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、Hc、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...     

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：(1)PTIA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...     

黔中城市喀斯特山体遗存植物群落公园化利用响应

为探析黔中城市喀斯特山体遗存植物群落对公园化利用的响应，以贵阳市为研究区域，运用群落生态学相关理论及方法，对比分析了已公园化利用城市山体（山体公园）和未开发利用的城市山体（自然山体）植物群落的数量特征及其影响因素。结果表明：（1）山体公园生态环境相对稳定，植物群落垂直结构完整性较高，自然山体在内部生态环境严酷与外部城市基质干扰的共同作用下群落结构断层严重；两类型山体乔木数量均呈倒"J"分布型，但山体公园≤10 cm径级乔木平均株数明显高于自然山体，与山体公园相比自然山体林下更新能力相对较弱；两类型山体乔木高度随胸径增加而升高；（2）本次调查共计记录植物604种隶属155科457属，自然山体共474种隶属142科377属，山体公园共437种隶属132科349属；总体上两类型山体平均物种数无显著性差异，但不同样山之间物种数差异较大；两类型山体各生活型物种数量都呈现出草本>灌木>乔木>藤本的趋势；两类型山体落叶乔木和藤本、多年生草本植物所占比例明显高于常绿乔木和藤本、一年生草本植物，灌木均表现为常绿物种高于落叶物种；（3）两类型山体植物多样性指数偏低，存在显著性差异，山体公园多样性指数略高于自然山体；两类型山体植物多样性指数在核密度上表现为核密度低值区域（4-6级）多样性指数高于核密度高值区域（2-3级）；山体公园多样性指数在公园化程度上表现为重度公园化利用时多样性指数最低，中度、轻度公园化利用时多样性最高；（4）自然山体多样性指数整体表现为山腰/山脚 > 山顶，山体公园多样性指数整体表现为山腰 > 山脚 > 山顶；两类型山体植物多样性指数在坡向上无明显分布规律。总体而言，一般程度的公园化利用对黔中城市喀斯特山体遗存植物群落的影响不突出，且中度以下程度公园化利用对植物群落物种多样性具有一定的促进作用，重度公园化利用存在明显的负面影响。     

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。     

祁连山北坡天然草地不同尺度地上生物量空间格局对地形的响应

草地群落地上生物量的空间格局反映了地形差异导致的群落资源配置空间异质性。采用草地群落调查与广义相加模型(GAM)相结合的方法,分析了祁连山北坡典型草原山体尺度和坡面尺度上群落地上生物量格局的响应特征。结果表明:山体尺度上,群落地上生物量受地形因子影响的顺序为海拔坡向变率≈坡度变率≈坡度;利用坡向作为划分条件将山体尺度缩小为坡面尺度后,东、西两个坡面群落地上生物量受坡向变率的影响最大,南、北坡则分别受海拔和坡度变率的影响最大,其中草地群落地上生物量在东坡随坡向变率的增大先减少后增加,西坡随坡向变率的增大先增加后减少,南坡随海拔的上升而增加,北坡随坡度变率的增大先不变后减少;草地群落地上生物量空间格局在山体尺度和坡面尺度上具有明显的尺度依赖特征。     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用。该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异。结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物量均无显著影响(P 0.1),但不同斑块植物群落结构(P=0.001)及地上生物量(P0.001)存在显著差异。(2)灌丛化草地共出现植物29种,其中禾草斑块有27种,灌丛斑块有18种;灌丛化显著改变了植物群落的物种组成,优势种由长芒草(Stipa bungeana)更替为矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda),且灌丛化降低了草地物种丰富度,增加了群落均匀度。(3)灌丛化显著改变了草地地上生物量,其中灌丛斑块地上生物量较禾草斑块地上生物量增加251.2 g·m~(-2),灌丛斑块中灌木/半灌木地上生物量提高了452.1 g·m~(-2),多年生丛生禾草减少了176.5 g·m~(-2),其余功能群植物的地上生物量减少了24.4 g·m~(-2)。(4)灌丛化过程(从禾草斑块—灌丛斑块)中,植物种丢失对地上生物量减少的影响较小,新增物种和群落优势种更替促进了灌木斑块地上生物量增加;虽然灌丛化导致草地地上生物量增加,但植物物种丰富度降低和优势种更替很有可能改变草地多样性和稳定性维持机制。     

