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。     

常绿阔叶林植被动态研究进展

常绿阔叶林是亚热带地区的地带性植被,是亚热带陆地生态系统的重要组成部分,几十年来,中国的植物学家、生态学家对常绿阔叶林的区系成分、物种组成、外貌和结构、动态以及作为生态系统成员的功能等方面进行了大量的研究,积累了丰富的资料,取得了大量的研究成果,同时也在四川缙云山、浙江天童山、广东省鼎湖山和黑石顶、云南哀牢山、福建武夷山逐步形成了中国各具区域特色的常绿阔叶林研究基地,为常绿阔叶林的研究作出了突出的贡献。在常绿阔叶林的演替方面,研究内容从研究常绿阔叶林群落演替的过程、群落组成变化、结构动态及模型逐步向生态系统物质循环和能量流动发展,但对常绿阔叶林主要优势种动态、生理生态和群落演替机理等方面深入不够。在常绿阔叶林的更新动态研究方面,不但进行了通过研究种子雨和种子库的动态、种子的萌发、幼树生长的时空动态研究群落的更新,而且还通过研究林窗的形成、特征及其在森林动态中的作用来研究群落的更新,还进一步通过对常绿阔叶林主要树种更新植株的生理生态特性的研究来解释群落更新的原因。在常绿阔叶林退化和恢复重建研究方面,研究了常绿阔叶林各种退化生态系统的特征和恢复过程等,并将已有的理论和技术应用于退化生态系统的恢复和重建。即是以前人研究的成果为基础,从群落的演替、更新、退化和恢复等方面对我国多年来常绿阔叶林植被动态的研究作一总结。根据国内外的研究趋势提出了常绿阔叶林的动态方面急需开展3s技术在常绿阔叶林上的应用研究、常绿阔叶林的退化的生理生态机制、常绿阔叶林起源与系统发育、常绿阔叶的林保护与恢复生态学、常绿阔叶林重要物种的生理生态学和种群生物学、常绿阔叶林生态服务功能与区域可持续发展模式以及常绿阔叶林生态系统对全球变化的作用与响应机制等方面的研究。     

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。     

生态系统服务流定量化研究进展

生态系统服务流对生态系统服务的形成、输送、转化和维持等均有重要作用,且能够在生态系统服务的供需之间建立时空连接,对生态系统服务流的量化有利于生态系统服务的准确评估,对生态系统保育和管理以及制定积极有效的生态补偿等具有重要意义.本文阐述了生态系统服务流的理论基础,在总结不同学者对生态系统服务流定义的前提下,分析了定量化服务流的侧重点,并对生态系统服务流进行分类;探讨了影响生态系统服务流定量化的关键因素,分析了生态系统服务供给、流和需求之间的相互作用关系;提出了生态系统服务流定量化的具体过程,并详细介绍了各个步骤.     

开花期土壤短期干旱和复水对大豆光合作用和产量的影响

以大豆(Glycine max)为材料, 研究开花期土壤水分变动对叶片光合生理以及产量形成的影响, 以期为大豆的节水栽培和水分高效利用提供理论依据。研究发现, 大豆叶片气孔导度(Gs)对土壤水分的匮缺更加敏感。干旱胁迫降低了叶片的净光合速率(Pn), 但复水后, 叶片水势和净光合速率等在实验过程中都可以得到迅速恢复, 并且蒸腾速率(Tr)、气孔导度和胞间CO₂浓度(Ci)在复水后的第3 天与对照相比显著提高, 表现出一定的超补偿效应。研究发现, 在开花期即使短期的土壤干旱, 也会对大豆后期的生物量及其分配产生较大的影响, 开花期干旱和复水, 显著降低了大豆叶片和茎的生物量, 使根茎比提高16.7% (P<0.05), 收获指数增加26.3%(P<0.05)。     

伏牛山森林生态系统灌木植物功能群分类

伏牛山国家级自然保护区位于中国东部亚热带和暖温带的过渡区,植被优势种明显,以灌木优势种为主体进行植物功能群分类,可以对森林生态系统的功能、框架结构及类群分布有一个明确的认识.采用群落生态学的调查方法,在伏牛山南北坡设置66个典型样方.根据调查结果,通过计算重要值,选取优势度相对较大的灌木树种进行种间联结及相关性分析,以X2(卡方)检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定灌木优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在海拔梯度上的变化异同来划分植物功能群,把灌木优势种划分为7组植物功能群.植物功能群间物种表现出显著正联结,一起在同一生境中出现的几率较大,在长期的生长演化过程中,能适应相似的资源环境和对干扰有相似的响应,所以将其划分同一组植物功能群.植物功能群内有一些重要的形态特征有相似之处,功能群间的形态特征有明显的区别,如叶片的大小、形状等,功能群的这些相似及区别还需要生理生态学的进一步研究.     

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。     

人为干扰对传粉昆虫群落物种多样性及其优势类群生态位的影响

物种多样性是群落功能复杂性和稳定性的重要量度指标,不同干扰强度下物种多样性和生态位特征不同,人为干扰对传粉群落的影响可以通过群落结构和物种多样性的变化直接表现出来。在巩义市选取24个采样点,3种景观类型(农田、灌丛、林地)进行取样,共捕获传粉昆虫18576头,分属于14目,147科,双翅目、膜翅目、鞘翅目、鳞翅目、半翅目与缨翅目6个传粉功能群。为了解研究区人为干扰对传粉昆虫类群传粉类群及其生态位的影响,本研究选取双翅目、膜翅目、鞘翅目3类主要传粉昆虫作为研究对象,在景观类型分类与实际情况的基础上,依据人为干扰指数赋值表和干扰强度计算公式,分析不同干扰强度下传粉昆虫优势种群生态位特征情况,结果表明:各传粉类群在不同的干扰条件下物种多样性不同;作为优势类群的蠓科、胡蜂科,生态位宽度和生态位重叠均均值高于其他几个类群,且中度干扰强度下值最大,但其生态宽度值与生态重叠值之间没有明显的相关关系。