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。  

基于LEAP的厦门市节能与温室气体减排潜力情景分析

城市是人类社会经济活动的中心，聚集了世界一半以上的人口。在城市发生的温室气体排放量占全球排放总量的75%左右，因此在城市这个尺度上研究温室气体减排意义重大。从城市这个尺度出发，以厦门市为实际研究案例，应用LEAP模型进行节能减排政策情景分析，定量分析评价城市节能减排潜力，并详细分析各种控制情景和各部门的节能减排贡献率。研究结果显示：在综合控制情景下，厦门能源消费总量年均增长率、万元地区生产总值能耗和温室气体排放总量年均增长率都有所下降；清洁燃料替代措施节能减排效果最好，工业部门节能减排潜力最大；优化能源使用结构蕴藏巨大减排潜力。  

城市森林景观格局与过程研究进展

大规模的城市化进程,改变了城市以及周边区域的景观格局,显著影响着城市森林生态系统的结构、过程与功能.景观尺度上的城市森林景观格局与生态过程研究已经成为当前城市森林学的研究热点.在阐明城市森林及其景观格局与过程概念的基础上,综述了国内外城市森林景观格局与过程的研究内容、研究方法的进展情况,指出了以下几个方面有望成为今后城市森林景观研究的发展方向:景观尺度上的城市森林系统能流、物质循环等生态学过程研究;城市森林景观格局演变的社会驱动力研究;基于生态服务功能的城市森林规划研究;半都市化地区的森林景观格局与过程研究;基于空间显式景观模型的城市森林景观格局与过程模块开发.  

城市土地利用异质性对湖泊水质的影响

土地利用类型与水体水质之间存在显著相关关系,这种相关关系受到土地利用类型及其空间分布的影响.人类活动造成流域中不同汇水单元间土地利用异质性,进而影响和改变了汇水单元水质状况.在自然或半自然区域内,采用多个汇水单元的综合分析能够体现出流域土地利用类型与水质的相关关系.然而,在城市区域中,可能存在由于土地利用特征差异而导致这种相关关系的抵消和降低,致使分析结果与实际存在偏差.为证实这一现象的存在,选取武汉市汉阳地区龙阳湖等4个湖泊流域为研究对象,分别从汇水单元综合分析、以影响水质的主要用地类型作为变量进行聚类分析和以湖泊流域为对象的分析等3个角度,分析汇水单元间的土地利用特征差异对水质的影响,结果显示土地利用异质性影响甚至改变了土地利用类型与水质的相关关系.因此,在研究城市土地利用与水体水质相关性时,需要同时考虑土地利用类型的特征和格局.  

毛竹光合作用对环境因子的季节响应

采用Li-6400测定毛竹光合作用对光照强度、CO2浓度、温度和湿度等环境因子响应的季节变化,结果表明:毛竹最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、光合量子效率的年均值分别为7.30、19.15、1075mmol.m-2.s-1,0.032;最大净光合速率夏季>秋季>冬季>春季;春季的光补偿点最高,夏季次之,而秋季和冬季均较小;光饱和点与光合量子效率的季节变化均为秋季>夏季>冬季>春季。毛竹CO2补偿点、CO2饱和点、羧化效率的年均值分别为73.52、1500μmol.mol-1,0.033。CO2补偿点春季>冬季>秋季>夏季;CO2饱和点春季>秋季>夏季>冬季;羧化效率夏季>秋季>冬季>春季。毛竹光合最适温度均在20～30℃,光合最适温度在春、秋季与实验前3天最高气温的平均值十分接近,而夏、冬季与测定前10天的最高气温平均值较为接近,光合最适温度在春、秋两季相当,夏季稍高,冬季最低。光合最适湿度为40%～65%,季节变化趋势:秋季>夏季>冬季>春季。总体而言,毛竹光合作用对环境因子的季节响应与环境因子的季节变化、叶片的生理活性密切相关。  

滨海半城市化地区景观格局演变——以厦门市集美区为例

基于厦门市集美区1987—2007年5期TM/ETM+遥感影像数据，选取斑块类型水平和景观水平上的景观指数，定量研究了半城市化地区的景观发育过程及其时空动态特征.结果表明：研究区景观格局演变具有快速性、不稳定性、异质性和过渡性特征;1987—2007年间，研究区城市建设用地面积的增长最快，由2.7 km²增至29.1 km²，年均增长率13%，但仍然不是优势景观，其扩展主要通过侵占农用地和吸纳农村建设用地实现，并呈现出“飞地式”特征和复杂的空间形态;农村建设用地面积增加了2.3倍，年均增长率6.2%，其空间扩展呈现出无序和分散的特征;城市和农村的扩展导致农用地面积减少了42%，并呈破碎化趋势;受城市化影响，半城市化地区的整体景观在快速复杂的转变中趋于破碎化，景观异质性增强.  

