道路网络对景观生态风险的影响——以云南省红河流域为例

道路网络扩展既影响周围的景观格局,也对生态过程造成直接或间接的影响。以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,进行格网划分,从空间上分析道路对景观格局和土壤侵蚀的影响,并通过基于景观格局和过程的景观生态风险指数计算,分析道路网络扩展影响下的景观生态风险规律。结果表明:红河流域道路周围景观类型以耕地、林地和草地为主,其中林地和草地的格局风险指数随着距离道路的增加而减少,受道路影响显著;一级路、三级路和四级路缓冲区内土壤侵蚀量随着距离道路的增加而减少,三四级路分布广泛,更容易发生土壤侵蚀;道路密度和基于景观格局和过程的景观生态风险指数在空间分布上具有一定的相关性。     

坡度和植被盖度对粉砂质河岸带坡面流侵蚀水动力特征的影响

揭示坡面水流水动力参数特征对于深入了解坡面土壤侵蚀的内在机制具有重要意义.本试验在黄河下游河岸带原生坡面上,采用野外模拟径流冲刷的方法,研究了4个坡度(5°、10°、15°、20°)和3个植被盖度(0%、15%、30%)在特定放水量(15 L·min^-1)条件下坡面薄层水流剥蚀土壤的水动力学过程,分析了径流剪应力(τ)、水流功率(ω)、径流能量(F)等水动力学参数的变化及其对坡度、植被盖度以及二者交互作用的响应差异.结果表明: 在坡度和植被盖度的影响下,τ、ω和F变化规律明显,坡度不变情况下,τ随着植被盖度的增加而增加,ω和F随着植被盖度的增加而减小;植被盖度不变情况下,τ、ω和F均随坡度的增加而增加.坡度小于10°时,坡度和植被盖度的变化对坡面土壤侵蚀的影响不明显;坡度大于10°时,相同坡度条件下植被盖度越大减蚀效果越明显,相同植被盖度下坡面侵蚀量随坡度的增大而增加.τ、ω均与土壤剥蚀率呈显著的线性关系,在土壤侵蚀发生时均存在临界剪应力和临界功率;F与土壤剥蚀率则呈现良好的对数关系.双因素方差分析表明,坡度和植被盖度对τ、ω和F的影响显著,两者的交互作用对ω影响显著,但对τ、F的影响不显著.     

漫湾水电开发对库区景观动态的影响

基于GIS、RS技术,以云南漫湾水电站为例,对电站建设前后库区景观格局及其变化特征进行了研究.结果表明:1974-2004年的30年中,林地与灌丛面积呈现减少趋势,草地、农田、水域和建设用地呈现增加的趋势;在景观总体呈现破碎化与离散分布的前提下,电站建设后景观多样性和均匀度指数均较电站建设前有所降低,景观破碎化程度和景观类型离散分布的趋势减缓;景观类型相互转化频繁,主要表现为林地、灌丛和草地之间的转化.水电站建设后库区综合景观动态度降低,景观类型动态度以建设用地、草地和农田较高.总之,漫湾水电站建设后库区景观格局发生了显著的变化,研究结果对科学认识水电开发的景观生态效应具有重要的意义.     

基于坡面水文连通性的黄河下游河岸缓冲带植被格局优化

河岸缓冲带作为河流-陆地之间重要的生态过渡区,恢复以及优化其退化的植被系统对防止水土流失、改善生态环境及实现该区域生态系统的可持续发展具有重要的现实意义.本文基于植被格局情景模拟和汇流路径长度指数,分析不同植被盖度和坡度下坡面水文连通性对植被格局的响应,探讨黄河下游河岸缓冲带水土保持效应的最优植被格局.结果表明: 坡中格局-粗粒度-集群分布的植被配置方式所产生的汇流路径长度最小、水文连通性最弱,是抑制坡面产流汇流效果最优的植被格局类型.对于最优植被格局,其汇流路径长度随坡长的增加而增加,坡长越长,坡度的作用越明显,水文连通性在各坡度之间的差异越显著;汇流路径长度随植被盖度增加而减小,低盖度时各坡度之间的汇流路径长度差异明显,当盖度达到45%时,各坡度之间的汇流路径长度趋于一致、水文连通性差异较小.实证坡面汇流路径长度随植被盖度增加其降低趋势无规律性,而最优植被格局汇流路径长度随植被盖度增加均呈现出一致的先急剧后平缓下降趋势.在设置的5°～20°坡度范围内,最优植被格局在一定程度上改变了盖度变化过程中不同坡度之间汇流路径长度的差异,突显了河岸缓冲带植被格局对水文连通性的影响.     

水坝工程对澜沧江中游陆生植物的生态风险评估

以澜沧江中游小湾水库库周为研究区,在1997年（小湾水库建设前）澜沧江中游小湾水库下游3个样地\[输电区（1号样地）、变电站和进站公路区（2号样地）和水库移民区（3号样地）\]植被调查基础上,2010年（小湾水库建设后）分别对3个样地进行植被组成、盖度和优势种观测,评估了水坝工程对澜沧江中游陆地植物的生态风险.结果表明：3个样地上优势种的总和优势度在水坝建设前后均发生了明显变化.本研究根据物种类型（优势种和非优势种）及物种总和优势度变率将生态风险划分为无风险/极低风险（0）、低风险（Ⅰ）、中风险（Ⅱ）、高风险（Ⅲ）、极高风险（Ⅳ）5个等级.研究区处于Ⅲ级生态风险（高风险）的物种数量最多,部分物种处于Ⅳ级生态风险（极高风险）;3号样地处于Ⅲ级（高风险）和Ⅳ级（极高风险）生态风险的物种比例明显高于1、2号样地.水坝建设导致的物种水平生态风险主要表现为原生物种减少、外来物种大量入侵等.应采取有效的保护措施降低陆生植物物种水平水坝生态风险.     

