景观生态学中的格局分析：现状、困境与未来

作为景观格局分析的重要手段,景观格局指数的提出与发展极大地推动了景观生态学的发展,但是由于众多景观格局指数在指示生态学过程方面的不足,近年来景观格局分析已经走入困境。在总结近年来国内外相关研究的基础上,对景观格局分析的现状、困境及未来发展方向进行了综述。景观格局分析仍然是景观生态学的重要方面,景观格局指数仍然是景观格局分析的主要手段。但是如何建立具有生态学意义的景观格局指数和分析方法,如何将景观格局与生态过程联系起来,以及如何将＂基质—斑块—廊道＂的景观生态学理论应用到实际中是目前景观格局分析面临的主要困境。基于对景观格局分析现状及困境的认识,提出了景观格局分析未来的5个发展方向：（1）景观格局分析应该从目前的静态格局描述发展到对动态格局的刻画,只有找到刻画动态格局的方法,才能将格局和过程有机地联系在一起;（2）通过对多种景观格局指数的联合应用,发掘景观格局指数集合体对生态过程的解释能力;（3）发展基于生态过程的景观格局指数和分析方法;（4）通过多维景观格局分析,定量研究景观格局演变与生态过程之间的关系;（5）多尺度景观格局分析,将为解决格局与过程的关系提出有效手段。     

惠州城市植被的滞尘效应

城市植被对城市环境质量的改善发挥了巨大作用.研究了广东省惠州市不同功能区4种主要绿化乔木(大叶榕、小叶榕、高山榕、紫荆)的滞尘能力,比较了不同功能区叶面降尘的重金属和S含量差异,并利用遥感影像技术估算了惠州城市植被的地面总生物量及叶总生物量,推算了惠州市的总滞尘量.结果表明:在达到饱和之前,4种绿化乔木叶面滞尘量随时间延长而增长,大叶榕、高山榕与紫荆、小叶榕两组植物的滞尘能力存在显著性差异 (p<0.05),滞尘能力差异为1.2～2.44 倍,不同植物滞尘量由大到小排列为:高山榕>大叶榕>小叶榕>紫荆;不同植物滞尘能力的差异尤其与植株的叶面积、叶倾角、枝条硬度、枝条伸展角度等相关.不同功能区植物滞尘量差异显著(p<0.01),4种植物在不同功能区的滞尘总量排序为:工业区>商业交通区>居住区>清洁区.不同功能区植物叶面降尘的重金属和硫含量存在显著性差异(p<0.05),降尘综合污染指数由大到小为:工业区(包括电厂)、商业交通区、居住区、清洁对照区;降尘中重金属含量高负荷.惠州建成区植被的地面生物量为3.2×105 t,叶面积总量为808.4 km2,全年滞尘量达4430.7 t,可去除大气中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、S的量分别为1.63,2.70,5.54,0.04,1.84,19.52 t.     

重庆市都市区绿地景观的连通性

城市绿地具有重要的生态功能和社会经济价值,是衡量城市生态可持续发展的重要标准.其中,连通性是维持景观功能的关键因素之一.以重庆市都市区为研究对象,结合TM遥感影像图,通过整体连通性指数(IIC)、可能连通性指数(PC)和景观中斑块对连通性的重要值对该区绿地景观的连通性进行了分析.研究结果表明,都市区绿地景观主要由少数巨型斑块和大量小型斑块组成.绿地景观整体连通性较差,这与绿地景观组成密切相关.对于绿地景观的连通性而言,巨型斑块的重要值最大,但小型斑块的重要性也不容忽视.对绿地景观连通性重要值最大的一些斑块主要分布于都市区的几大山脉上,这些斑块是城市绿地规划和保护的首要考虑的对象.基于研究结果,建议在重庆市都市区进行绿地规划时,优先考虑对重要斑块的保护,同时要考虑在巨型斑块之间构建小斑块,使其形成连通性廊道,提高绿地景观的连通性.     

