生态脆弱区多尺度景观生态风险评价——以陕西省米脂县高渠乡为例

作为景观生态学的核心概念之一,多尺度综合分析已经成为景观生态风险评价过程的重要环节。本文以陕西省米脂县高渠乡为例,选择8个景观格局指数,分析其在30、60、90、120、150和180 m空间粒度下的变化趋势;选取景观破碎度Ci、景观分离度Ni、景观分维数Fi等3个指标构建景观生态风险指数,计算样方、行政区、生态3种尺度下的景观生态风险指数,利用地统计方法完成景观生态风险空间分布制图;对3种尺度景观生态风险分布结果进行叠加分析,在此基础上选择最适宜尺度并使用典型村域进行验证。结果表明:本研究最适宜的空间粒度大小为120 m;样方尺度下,景观生态风险空间分布的精度随样方边界的增大而降低;不同尺度下景观生态风险分布结果差异较大,样方尺度与生态尺度叠加分析结果中重叠区域面积占比最大,为32.14%;通过典型村域验证并结合实地考察,生态尺度下的景观生态风险分布结果与研究区实际状况较为吻合,由此确定使用生态尺度进行景观生态风险评价可有效表征研究区景观生态风险的空间分异。     

云南松与云南油杉种子风力传播特征比较

以云南松和云南油杉为研究对象,分析种子形态特征（质量、长度、宽度、种翅面积）和传播特征（狭长度、翅载力、沉降速度、水平传播距离）之间的关系,比较2物种种子风力传播特征及传播能力的差异。结果表明：1）种子翅载力对沉降速度的影响最大,种子形状（狭长度）对沉降速度的影响较弱．种子水平传播距离受各形态特征和传播特征的影响不明显;2）云南松种子的所有形态特征值均极显著低于云南油杉种子;3）种子传播特征中,云南松种子的狭长度较大,翅载力较小,沉降速度（77．3cm．s^-1）小于云南油杉（116．9cm·s^-1）,水平传播距离（0．75m）大于云南油杉（0．71m）,云南松种子的风力传播能力较强。本研究可为深入理解种子风力传播机制以及种子的进化生态适应策略提供相关理论依据。     

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。     

粘虫成虫在气流场中飞行行为的观察研究

通过改进悬吊测飞技术、室内风洞和野外雷达相结合的观测方法,研究了粘虫在气流场中的飞行行为特征及其与气流的关系。直筒风洞自由飞行观测的结果表明,粘虫蛾对气流有明显行为反应,表现为头部迎风起飞和迎风飞行的特性;在3.0～5.5 m/s风速下,有92%～94% 的个体可一次逆风飞行通过2 m长的风洞;当风速≥6.0 m/s时,有71.9%的蛾子沿螺旋状的飞行轨迹逆风通过风洞。环形风洞悬吊飞行测试的结果表明,粘虫可逆风飞行的最大风速为7.2 m/s;在风速≤4 m/s条件下,90%以上个体头部迎风飞行或头部朝向与风向成一定的夹角,侧逆风飞行。 雷达观测发现粘虫在空中迁飞过程中具有成层现象,并有较强的秋季回迁定向行为,其头部总是朝向西南;迁飞的最终位移与风向及风速大小有关,迁飞位移速度是飞行速度与风速的矢量和。     

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。     

农业景观动态对林地地表节肢动物多样性的影响

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,在林地景观中进行地表节肢动物的观测。用物种丰富度和香农多样性指数代表物种多样性,选择代表景观背景的5个竞争模型:生境特性(H1,2012)、基质特性(H2,2012)、生境变化(H3,1984—2012)、基质变化(H4,1984—2012)和土壤-环境条件(H5,2012)从4个空间尺度上(100,250,350和500 m)进行分析,通过运用基于赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)的多模型推理(Multi-model Inference,MMI)方法,在R软件里用广义线性模型(Generalized Linear Models,GLM)探究了研究区近30年(1984—2012年)景观背景变化对林地地表节肢动物多样性的影响。研究表明,不同景观背景模型对地表节肢动物多样性的影响具有尺度依赖性。在100 m的尺度下,生境特性(H1)最能够解释香农多样性和物种丰富度,但是随着尺度的增加,生境特性变化(H3)在较大(250、350 m和500 m)的尺度对物种丰富度和香农多样性影响最大,而基质特性和土壤-环境条件(H2和H5)的作用不显著。景观背景对地表节肢动物多样性的解释量达到40%。在研究区域,生境特性是表征香农多样性指数和物种丰富度的指标。     

