多功能农业景观:内涵、进展与研究范式

多功能农业景观是景观尺度下农业多功能性的空间表征，具有生物多样性保护、田园风光留存和地域文化传承等多种重要的非经济功能。构建多功能农业景观是促进区域农业可持续发展与人类福祉提升的重要途径，同时也是多学科交叉的综合性研究。在已有景观生态学研究范式的基础上，探讨了多功能农业景观的内涵和国内外相关研究进展，并提出了"格局-功能-需求-管理"的多功能农业景观研究范式。与此同时，绘制了新研究范式的概念框架，通过划分四大研究模块具体分析了如何基于新研究范式开展多功能农业景观的构建、评价和管理等工作。本研究为实现区域农业景观的可持续发展和阐明多功能农业景观的内在运行机制奠定理论基础提供支持，为乡村生态景观营造关键问题的解决与多功能农业景观的实际构建提供帮助。     

黄河下游平原不同非农生境中植物多样性

自然、半自然等非农生境是区域农业景观的重要组成部分,对区域生物多样性保护具有重要意义。黄河下游平原区是典型的农业景观,农田是最主要的景观类型,林地、树篱等景观要素散布其中,为研究区内非农生境中生物多样性及其生态效应,采用典型样地法对区内典型农业景观中林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境中的植物群落进行调查研究。结果显示:区内植物组成以菊科、禾本科等为主;区内植物科的地理成分以世界分布和泛热带分布为主,各生境间有一定的差异,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上区内的植物组成以广布种为主,优势科属明显,特有种缺乏;各非农生境中的植物多样性存在一定的差异,林地和树篱生境具有较高的物种丰富度和多样性,显著高于田间道路,沟渠、林地和树篱生境中的物种均匀度和群落盖度均显著高于田间道路;β多样性分析表明田间道路生境中的群落组成分化程度在各样点间最大(β多样性指数最高);树篱、林地和田间道路等生境间群落相似性均较高,但其群落结构和优势种组成方面却存在显著的差异,沟渠作为一种特殊生境与其它生境间的群落相似性相对较低。研究表明,在黄河下游平原典型农业景观中,作为非农生境存在的林地和树篱在物种多样性维持中具有重要地位,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,意义重大;各生境间高的群落相似性仅是物种组成名录相似性的反映,其空间格局和优势种群间差异明显,各生境植物群落的生态功能差异巨大。未来区内生物多样性的保护应重在生态系统过程、功能的加强以及生态系统服务的维持和提高,且需进一步在景观水平上探讨各非农景观要素的空间构型对其生态效益的影响机制及其调控和管理策略。     

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。     

黄河下游平原非农植物多样性拆分研究

非农生物多样性的存在是农业景观生态系统健康持续发展的基础,对农业景观非农生境中植物群落物种多样性特征分析将有助于可持续农业景观构建措施的科学提出。在黄河下游平原典型农业景观中采用栅格分区的方式布设样点(共54个),采用典型样地法对各样点内的林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境的植物群落进行调查,采用生物多样性加性分配的方法探讨不同空间尺度上生物多样性的组成特征。结果显示:(1)各非农生境间植物群落物种多样性特征存在较大的差异。(2)偶见种从数量上构成了各非农生境中植物物种丰富度的主体,而常见种则行使着群落优势种和构建者的角色。(3)总体上,β多样性在各空间尺度中均对总物种丰富度具有重要贡献。(4)常见种和偶见种中物种组成格局存在显著差异:常见种的物种丰富度主要由α多样性贡献,而β多样性则贡献了偶见种的绝大部分。简言之,β多样性对区内植物多样性的保护和维持意义重大,农业景观中非农生境类别的出现对总物种丰富度的提高具有重要作用;各生境中较高的样点间β多样性(β样点)意味着在看似均质化的农业景观背景中依然具有较高的区域差异;景观组成和构型的变化将对农业景观中植物群落特征和物种多样性产生重要影响,且对偶见种的影响更甚。未来,应从景观和区域等更大尺度上,基于农业景观生态系统功能和服务的综合考虑及可持续农业景观的建立来探讨农业活动与生物多样性保护的权衡。     

