基于景观格局的海岛开发潜在生态风险评价

海岛生态系统是一种相对独立的生态系统,与岛外的信息交流比较少,甚至是没有,一旦对海岛造成损害是很难恢复的,因此,对海岛进行风险评价是海岛保护和管理的重要依据.海岛风险评价通常有两个方面,海岛自然灾害风险评价和海岛开发利用风险评价.针对海岛开发利用风险评价,应用遥感手段分析了海岛景观格局与海岛开发利用风险程度的关系,定义了海岛开发利用威胁指数和强度指数,建立了基于景观格局的海岛开发利用风险评价模型.然后,以2005年4月5日获取的5m分辨率的SPOT遥感影像为数据源,将提出的模型应用到渤海海域庙岛群岛中的大黑山岛、小黑山岛、北长山岛、南长山岛和庙岛进行评价,由现场调查情况分析可知评价结果是合理的.与传统的风险评价模型相比,本模型的优势在于应用遥感影像作为数据源,大大降低了对实地调查数据的需求.     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

海岛植被景观异质性空间特征对地形变化的响应——以大长山岛为例

海岛植被景观异质性作为海岛生态系统健康状况的重要表现形式之一,其变化过程与机制影响着海岛生态系统生态学过程。本文利用遥感技术和景观生态学方法,以大长山岛作为研究对象,识别了海岛植被景观异质性空间变异对地形因子的响应规律。结果表明:1)高程、坡度与植被景观异质性参数在空间上显著相关,并具有相似的变化趋势,与其负相关依次为:面积加权平均斑块分维数(AWMPFD)总边缘长度(TE)斑块数量(NP)面积加权平均形状指数(AWMSI),与其呈正相关的为:平均斑块大小(MPS)平均斑块边缘密度(MPE)。2)坡向对植被景观异质性影响不明显,在小尺度区域内,坡向与TE、MPE相关性不显著,与其他4个景观指数弱相关。     

庙岛群岛南五岛地表温度时空特征及影响因子

海岛生态系统具有明显的脆弱性和独立性,地表温度(LST)在海岛地表能量平衡和资源环境变化中具有重要作用。以庙岛群岛南五岛为研究区,通过RS和GIS手段,构建南五岛LST估算模型,分析南五岛LST时空特征及其影响因子。结果表明:南五岛春、夏、秋、冬四季LST均值分别为12.05、32.93、13.91和7.76℃,全年LST均值为16.66℃;不同海岛全年LST均值由大到小依次为南长山岛、北长山岛、庙岛、大黑山岛和小黑山岛,不同地表覆盖类型全年LST均值由大到小依次为建设用地、农田、阔叶林、草地、裸地和针叶林,海岛全年LST均值随着建设用地比例的增大而上升;NDVI、高程和坡度三者共同作用于LST,其中春、夏、秋三季及全年与LST显著负相关,冬季则显著正相关;坡向单独对LST产生影响,全年及不同季节均与LST呈显著正相关;夏季57个点位的土壤含水量与LST呈显著正相关,典型海岛生态系统特征可能是形成该结果的原因。     

中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

中国东部10个海岛植被近自然度评价

植被近自然度评价是森林近自然恢复的重要理论基础。海岛因特殊的生物地理环境,其植被结构和功能有别于陆地植被,当前还未有从植物生理生态角度,联合植物功能性状的海岛植被近自然度评价指标体系。基于中国东部10个典型海岛的74个植物群落,以植被信息、土壤属性和多样性特征（物种和功能多样性）构建海岛植被近自然度评价指标体系。利用敏感性分析筛选出13个反映海岛植被近自然度的中、高敏感性指标,基于筛选指标用层次分析法初次构建了中国东部海岛植被近自然度评价指标体系,并计算典型海岛的植被近自然度综合指数和划定植被近自然度等级。结果显示：海岛植被近自然度综合评价指标的权重：植被信息 > 多样性特征 > 土壤属性,其中植物自然构成系数、土壤含水量、Shannon-Wiener指数、Rao二次熵指数的权重较大;典型海岛的植被近自然度综合指数在0.345-0.611间,其中大金山岛的植被近自然度最高,属半天然林,北长山岛最低,为近人工林,其他海岛为远天然林;中亚热带的海岛植被近自然度较高,暖温带和南亚热带的海岛植被近自然度较低。本研究基于陆地植被近自然度评价指标,联合植物功能多样性对我国东部海岛植被近自然度进行综合评价,为海岛植被的生态状况提供定量依据,以及为海岛植被保护与管理和近自然恢复提供理论支撑。     