基于无人机航测的漯河市土地利用景观格局尺度效应

景观格局的尺度效应一直是景观生态学研究的核心内容,对于揭示景观空间格局变化规律及其生态过程具有重要意义。以漯河市中心城区为研究对象,基于景观生态学原理,采用无人机航测技术获取空间分辨率为0.09 m的无人机影像,结合GIS空间分析法,量化分析了漯河市土地利用景观格局的尺度效应。结果表明:(1)漯河市中心城区土地利用景观格局具有明显的粒度和幅度效应。(2)粒度越小,景观格局指数随空间粒度的变化趋势越稳定,其表达的生态过程越真实;景观水平上景观格局的粒度效应是由建筑、道路和绿地景观在景观优势度、破碎度和聚集度等方面的变化导致的;35 m和3 m分别为研究粒度效应的临界阈值和最佳粒度。(3)景观优势度、破碎度和蔓延度随空间幅度的增加而降低,景观复杂程度和聚集度随空间幅度的增加而增加;景观格局具有明显的空间梯度分布特征——从市中心往外由不透水地面向透水地面过渡;建筑和道路在城市中心区聚集度较高,而绿地景观在城市内部破碎度较高,进而主导了整体景观格局的梯度变化;景观组分的稳定与城市规模有关。(4)无人机航测技术可以更快速、准确地获取城市尺度上的景观生态信息,揭示景观格局对尺度效应的响应特征,可为景观格局优化和城乡景观规划提供科学依据。     

秦岭落叶阔叶林不同空间尺度下土壤微生物特征

在秦岭佛坪国家级自然保护区内的固定样地,设置3种不同空间尺度(大:20 m×20 m,中:5 m×5 m,小:1.25 m×1.25 m)的样方,采用野外调查和室内分析的方法,对固定样地土壤微生物特征及其环境因子进行研究,探讨不同空间尺度下土壤微生物特征(磷脂脂肪酸(PLFAs)生物量、土壤微生物群落结构和基础土壤呼吸)对环境因子的响应。结果显示,土壤全磷、溶解性有机碳和溶解性总氮含量在3种空间尺度间有显著差异(P 0.05)。对微生物PLFAs生物量的研究显示,放线菌生物量在小空间尺度下显著低于大、中空间尺度(P 0.05),其他微生物PLFAs生物量都没有显著差异。支链/单不饱和PLFAs的比值在大空间尺度下显著高于中、小空间尺度(P 0.05),其他微生物群落结构特征都没有显著差异。基础土壤呼吸在大空间尺度和小空间尺度间的差异显著(P 0.05);单位PLFAs的基础土壤呼吸则表现出中、小空间尺度显著高于大空间尺度(P 0.05)。相关性分析和冗余分析表明,不同空间尺度下,环境因子对微生物特征的解释度也存在明显差异。大空间尺度下,解释度最高的环境因子是土壤有机碳、含水率和溶解性氮;中空间尺度下,解释度最高的是含水率、土壤有机氮和溶解性有机碳;小空间尺度下,解释度最高的是p H、全磷含量和土壤有机氮。本研究结果表明由于尺度效应的存在,导致随着取样尺度的缩小,环境因子的交互作用增强和空间自相关程度增大,从而表现出在不同空间尺度下环境因子对土壤微生物的影响存在差异。     

