环太湖复合型生态网络构建

生态网络构建的定量化研究已在生态规划中发挥了重要作用,但复合型生态网络构建却仍旧停留在理论探索与创新阶段。以环太湖地区为例,基于RS和GIS软件平台,采用最短路径分析方法模拟研究区潜在的生态廊道;然后叠加景观、游憩图谱网络,进行无标度网络的构建和检测,构建空间效能好的环太湖复合型生态网络图谱,并据此有针对性地提出复合型生态网络结构和框架优化的建议。研究结果表明,环太湖区域的生态网络和景观、游憩网络可以通过图谱分析和无标度网络检测进行整合,构建出空间效能好的复合型生态网络模型,从而指导环湖生态、景观、游憩资源的耦合发展与廊道建设;通过对不同分区的图谱形态和指标分析,具有小世界网络特征的太湖北部的苏州段和无锡段应以保护和连接为重点,南部的湖州段无标度网络特征明显,成长潜力较好,需要进行高质量的规划保护和开发。     

基于用户兴趣点数据与Landsat遥感影像的城市热场空间格局研究

地图用户兴趣点(POI)数据能够反映微观尺度上城市系统中的人类活动。利用2015年夏季Landsat 8遥感影像提取了南京市地表温度和主要土地覆盖类型,利用空间与非空间多元回归模型在2、5、10 km 3个尺度上研究了地表温度与同期POI密度及植被和水体盖度的相关性,并利用方差分解技术定量区分人类活动因子(POI密度)及生态基础设施(植被和水体盖度)对城市热场的相对重要性。结果表明,在3个观测尺度上,POI密度与地表温度均存在极显著的正相关(P0.001),且相关性随观测尺度的增大而升高。植被和水体均具有显著的降温效应,水体盖度与地表温度的相关性仅在2 km尺度上显著,在5 km和10km尺度上其降温效应不再显著。方差分解结果表明,人类活动因子和生态基础设施对地表温度的独立解释率为1.6%—15%,而二者共同解释率达到了40%—70%。研究表明POI作为城市功能节点可以综合反映城市中人类活动的热源强度,在城市热场空间格局研究中是一种可与遥感数据互补的有用数据源。     

应用修正的Gash解析模型对岷江上游亚高山川滇高山栎林林冠截留的模拟

修正的Gash解析模型具有较好的物理基础,是目前估算和预测林冠截留的有效工具。基于2007年6月到9月的降雨数据、气象和林分结构资料,采用修正的Gash解析模型对岷江上游川滇高山栎林冠截留进行了模拟。结果表明,林冠持水能力为0.23mm,树干持水能力为0.041mm,树干茎流系数为0.013,使林冠饱和的降雨为0.3mm;研究期间实测的林冠截留量为80.2mm,占总降雨量的16.5%,应用模型模拟的林冠截留总量为81.8mm,高于实测值1.6mm(高于实测值2.0%),林冠截留和树干茎流周累积量模拟值均与实测值有很好的一致性,敏感性分析结果显示,应用修正的Gash解析模型进行岷江上游川滇高山栎林冠截留模拟研究中,模型最易受林冠持水能力影响,其次为郁闭度、树干持水能力,影响最小的林分参数为树干茎流系数。     

太湖流域河流水质状况对景观背景的响应

为探索流域水质对景观背景的响应,以太湖流域为研究对象,在0.5—24 km共9个尺度上运用冗余分析研究了土地利用、河网密度、降水量、地形等景观背景因子与河流水化学指标的关系。结果表明:2006—2010年太湖流域河流水质状况总体较差,但整体有逐渐改善的趋势,超标水质指标主要包括总磷(TP)、氨氮(AN)、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和溶解氧(DO),上游地区主要表现为林区和平原水网区的差异,下游地区主要表现为河段上下游间的差异。河流水质受到多种景观背景因子的综合影响,并表现出尺度依赖性和区位差异性。AN、TP、DO在流域上游与聚落用地正相关,在下游则与耕地、河网密度正相关。COD、BOD在流域上游主要与自然湿地负相关,与人工湿地正相关,在下游则与坡度负相关,与河网密度正相关。总方差贡献率在上下游表现出一致的尺度依赖特征,均在较小(0.5—1 km)和较大(16 km)两个尺度上具有较高的解释能力。自然湿地和坡度,河网密度和耕地分别为上游、下游地区在较小和较大尺度上解释能力最高的景观因子。     

城市湿地动态的背景效应研究

以肇庆市1991、2001和2009年3期Landsat TM和ETM+影像为基本数据源,利用遥感和GIS技术并结合景观格局和邻域分析等方法对1991～2009年肇庆湿地的动态变化进行了研究.结果表明:(1)1991～2001年间肇庆地区湿地面积大幅增长,而2001～2009年间则少量减少,湿地的面积变化和农业经济结构调整显著正相关.(2)研究区湿地景观格局变化明显,破碎化程度和空间异质性程度均减小,湿地斑块在空间上趋向于集中和连片分布.(3)湿地占地率的相对变幅在不同占地率区间表现出较大差异,在低占地率区间主要表现为相对变幅的增长,在高占地率区间主要变现为相对变幅的减少,而在其他区间保持相对稳定的变化幅度.(4)湿地占地率的绝对增长幅度和减少幅度分别在占地率10%和95%时达到阈值,而在其他区间则显现出与湿地占地率紧密相关的非线性变化特征.研究表明,湿地景观动态存在明显的背景效应,其面积变化的速度、程度与湿地占地率密切相关,不同湿地占地率区间的湿地应予以有区别的管理和保护.     

