喀斯特多山城市空间形态结构与植物群落物种多样性的耦合关系——以安顺市为例

快速城市化导致土地资源开发利用强度增大，由此带来许多生态环境和社会经济等问题，相关部门在国土空间规划中提出"多规合一"举措，对有效统筹空间规划和城市生物多样性保护规划极为重要。为探析喀斯特山地城市空间形态结构与城市生物多样性内在关系，以典型黔中多山城市——安顺市为研究对象，运用空间句法和生物多样性相关理论与方法，分析了安顺市空间形态结构特征与植物物种多样性特征及二者之间耦合关系。结果表明：①安顺市城市空间形态结构呈东南-西北向条块状分布，城市整体水平上空间形态结构特征表现为：中心性不明显，核心分散，可达性较差，空间联系程度不高，网络结构规律性不明显，可理解性不高。②城市道路密度较低且分布不均匀，其密集区域在中心城区和西南片区，交通潜力大，空间聚集程度高、渗透性较好。③安顺市植物群落物种多样性指数偏低，不同空间区域差异较大；不同绿地类型中植物群落物种多样性指数由高到低的顺序为区域绿地、公园绿地、附属绿地、防护绿地、广场绿地。④安顺市整体空间形态结构与植物群落物种多样性呈显著负相关关系，在城市空间形态结构指数较高区域，植物群落物种多样性较低，但在局部尺度上这种相关性则较弱。本研究揭示了城市空间形态结构与生物多样性的互作关系，为城市空间规划、生物多样性保护规划与维持提供理论依据，同时对城市国土空间规划上的"多规合一"途径具有重要参考意义。     

东祁连山高寒草地柳灌丛群落种间关联性

采用联结系数和共同出现百分率,对东祁连山高寒地区柳灌丛群落种间关联性进行了研究。结果表明,柳灌丛群落内灌木植物种群间的关系表现为以下3种类型1)正联结。海拔3050m除坡柳与杯腺柳之间无关联外,其它种对均表现为正联结,海拔3050、3100、3200以及3250m处金露梅与高山绣线菊之间、海拔3150~3350m山生柳与金露梅之间、海拔3300、3350以及3450m处山生柳与头花杜鹃之间等,表现出正关联;2)负联结。海拔3100m处金露梅和川滇柳之间、海拔3150m处山生柳与坡柳以及金露梅和坡柳之间、海拔3450m处山生柳与杯腺柳之间、川滇柳和头花杜鹃之间,表现为负关联;3)无联结。海拔3050m坡柳与杯腺柳之间、海拔3100~3250m头花杜鹃与其它种群之间以及海拔3400m处除高山绣线菊与头花杜鹃之间外,各种群之间,无任何关联种对。     

黔中喀斯特城市遗存自然山体景观格局时空演变——以安顺市为例

城市遗存自然山体是山地城市中珍贵而脆弱的生态资源,对于维持城市生态系统稳定发挥着不可替代的作用,然而近年来高强度的城市建设对其产生严重的干扰和胁迫。以安顺市建成区为研究区域,在空间信息技术支持下,综合运用景观格局指数法和缓冲区分析法,分别从城市景观格局动态、城市遗存自然山体景观动态及城-山交互作用3个方面,对近10年快速城市化背景下,安顺市城市遗存自然山体景观格局时空演变进行定量化研究,旨在揭示其对城市扩张的响应规律。结果表明：1）城市整体景观破碎度递增,斑块丰富度密度递减,景观多样性、均匀度、优势度呈波动性变化;2）城市遗存自然山体斑块数量、类型面积、景观优势度递增,斑块形状趋于规则化,连通性递减,聚集度先减后增;3）城-山交互作用明显,主要表现为城市遗存自然山体因城市建设持续受损缩减及其吸引城市建设;4）城市遗存自然山体500 m缓冲区内平均城市建设用地占比及其平均城市人工园林绿地占比均与山体缓冲区距离呈显著负相关,且不同等级城市遗存自然山体斑块与缓冲区内城市建设用地相关程度表现为小型斑块 > 中型斑块 > 较大型斑块 > 大型斑块,与缓冲区内城市人工绿化相关程度表现为中型斑块最高、较大型斑块最低,城市遗存自然山体对城市建设及其人工绿化明显具有吸引作用。解析快速城市化背景下城市遗存自然山体景观动态变化规律及其与城市建设之间的交互作用关系,为城市遗存自然山体后续科学规划管理提供决策支持与理论依据,也可为今后进一步深入开展以其为研究对象的科研活动提供前期基础。     

