地形对大兴安岭北坡林火迹地森林景观格局影响的梯度分析

198 7年大兴安岭“5 .6”特大森林火灾 ,过火面积 1.33× 10 6 hm2 。火后 ,不同的火烧强度区和岛状的未火烧区形成了一个异质镶嵌体 ,然而在自然演替和人为干扰作用下 ,十几年过去之后这种异质镶嵌体格局已经发生了明显变化。以大兴安岭北坡 ,图强林业区的育英和奋斗两个林场为研究区 ,总面积 1.2× 10 5hm2 ,在景观尺度上 ,以遥感和地理信息系统为技术手段 ,将地形因子进行梯度划分 ,并运用分布指数和偏相关分析探讨了大兴安岭在 1987年大火后森林景观在地形梯度上的变化情况。研究结果表明 :森林景观在地形梯度上的格局发生了明显的变化 ,但是不同的景观斑块类型变化幅度不同 ,不同的地形因子对不同森林景观斑块类型变化的影响强度也迥异 ;偏相关分析表明地形对主要森林景观斑块类型之间的变化影响最大的是坡度 ,其次是海拔 ,坡向的影响不明显。     

祁连山南坡植被景观格局及其破碎化

以扎麻什营林区的林相图和调查资料为基础,运用GIS手段,选取合适的景观格局指数,分析了祁连山南坡植被景观格局基本特征,并进行了破碎化评价.结果表明:研究区植被以草地和灌丛为主,景观基质已退化为裸地,各植被类型斑块密度远大于裸地,平均分维数较低,景观整体破碎化水平较高;草地和灌丛边界密度和破碎化指数均高于其他植被类型,反映出该区自然植被景观主要受放牧活动的影响;森林多以小面积零散分布,其中青海云杉林景观结构破坏较为严重,异质性较低,斑块形状趋于单一,显示出较高水平的破碎化,其他林种多以小面积集中分布于某些小的生境,受人类活动干扰较少,破碎化程度较低.

Abstract：

Based on the forest form map and investigation data of Zhamashi forest area, and by using GIS, appropriate landscape pattern indices were chosen to study the basic characteristics of vegetation landscape pattern on the southern slope of Qilian Mountain, with the landscape frag-mentation evaluated. In the study area, grass and shrub were the main vegetation types, and the landscape matrix had degraded to bare land. The patch densities of all vegetation types were far larger than that of bare land, and their mean fractal dimension was lower than that of bear land. All of these characters emphasized the highly fragmented condition of the vegetation landscape in this area. The total edge densities and fragment indices of grassland and shrub land were higher than those of other vegetation types, reflecting that the natural vegetation was mainly affected by grazing. The forests were more dispersed in small areas, and the landscape structure of Picea crassifollia forest was heavily destroyed, being induced that the heterogeneity became lower and the patch shape tended to single, suggesting a high fragmentation degree. Other forest types were centralized in a certain habitat and less disturbed by human activities, suggesting a lower frag-mentation degree.     

大兴安岭北部林区景观格局变化及其影响分析

人为干扰影响着景观格局变化的速率和方向 ,这在景观格局变化过程中的作用越来越大 ,同时景观格局的变化也对人类活动产生了重大影响。通过对大兴安岭北部林区的景观多样性指数、优势度指数等一系列景观指数来研究该地区森林景观格局的变化 ,简要分析了格局变化产生的影响。结果表明 ,大兴安岭森林景观中 ,人为干扰使森林景观短时期内多样性增加、森林的优势度降低 ;景观向破碎化趋势发展 ;景观格局的变化对环境和人类活动产生了重大影响 ,森林向不可持续方向发展 ,因此应该进行合理的人类活动使森林可持续发展。     

黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素

林火是森林生态系统景观格局、动态和生态过程的重要自然驱动力,理解林火发生空问格局与影响因素对于林火安全管理具有重要的作用.采用点格局分析方法,以黑龙江大兴安岭呼中林区1990-2005年火烧数据为研究案例,分析了火烧点空间格局及其影响因素.结果表明,火烧点在空间上的分布是不均匀的,呈现聚集分布,存在一些火烧高发区和低发区.呼中林区火烧概率是0.004--0.012次/(km2.a),平均火烧概率为0.0077次/(km2.a).人类活动因子、地形因子和植被凶子对林火的发生均具有重要作用.应用空间点格局分析方法表明,距离居民点和道路的距离、高程、坡度和林型是影响林火发生的显著因子.因此在进行森林防火管理时,仅仅通过控制人类活动对于降低林火火险的效果是有限的,地形和林型也是林火防控时重点要考虑的因素.     