坡向对香根草护坡地植物群落特征的影响

经连续2年定点调查,研究了不同坡向对香根草（Vetiveria zizanioides）护坡地植物群落早期演替阶段特征的影响。结果表明：最早迁入边坡地定居的主要为菊科、禾本科和豆科类植物,三者物种数占物种总数比例为59.09%～92.86%;不同坡向植物群落特征从香根草栽后第2年开始出现差异;阳坡香根草种群物种优势度明显高于阴坡的物种优势度,且阳坡香根草种群持续上升,阴坡香根草种群则呈衰退趋势;植物群落丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均与群落中香根草物种优势度呈极显著线性负相关;生态优势度指数与群落中香根草物种优势度呈极显著线性正相关。     

高原鼢鼠对高寒草甸植被特征及生产力的影响

本研究结果表明,高原鼢鼠栖息10年的斑块,植物群落的物种数减少,植物物种多样性指数下降,地上、地下总生物量显降低,单子叶和可利用双子叶植物生物量极显减少,但不可利用双子叶植物生物量显增加。高原鼢鼠去除5年后,斑块内植物群落的单子叶植物物种数增加,而双子叶植物下降,植物群落物种多样性指数下降,地上、地下总生物量显增加,单子叶和可利用双子叶植物生物量增加极显,不可利用双子叶植物生物量显降低。高原鼢鼠栖息10年的斑块,净初级生产量较未栖息地区减少68.98%。高原鼢鼠去除5年后,净初级生产量增加,但仅达到未栖息地区的58.69%。     

黄河首曲湿地植物群落生产力、物种多样性及其与生境的关系

近年来,在气候变化与人为干扰等因素的驱动下,高寒湿地退化导致生物多样性的丧失如何影响生态系统功能尚无共识。以黄河首曲高寒湿地为研究对象,基于野外采样数据和植物群落多样性指数,重点分析植物物种多样性、地上生物量空间分布格局及其与土壤因子关系。结果表明：首曲湿地存在一定程度退化,植物群落组成主要集中在菊科和禾本科,莎草科和豆科植物较少;植物群落物种多样性和地上生物量未表现出显著的经纬度和海拔梯度变化;Patrick丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)与地上生物量呈显著正相关,说明保护区植物多样性的保护有利于生产力维持;土壤含水量影响着高寒湿地植被群落结构,与多样性指数呈显著相关性,是高寒湿地植被恢复和重建的关键性因子。该研究结果对于认识黄河首曲高寒湿地植物生物量和物种多样性及土壤因子的空间分异规律具有一定的参考价值,同时为高寒湿地退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护提供科学依据。     

宁夏灵武地区农田排水沟植物物种多样性

为探索宁夏灵武地区农田排水沟植物物种组成和多样性特征,选择24条农田排水沟,分别于2009和2010年8月对植物物种和群落结构进行调查,并对物种多样性特征进行分析.结果表明,排水沟植物由17科36属43种组成,分为以芦苇(Phragmites australis)为主要建群种的6种群落类型和1个沉水植物群落,其中水烛+芦苇(Typha angustifolia+Phragmites australis)群落生物量(平均鲜重达2326.2 g· m-2)显著高于其他群落,2010年排水沟植物群落生物量较2009年小;边坡较沟底的物种多样性高,其中Shannon指数、丰富度指数差异达到显著水平,且2009年沟底物种多样性高于2010年.排水沟水文条件、水质和人为干扰可能是影响农田排水沟植物分布、群落组成及多样性特征的主要因素.     

漓江流域喀斯特综合干扰评价及其空间特征

喀斯特地区具有特殊的地质结构,生态环境脆弱性较高,辨识和量化人为、自然多重干扰是减少人类干扰影响及制定喀斯特景观管理政策的重要依据。基于漓江流域喀斯特发育地貌特征,旨在建立包括地貌、水文、气候、生物、社会5类因素以及15个具体干扰指标的喀斯特综合干扰指数,并通过空间相关分析探究地理因子对综合干扰解释力以及因子与指标间交互作用力的特征。结果显示：(1)漓江流域中游综合干扰指数高于上下游,自然地形地貌本底以及不同类型喀斯特景观分布的地带性是分异的主要原因;(2)干扰等级为显著干扰,综合干扰指数为0.336,空间上呈现出东部与北部低、西部与南部高的分布特征,具有明显的空间异质性;(3)地理环境和社会经济因素对综合干扰具有较强解释力,采石采矿、各类灾害、生产活动等多项干扰指标以及海拔高度具有较强空间关联关系。评估了漓江流域喀斯特综合干扰并分析其空间特征,研究结果对喀斯特生态环境保护及景观资源可持续发展政策制定具有重要参考价值。     