北长山岛森林乔木层碳储量及其影响因子

人工林是庙岛群岛典型的陆地生态系统的组成部分,对维护海岛地区生态环境具有重要作用。采用现有生物量相对生长方程和样地调查数据相结合的方法,以庙岛群岛中北长山岛为研究区,对海岛黑松纯林与黑松×刺槐混交林两种林型的碳储量进行了估算,并分析了土壤质地及其理化性质对海岛乔木层碳储量的影响。结果表明:黑松乔木层平均碳储量为84.00 t/hm²,接近于世界平均水平(86.00 t/hm²);黑松×刺槐混交林乔木层平均碳储量为29.60 t/hm²,高于山东省乔木层的平均碳储量(27.62 t/hm²)。应用因子分析法研究影响乔木层碳储量的主要因子,结果表明:土壤质地、pH值、含水量及含盐量是影响海岛乔木碳储量重要的影响因子。北长山岛土壤全氮、总磷、土壤有机质、碳氮比等其他理化性质对乔木层碳储量影响不是非常明显。     

基于能值生态足迹的长山群岛人地关系分析

为探究长山群岛人地关系变化特征以及人类活动对海岛资源环境的影响,利用改进能值生态足迹模型,分析了1996—2016年长山群岛人地关系供需平衡变化情况,并利用脱钩效应模型探讨了海岛经济发展与能值生态足迹之间的关系。结果表明:(1)经济发展速度和海岛居民生活水平的提高使长山群岛能值生态足迹增长,经济发展和城镇扩张导致能值生态承载力不断下降;(2)长山群岛人地关系始终处于生态赤字状态并呈扩大趋势,但各账户生态赤字表征涵义不同,应区别对待;(3)长山群岛能值生态足迹与GDP之间经历了"扩张连接-弱脱钩-扩张连接-弱脱钩-强脱钩"的转变过程,经济发展速度、产业结构和增长方式是脱钩状态变化的重要因素。(4)随着产业重心的转移,长山群岛能值生态足迹的影响从海洋转向岛陆。     

基于土地利用空间格局的区域生态系统健康评价——以舟山岛为例

土地利用空间格局是影响区域生态系统健康状态的重要因素。构建适用于舟山岛生态系统健康诊断的"活力-组织结构-恢复力-生态系统服务功能"评价指标体系,其活力以植被相对密度指数表征、组织结构以蔓延度等4个景观格局指数表征。选择镇、乡或街道等行政区作为评价单元,以遥感数据和土地利用调查数据为基础,采用G IS和RS技术,提取舟山岛17个乡镇1970-2005年间5个时期的土地利用空间格局和指标信息,采用综合参数评价模型对研究区生态系统健康进行时空动态评价。研究结果表明:(1)35 a来舟山岛生态系统健康整体状况呈下降趋势,相对较好的区域面积下降了18%,相对一般的下降了8%,而相对较差的上升了26%;(2)城市化、滩涂围垦与沿海工业的发展是舟山岛生态系统健康状态下降的主要原因。     

长山列岛南部三岛岩相潮间带群落多样性格局

对长山列岛南部南长山、北长山和大黑山岛屿岩相潮间带群落种类组成的调查表明,3岛屿岩礁潮间带的群落结构差异不大,表现在决定群落结构和外貌的前5位优势种群及其优势度序列基本相同;而砾石潮间带的群落结构存在一定差异,表现在北长山群落中优势种群及其优势度序列显著地区别于南长山和大黑山,但后二者趋同-3岛屿岩礁潮间带的景观和群落外貌与结构由东方小藤壶(Chthamalus chal-lengeri)、牡蛎（Ostrea spp.)、大型藻类和短滨螺(Littorina breuicula)控制,砾石潮间带则由东方小藤壶、大型藻类和平背蜞（Gaetice depressus)决定．群落多样性由物种丰富度(R)、均匀度(J)和多样性(HB、Hlv、DR、DIv)衡量,3岛屿岩礁潮间带群落的各种多样性指数呈现一致性,群落多样性以北长山最高,大黑山最低;而砾石潮间带群落的各种多样性指数存在一定差异,南长山高于北长山和大黑山,北长山潮间带群落中物种分布的均匀度最高,南长山和大黑山趋同．比较3岛屿两种基质潮间带的群落多样性发现,砾石潮间带高于岩礁潮间带。     

