生物多样性野外调查地理信息管理、路线精细设计和精确导航方法

野外调查是生物多样性研究和保护的基础工作。在野外调查中, 自然地理环境十分复杂, 对相关地理信息的掌握程度、调查路线的设计质量和导航的准确性, 直接影响调查工作的成效, 甚至调查人员的人身安全。使用谷歌地球软件及相关数据转换工具, 能获取海量遥感影像和地形数据, 能将各种地理信息转换、编辑、叠加到三维地球模型上形成地理信息库, 进而精细设计野外考察路线、调查点和调查样方, 并以kml或kmz文件格式保存和分发设计结果。使用Android智能终端设备安装OruxMaps软件, 可以将多种网络地图下载制作成离线地图, 在卫星图上精确显示当前位置、记录走过的轨迹、导入kml或kmz文件进行导航。综合使用这些工具, 可以实现良好的地理信息管理、精细的生物多样性野外调查路线设计和高精度现场导航实施, 有效提高野外调查工作的成效和安全性。     

平潭无居民海岛外来入侵植物特征分析

【目的】摸清平潭无居民海岛外来入侵植物的现状,为海岛外来入侵植物防治及海岛植被修复等提供参考。【方法】采用样线法和样方法,开展平潭无居民海岛外来入侵植物的调查,对其科属组成、区系地理成分、植物功能性状特征、原产地和入侵等级等进行统计分析,并与其他海岛区域进行对比研究。【结果】平潭无居民海岛共有外来入侵植物15科26属30种,以菊科、苋科较为突出,科、属级地理成分都以热带成分为主。在植物功能性状方面,生活型、生长型均以一年生草本为主;叶以小型叶、纸质叶、叶被毛比重最大;果实及种子特征以微型的蒴果、瘦果、胞果为主。海岛外来入侵植物原产地主要为美洲;入侵方式多为人为或其他活动无意引入,且危害方式多样,破坏性强;繁殖方式以种子繁殖为主;8种外来入侵植物的出现频率≥27.78%;研究区外来入侵植物特征与其他海岛区域外来入侵植物特征具有一定相似性。【结论】平潭无居民海岛外来入侵植物种类较多、部分植物入侵性较强及出现频率较高等,建议继续开展平潭其他海岛外来入侵植物的本底调查,并有针对性地开展防治工作。     

山东省外来植物的区系特征及空间分布

外来植物及其生态入侵对当地生物多样性保护和生态系统产生的不利影响,是目前生态学研究的热点之一。本文在文献查阅和野外调查基础上,建立了山东省外来植物数据库,并对其组成、地理区系、空间分布等进行统计分析,结果表明:1)山东省现有外来植物共827种,隶属122科,416属,其中境外外来种348种;2)外来植物比例高,占山东植物区系的39.03%,且优势科和表征科明显;3)外来植物属的地理分布多样,温带成分占优势(52.51%),热带成分丰富(44.06%);4)外来植物来源地和分布地相对集中,反映了环境因子和人类活动在入侵因素中的共同影响;5)温带气候带来源的植物较易入侵山东。     

福建省主要入侵植物空间分异及其影响因素

在实地调查数据的基础上,本研究结合GIS空间分析技术和地理探测器模型,分析福建省入侵植物空间分布情况,以及地理与社会环境因子及其交互作用对入侵植物分布的影响.结果表明:福建省共记录入侵植物82种,其中,优势科为菊科,小蓬草、藿香蓟和空心莲子草出现频次最高.沿海区域的入侵植物物种数量多于内陆区域,福州和厦门为福建省外来入侵植物的两大热点地区.入侵植物在不同海拔均有分布,但入侵植物的种类随着海拔的升高总体呈下降趋势.地理探测器分析显示,自然环境因子中降水和社会经济因子中路网密度、人口密度是入侵植物空间分布的主要影响因子.各因子的空间交互作用会正向影响入侵植物的空间分布,这反映出入侵植物空间分布影响要素的复杂性.综上,将地理探测器应用到入侵植物研究领域是可行的,筛选出的环境指示因子可用于监测福建省入侵植物的适生区,从而为采取有效的防控措施提供科学依据.     

