极高风险(Ⅳ)5个等级.研究区处于Ⅲ级生态风险(高风险)的物种数量最多,部分物种处于Ⅳ级生态风险(极高风险);3号样地处于Ⅲ级(高风险)和Ⅳ级(极高风险)生态风险的物种比例明显高于l、2号样地.水坝建设导致的物种水平生态风险主要表现为原生物种减少、外来物种大量入侵等.应采取有效的保护措施降低陆生植物物种水平水坝生态风险.     

基于生态系统服务提升的山水林田湖草优先区分析——以贵州省为例

山水林田湖草作为生命共同体,其生态保护与修复必须以生态系统服务功能提升为导向,而且需要考虑生态系统本身脆弱性,协调好保护与发展的关系。因此,生态保护与修复工程必须从整体统筹考虑,解决生态系统及要素分割管理的问题。研究以贵州省为案例区,通过对生态系统服务和景观脆弱度分析,得到生态系统服务重要性的空间分布,确定需要生态修复的重点流域;进一步从生态保护与经济发展角度,辨析保护与发展的冲突区。结果表明,贵州省的生态系统服务能力空间差异显著,水源涵养能力在贵州东部和东南较高;土壤保持能力东南和西北部较高;生物多样性服务在贵州省西南、东南、东北部较高。景观脆弱度在都柳江流域、赤水河流域最高,生态重要性高的区域主要在都柳江流域最高。生态保护与经济发展冲突分析结果表明,生态保护与经济发展在贵州省西北和东南部存在较多的冲突区,是保护与修复的优先区域。并以乌蒙山片区山水林田湖草优先区为案例区,进一步分析生态功能、生态问题,修复措施和工程特点。本思路既体现了山水林田湖草的完整性,又体现了生态恢复的优先性,为山地地区生态保护修复工程实施与决策管理提供参考。     

城市化对区域生态足迹的影响及其耦合关系

城市系统与区域生态系统间存在着复杂的相互影响,分析二者的交互耦合关系,可以客观地反映区域生态协调发展程度,为区域城市化发展提供科学依据。在修正城市生态足迹模型的基础上,计算了2000—2015年昆明市三维生态足迹动态,并建立了城市化综合评价指标体系,探讨生态足迹模型变化的驱动因子,构建城市化与生态耦合模型并测算其协调度。结果表明:过去15年间,昆明市土地利用类型的流转加剧、建设用地比例提升、经济增长和社会进步指标反映出城市化水平逐年提高;自然资源消耗增加和污染排放加剧使得人均生态足迹逐年上升。研究初期,人均生态承载力下降态势明显,后逐渐有所上升,生态赤字逐年减小,资源压力有所减轻。生态足迹广度基本不变、生态足迹深度先上升后下降、资源的利用效率逐年增加,其主要驱动因素在于社会层面的高质量城市化发展与经济产业结构调整。昆明市生态足迹与城市化耦合水平及协调度均呈逐年稳定上升,于2015年基本过渡到协调阶段;生态承载力与城市化耦合水平及协调度均呈波动上升态势,这与城市化负向作用逐渐积累、集中凸显相关。总体上,昆明市城市化进程中,需要提升城市化发展质量,管控城市扩张规模。