庙岛群岛典型植物群落物种、功能、结构多样性及其对环境因子的响应

海岛植被在全球生物多样性研究中起重要作用,研究海岛植被多样性对于理解海陆相互作用下植物群落的多样性维持机制有重要意义.本研究以庙岛群岛的麻栎群落、刺槐群落、黑松群落、荆条群落4种典型植物群落为对象,采用物种多样性指数、功能多样性指数和结构多样性指数,在群落尺度上探讨了海岛典型植物群落物种、功能、结构多样性间的关系及其对环境因子的响应.结果表明: 黑松群落的物种丰富度与Rao指数高于刺槐群落与麻栎群落,而结构多样性却较低;荆条灌丛的物种、结构多样性均低于森林群落,而功能多样性高于部分森林群落.物种丰富度与Rao指数以及树高多样性间呈显著正相关,与功能均匀度呈显著负相关.结构多样性主要由坡度决定且与坡度呈负相关;功能均匀度与坡度呈正相关,而功能异质性、功能离散度和物种多样性则更多地受土壤理化性质的影响,与土壤容重及土壤总碳呈正相关,与土壤含水率呈负相关.总体而言,庙岛群岛的植物群落多样性格局既有与大陆植被相似的特征,但也有其海岛特殊性.     

广东省川山群岛开发利用生态风险评价

随着海洋经济的迅猛发展,海岛的开发利用程度不断加大,海岛生态环境遭到极大地冲击和破坏,导致海岛生态系统出现环境恶化、灾害加剧的趋势。广东省川山群岛,主岛为上川岛和下川岛,因岛上旅游娱乐和养殖用海等开发利用活动频繁,使其生态系统面临严峻的挑战。根据EPA提出的生态风险评价框架,分析了川山群岛的生态终点、生境类型和压力源状况,构建了一个用以描述川山群岛压力源、生境和评估终点间相互关系的概念模型,采用RRM模型思想进行了川山群岛开发利用风险评价。结果表明:上川岛属于开发利用的高风险区,主要风险区域是潮间带和近海两个生态子系统,其中以岩滩的开发利用压力最大,旅游娱乐和养殖用海是风险压力的主要来源,珍稀水禽是主要受威胁的物种;下川岛较上川岛的开发利用风险低,其岛陆、潮间带和近海3个生态子系统的开发利用压力都不大,养殖用海、旅游娱乐和城镇用地是风险压力的主要来源,也是威胁珍稀水禽和猛禽的主要压力源。基于此,从旅游管理、养殖用海管理等方面给出了上川岛和下川岛的风险管理对策,以期为海岛环境保护和可持续利用提供科学依据。     

珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康评价

基于湿地生态系统健康理论和压力-状态-响应模型,以珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统为研究对象,构建了红树林湿地生态系统健康评价指标体系,并确定了具体的评价指标、评价标准、指标权重、评价等级和评价方法,对珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康状况进行了评价.结果表明:2008年,淇澳岛红树林湿地生态系统总健康指数为0.6580,评价等级为Ⅱ级(健康);压力、状态和响应指标的健康指数分别为0.3469、0.8718和0.7554,说明该评价系统存在一定的压力,而状态和响应方面较好.作为省级自然保护区,珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康水平有待进一步提升.红树林湿地生态系统健康评价研究目前尚不成熟,进一步研究需重点关注针对红树林特征的评价因子筛选、相关数据的长期定位监测、生态系统健康与生态系统功能的定量关系研究等.     