不同施肥处理下蔬菜塑料大棚土壤微生物活性及功能多样性

利用土壤酶学方法、微生物培养方法及Biolog微生物自动分析系统,分析了不同施肥处理下塑料大棚种植黄瓜与番茄的土壤中微生物活性及功能多样性.结果表明,与传统施肥相比,配方施肥下塑料大棚黄瓜土壤脱氢酶活性提高了36.5%,番茄土壤脱氢酶活性则提高了66.5%,且达到了显著水平.配方施肥下塑料大棚黄瓜与番茄土壤可培养放线菌数量分别比传统施肥处理增加了30.0%和72.2%,且都达到了显著水平.Biolog结果显示,在土壤微生物培养过程中,配方施肥下塑料大棚番茄土壤微生物群落AWCD始终大于无肥处理及传统施肥处理.与传统施肥相比,配方施肥下塑料大棚黄瓜土壤微生物培养96 h的AWCD增加了1.9%,番茄土壤微生物培养96h的AWCD则增加了68.5%,且达到了显著水平.配方施肥下塑料大棚番茄土壤微生物Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数都大于传统施肥处理,并且McIntosh指数达到了显著水平.PCA分析表明,配方施肥下蔬菜塑料大棚土壤微生物群落碳源利用能力与传统施肥处理明显不同.     

中国省级行政区生态环境可持续性评价

从自然条件、人类胁迫、生态环境效应和社会响应4个主题出发,构建了包含28个指标的中国省级行政区生态环境可持续性评价指标体系,并通过专家调查和层次分析法为各主题层中的指标赋权.分别用各主题层中的指标和对应的权重,采用加权平均法构建自然条件(NSI)、人类胁迫(HPI)、生态环境效应(EEI)和社会响应(SRI)4个分指数,然后用这4个分指数通过灰色关联法构建综合生态环境可持续性指数(CEI),对我国各省级行政区生态环境可持续性进行评价.同时论文通过主成分分析法和相关分析法分析造成各指数地域差异的主导因素和评价中指标赋权的合理性.最后以4个分指数作为变量,采用快速样本聚类法对我国31个省级行政区进行聚类分析.评价结果表明,2003年我国各生态环境指数存在显著的地域差异.自然条件从东南到西北呈明显的由优到劣的过渡趋势,降雨量、年均气温、森林覆盖率和水网密度4个指标是导致地域差异的主导因素;人类胁迫东部发达地区明显高于西部和中部地区,同一个地区经济发展水平存在显著的正相关;生态环境效应西北地区最为显著,同各地区自然条件存在显著的负相关,在人类活动干扰下,自然条件差的地区更容易发生生态损害与退化;社会响应无明显的地域分析规律,各地区经济发展水平对其有一定影响,但并非决定性因素.区域综合生态环境可持续性由区域NSI、HPI、EEI和SRI共同决定,综合评价得到2003年我国各省级行政区生态环境可持续性排序情况,其中生态环境可持续性最强的几个地区为海南、云南、广西、江西等地,最弱的几个地区为内蒙古、宁夏、上海、西藏、新疆等地.最后,聚类分析把我国31个省级行政区聚为生态环境特点各异的六大类,可以促进我国生态环境的分类管理.     

使用多特征联合变量的支持向量机方法预测外膜蛋白

外膜蛋白(Outer Membrane Proteins, OMPs)是一类具有重要生物功能的蛋白质, 通过生物信息学方法来预测OMPs能够为预测OMPs的二级和三级结构以及在基因组发现新的OMPs提供帮助。文中提出计算蛋白质序列的氨基酸含量特征、二肽含量特征和加权多阶氨基酸残基指数相关系数特征, 将三类特征组合, 采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法来识别OMPs。计算了包括四种残基指数的多种组合特征的识别结果, 并且讨论了相关系数的阶次和权值对预测性能的影响。在数据集上的十倍交叉验证测试和独立性测试结果显示, 组合特征识别方法对OMPs和非OMPs的识别精度最高分别达到96.96%和97.33%, 优于现有的多种方法。在五种细菌基因组内识别OMPs的结果显示, 组合特征方法具有很高的特异性, 并且对PDB数据库中已知结构的OMPs识别准确度超过99%。表明该方法能够作为基因组内筛选OMPs的有效工具。     