基于冗余分析的城市森林林下层植物多样性预测

以4类多样性指数作为衡量城市森林林下层植物多样性差异的定量指标,并同时记录对应样方尺度的环境变量特征.以期应用冗余分析(RDA)手段提取城市森林林下层植物多样性的干扰控制因子,从而进一步揭示主要环境变量对城市森林林下层植物多样性变异的贡献率.RDA分析结果表明枯落物盖度、距林缘距离、小路面积和垃圾数4变量为能够显著解释林下叶层植物多样性变化的最小变量组合,解释信息量百分比达61%,10变量共同解释的信息量为72.1%.在RDA分析的基础上,对10环境变量组合与植物多样性特征进行双重筛选逐步回归,发现草本密度与海拔、坡度、距林缘距离、枯落物盖度呈极显著相关；草本层Pielou均匀度指数与海拔、坡度、郁闭度、枯落物盖度、岩石盖度呈极显著相关；草本层Simpson多样性指数与坡度、枯落物盖度、距林缘距离、岩石盖度、伐桩数呈极显著相关；灌木层Pielou均匀度指数则与海拔、郁闭度、小路面积、岩石盖度呈极显著相关.  

海湾型城市半城市化地区空间扩展演化——以厦门市为例

选择海湾型城市--厦门市半城市化地区为研究对象,基于研究区1987、1992、1997、2002和2007年5个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与GIS技术支持下获取了近20a 来各期土地利用信息数据,采用景观格局转移矩阵、景观格局指数和分形理论等方法研究了厦门市半城市化地区城市化过程中的景观格局空间演变特征,详细分析了城市形态演变、城市围填海特征及政策影响.结果表明:20 a 年来厦门近郊建设用地从18.4 km2增加到108.4 km2,远郊则从35.7 km2增加到114.9 km2,分别增长为原来5.9倍和3.2倍;城市空间扩展过程通过不断侵蚀耕地、林地和大规模填海造地完成,其中耕地景观变化最大,城市扩展最高峰(2002～2007年)近郊与远郊被建设用地"蚕食"的耕地多达19.74 km2和33.11 km2;在城市空间不断扩展的过程中,近郊城市城市由不稳定形态逐步向稳定形态(填充增长)演化,但远郊形态格局尚处于以中心城市扩展为主体的时期;填海造地面积及其时空分布与政策因素密切相关,20 a来厦门半城市化地区海岸线缩短了14.3%,近郊与远郊海岸分维数分别从1.236和1.267降到1.191和1.262,岸线复杂性明显降低,逐步趋于平直;海湾型城市战略的提出对填海造地影响最为明显,2002～2007年期间填海进程明显加快,近郊与远郊分别填海13.32和9.15 km2,超越了前15 a 填海总面积.  

环境抗生素抗性基因研究进展

抗生素耐药性及其在全球范围内的传播已成为国际关注的热点。本文结合最新文献,综述了抗生素抗性基因在环境中的来源、传播、分布以及新型抗性基因的发现等方面的研究进展。环境中抗生素抗性基因的来源主要是环境中细菌的内在抗性基因及随人或动物粪便排到体外的抗性细菌。功能宏基因组学技术的应用极大地丰富了人们对抗生素抗性组学的认知,并已从环境中筛选到多种新型抗性基因。近年来,由于抗生素在医疗以及养殖业中的大量使用,增加了抗性基因在环境中的丰度和多样性,加速了抗性基因在环境中的传播,在多种环境介质(如养殖水域、污水处理厂、河流、沉积物和土壤等)均检测到多种高丰度的抗生素抗性基因。我们建议今后在以下方面开展深入研究:(1)抗性基因传播和扩散的机制;(2)新型抗性基因筛选和抗性机制;(3)抗生素和抗性基因环境风险评估体系等。  

环境介质中的抗生素及其微生物生态效应

环境介质中的抗生素因存在浓度较低被称为微量污染物，其对生态系统和人类健康的影响已逐步得到认知。长期以来，抗生素被用于人和畜禽细菌性感染疾病的治疗。然而，随着集约化养殖业的发展，抗生素被大量添加于饲料中来预防畜禽和鱼虾的养殖疾病。因此，环境介质中抗生素种类和含量随着畜禽和水产养殖业的快速发展逐年增加。本文综述了环境中抗生素的来源、残留浓度及其环境微生物生态学效应。医用、兽用抗生素和人畜粪便的农用是抗生素进入环境的主要来源，其在不同环境介质中残留浓度不一：地表水含量为μg?L-1，土壤含量为?g?kg-1，沉积物含量为μg?kg-1—mg?kg-1之间。抗生素进入土壤、水和沉积物等环境介质，经吸附-解吸、迁移和降解等过程重新分配，其降解方式主要有水解、光解和生物降解。抗生素影响环境介质中微生物的生物量、活性和群落结构，并诱导产生抗性基因，但对生态系统服务及其功能的干扰和影响尚有待进一步研究。