外来物种入侵大数据采集方法的建立与应用

为准确、快速地获取入侵生物野外调查数据, 我们基于全球卫星导航系统、地理信息系统、移动互联网等现代信息技术提出了外来物种入侵大数据采集方法, 设计并研发了数据表单可自定义的野外调查工具软件——云采集。该系统以Android手机为数据采集终端, 采用C#和Java语言设计开发, 运用卫星导航定位技术实现野外调查发生位置的快速采集, 通过定义9种调查指标的数据类型及指标(列值)默认值、图像拍摄、语音录入、排序等4个辅助属性, 建立调查指标与手机客户端数据录入界面的关联, 实现用户界面可定制的数据录入模式。该系统在国家重点研发项目、福建省科技重大专项及福建省红火蚁(Solenopsis invicta)疫情普查等项目的调查任务中予以应用。实践检验表明: 该系统实现了野外调查数据的离线采集、数据同步、数据查询与输出管理, 将移动智能终端采集取代传统的纸笔记录, 简化了野外调查的流程, 提高了入侵生物野外调查的数据质量, 为外来生物入侵野外调查大数据采集提供了信息化支持。     

北京市典型公园外来入侵植物分布格局

近年来城市发展迅速,生境破碎化加剧,生物入侵的风险大大增加。外来入侵植物已入侵城市绿地生态系统,部分已成为城市公园生境中的优势种,占据本地植物生存空间、威胁本地植物生物多样性。为研究北京市公园外来入侵植物分布格局,以北京市4个不同功能区(核心区、拓展区、近郊区和远郊区)为研究区域进行外来入侵植物调查,基于19个典型公园的255个样方调查数据,对比不同功能区公园外来入侵植物组成和分布格局。调查共记录外来入侵植物40种,隶属于12科29属,其中菊科为优势科、一年生草本居多,牛膝菊(Galinsoga parviflora)和小蓬草(Erigeron canadensis)的频次和生态位宽度较大,分布较广泛,大狼杷草(Bidens frondose)和凹头苋(Amaranthus blitum)的优势度最大,资源竞争能力较强。外来入侵植物在拓展区公园的丰富度最高,核心区最低,对四个功能区的对比分析结果表明:(1)拓展区公园的外来入侵植物Shannon-Wiener多样性指数、丰富度和Pielou均匀度指数均显著高于核心区和远郊区,外来入侵植物Simpson指数则呈现出远郊区显著高于拓展区和近郊区的特征(P<0.05),本地植物则正好相反;(2)拓展区公园的外来入侵植物入侵强度系数(Invasion intensity index,III)最高,且显著高于核心区(P=0.008),其他功能区之间无显著差异;(3)核心区公园与其他三个区群落组成不同,其余三个功能区均较为相似。研究表明北京市公园外来入侵植物的丰富度除核心区以外整体上与城市化梯度呈正相关,核心区公园植物群落抵御外来入侵植物的能力较弱,拓展区公园植物群落中外来入侵植物丰富度高、分布均匀并处于优势地位,需及时治理。     

湖北省外来入侵植物初步调查

【目的】近年来,湖北省外来入侵植物数目和种类都呈现上升趋势,但该地区外来入侵植物编目的研究相对滞后,本研究试图填补这项空白,为湖北省外来入侵植物的防治和生态环境保护提供比较全面和准确的数据。【方法】通过查阅文献资料和个人观察,初步确定湖北省外来入侵植物的种类,再根据相关文献和实际野外调查排除不符合外来入侵植物定义的物种,最后确定湖北省外来入侵植物的原产地、生活型、引入途径等。【结果】湖北省外来入侵植物共有145种,隶属于41科,以菊科、豆科、苋科、茄科为主。原产地有8种来源,大部分外来入侵物种原产于北美洲(85种;占全部外来入侵物种的35.6%)。生活型以草本植物为主(134种;占全部外来入侵物种的75.3%)。引入途径有意引入、无意引入、自然传入,占比分别为56.0%、36.7%、7.3%。【结论】研究结果可用于湖北省外来入侵植物的防治,但是为了保证数据的准确性,应定期对湖北省外来入侵植物名录进行更新,以反映实际情况。     