兴安落叶松老头林对大兴安岭森林景观变化的影响研究

采用空间直观景观模型LANDIS ,以大兴安岭呼中林业局为研究区 ,研究对老头林进行采伐和不进行采伐预案下的森林景观变化动态。结果表明 ,在对老头林不进行采伐预案下 ,各物种的过熟林分布面积要高于进行采伐预案下的分布面积。老头林的存在能使森林景观组分和格局具有更高的稳定性 ,对采伐等干扰具有更大的抗性。因此 ,保护老头林对于大兴安岭森林的可持续发展具有重要的生态学意义。     

大兴安岭林区道路网络对景观格局的影响

在明确大兴安岭呼中林业局道路网络系统组成特征的基础上,利用主成分分析法,将林业局内17个林场作为分析单元,以该林业局1989年景观为例,对有、无道路情况下的景观格局分别进行定量分析,探讨了道路对森林景观格局的影响.结果表明：呼中林业局内包括运材主、支路在内的常年运材路密度为2.3 m·hm^-2,在各个林场内分布均匀,基本沿着河流水系深入到各个采伐区.道路的出现使景观水平上的森林格局发生了显著变化：所有林场中,平均斑块面积减少、数量增多、斑块间距离增大,均表现出不同程度的破碎化,但破碎化程度与道路密度之间没有显著的相关性;道路网络对景观破碎程度的影响比对空间聚合程度的影响更强烈.     

城市化对森林植被、土壤和景观的影响

用纽约市“城区－郊区－农区”１４０ｋｍ长的森林态样带研究了城市化对森林植被,土壤重金属含量和森林景观的景响,随着距市中心的距离加大,森林植被的类型,种类组成及结构有明显的不同;土壤主要重金属含量逐渐降低。森林景观斑块数量减少,斑块面积在,景观异质性降低,这些变化与交通密度,道路密度,人口密度以及城市土地利用率有显著的相关性。     

空间幅度变化对景观格局分析的影响

景观格局指数是量化描述景观格局特征的主要方法之一,各种格局指数的尺度依赖性使比较分析景观格局特征和尺度推绎复杂化,分析不同指数随空间幅度变化的一般行为有助于景观格局分析结果的解释和降低空间尺度推绎的复杂性。研究以2种真实景观和27种模拟景观为分析对象,考查了16种常用的景观水平格局指数随空间幅度变化行为。根据这些指数因幅度变化行为可预测性把它们分为两类：第1类随幅度变化可预测性强,指数与幅度之间的关系可用简单的函数关系来表达;这类指数包括缀块数、边界总长、景观形状指数和缀块丰度密度;前两者随幅度增加呈幂函数形式增加,而缀块丰度密度随幅度增加呈幂函数下降,景观形状指数随幅度增加呈直线增加。第2类指数随幅度变化的可预测性较差,指数随幅度的变化存在多种可能(不同形式的增加、减小或保持不变),不可用一种或多种简单的函数关系来描述所有的情况。这类指数包括缀块丰度、缀块密度、边界密度、最大缀块指数、平均缀块面积、缀块面积标准差、缀块面积变异系数、平均缀块形状指数、面积加权平均缀块形状指数、双对数回归分维数、聚集度指数与Shannon多样性指数。第2类指数随幅度的变化行为受景观格局特征和指数本身算法的影响。总体上来说,第2类格局指数随幅度变化呈折线增加或减小;但当景观的缀块类型较多、各类型优势度比较均等、空间分布格局比较随机时,它们随幅度变化形为的可预测性增加,随幅度增加的函数关系主要有3种：幂函数减小、对数函数增加或直线增加,因指数和格局特征不同而异。研究的结果在揭示了常用景观指数随幅度变化的一般关系外,也启示我们在进行景观格局的比较分析,比较景观的幅度应相同或采用尺度效应图(scalograms)更有效。     

地形因子对森林景观格局多尺度效应分析

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构动态变化以及景观格局沿高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应,分析了不同地形因子对森林景观分异的影响。结果表明,在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素。以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位。地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,为森林分异多尺度格局提供了较强的综合解释能力。     

三峡大老岭地区森林植被的空间格局分析及其地形解释

为探讨地形对景观尺度植被格局的影响,在对三峡大老岭山地森林的大量群落学调查基础上 ,采用７个指标刻画群落生境的地形特征;利用去势典范对应分析（ＤＣＣＡ）排序方法分析不同群落类型的地形分布格局;并定量分离地形、空间及其交互作用等因素对植被格局总体变异的影响。结果表明：上述３方面的贡献分别是９．５０％、５．９４％和６．８１％,地形对植被格局的控制作用显著;但仍有７７．７５％的变异未得到解释。     