桉树人工林冠层、凋落物及土壤水文生态效应

水文功能是森林生态功能的重要方面,为了解桉树人工林的水文生态效应,采用定位研究并结合室内测定的实验方法,研究了广东肇庆桉树人工林冠层降雨再分配、凋落物持水能力、土壤水分物理及蓄水能力。结果表明,研究期间(2006-05-2007-05)的大气降雨量为2016.7mm,通过林冠层后降雨被重新分配,穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占总降雨量的85.70%、3.62%和10.68%。产生树干茎流的临界降雨量为3.93mm,穿透雨量、树干茎流量与林外降雨量均呈极显著正相关(P0.01);林冠截留率与降雨量呈显著的负相关(P0.05),降雨量超过20mm后,林冠截留率基本保持稳定。本研究桉树人工林的凋落物最大持水量为4.27mm,凋落物中树叶的最大持水量最大,为2.54mm。0-100cm土层的最大蓄水量为470.06mm,其中非毛管蓄水量为98.22mm,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度随土壤深度增加呈递减趋势;0-10cm土壤层的初渗速率和稳渗速率分别为25.03mm.min-1和8.83mm.min-1,且随土壤深度增加而逐渐减小。     

基于城市大数据的热场格局形成机制及主导因素的多尺度研究

城市景观的组成与结构及人类活动强度是城市热场格局形成的重要影响因素,但不同要素在城市热场形成机制中的相对重要性尚不清楚.本研究以江苏省宜兴市为例,综合运用遥感解译、外业测绘和编程技术获取城市地表温度、生态基础设施(植被、水体盖度)、建筑容积和百度用户兴趣点(POI)数据,运用Pearson相关分析、回归分析和相对权重分析的方法定量研究了500、1000和2000 m尺度上生态基础设施、建筑容积和POI密度与地表温度的关联关系及相对重要性.结果表明: 生态基础设施具有显著的降温效应,建筑容积和POI密度与地表温度呈显著正相关关系.在城市热场的影响因子中,生态基础设施的相对权重在各尺度均最高(24.3%～43.8%),其次为建筑容积(20.7%～22.6%)和POI密度(13.7%～21.7%).本研究有助于定量理解城市热场形成的多种驱动因子的相对贡献,并可为制定缓解热岛效应的措施提供重要参考.     

滨海城市土地利用格局演变及对生态系统服务价值的影响

土地利用变化改变土地原有的生态系统服务价值(ESV)和功能,关系地区可持续发展。选择沿海城市厦门市为研究区,利用1989、2000、2010年3期土地利用数据和相关文献数据,采用土地利用动态度、转移矩阵方法,ESV等指标计算分析了厦门市土地利用的变化及其对ESV的影响。研究结果表明:1989—2010年厦门市土地利用综合动态度为同时期全国水平的5倍多。该时期厦门市和全国建设用地动态度均高于其他地类。其中2000—2010年间,厦门市土地利用综合动态度是1989—2010年间近5倍(458.94%);在厦门市与各沿海地区对比中发现,1989—2010年整个沿海地区建设用地的动态度都高于其他各个单一地类。各沿海地区建设用地动态度大小排序为浙江沿海厦门福建沿海江苏沿海,厦门市排序靠前。空间特征上,厦门市建设用地的增加主要是由滨海带滩涂的填埋和耕地的占用,处于北部的林地基本稳定。研究期1989—2010年间,厦门市ESV总量一直处于下降趋势,其中2000—2010年ESV总减少量(1.2亿元)是1989—2000年总减少量(1000万元)的十余倍(1382.57%)。研究区由于水域和耕地的大面积减少,导致水源涵养、废物处理等生态系统服务功能趋于弱化,最终致使各类ESV成分在1989—2010年间整体上均处于下降趋势。下降幅度最大的仍然是水文调节和废物处理,食物和原材料生产变化幅度最小。1989—2000阶段中保持土壤ESV变化的贡献最大,2000—2010阶段中水文调节ESV变化的贡献最大。2010年厦门市单位面积ESV在东部沿海地区中处于较低水平。反观厦门市2000—2010年远高于全国水平的土地利用动态度,表明厦门市在未来的城市建设中应当划出生态红线,加强对具有关键生态功能的生态用地保护,特别是水域和北部的林地。     

贵州赤水常绿阔叶林不同层次树木空间分布格局和竞争的关系

在贵州赤水桫椤国家级自然保护区的亚热带常绿阔叶林中设置0.96 hm~2的固定样地进行调查,将2299株乔木按树高分级(林木下层、中层、上层),进行空间定位并记录胸径和冠幅等个体指标。采用基于个体间距离的对数相关函数(Paircorrelation functions,PCF)和基于个体胸径、冠幅的标记点格局分析(Marked correlation functions,MCF)空间统计方法检测不同高度层内和层间的空间分布格局和潜在的竞争,结果表明:(1)样地内上层树种呈现随机分布,中下层树种在0—6 m的小尺度内呈聚集分布,在层间关系上表现为0—1 m尺度下显著的正相关关系。(2)在群落内上层个体中没有检测到显著的层内竞争,也未发现其与中、下层树种存在层间竞争关系。(3)群落中、下层树种的层内和层间竞争对两者间空间分布格局和个体大小均产生了一定影响,其相邻个体的胸径和冠幅呈现显著负相关关系。这说明在贵州赤水地区常绿阔叶林中群落中不同层次个体处于不同演替阶段,群落内层内和层间竞争对个体较大的林木上层物种的影响已经非常微弱,而主要发生在中、下层树种内,导致了个体较小的中下层更新树种在层间和层内都出现了小尺度下聚集分布格局,这解释了研究地内不同高度级别树种间竞争关系与共存策略,也验证了标记点格局分析方法在检测植物群落竞争中的敏感性。