捕捞对长山群岛海域渔业生态系统的影响

为了评价捕捞对渔业生态系统的综合影响程度,建立渔业生态系统保护管理决策支持系统,本文基于状态、压力和生物群落响应PSR模型、利用层次分析法构建了捕捞对渔业生态系统的影响评价模型,包含渔船数量、捕捞压力指数、渔获量、底层鱼类比重、营养级、优势种单体重量、经济鱼类渔获量、多样性指数、均匀度指数3个层次9个指标,并选择1987—1988年和2006—2007年长山群岛游泳生物调查数据对其进行了定量评价。结果表明:近20年来,在捕捞强度不断增加的压力下,渔业生态系统的结构和功能发生显著变化,长寿命、高营养级的肉食性鱼类生物量下降明显,系统以短寿命、小型鱼类占优势;鱼类资源量、底层鱼类比重、营养级、优势种单体重量、经济鱼类渔获量、多样性指数、均匀度指数年退化率分别为4.75%、3.64%、0.31%、4.28%、2.32%、0.39%、1.14%;通过模型评价,渔业生态系统健康指数为0.34,低于评价等级Ⅲ级,说明近20年捕捞导致长山群岛渔业生态系统处于不健康状态。     

喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析——以广西壮族自治区河池市为例

根据1990年、2000年和2010年的3期Landsat TM数据,利用基于NDVI的像元二分模型,计算得出河池市的植被覆盖度空间分布数据,并将3期植被覆盖图与岩溶地质图进行叠加分析地质构造对植被覆盖度的影响;最后,从斑块类型和景观级别上选取10个景观指数进行空间格局变化的剖析。研究结果表明:1)30年来研究区植被覆盖度在增加,高植被覆盖区和较高植被覆盖区一直处于优势地位。2)30年来研究区景观异质性减弱,破碎度降低,景观优势度增加。3)30年来研究区的斑块形状主要取决于自然地貌及自然环境条件。4)30年来研究区景观整体的聚集程度在增加;研究区景观越来越由少数植被覆盖等级类型所控制。30年来,研究区植被景观的生态恢复是比较明显的,这与30年来研究区的经济社会发展的实际情况是相吻合的。研究可以得出非喀斯特区域的植被景观的生态恢复较喀斯特区域变化更明显;喀斯特区域的景观较非喀斯特区域更分散、更复杂;喀斯特区域的生态状况较非喀斯特区域更容易被破坏,并且恢复起来更困难。这说明了喀斯特生态系统的特殊性。     

西部地区农业生态系统健康评价

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有活力、组织结构和恢复力,是实现生态农业建设目标的重要保障。根据西部地区农业生态系统的特点和农业生态系统健康的内涵,从活力、组织结构和恢复力3方面选取单位面积农业净产值、农民人均纯收入、NPP利用率、土地人口承载度、系统生产优势度、人口密度、农村劳动者受教育程度、植被覆盖度、水资源供需比、系统稳定性指数、绿色覆盖度、抗灾度、有效灌溉面积率、单位面积耕地化肥农药农膜负荷和农业支出比例等17个指标,构建了西部地区农业生态系统健康的评价指标体系。然后,应用综合评价法、层次分析法和G IS等多种方法与手段,在区域尺度上对西部地区的6个农业生态区进行农业生态系统健康评价。最终得到如下结果:处在“亚健康”状态的是四川盆地区和广西盆地区;处在“不健康”状态的是青藏高原区、云贵高原区和黄土高原区;处在“恶化”状态的是蒙新区。西部地区农业生态系统健康综合评价结果的排名次序为:广西盆地区>四川盆地区>云贵高原区>青藏高原区>黄土高原区>蒙新区。     

北草蜥种群间生活史变异的成因分析:热环境、食物可利用性和体温的岛屿间差异

比较浙江温州北麂岛与洞头岛的热环境、食物可利用性以及动物体温,以辨析北草蜥岛屿种群间生活史特征差异中环境因子的作用。通过测定岛屿上北草蜥栖息地植被和环境温度,比较岛屿热环境的差异。野外测定活动蜥蜴的体温、环境温度和活动规律,实验室温梯板中测定动物喜好体温。用陷阱法测定无脊椎动物多样性和丰度,以比较岛屿蜥蜴种群的食物可利用性。岛屿植被存在差异导致热环境的差异。洞头岛植被高于北麂岛,地表层光线透入率则低于北麂岛。因而,洞头岛郁闭地表的平均温度和最高温度显著低于北麂岛,但两岛裸露地面的温度无显著差异。热环境的岛屿间差异进而影响北草蜥的野外体温。在春季,洞头岛的野外有效温度和基底温度显著大于北麂岛,而两岛北草蜥的体温无显著差异;在夏季,洞头岛的北草蜥体温、有效温度和基质温度均显著高于北麂岛;到秋季,北麂岛蜥蜴体温和环境温度高于洞头岛。地面无脊椎动物多样性和丰度的岛屿间差异表明北麂岛食物可利用性大于洞头岛。岛屿间北草蜥日活动规律和喜好体温无显著差异。本研究表明:(1)温度和食物可利用性存在岛屿间差异,岛屿种群间生活史特征差异可能与之有关;(2)两岛屿北草蜥主要采取行为调节对策来适应自然界的热环境变化,尚未发现热生理学特征的进化性漂移[动物学报51(5):797-805,2005]。     