水杨酸对苦瓜叶片白粉病抗性及抗氧化酶活性的影响

以‘碧绿3号’苦瓜幼苗为材料,采用100、500和1000μmol.L-1的水杨酸(SA)溶液预处理后进行白粉菌的诱导接种,研究了SA处理对苦瓜叶片光合色素含量和4个抗氧化酶活性的影响。结果显示:各浓度SA处理苦瓜植株的病情指数均显著低于对照(蒸馏水处理),并随SA处理浓度增加而逐渐下降;各SA处理苦瓜叶片的光合色素含量均高于其对照,且随SA处理浓度升高而逐渐增加;苦瓜叶片APX、CAT和GR活性随SA处理浓度增加而升高,但GPX活性反而下降,各处理CAT和GR活性增幅均高于病情指数增幅,1000μmol.L-1SA处理的APX活性增幅也高于病情指数增幅。研究发现,SA处理可以提高苦瓜感染白粉病植株叶片的光合色素含量及其抗氧化酶活性,显著降低其病情指数,增强其白粉病抗性,且以1000μmol.L-1SA处理效果最好。     

川西北草原沙化区多年生禾草混播草地的群落学特征

在川西北高原沙化生境中,应用6种禾本科牧草进行了不同种群组合处理,研究其群落特征与系统的稳定性。结果表明：群落物种多样性随均匀度增加而减小(相关系数为0.94);在构建的13种人工群落中,垂穗披碱草＋多花黑麦草＋紫羊茅＋沙生冰草群落具有较高的盖度、生物量和多样性指数,适合恢复川西北地区的退化、沙化草原植被;在所有供试物种中优势度最大的3种牧草分别是川草2号老芒麦、垂穗披碱草和沙生冰草。     

基于边界特征的黄河三角洲景观变化及空间异质性

在遥感解译和景观类型制图的基础上,运用滑箱扫描的方法,基于组分边界特征计算景观整体结构指数,同时综合考虑景观要素的空间分布,采用信息熵法和孔隙度指数法对黄河三角洲农田和柽柳-芦苇2种景观组分进行异质性特征分析.结果表明:黄河三角洲景观组分之间的边界趋于复杂化,城镇扩展、石油开采及黄河断流等使耕地大量退化为柽柳-芦苇,潮滩植被侵满滩涂;与基于面积的景观指数相比,基于边界特征的景观指数更能反映景观结构的细节变化;农田和柽柳-芦苇均表现为宏观异质性特征,部分样线中小尺度上表现为微观异质性特征,但柽柳-芦苇的异质性表现尺度较农田小50个像元左右,且这种差异随时间有加大的趋势;2种异质性分析方法从不同的侧面揭示了组分类型的异质性特征,形成有益的补充.     

重庆市主城区不同生境类型的蝴蝶多样性

2006年9-11月,选取重庆主城区人工次生林、溪流沿岸农田、山地农田、天然次生林和人工园林等5种不同的生境类型,进行蝴蝶调查.共采集蝴蝶529只,隶属于6科16属20种.研究区优势种蝶类为酢浆灰蝶(Pseudozizeeria maha)(相对多度为38.75%)和菜粉蝶(Pieris rapae)(相对多度为17.01%).5种生境类型的多样性指数变化趋势为天然次生林>溪流沿岸农田>山地农田>人工次生林>人工园林.同时分析了人为干扰和生境类型与蝴蝶多样性的关系.结果表明,人为干扰对蝴蝶多样性的负面影响尤其严重,保留城区内残存的农田生境斑块对蝴蝶多样性的保护有积极的意义.