农业景观中非农景观要素结构特征对植物物种多样性的影响——以封丘县为例

农业景观中的非农生境对维持与提高农业景观的生物多样性具有非常关键的作用。为了探究非农生境的相关结构属性对农业景观中植物物种多样性的影响,选择黄河下游平原区的封丘县为研究区域,对研究区内42个样点的非农生境进行植物多样性调查,并对各个样点周围1 km范围内的非农景观要素进行了提取,分析不同非农生境中植物物种组成及其景观要素的构成、结构及空间配置对植物物种多样性的影响。研究结果表明:不同类型的非农生境中,物种组成共有种相对较多,特有种或指示种较少;林地与树篱具有相对较高的物种多样性,以沟渠为生境的植物物种组成与其它两种生境类型相比存在明显差异;林地与树篱/沟渠的组成比例相当时,植物物种丰富度最高;景观指数对不同非农生境中的植物物种具有明显影响,景观破碎化及人为干扰指数的影响较为显著。未来在对本区域内农业景观进行结构优化的过程中,应从非农景观要素的改造入手。通过调整和设置非农景观要素的不同类型及比例、合理改造其结构与空间配置,为最终实现农业景观的有效管理与可持续健康发展奠定重要的研究基础。     

黄河下游农业景观中景观结构和生境特征对林表生蜘蛛多样性的影响

以捕食者来进行"自上而下"的生物防治是有效而经济的。蜘蛛作为农业景观中重要的捕食者,在不同的尺度上研究景观和环境要素对其多样性的影响是十分必要的。目前,有关黄河下游农业景观研究中,关于蜘蛛多样性的研究报道较少。针对黄河下游农业景观中林地生境的蜘蛛多样性展开研究,于2014年4月和7月采用陷阱法调查林地生境中蜘蛛种群的分布及其多样性,分析了对蜘蛛多样性影响最强烈的环境因子,以及不同蜘蛛种群对草本植被盖度的不同选择。结果发现:研究区林地生境内蜘蛛的优势种群为星豹蛛(Pardosa astrigena)、单带希托蛛(Hitobia unifascigera)、类水狼蛛(Pirata piratoides)和陕西近狂蛛(Drassyllus shaanxiensis)。不同尺度上的景观要素和环境要素(解释变量)对蜘蛛多样性的影响存在差异,且在不同的季节均为100 m尺度上的解释变量对蜘蛛多样性的影响最大。在100 m尺度上,不同的解释变量对蜘蛛多样性的影响也不同,春季林地中的植被盖度对其影响最大,路距和林地面积也有较为明显的影响,夏季林地中的植被高度和植被盖度对其影响最大,其余解释变量的影响则极小。不同的蜘蛛种群对草本植被盖度大小的偏好不同,多数蜘蛛偏好高的植被盖度,如星豹蛛和白纹舞蛛(Alopecosa albostriata)等,也有部分蜘蛛种群偏好中、低植被盖度,如赫氏花蟹蛛(Xysticus hedini Schenkel)、白斑猎蛛(Evarcha albaria)和皮雄红螯蛛(Araneae)。研究表明,黄河下游农业景观林地生境中,不同的景观要素和环境要素在不同尺度和不同季节上对蜘蛛多样性的影响具有显著的差异,草本植被对蜘蛛多样性的影响极为显著。因此在研究区内合理规划林地的建设,加强草本植被的保护,提高林地捕食者的数量,有助于生物防治工作的发展和生物多样性保护工作的进行。     

农业景观非农生境植物多样性及其影响因素

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地和生物多样性保护的重要区域之一。黄河中下游地区是我国最重要的农业区之一,在区域农业景观中,非农生境中各群落植物物种多样性组成特征有何差异?在不同尺度上,景观异质性特征与生境特征对植物物种多样性特征有何影响?在黄河中下游典型区域布点,对区内主要非农生境(次生林、次生灌丛、人工林和农田边缘等)中的植物群落物种多样性进行调查。结果显示:(1)次生灌丛中的物种丰富度和多样性显著高于其他生境,而农田边缘也保育有较多的物种;(2)从物种组成来看,景观尺度上样点间物种多样性差异(β_2)是所有生境中物种丰富度的最主要组成部分,而次生灌丛与次生林两类自然生境中小尺度(α和β1)物种丰富度的贡献相对较高。(3)景观异质性特征指标对物种多样性的影响主要体现在样方尺度上(α_(样方)),而β和γ多样性与之的关系并不甚密切。表征生境特征的群落高度和盖度指标能更好的预测物种多样性的特征。研究发现,常用的表征景观异质性的指数在各尺度上对植物群落物种多样性特征的影响也并不显著,局地群落特征的影响更为直接和重要。在探讨景观异质性特征与生物多样性关系时,常用的多样性指数(Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数等)并不合适,而拆分后的物种丰富度会更有效。但景观异质性对生物多样性的影响也不容忽视,它的改变会是影响群落物种多样性及其组成结构的重要潜在因素,在更大尺度上景观异质性会通过对景观组成要素特征(生境组成和构型)的影响进而影响到区域植物物种丰富度的变化。     

