景观生态网络研究进展

作为生态学重要的概念与方法,生态网络是景观生态学研究的热点问题,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。景观生态网络对于保护生物多样性、维持生态平衡、增加景观连接度具有重要意义。从景观生态网络的相关理论、研究进展、研究方法模型等进行分析,并对其应用前景进行展望,主要介绍了传统景观格局分析、网络分析、模型模拟等方法的适用性与特点,并分析了景观生态网络在城市景观格局优化、自然保护区规划、生物多样性保护、土地规划等领域的应用,最后提出了研究的主要问题。     

白桦和紫椴树干非结构性碳水化合物的空间变异

以中国东北温带森林两个散孔材树种白桦和紫椴为对象,研究落叶后树干木质部中非结构性碳水化合物(NSC)浓度的空间变异.结果表明: 两种树种的可溶性糖与淀粉的总和(TNC)与可溶性糖浓度均随树干径向深度增加而缓慢下降,淀粉的径向变化不明显,即使在树干径向深处仍存有大量的NSC.两种树种树干的TNC、可溶性糖和淀粉浓度从根颈到胸高降低,之后逐渐升高,最大值出现的高度因树种和TNC组分而异.两种树种树干糖淀粉比值的纵向变化趋势为：白桦随树干升高而增大,紫椴则随之减小.树干NSC储量估算的误差主要来源于NSC浓度的纵向变化,其次是径向变化.喜光树种白桦的树干TNC浓度(1.0%干质量)显著低于耐阴树种紫椴(4.3%干质量),可能与其生活史对策差异有关.采用考虑了树干NSC纵向和径向变化的取样方法,可以有效地降低树木或林分水平上NSC储量估算的不确定性.
     

人类活动的景观生态响应——以个旧市为例

人类活动会对区域景观格局以及生态过程产生影响,定量刻画其景观生态效应具有重要意义。运用景观格局的移动窗口法及基于电流理论的生态网络模型,分析了云南省个旧市2015年与1990年相比由于人类活动导致的景观格局与景观连接度的变化。结果表明:人类活动对研究区景观格局影响显著,分离度指数增加、聚合度指数减小,景观破碎化程度加重。基于多物种电流理论的景观生态网络显示,2015年与1990年相比,无论是电流最大值还是平均值都有所下降,表明研究区的景观连接度情况变差;景观连接度的空间分异明显,研究区南部地区的景观连接度一直处于较高水平,而中东部则始终处于较低水平。基于Zonation模型确定的生态廊道网络显示,廊道总体上趋向破碎化且质量下降,中东部及北部廊道受影响尤为严重,部分原廊道区域退化为非廊道区域。研究表明,区域的人类活动导致景观破碎化程度加大的同时,也降低了区域景观连接度。研究结果可以为个旧市未来道路建设及矿产资源开发下的景观生态保护与保护区的规划建设提供科学依据,也能够为类似研究提供方法上的参考。     

基于MODIS NDVI的广西沿海植被动态及其主要驱动因素

归一化植被指数(NDVI)可以表征区域植被状况,目前利用NDVI表征沿海区域植被动态的研究仍相对缺乏。以MODIS NDVI为源数据,分析2000—2014年间,广西沿海区域的植被动态、NDVI动态趋势和持续性,以及NDVI动态的主要驱动因素。结果表明:在海岸线10 km区域范围内,NDVI均值较高(0.71),年际间波动较小(SD为0.02)。空间上,NDVI呈现出陆地高、滨海和河口区域低的分布特征,不同类型植被NDVI差异显著,以广泛分布于陆地的林地最高(0.76),以滨海湿地植被(0.52)和其他类型植被(未利用地等)最低(0.50)。植被动态趋势(斜率k)表明,57%的林地表现为改善趋势(k≥0.002),而52%的滨海湿地则表现为退化趋势(k≤-0.002)。利用Hurst指数对生态持续性进行分析,林地、旱地表现为持续改善,滨海湿地呈现持续退化的趋势。驱动因素分析表明,气象因素对植被NDVI的影响均不显著,NDVI的动态主要受地形特征和人为因素的影响,NDVI及其动态趋势与复合地形指数和距河流的距离多呈负相关,与坡度、高程、距交通线路和城镇的距离多为正相关。总体上,区域内NDVI动态趋势以良性发展为主,但滨海湿地等呈现持续退化的区域需持续关注。     

基于空间变异性的树冠非结构性碳含量估算：以胡桃楸和春榆为例

以胡桃楸和春榆为例,采用枝解析法测定不同基径枝条的非结构性碳水化合物（NSC）浓度的变异,进而估算并评价不同取样方法对树冠NSC含量估算的误差.结果表明： 器官对两种树种树冠NSC浓度的影响显著,叶、新枝、老枝和死枝的可溶性糖与淀粉的总和（TNC）的平均浓度分别为17.6%、12.6%、5.7%和2.9%.叶和新枝的NSC浓度随枝基径、枝龄、枝长和枝相对高度的变异多不显著,但老枝的NSC浓度随枝基径、枝龄和枝长增大而降低,而随枝相对高度增加而增加,其中枝基径是老枝NSC浓度的最佳预测变量（R²在0.87~0.95）.两树种叶、新枝和老枝平均TNC含量分别占其树冠TNC含量的28%、2%和70%.分析树冠枝NSC的空间变异性对树冠NSC含量估算误差的影响发现,采用新枝和直径约3 cm老枝枝段的NSC浓度估算冠层NSC含量是较简易而精确的方法.     

基于MODIS序列的北京市土地利用变化对净初级生产力的影响

了解土地利用变化对区域净初级生产力(NPP)的影响,对于综合理解区域植被的固碳能力及其与土地利用变化的关系,以及维持区域生态安全均具有重要意义。以北京市为例,基于2000—2012年MODIS NPP遥感影像和土地利用类型数据,利用同期Landsat TM影像(分辨率30 m)对MODIS NPP数据进行降尺度计算的基础上,分析北京市区域NPP的时空分布特征,探讨土地利用变化对植被固碳能力的影响。结果表明:研究期内Landsat NDVI与NPP数据的线性关系显著(R~2为0.22—0.68,P0.01),基于该线性关系可实现对MODIS NPP的降尺度重计算。土地利用面积分配和景观格局的变化均显著影响NPP。13年间,北京市林地和草地面积增加而耕地面积迅速减少,NPP总量由123万t C增长至190万t C,其中66%的NPP由林地贡献,其次为耕地(26%),草地最低(8%)。2000—2006年,面积变化促进了NPP的增加,贡献率为34%;而2006—2012年,面积变化则抑制区域NPP的增加,贡献率降低至27%。同时,研究区域内斑块聚集度的降低,斑块密度及丰富度的增加均有利于其NPP的增加。提高研究区植被固碳能力,需要在维持区域当前植被数量和质量的基础上,增加区域景观的异质性和多样性。     

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。