福建外来入侵植物初步研究

经野外调查和整理分析文献资料,初步认定福建省外来入侵植物并已归化的种类约73种,分属于29科,其中菊科种类最多,有16种。从来源看,来自美洲的有59种,占80.82%。入侵植物中包括6种2003年国家环保总局公布的首批外来入侵物种。文中还对这些外来入侵植物的危害、入侵途径及其防治对策进行讨论。     

海口市外来入侵植物现状及防控对策

基于野外调查及文献资料及标本信息查阅,基本查清海口市外来入侵植物的种类组成、原产地、生活型、入侵途径,并对外来入侵植物在海口市的入侵危害进行等级划分。结果表明,海口市目前发现外来入侵植物115种,隶属于32科83属,其中菊科种数最多,有23种,占海口外来入侵植物总种数的20.0%;有92种原产地为美洲,占80.0%;有84种为草本植物,占73.0%;有111种为人类有意或无意引入,占96.5%;入侵植物中严重危害类(1级)有12种,一般危害类(2级)有24种,潜在危害类(3级)有25种,一般外来类(4级)有22种,32种还有待观察(5级)。文中提出对海口外来植物入侵的防控及管理对策。     

中国外来植物入侵风险评估研究

对外来植物开展入侵风险评估是防止外来植物入侵最经济有效的措施,能够极大的节约外来种管理的经济和时间成本。研究简述了国内外入侵风险评估系统,从外来物种基础信息缺乏、外来植物的适生区分析不完善、风险评估体系构建不客观、对新近外来种的关注度不够4个方面阐述了我国外来植物风险评估存在的主要问题。并针对存在的问题提出了以下建议：（1）构建外来植物基础信息数据库是风险评估的基础,加强外来植物本底资料的调查与考证,并将外来植物表型数据的积累和分析纳入数据库,使得风险评估有据可依。（2）运用生态位模型进行生态风险分析是风险评估的重点,并将人类活动指标纳入预测模型,揭示人类活动对入侵植物分布格局的影响。（3）建立科学的风险评估系统是核心,包括通过选择风险指标和设置权重来提高评估系统的科学性、构建特定区域或特定生态类型的风险评估体系、根据评估对象的生物学与生态学特征建立符合实际要求的评估标准,实行差别化的风险评估等。（4）加强新近外来植物的管理是关键,应定期野外监测新近外来种的种群动态,定期审查风险评估结果,对高风险的新近外来种进行预警研究将为中国外来植物风险评估体系构建提供重要参考,为入侵植物防控措施的制定提供理论依据。     

广东省农林重要外来有害昆虫的入侵现状及地理分布格局

【背景】广东省是中国外来物种入侵最严重的地区之一,入侵昆虫引发的生物灾害日趋严重。【方法】根据广东省各地区的野外调查结果及国内外的相关文献,汇总分析了广东省外来入侵昆虫的种类、原产地、入侵地、地理分布格局。【结果】据统计,在广东省造成一定程度危害的外来入侵昆虫种类共计30种,以蚧类最多,占30.00%;在广东省的外来入侵昆虫中,原产于亚洲的种类最多,为12种,占40.00%,其中东盟8种,北美洲、南美洲各占20.00%、16.67%,从非洲、欧洲和大洋洲传入的分别占10.00%、3.33%和3.33%;外来入侵昆虫的首次发现地位于广东省的有17种,占56.67%,且全部位于珠三角地区,海南省的占20.00%,云南省的占10.00%,出现在广西壮族自治区、北京市、上海市的均为3.33%;广东省外来入侵昆虫的地理分布存在较大的空间差异,珠三角地区外来入侵昆虫物种数量较多,粤西地区相对次之,粤北和粤东地区相对较少。【结论与意义】明确广东省外来有害昆虫的入侵现状及地理分布格局,可为广东省外来入侵昆虫的监测和防控提供科学依据。     