喀斯特多山城市生境质量对土地利用变化的时空响应——以贵阳市为例

在喀斯特地区,随着城市的快速扩展,城市建设用地在山间平缓地带延展,大量的自然山体被包围,最终被镶嵌于城市建成区内,形成了城市遗存山体。喀斯特多山城市内部的城市遗存山体是城市生境的主要组成部分,具有多种不可替代的生态系统服务功能。以典型喀斯特多山城市贵阳市建成区为例,基于2008—2018年土地利用数据和InVEST模型定量分析研究区土地利用、景观格局和生境质量时空演变特征。最后利用地理加权回归模型揭示生境质量与土地利用变化之间的响应关系。研究结果表明：(1)2008—2018年耕地、城市遗存山体、林地在研究期间分别减少94.56 km²、8.74 km²、6.8 km²,土地利用变化主要以耕地、城市遗存山体和林地转化为建设用地为主,景观斑块破碎化和空间异质性逐渐加强。(2)2008—2018年生境质量空间聚集效应明显,平均水平较低且呈现下降的趋势,低水平生境质量面积占比从2008的38.29%增加到2018年的60.32%。适中和高水平生境质量面积占比分别下降1.95%和4.15%,生境质量退化面积达82.78 km     

喀斯特退化天坑不同坡向植物群落系统发育与功能性状结构

喀斯特退化天坑地下森林主要分布在不同坡向的倒石坡上,探究环境过滤、竞争排斥和随机过程在天坑地下森林群落构建中的作用,有助于揭示天坑物种避难所价值,为天坑植物多样性的保护及坑外地表生态恢复提供科学的参考。以云南沾益深陷塘退化天坑为例,综合运用功能性状生态学和系统发育方法,研究不同坡向植物群落的土壤环境特征、功能性状变异、系统发育信号及系统发育多样性。研究表明：（1）不同坡向土壤环境差异较大,相对于南坡和北坡而言,东坡的土壤环境变异程度最大。（2）各坡向具有不同的优势种群,其中壳斗科植物种群多度较大,在北坡和东坡的黄背栎（Quercus pannosa）种群数量较大,在南坡则是青冈（Cyclobalanopsis glauca）多度最大。各优势物种功能性状在不同坡向存在差异,整体上变异程度中等,但南坡优势物种变异程度最大。（3）叶宽、长宽比、叶厚度、比叶面积具有较强且显著的系统发育信号（K>1,P<0.05）,性状进化过程中受遗传因素影响较大;而叶长、叶面积、叶干重、叶干物质含量、最大树高系统发育信号弱（K<1）,性状进化过程中受生境因素影响较大。（4）各坡向植物群落构建过程由生态位理论的环境过滤和竞争排斥作用主导,坡向从北坡-东坡-南坡的转变过程中,植物群落构建中环境过滤作用逐渐减小,竞争排斥作用逐渐增大。北坡可能较长时间内都是以旱生型植物为主要建群种,而南坡则可能最终演替成亚热带湿润气候型的顶极群落。     

基于生态系统服务重要性和环境敏感性的喀斯特山区生态安全格局构建——以广西河池为例

生态安全格局对保障区域生态安全、推动城市空间高质量发展及提升人类福祉具有重要意义。聚焦喀斯特山区基本自然地理特征与生态环境问题，探究生态脆弱的喀斯特山区的生态安全格局构建与优化。以河池市为例，根据生态系统服务重要性识别选取生态源地，基于生态环境敏感性评估结果修正基本阻力面，并利用最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance，简称MCR模型）提取生态廊道，构建出河池市生态安全格局。结果表明：河池市生态源地总面积为5706.63 km²，占全市总面积的17.07%。生态廊道分为潜在廊道和关键廊道，分别为456.82 km和325.44 km。对所识别的源地和生态廊道进行总体规划，宏观上可以形成"四屏两区三带"的蛛网式辐射分布的生态安全格局。基于生态系统服务重要性的源地识别，以及利用生态敏感性结果修正基本阻力面的方法，综合考虑了生态安全格局构建中生态过程的重要性，研究结果为解决喀斯特山区的城市空间扩张和生态安全保障问题提供了现实路径和科学指引。     