景观格局与植物多样性的关系及其空间尺度效应——以浑善达克沙地为例

景观格局是植物多样性的重要影响因素,为了探明沙地景观格局与植物多样性的关系及其空间尺度效应,以浑善达克沙地腹地为研究区,采用样方法进行植物群落学调查,基于GIS和遥感分析技术,分析景观格局指数,计算了10个尺度(100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000m)下33个景观格局指数,利用双变量相关性分析法筛选出不同尺度下与植物多样性显著相关的指数;运用逐步回归的方法识别不同尺度下对植物多样性贡献显著的景观格局指数,并进行拟合检验。研究结果表明:景观格局指数对物种多样性影响具有显著的尺度依赖性。在所有空间尺度,景观格局指数主要对Shannon多样性指数和β指数影响较大;在100m尺度下,Shannon指数逐步回归R~2值达到最大(0.138);β指数在900m尺度下R2值达到最大值(0.2)。拟合检验发现,在500m尺度下,均匀度指数、Shannon多样性指数和β多样性指数实测值和预测值拟合均达到显著水平(P0.05),故认为500m尺度下,景观格局对植物多样性影响较大。因此,在不同尺度下管理和保护沙地植物多样性,应综合考虑景观格局指数的尺度效应,根据需要建立和优化有利于植物多样性的景观格局。     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

海南尖峰岭热带山地雨林不同空间尺度和径级水平的物种丰富度与个体密度关联

以海南尖峰岭热带山地雨林为研究对象, 基于尖峰岭原始林60 hm²大样地, 分析了7个不同空间尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、60 m × 60 m、80 m × 80 m、100 m × 100 m)、3个不同径级(胸径(DBH) ≥ 1.0 cm、DBH ≥ 2.5 cm、DBH ≥ 7.5 cm)物种丰富度与个体密度之间的关联性, 以期为负密度制约效应等研究的尺度选择提供参考依据。研究结果表明, 物种丰富度和个体密度之间的关联性是基于空间尺度存在的, 并受分析植株径级大小的影响。DBH ≥ 1.0 cm时, 在4个空间尺度下(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m), 物种丰富度随个体密度增加而增加, 但物种丰富度和个体密度两者间的相关性随取样空间尺度的增大而逐渐下降; 在其他3个空间尺度下(60 m × 60 m、80 m × 80 m、100 m × 100 m), 两者间没有显著相关性。当DBH ≥ 2.5 cm和DBH ≥ 7.5 cm时, 物种丰富度和个体密度间的相关性随空间尺度变化的趋势也与上述结果基本一致; 在60 m × 60 m的空间尺度上, DBH ≥ 1.0 cm时物种丰富度和个体密度相关性不显著, DBH ≥ 2.5 cm和DBH ≥ 7.5 cm两个径级的物种丰富度和个体密度表现出弱相关性。DBH ≥ 2.5 cm和DBH ≥ 7.5 cm时, 各空间尺度下物种丰富度和个体密度之间的决定系数几乎一致, 但高于DBH ≥ 1.0 cm时两者之间的决定系数, 说明大径级植株的个体密度和物种丰富度之间有更强的关联性, 负密度制约效应和自疏效应可能是产生这种现象的主要原因。     

基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析

以岷江干旱河谷为研究区,基于GIS技术和移动窗口法对其景观格局梯度变化进行分析,以期为区域的景观格局优化和管理提供支持。根据研究区的形状特征,分别沿干流和支流设置4条样带;选取景观水平下的景观指数,利用FRAGSTATS3.3软件分别采取标准法和移动窗口法获得不同尺度下的景观指数值;综合利用景观指数粒度效应分析、区域面积信息守恒评价方法和景观指数幅度效应评价曲线确定研究区景观格局梯度分析移动窗口尺寸,并计算了此窗口尺度下4条样带上的景观指数,得到沿样带方向的景观梯度格局。结果表明:岷江干旱河谷的景观基质是灌木林地,面积占73.82%。有林地和草地的景观异质性低,居民地和耕地斑块破碎化程度较大。确定了50m的栅格大小,250m的移动窗口尺寸为研究区景观格局梯度分析的窗口尺度;4条样带上各景观指数均随景观类型变化出现不同幅度的上下波动特征,梯度特征明显。处于景观类型过渡地带的区域,景观多样性和异质性增加,破碎化程度高;干旱河谷景观格局梯度变化主要受地形、水热因子,以及堤坝建设和土地开发利用影响。研究作为一种有益的尝试,更精细地分析了研究区的景观格局,能够为河谷地区景观格局量化分析提供参考,但也存在一定不足,需要在今后工作中继续深入研究。     