苋科(广义)入侵植物墙生藜在中国的新记录

外来物种的归化和入侵对全球环境和社会发展造成了严重影响，已成为当今各国生物多样性管理和生态保护中所面临的全球性问题。我国是遭受外来入侵危害最为严重的国家之一，在外来物种入侵的预警、管理和治理等方面形势严峻。基于野外调查和文献研究，该文报道了苋科(广义)入侵植物墙生藜[Chenopodiastrum murale(L.) S. Fuentes, Uotila&Borsch]在中国的新记录。墙生藜原产于地中海地区，现已扩散到欧洲、美洲、非洲和大洋洲的40多个国家，是一种危害较大的外来入侵植物，同时也是我国海关和检验检疫部门明确规定禁止入境的检疫性有害生物，现于云南省昆明市呈贡区发现该外来入侵植物。该文对其形态特征进行了详细描述，简要介绍了其分类历史，并提供了可供鉴定比对的野外生态照片；此外，对墙生藜可能的传入途径进行了分析，对其危害和风险作了简要评估。该物种的新发现说明我国外来入侵生物的本底调查还存在不足。     

The impact of data precision on the effectiveness of alien plant control programmes: a case study from a protected area

Successful long-term invasive alien plant control programmes rely on alien plant distribution and abundance data to assess, prioritise, implement and monitor the efficacy of the programme. Here we assess the impact of data accuracy using the alien plant programme in Table Mountain National Park, South Africa. A systematic plot-based survey method was carried out to assess the distribution of alien plants in the park at a fine scale (systematic sampling). Alien plant richness, total area invaded and the degree of spatial overlap in species’ presence were compared between the systematic sample and a protected area (PA) managers’ dataset (collated from collective observations by park visitors, rangers and managers) and Working for Water (WfW) project data (data collected for the planning and implementation of the alien plant clearing programme) using a range of confusion matrix-based statistics to assess similarity and error rates between the datasets. A total of 106 alien plant taxa were detected across the three datasets, 12 in PA manager’s data, 23 in WfW data and 101 in the systematic survey. Overall, there was substantive disagreement between the datasets on the distribution of alien plants. For example both management datasets estimated species’ hectare coverage at orders of magnitude greater than indicated by systematic sampling. The inaccuracy of manager data has direct negative implications for funding allocation, which currently appears to be in excess of what is required. We recommend that contrary to perception, fine-scale surveys are a cost-effective way to inform long-term monitoring programmes and improve programme effectiveness.     

Invasive alien plants and South African rivers: a proposed approach to the prioritization of control operations

1. A number of parallel initiatives in South Africa have been addressing the prioritization and management of invasive alien plant species, the prioritization of rivers for the conservation of biodiversity, and broad‐scale planning for water resource management. This paper has combined aspects of these approaches to develop a composite index of prioritization of quaternary catchments for alien plant control purposes. 2. We calculated, for each quaternary catchment, a simple composite index that combined estimates of (i) the number of invasive alien plant species present; (ii) the potential number of invasive alien plant species that would be present if they occupied the full range as determined by climatic envelope models; (iii) the degree of habitat loss in rivers; and (iv) the degree of water stress. Each of the four components contributed between one and four to the combined index, which had a range of values between four and 16. 3. We used a geographic information system to map the distribution of priority catchments for invasive alien plant control. Of the 1911 quaternary catchments in South Africa and Lesotho, just over one‐third (650) were in the highest priority category with an index of 13 or more. A relatively small proportion (273, or 14%) of the catchments had the maximum scores of 15 or 16. 4. The approach identified priority areas that have not currently been identified as such, and should provide decision makers with an objective and transparent method with which to prioritize areas for the control of invasive alien plants. We anticipate debate about the way in which components of the index are calculated, and the weight given to the different components, and that this will lead to the transparent evolution of the index. Improvements would also come about through the addition of a more comprehensive list of species, and through the addition of further components.     

惠州口岸进境粮谷外来杂草调查与监测

【目的】随着国际农产品贸易的发展,外来杂草入侵我国的形势越来越严峻。对惠州口岸进境粮谷外来杂草进行调查与监测,能够为惠州口岸进境粮谷检疫监管工作提供参考。【方法】通过实地调查、监测,对惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来入侵杂草的种类组成、分布、生活型、原产地、入侵途径和危害程度进行了分析。【结果】惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来杂草有12科28种,其中,检疫性杂草有4种。在外来入侵杂草中,菊科植物种类最多,生活型以一年生草本为主;原产地以美洲为主,主要以无意引入,有7种杂草较严重危害当地生态环境。【结论】首次调查和总结了惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来入侵杂草的名单和类别,提出了外来杂草口岸防控的建议。     