喀斯特峰丛洼地生态系统服务空间权衡度及其分异特征

我国西南喀斯特峰丛洼地区脆弱的生态环境与剧烈的人类活动导致石漠化现象以及生态功能退化,制约了区域生态-福祉耦合效益的提升。首先从数值变化与空间变异综合的角度,构建了融合均方根偏差法与地理探测器的生态系统服务空间权衡度指标,进而围绕喀斯特水源涵养-土壤侵蚀关系以及植被固碳-土壤侵蚀关系,在不同环境因子梯度下和地貌形态类型区内开展生态系统服务空间权衡度计算及其分异特征研究。环境因子梯度分析表明,由于植被显著的保持水土能力,水源涵养与土壤侵蚀之间的空间权衡度随植被覆盖度的增大而逐渐减小;地形因子对地表水土过程与植被功能影响深刻,植被固碳和土壤侵蚀之间的空间权衡度随海拔和坡度的升高而逐渐增大,1000 m以上中海拔以及陡坡地区的空间权衡度是低海拔与缓坡地区的4-6倍。地貌形态类型区的统计结果显示,地貌特征对生态系统服务之间的空间权衡关系具有宏观控制作用,植被固碳-土壤侵蚀之间的空间权衡度随地形起伏度的升高而逐渐增大,具体为：中海拔平原 < 中海拔台地 < 中海拔丘陵 < 小起伏中山 < 中起伏中山,水源涵养与土壤侵蚀之间则成相反趋势。因此,今后在以生态系统服务协同提升为目标的喀斯特石漠化治理工作中,应强调环境因子作用程度的空间差异以及地貌形态特征的宏观控制作用。     

Coupling effects of altitude and human disturbance on landscape and plant diversity in the vicinity of mountain villages of Beijing, China

Villages represent the source of human disturbance in mountain regions, but how they alter surrounding landscapes and further affect plant diversity distribution along altitudinal gradient is still not well documented. Although the unimodal pattern along latitudinal gradient and the hypothesis of immediate disturbance (IDH) have been supported in many studies, their coupling effects on plant diversity distribution have been given less attention. In this paper, the coupling effects surrounding mountain villages were detected: (1) altitude determined the mountain landscape at regional scale, while human disturbance altered landscape fragmentation and diversity at local scale surrounding villages. (2) With the reducing human disturbance away from villages, plant diversity decreased, then increased, and finally decreased in different land uses. The plant diversity of shrubs reached the lowest. With the increasing altitude, plant diversity of the forest represented the unimodal trend, but other land use types had different properties. (3) The mechanism of the coupling effects is that the combination of topographic and soil factors determines plant diversity distribution at both landscape and plant community levels surrounding villages.     

Coupling effects of altitude and human disturbance on landscape and plant diversity in the vicinity of mountain villages of Beijing, China

Cone-cores discarded by Eurasian red squirrels were used to study the habitat selection of Korean pine-seeds hoarding, in forest patch Nos. 16 and 19 in Liangshui Nature Reserve, China. Ten transects with a total length of 15 km were uniformly set, and data from 343 valid samples were collected in a 369 hm² area. One hundred and eighty four were hoarding samples which were determined according to the cluster analysis based on the number of the cone-cores, while the other 159 were control samples. The principal component analysis, using 11 habitat factors, suggested that the distance from Korean pine forest, forest type, number of Korean pine seedlings, density and type of bush significantly influenced the habitat selection of hoarding by Eurasian red squirrels. The results of Bailey’s method indicated that the squirrels showed (1) preference for natural coniferous forest, natural fir and spruce forest and planted spruce forest; (2) avoidance of planted Korean pine forest and planted larch forest; and (3) random use of natural Korean pine forest. Moreover the distance from the Korean pines in the range of 150–600 m showed no effect on the habitat selection of hoarding by the Eurasian red squirrels. More than 50% of the cone-cores were discarded in either fringe or gap of the Korean pine forest with more cone-cores found at <300 m than at 300 m away (One-Way ANOVA; df = 3, 183, F = 5.76, p = 0.0009). This demonstrated that the Eurasian red squirrels could take the cone-cores out of the Korean pine forest. The density of bushes in samples of hoarding area was significantly lower than that in control samples (Kruskal–Wallis test; df = 1, χ² = 83.99, p < 0.0001). The number of the Korean pine seedlings in samples of hoarding area was significantly higher than that in the control samples (Kruskal–Wallis test; df = 1, χ² = 104.13, p < 0.0001). This illustrated that the hoarding habitat favoured the germination of the Korean pine seedlings. In conclusion the behavior of hoarding Korean pine seeds by the Eurasian red squirrels can promote the regeneration and dispersal of the Korean pines.