黄河下游平原农业景观中非农生境植物多样性

农业景观中的自然、半自然生境及其上的植物群落对维持农业生态系统功能意义重大。为了解黄河下游典型平原农业景观中非农生境植物多样性特征,在对研究区景观格局分析的基础上,使用典型样地法对区域内农业景观中主要自然、半自然生境(包括林地、树篱、田间道路、沟渠等)进行调查。结果显示:研究区总体上为农业景观,居民点和林地斑块散布其间;区内植物科的地理分布以世界分布和泛热带分布为主,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布区类型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上以广布种为主,优势科属明显,缺少特有种;林地和树篱具有较高的物种丰富度和多样性,沟渠和林地的物种均匀度和群落盖度最高,田间道路上群落组成的变化幅度和分化程度最大(β多样性指数最高);林地、树篱和田间道路等生境间的群落相似性极高,但其群落盖度和优势种组成具有显著差异,沟渠作为一种特殊生境与其他生境间相似性较低。研究表明,在黄河下游平原农业景观中,林地和树篱在物种多样性维持中作用较大,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,不同生境间极高的群落相似性仅是物种组成名录的反映,而其生态功能存在显著差异。未来区内的生物多样性保护应重在生态系统功能和服务的维持及提高,而如何进行景观要素配置,才能兼顾农业生产力的可持续性和生态系统功能维持,尚需进一步探讨。     

黄淮海平原农业景观非农生境植物功能群特征分析

植物功能群的划分有助于对生态系统结构、功能和服务的理解与认知,为更好的了解农业景观中残存的各非农生境在区域生物多样性保护和生态系统服务中的地位和作用。在黄淮海平原典型区域布点,对区内主要非农生境(林地、树篱、田间道路、沟渠)中的植物群落进行调查,并基于植物功能群分类结果探讨了其特征和在生态系统服务上的贡献。结果显示:(1)从物种数量来看,双子叶植物占绝对优势,单子叶植物在各生境中均较少,但却具有较高的群落地位,一年生和多年生植物物种丰富度及重要值基本一致;(2)从生境类别来看,田间道路和树篱等生境中一年生和单子叶植物更具有优势,随着人类扰动强度的减弱,在林地和沟渠生境中,开始有大量的多年生物种出现,尽管这些物种多为偶见种。(3)常见种多为一年生双子叶植物,种类不多,但群落地位极高,而偶见种中存在大量的多年生双子叶物种。深入分析认为,在黄淮海平原农业景观中,总体上各非农生境均处于群落演替早期,以一年生和单子叶植物功能群构成了群落主体,群落结构简单,优势种群明显,随着干扰强度的相对降低,林地与沟渠生境中的多年生和双子叶物种大量出现,偶见种增加,优势种地位下降。从物种多样性保护与生态系统服务提供综合考虑的角度看,尽管这些非农生境发挥了重要作用,但所能发挥的作用还很有限,未来仍需进一步减弱人类活动对非农生境的干扰,从而进一步提高区域生态系统服务的总体水平。     

高集约化农业景观中不同利益相关者的景观偏好

集约化农业是现代农业的生产经营方式,在提高农田单位面积产量的同时却带来了一系列环境和生态问题,限制了农业的可持续发展.景观偏好是景观生态学中探讨不同利益相关者对景观产生不同喜好的研究,能够反映人类的主观感受及其产生的行为对景观造成的影响.本文以河南省封丘县农业景观为例,通过问卷调查和其他相关方法综合分析了不同利益相关者所偏好的景观特征以及产生差异的原因,并为将来研究区农业景观的发展提出建议.结果表明: 封丘县的当地利益相关者更偏好简单规则且容易管理的景观要素,强调农业景观的生产及经济功能;专家和当地环保人士更偏好多功能兼具的景观要素,以及高异质性的复杂景观构型,倾向于发展多功能农业景观;文化程度、专业背景、受访者类别等因素均对研究区利益相关者的景观偏好存在明显影响.政府的决策行为、经济补偿程度、生态农业技术支持是影响并决定研究区景观结构和功能发生演变的重要因素.