中国外来入侵植物的等级划分与地理分布格局分析

基于文献报道、野外调查、标本记录和必要的分类学考证, 整理出我国外来入侵植物72科285属515种。根据外来入侵种的生物学与生态学特性、自然地理分布、入侵范围以及所产生的危害, 将其划分为5类: 即恶性入侵类(34种)、严重入侵类(69种)、局部入侵类(85种)、一般入侵类(80种)和有待观察类(247种)。通过地理分布格局分析, 中国外来入侵植物主要分布在我国西南及东部沿海地区, 并进一步扩散到内陆各省。中国外来入侵等级划分和地理分布格局可以作为外来入侵植物风险防范和管理的依据。本工作提供我国外来入侵植物的本底资料的同时, 还对主要外来入侵植物的管理提出了具体建议。     

新建川藏铁路(雅安-昌都段)沿线外来入侵植物种类及分布特征

横断山区为全球生物多样性热点地区之一, 也是全国生态屏障的重要组成部分。新建川藏铁路雅安至昌都段横跨横断山核心地区, 铁路建设形成的交通网络将沿线生物多样性热点区域与外界相连, 导致生物入侵风险陡增。为获得区域内外来入侵植物的种类及分布特征信息, 为即将开始的铁路工程建设、生态保护及生态修复等工作提供参考, 我们在雅安-昌都段内选择43个位点各进行长度1 km、宽度20 m的样线调查。研究结果显示: 雅安-昌都段共发现外来入侵植物58种, 隶属于18科42属, 其中出现频度最高的种类依次是牛膝菊(Galinsoga parviflora)、秋英(Cosmos bipinnatus)和鬼针草(Bidens pilosa)。从危害等级来看, 其中10种为恶性入侵种, 16种为严重入侵种, 8种为局部入侵种, 15种为一般入侵种, 9种为有待观察种, 超过半数种类具有明显入侵性。原产地分析结果显示美洲是该区域外来入侵植物的主要原产地。基于海拔及主要河流区段的比较研究发现: 入侵植物的种类数量呈现出明显的由东向西、由低海拔向高海拔逐渐递减的趋势, 该分布格局是环境因子和人类活动共同作用的结果。结合铁路沿线入侵现状和生境特征, 本文分析了铁路建设可能造成的外来植物入侵风险, 并针对入侵的防范提出了相应的建议。     

Ecotope mapping for landscape ecological assessment of habitat and ecosystem

An ecotope (spatial eco-space) map that considers topography and bio-organism-relevant variables emerges as an important basic framework when landscape-scale characteristics for ecosystem management and wildlife conservation are needed. A spatio-geoecological framework based on geographic information systems (GIS) and a vegetation survey were developed for wildlife habitat evaluation of national parks and applied to a representative rugged valley area of Mt. Sorak National Park in Korea. An ecotope map was classified into hundreds of types and dozens of groups by combining biological and geophysical variables. Variables included: forest vegetation type, topographic solar radiation, normalized difference vegetation index (NDVI), elevation, and anthropogenic factors, such as, streams and roads. Layers of GIS variables were produced by field surveys, modeling, satellite images, or digitalization. Vegetation surveys were carried out to identify finer-scale distribution of vegetation types in the rugged valley area. Digital forest vegetation maps from the Forestry Administrator were then modified using the field-surveyed vegetation maps. Topographic solar radiation was predicted with a daily topographic radiation model. The NDVI was calculated from the satellite imagery of a Landsat Thematic Mapper. A digital elevation model (DEM) was used and the other layers were digitized using topographical maps with a scale of 1:25000. The aim of this study is to determine the geoecological factors relating to the spatial pattern of plant community. It was cleared by the spatial pattern of environmental variables and vegetation characteristics by detrended correspondence analysis using plant species and the environmental variables of each plot. The ordination component value of the first axis shows significant regression to some environmental variables. A case study of habitat evaluation was carried out using the resultant ecotope map. The spatial distribution of potential goral habitat and vegetation characteristics were predicted and the impact of human trails on the neighboring vegetation was also examined for restoration planning. The GIS-based framework developed for wildlife habitat evaluation is useful for natural resource management and human activity control in national parks in Korea.