黄河中下游典型河岸带土壤性质空间变异及其对环境的响应

土壤和植被作为河岸带生态系统服务维持的根基,其空间分布与变异对河岸带生态功能的发挥起着决定性作用.本研究以黄河中下游典型河段河岸带为研究对象,采用野外调查、实验分析与冗余分析(RDA)相结合的方法,研究了河岸带土壤理化性质空间分异特征及其对环境的响应.结果表明: 研究区土壤物理性质的横向梯度效应较为明显,随缓冲距离增大,土壤容重呈现先增后减的趋势,而土壤含水量呈相反趋势;不同缓冲区土壤的全磷(TP)、有效磷(AP)、全碳(TC)、有机碳(TOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量差异均不显著;不同植被类型(杨树人工林和柳树人工林)的土壤化学性质差异均不显著.相关性分析表明,研究区土壤TOC与TN、NO₃^--N含量均呈极显著正相关、与NH₄⁺-N含量显著正相关,土壤TC和TOC含量均与砂粒呈极显著负相关,与粘粒极显著正相关.RDA结果显示,土壤TOC和NH₄⁺-N含量随乔木层高度和盖度的增加而增加,土壤TP与NO₃^--N随乔木层树木胸径和草本层植物盖度的增加而增加,而NH₄⁺-N含量随海拔升高呈递增的趋势,说明黄河中下游河岸带土壤性质受群落结构和海拔梯度的影响显著.     

基于网络K函数的西双版纳人工林空间格局及动态

区域植被格局的分布特征受诸多要素影响,但其空间格局和动态具有一定规律或自相关性,道路网络作为景观中显著的人工线性要素,在很大程度上影响着区域的植被格局特征,特别是人工植被的分布特征.运用网络K函数,分析了道路网络和人工林空间格局分布的相互关系,并且用二元网络K函数研究了人工林扩展对针叶林和阔叶林的影响.结果表明:人工林在1970-2000年间种群分布格局有非常明显的变化,特别是从1990到2000年,种群面积不断扩大,主要从北部地区扩展到西北和东南地区.1970-1990年人工林扩展主要集中在低海拔的道路网络附近,沿道路网络呈现明显的集聚分布,公路效应明显.但后期逐渐向距公路较远、海拔较高的地区扩展,到2000年在大尺度下人工林斑块呈显著随机分布.同时,人工林面积的增长对针叶林影响显著,对阔叶林有影响但是并不显著.二元网络K函数表明,在1970到1990年人工林与针叶林沿道路网络在小尺度为负关联,在局部地区存在着竞争,但在大尺度上对环境条件的要求具有一致性为正关联.到2000年,在大尺度上人工林与针叶林的种群分布格局呈显著负相关,人工林面积的不断扩展导致了针叶林面积的下降.     

基于移动窗口法的豫西山地丘陵地区景观异质性分析

研究典型区域景观异质性过程中,对特征尺度的判断尤为重要。基于3S技术,以豫西山地丘陵地区巩义市为研究区域,在分析其景观组分与结构的基础上,采用半变异函数和移动窗口相结合的方法,确定研究景观异质性的特征尺度,并在特征尺度下选取西北—东南方向和东北—西南方向两条样线,分析研究区不同干扰背景下景观异质性的空间特征。结果表明:豫西巩义地区总体上以旱地、建设用地、水浇地、草地和有林地景观类型为主,其中旱地所占比例最大(30.9%),沟渠所占比例最小(0.1%);根据特征尺度分析确定研究区巩义市景观异质性的合适尺度为1000 m;在特征尺度下,研究区景观破碎化以河谷平原和丘陵为主的巩义东部偏南区域最高,以人为干扰较少的南部低山有林地区最低,景观多样性分布特征则呈现4个聚集中心,分别为北部河谷平原农业区、城市建成区、南部低山区和东南丘陵区;不同干扰背景下,巩义地区景观异质性根据城市化程度呈现以市区为中心向外辐射发展的特征,同时受海拔高度因素影响较大,即在海拔200 m以下区域景观受人为干扰强烈,海拔200—500 m丘陵区域受海拔因子和人为干扰因子共同作用,海拔500 m以上区域海拔因子起主导作用。研究结果可为豫西山地丘陵地区及同类地区景观异质性的研究尺度、景观格局优化和土地的有效管理提供依据。     

水坝工程对澜沧江中游陆生植物的生态风险评估

以澜沧江中游小湾水库库周为研究区,在1997年(小湾水库建设前)澜沧江中游小湾水库下游3个样地[输电区(1号样地)、变电站和进站公路区(2号样地)和水库移民区(3号样地)]植被调查基础上,2010年(小湾水库建设后)分别对3个样地进行植被组成、盖度和优势种观测,评估了水坝工程对澜沧江中游陆地植物的生态风险.结果表明:3个样地上优势种的总和优势度在水坝建设前后均发生了明显变化.本研究根据物种类型(优势种和非优势种)及物种总和优势度变率将生态风险划分为无风险/极低风险(0)、低风险(Ⅰ)、中风险(Ⅱ)、高风险(Ⅲ)、极高风险(Ⅳ)5个等级.研究区处于Ⅲ级生态风险(高风险)的物种数量最多,部分物种处于Ⅳ级生态风险(极高风险);3号样地处于Ⅲ级(高风险)和Ⅳ级(极高风险)生态风险的物种比例明显高于l、2号样地.水坝建设导致的物种水平生态风险主要表现为原生物种减少、外来物种大量入侵等.应采取有效的保护措施降低陆生植物物种水平水坝生态风险.