基于不同网格尺度福州主城区鸟类多样性与景观特征的关系研究

理解城市鸟类多样性与景观特征的关系对城市生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。通过爬取中国观鸟记录中心网站2020年福州主城区436份观鸟报告数据计算鸟类丰富度指数(S)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson多样性指数(D);基于谷歌地球引擎和高分辨率Worldview影像量化景观特征因子;在此基础上,采用Mann-Whitney U检验了两个网格尺度(300 m和1000 m)下S、H和D指数的差异性;运用广义线性模型探究了两个尺度下影响鸟类多样性指数的关键景观因子及其重要性。结果表明：(1)2020年研究区内共观测到242种鸟类,隶属19目59科,雀形目鸟类为优势种;数量占比从高到低依次为留鸟、冬候鸟、旅鸟和夏候鸟,分别为63.53%、25.83%、6.71%和3.93%;(2)两个尺度下鸟类多样性指数差异明显,1000 m尺度下S和H指数均显著高于300 m尺度(0.05相似文献   

胡杨种子散布的时空分布格局

以额济纳胡杨为研究对象,对种子雨的散布时间、强度、散布距离以及种子雨和空气湿度、风之间的关系进行了研究。胡杨种子雨可以分为初始期、高峰期和消退期3个阶段,大部分的种子集中在高峰期落下。种子的散布主要受湿度和风的影响。湿度对种子雨的强度起主要作用,在一天之中,种子在湿度较低的中午和下午集中散落。应用一元线性回归模型对种子雨强度和相对湿度进行分析后表明二者之间存在显著的负相关关系。对种子的散播距离进行研究后发现,大部分种子落在母树附近,少部分种子能够进行长距离传播。风对种子的传播的方向和距离起决定性的作用,不同方向上的种子传播距离和强度相差很大。在顺风方向上,种子的传播距离最远,所有的长距离传播现象几乎都发生在这一方向上;而在主风向的垂直方向和逆风方向上,种子的散布距离较小,很少有种子能够进行长距离传播。对风的观测表明中午后和下午初的风力较强,而此时种子雨强度又最大,有利风力条件和高种子雨强度出现的同步性可能是促进胡杨种子进行长距离传播最有效的生物控制机制。由于胡杨种子在自然条件下的存活时间非常短暂,所以研究中不同胡杨母树林间种子散播时间的差异可能是胡杨种群内部为适应不同洪水期所表现出的风险分摊机制所造成的。     

空间直观景观模型LANDIS Ⅰ．运行机制

空间直观景观模型是指在异质景观中模拟景观尺度上生态过程的空间直观模型．LANDIS是一个用于模拟森林景观干扰、演替和管理的空间直观景观模型．通过在样地尺度上跟踪以10年为间隔的物种年龄级,半定量化地描述火和风倒,及使用位数组表示物种年龄结构,LANDIS能同时在物种、样地和景观尺度上模拟各种生态过程及其相互关系．详细论述了LANDIS模型对种子传播、火、风倒和砍伐等生态过程的模拟,并讨论了模型中存在的一些不足．     

不同干扰背景下农业景观异质性——以巩义市为例

景观异质性包括景观组成和构型的异质性,而人为干扰是形成异质性景观的主要影响因素。以河南省巩义市为例,在以建成区、农田、丘陵和山地为主体的景观中各选取一个4km×4km的样区,采用移动窗口算法,以100、250、500、1000、1250m和1500m为移动窗口半径,借用蔓延度(CONT)和均匀度(SHEI)指数,分析了不同干扰背景下景观异质性的空间变化特征。结果表明:随着移动窗口半径的增大,各景观类型的蔓延度和均匀度指数的最大值逐渐递减,最小值逐渐递增(建成区除外);建成区和农田景观蔓延度指数的平均值均大于丘陵和山地景观,均匀度指数的平均值则相反;4种类型景观的均匀度指数和蔓延度指数都呈显著相关关系,除建成区1000m及以上移动窗口半径外,R2都大于0.9;拟合曲线的β值基本呈递增趋势。文中对于人为干扰强度的差异性和景观异质性的尺度依赖性分析,为构建合理的景观格局提供了理论依据。     