多山城市遗存山体植物多样性斑块效应研究

为探讨城市遗存山体植物多样性的斑块效应,以贵阳市建成区城市遗存山体为研究对象,采用单因素方差分析和最小显著性差异法(LSD),比较不同山体以及坡向、坡位的植物多样性差异,通过Spearman相关分析法,分析城市遗存山体植物多样性指数与城市遗存山体斑块指数之间的关系。结果表明：除地表粗糙度（SR）和分维数(Fd)指数外,23个城市遗存山体的斑块特征指标斑块面积（Pa）、表面积（Sa）、斑块形状指数(PSI)、破碎度(F)、相对高度（Rh）、平均坡度（As）、平面曲率（Hc）和剖面曲率（Pc）等指数差异比较大;不同城市遗存山体的植物群落整体植物、乔木层、灌木层和草本层的多样性指数均有显著差异。植物多样性各指数均与城市遗存山体的斑块特征指数F、Hc、Pc、Pa和Sa有相关性,与Rh、Fd、SR、PSI和As指数相关性不显著;不同坡位植物多样性各指数与城市遗存山体斑块指数响应强度由高到低顺序为山顶＞山脚＞山腰。不同坡向的植物多样性指数与城市遗存山体斑块指数响应强度由高到低顺序为西坡＞北坡＞南坡＞东坡。总体而言,城市遗存山体的植物群落物种多样性存在斑块效应,城市遗存山体斑块的F、Hc和Pc指数对其植物多样性的影响显著。研究结果能对多山城市遗存山体生境保护和城市绿地生态系统规划与管理提供理论基础和科学依据。     

基于形态学空间格局和空间主成分的贵阳市中心城区生态网络构建

喀斯特多山地区，城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城，形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中，这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围，形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护，又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象，综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地，基于主成分分析确定研究区综合阻力面，通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法，识别并优化关键衔接廊道及节点，在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明：（1）行政区生态源地分布整体呈现"南北相望"的格局，建成区生态源地集中在中部；（2）研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部，呈放射状向外扩散，综合生态阻力低值主要分布在研究区周边，以大型林地斑块为主；（3）行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69，极重要廊道集中分布在北部，建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条，极重要廊道主要分布在建成区中部；（4）行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个，二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素，形成贵阳市中心城区生态网络，研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考。     

黔中喀斯特山地城市景观格局指数粒度效应——以安顺市为例

景观格局对生态过程的影响具有强烈的尺度依赖性,尺度的合理确定是决定景观格局与生态过程研究的关键。以黔中喀斯特典型山地城市安顺市为对象,在GIS与RS技术的支持下,从类型和景观两个层次分析景观格局的空间粒度效应,揭示不同景观格局指数随粒度变粗的变化特征,进而探明喀斯特山地城市景观生态研究的适宜空间粒度。结果表明:除SIDI、SIEI、TA外其余景观格局指数受空间粒度的影响显著,随粒度变粗,各指数随粒度变粗的响应可分为单调递减、单调递增、先上升后下降及基本稳定类型;大部分景观格局指数在20或100 m粒度下出现明显跃变,存在"临界阈"现象;对于安顺市中心规划区而言,进行景观格局分析的最佳尺度范围为5~20 m,适宜粒度为20 m;山体绿地在喀斯特山地城市绿地系统中占主导地位,其CA、TE、DE等7个景观格局指数的粒度响应曲线相似。综上,基于高分辨率影像的黔中喀斯特山地城市景观生态研究的适宜粒度为20 m。     

城市遗存山体植被群落特征对不同人为干扰方式及强度的响应

快速城市化发展对城市内植被和生物多样性产生了显著的影响,研究植物群落特征对人为干扰的响应规律可为城市残余生境生态恢复、生物多样性保护及植被的合理开发利用提供科学依据。以典型的喀斯特多山城市贵阳市为研究区域,城市遗存山体为研究对象,基于遥感解译与群落生态学调查和分析等方法,探讨了不同人为干扰方式及强度对城市遗存山体植被特征、群落物种组成和多样性的影响。结果表明：（1）中度人为干扰强度下城市遗存山体植被覆盖度（FVC）和植被净初级生产力（NPP）数值最高;复垦干扰下FVC和NPP值相一致且为最高,中小型公园化利用山体FVC和NPP值完全不一致且NPP最低。（2）不同人为干扰强度和方式下城市遗存山体间的平均物种数和生活型构成均存在显著性差异。整体上城市遗存山体的平均物种数在不同干扰强度下表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰;不同干扰方式下的平均物种数呈现为人为踩踏 > 构筑物 > 工程建设 > 公园化利用 > 复垦 > 工程开挖的趋势;重度干扰下城市遗存山体的落叶乔木、灌木占比最高,中度干扰下常绿灌木和多年生草本为主。（3）不同干扰强度下城市遗存山体植物群落垂直结构各层次物种多样性指数均偏低且存在显著性差异,乔木层、灌木层Shannon-Wiener （H''）、Simpson （D）、Margelf （R）指数在中度干扰强度最大,而在草本层均最小;均匀度Pielou （Jh）指数在乔木层和草本层中表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰,而在灌木层完全相反。（4）乔木层4种多样性指数在不同干扰方式下的差异较大;灌木层和草本层的多样性指数在人为踩踏和构筑物建设干扰方式下显著高于其它干扰方式,工程开挖为主的干扰方式下灌木层和草本层多样性各指数均偏低且存在显著性差异。总体而言,轻中度人为干扰对城市遗存山体植物群落物种组成和多样性的影响不突出,且中度干扰对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,但重度干扰对城市遗存山体植物群落特征存在明显的负面影响。     