基于海岛生态脆弱性模拟的朱家尖岛空间管控对策

近10年来,桥隧连陆型海岛数量快速增长,这类工程的建设改善了海岛的交通可达性,使得海岛旅游人口快速增长,实现了海岛经济的快速发展.而旅游人口的快速增加和海岛土地利用结构的变化,使得海岛生态脆弱性增加.为实现海岛生态系统的科学管理,科学评价和预测海岛生态系统脆弱性变化趋势及敏感区域,制定不同区域的生态系统管理方式显得尤为迫切.本研究构建了海岛生态脆弱性评价模型,评估了朱家尖岛生态脆弱性现状,以2015年作为基期模拟未来20年旅游人口和土地利用变化,以及未来20年的海岛生态脆弱性变化,在此基础上分析脆弱性变化的敏感区域,并提出相应的管理措施.结果表明:朱家尖岛目前的生态系统处于良好状态,中度和重度脆弱性面积相对较小.随着朱家尖岛旅游人口增加和岛陆开发强度的增强,海岛生态系统趋于脆弱,其中,高脆弱性面积增加,低脆弱性面积减少.针对脆弱性评估的结果结合敏感性分析,将朱家尖岛划分为禁止开发区、限制开发区和有条件开发区,以实现精细化管理.     

海岛陆地生态系统固碳估算方法

陆地生态系统在调节全球碳平衡和减缓全球气候变化中起着重要作用。海岛作为一种特殊的生态系统,生物群落和环境与大陆基本相似。虽然海岛生态结构相对简单,物种的丰富程度比大陆低,但对全球碳循环也有一定的影响。在海岛陆地生态系统中,森林和灌草的种属相对较少,且不同纬度的海岛森林植被种属差异明显,可采用典型样地清查和生物量模型估算相结合的方法估算乔木层和灌草层的碳储量。采用模型估算固碳潜力时,根据海岛生态环境的特殊性,综合考虑岛陆面积、季节、风向、坡度、坡向、海拔、平均温度、降雨量、土壤理化性质等参数对其碳储量估算的影响。海岛植被生物多样性影响其土壤碳储存的生态服务功能,利用多元统计分析方法,建立岛陆植物物种丰度与土壤碳储量的空间回归模型,明确植物多样性的改变对岛陆土壤固碳能力的影响。此外,从土壤固碳的角度而言,海岛土壤-植物-微生物间相互作用是其重要的研究方向。利用现代分子生物学技术,研究海岛陆地生态系统的土壤-植物-微生物相互作用关系,有利于海岛土壤固碳潜力估算精度的提高。     

辽宁长山群岛及东部沿海夏季水鸟资源调查

2003~2005年连续3年的夏季,对辽东半岛沿海滩涂以及长山群岛等40余个岛屿进行了夏季水鸟调查,旨在为辽宁省湿地的保护和管理提供基础资料。通过调查,在岛砣和沿海滩涂共记录到46种水鸟。多样性的分析表明,五四农场沿海滩涂水鸟的多样性最大,其次为南尖;而庄河湾的最小。调查发现,长山群岛的岛砣四周的海产养殖、捡卵以及旅游娱乐等人为干扰使水鸟无法安静地在岛砣上进行繁殖。沿海滩涂的庄河湾受到生活垃圾的大量排放,养虾所排放的化学药品,以及冷库的排污水,使庄河湾水域受到很大的污染;在五四农场沿海滩涂,虽然水鸟多样性较高,但其水域也受到污染,主要来自于养殖和孵卵厂的排污水。