生物多样性不同层次尺度效应及其耦合关系研究进展

生物多样性包含遗传、物种、生态系统和景观多样性4个层次,虽然各个层次的研究较多,但是各层次间相互关系的研究较少。物种多样性多采用野外样方调查法,景观多样性采用遥感、地理信息系统和野外调查,研究方法较为成熟;生态系统多样性研究因生物地理地域和尺度的不同,常采用不同的分类体系,尚无统一评估标准。物种多样性的尺度效应在α、β、γ指数上均有不同体现,景观多样性的尺度效应非常明显。生境异质性与物种α和β多样性指数密切相关,在一定尺度上,丰富的景观多样性提高了物种多样性。未来研究需要揭示不同生物多样性层次之间的耦合关系,并将研究结果应用到生态系统红色名录制定、区域生物多样性综合监测与评估等实践之中。     

风力驱动的榆树疏林种子扩散模拟

种子扩散是榆树疏林天然更新研究的重要内容,榆树种子扩散主要为风力驱动。为探究风力对种子扩散的影响,本研究建立个体模型,模拟风力驱动的科尔沁沙地疏林榆树种子扩散。研究发现:各风向上种子扩散呈现单峰分布的特征,其峰值在距离种子源3~4个单位处;种子扩散距离与种子累积数量在各风向上差别不大。这一结果与野外观测结果一致。本研究表明,个体模型是研究种子扩散过程及其影响因素的有力工具。研究结果有助于理解科尔沁沙地榆树疏林天然更新过程,为植被恢复提供依据。     

竞争和景观格局相互作用对外来入侵物种传播影响的动态模拟

通过中性景观模型和元胞自动机模型模拟了不同景观格局、不同竞争力和关键种群特征的外来入侵物种的传播动态,模拟结果表明:(1)竞争力强的外来入侵物种,可利用生境面积越大,集聚度越高,越有利于其入侵和传播,而对竞争力弱的外来入侵物种来说,可利用生境面积越小,越分散,越有利于其生存。竞争力强可以有效利用整块的高集聚度的资源,而弱竞争力的外来入侵物种为了逃避土著种的竞争往往趋向于分布在分散的小生境中;(2)可利用生境面积大于50%时,景观格局集聚度越小,竞争力弱的外来入侵物种适应环境的弛豫时间越长;(3)外来入侵物种的传播与种子产量呈正相关关系,与繁殖年龄呈负相关关系,拟合关系因景观格局和竞争而异;(4)平均迁移距离对外来入侵物种传播的影响最大,在管理过程中应根据不同的目标,不同的景观格局、竞争力和种群特征选择合适的管理措施。     

河北省森林—草原交错带天然植被景观格局时空尺度效应

为探讨天然植被景观格局时空尺度效应, 利用随机森林分类方法对塞罕坝地区3期(1989、2000和2016年)遥感影像进行图像解译, 并在分层随机抽样调查的基础上通过不断增加缓冲区的方法, 计算基于斑块类型和景观水平的景观指数; 采取尺度图谱分析在时空尺度下不同植被类型景观尺度效应, 并基于信息熵模型明确景观格局分析的最佳空间幅度。结果表明: 1989—2016年期间, 人工林的快速增长致使草地和天然次生林景观面积呈现先降低后增加趋势且破碎化现象严重; 草地和天然次生林在空间尺度上具有相同的变化特征, 而在时间尺度上则呈现不同的变化; 斑块密度、形状指数以及聚集度指数在时空尺度上均具有较强预测性, 且300 m为最佳尺度阈值。不同天然植被类型在时空尺度下其尺度效应也是不同的, 这不仅与植被类型自身对生态环境响应的差异性有关, 也和研究区特殊的人文地理环境密不可分。