岩溶地区不同规模城市遗存山体表面空气负离子及其影响因素——以贵阳市为例

为探索岩溶地区城市遗存山体(urban remnant mountains, URMs)表面空气负离子浓度(negative air ion concentration, NAIC)特征及其影响因素,以贵阳市建成区内22座城市遗存山体为研究对象,通过样地调查法分析了城市遗存山体表面空气负离子浓度空间格局特征,运用单因素方差分析LSD法、pearson相关性及线性回归分析等方法分析了山体规模大小、山体斑块特征、山体平均植被覆盖度、植物物种多样性、植物群落体积生物量、地表辐射、空气温湿度、人为干扰程度、近红外辐射、短波红外辐射及城市遗存山体周边城市景观格局等因素对城市遗存山体表面空气负离子浓度的影响。结果表明：(1)不同规模城市遗存山体的表面空气负离子浓度表现为中型山体>小型山体>大型山体;空气负离子浓度在城市遗存山体坡向上呈东坡面和北坡面大于西坡面和南坡面的两级格局,同一坡向的不同坡位间无明显差异。(2)空气负离子浓度与山体表面温度极显著负相关,与山体表面空气湿度极显著正相关;植物群落体积生物量对城市遗存山体表面空气负离子浓度影响较大,且小型山体表现最明显;植物物种多样性对山...     

城市基质对城市遗存自然山体植物群落物种多样性的影响--以贵阳市为例

多山地区城市扩展过程中,建成区内遗存有大量自然山体,形成城市人工基质"海"中的遗存山体"岛屿生境",这些城市遗存山体长期受到来自城市人工环境的各种间接或直接的干扰。为探索城市基质与城市遗存自然山体植物群落多样性之间的关系,以黔中地区典型的喀斯特多山城市--贵阳为研究区域,按不同规模选择15座城市遗存山体,每座样山按坡向+坡位组合方式设置群落调查样地,共设置143个样地;以样山边界为基准,100 m为步长向外设置20个缓冲区,总宽度为2000 m,计算缓冲区总不透水表面积(PTIA)、植被覆盖度(VC)、破碎化指数(FI)、土地利用(LU)4个城市基质特征指标。运用Pearson相关分析和线性回归模型分析了城市基质特征指标与城市遗存山体植物群落物种多样性之间的相关关系。结果表明:①PTIA对不同规模城市遗存山体整体植物多样性的影响都存在明显空间尺度效应,在2000 m时相关性最高,呈显著正相关;不同规模城市遗存山体整体植物多样性与单个或多个LU类型存在显著相关性,但影响效应存在显著差异;VC、FI与城市遗存山体整体植物多样性无显著相关关系;②不同规模城市遗存山体各层次植物多样性与城市基质特征 4个指标在不同的空间尺度上均存在显著相关性;③城市遗存山体植物多样性Shannon-Wiener指数(H'')与每个城市基质特征指标一元线性回归拟合度高,而多元回归R²为0。探明城市基质特征对城市遗存山体植物多样性具有一定的影响,但影响规律不一致且存在空间尺度差异,说明城市人工环境对城市遗存山体植物多样性维持的影响非常复杂,需要从不同的角度开展深入的研究,才有可能揭示城市遗存山体植物多样性的城市化响应机制,进而指导城市遗存山体保护规划与管理。     

喀斯特区城市遗存山体野境自然野性评价——以贵阳为例

黔中地区城市扩张过程中,建成区内遗存了大量的孤岛状自然山体,这些保留了原有生境的城市遗存自然山体在完全人工化的城市环境中可以被认为是城市遗存山体野境。然而由于人为干扰程度的不同,城市遗存山体野境的野性程度不同。科学评价城市遗存山体野境的野性水平,可以为城市遗存山体野境的保护提供科学依据。本研究以中国西南喀斯特地区典型的多山城市为研究区域,在山体原有植被保持较好、且形态相对完整的城市遗存山体中,随机选取了18座城市遗存山体野境作为研究对象,采用层次分析法、熵权法、综合权重法构建了喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性评价指标体系。通过实地调查结合遥感技术,获取了样本山体各指标数据,用线性加权求和法得到样本山体的自然野性评价值。最终通过正态分布法和专家诊断法相结合确定城市遗存山体野境自然野性阈值并进行分级。结果表明：(1)城市遗存山体野境自然野性指标体系由山体特征、动植物特征、环境特征3个准则层和7个指标层及26个评价因子组成,该指标体系对评价喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性适宜。(2)城市遗存山体野境的山体特征指标的平均值为0.56±0.13,动植物特征指标的平均值为0.44±0.07,山体环境特征的平均值为0.48±0.12。(3)城市遗存山体野境的自然野性划分为,高野性、中野性、低野性、无野性4个等级。城市遗存山体野境自然野性的阈值是0.43,具有自然野性的山体面积占所选样山总面积的75.6%。研究结果将为判断多山城市人工环境中城市遗存山体自然野境地提供基础理论,为制定城市野境保护策略提供依据。