大兴安岭呼中森林景观的空间点格局分析

基于呼中林业局林相图,采用点格局方法,分析了森林景观的空间格局及各景观间的关联性。结果表明:针叶林在0～25km尺度范围内呈聚集分布;阔叶林在0～14km为聚集分布,在14～25km为随机分布;灌木林在0～10km为聚集分布,在10～25km为随机分布;草甸在0～15km为聚集分布,在15～25km为随机分布。针叶林与灌木林在4.5～25km、阔叶林与草甸在12～24km尺度范围内无关联性;针叶林与阔叶林、针叶林与草甸、阔叶林与灌木林、灌木林与草甸在0～25km尺度范围内均存在空间关联性。这种分布格局对大兴安岭林区森林的可持续经营具有重要的指导意义,小范围内的植被恢复可以采用集中连片的造林方式,而大范围内则可以根据立地条件类型采取随机造林模式。     

Effects of grazing and topography on long-term vegetation changes in a Mediterranean ecosystem in Israel

The dynamics of Mediterranean vegetation over 28 years was studied in the Northern Galilee Mountains, Israel, in order to identify and quantify the major factors affecting it at the landscape scale. Image analysis of historical and current aerial photographs was used to produce high resolution digital vegetation maps (pixel size = 30 cm) for an area of 4 km² in the Galilee Mountains, northern Israel. GIS tools were used to produce corresponding maps of grazing regime, topographic indices and other relevant environmental factors. The effects of those factors were quantified using a multiple regression analyses. Major changes in the vegetation occurred during the period studied (1964–1992); tree cover increased from 2% in 1964 to 41% in 1992, while herbaceous vegetation cover decreased from 56% in 1964 to 24% in 1992. Grazing, topography and initial vegetation cover were found to significantly affect present vegetation patterns. Both cattle grazing and goat grazing reduced the rate of increase in tree cover, yet even intensive grazing did not halt the process. Grazing affected also the woody-herbaceous vegetation dynamics, reducing the expansion of woody vegetation. Slope, aspect, and the interaction term between these two factors, significantly affected vegetation pattern. Altogether, 56% and 72% of the variability in herbaceous and tree cover, respectively, was explained by the regression models. This study indicates that spatially explicit Mediterranean vegetation dynamics can be predicted with fair accuracy using few biologically important environmental variables.     

气候变化和不同强度造林对大兴安岭主要树种林分信息和地上生物量的长期影响

气候变化及相应火干扰在不同尺度上影响着我国大兴安岭地区森林动态,且在未来的影响可能继续加剧。为了提高森林生态功能和应对气候变暖,国家在分类经营基础上全面实施抚育采伐和补植造林,效果较好,但抚育采伐对森林主要树种的长期影响知之甚少,其在未来气候下的可持续性也有待进一步评估,同时,探讨造林措施对未来森林的影响也显得尤为重要。本文运用森林景观模型LANDIS PRO,模拟气候变化及火干扰、采伐和造林对大兴安岭地区主要树种的长期影响。结果表明:1)模型初始化、短期和长期模拟结果均得到了有效验证,模拟结果与森林调查数据之间无显著性差异(P0.05),基于火烧迹地数据的林火干扰验证亦能够反映当前火干扰的效果,模型模拟结果的可信度较高;2)与当前气候相比,气候变暖及火干扰明显改变了树种组成、年龄结构和地上生物量,B1气候下研究区森林基本上以针叶树种为主要树种,A2气候下优势树种向阔叶树转变;3)与无采伐预案相比,当前气候下,抚育采伐使落叶松的林分密度和地上生物量分别降低了(165±94.9)株/hm~2和(8.5±5.1) Mg/hm~2,增加了樟子松、白桦和云杉等树木株数和地上生物量(3.3—753.4株/hm~2和0.2—4.0 Mg/hm~2),而对山杨的影响较小;B1和A2气候下抚育采伐显著改变林分密度,降低景观尺度地上生物量,进而表现为不可持续;4)B1气候下,推荐实施中低强度造林预案(10%和20%强度),在A2气候下,各强度造林均可在模拟后期增加树种地上生物量。     

基于NBR指数分析大兴安岭呼中森林过火区的林火烈度

基于TM影像和3S技术手段,利用NBR指数对1986—2010年大兴安岭呼中林区森林过火区林火烈度进行了定量评价,分析了林火烈度与植被类型、海拔、坡度和坡向等环境因子的关系.结果表明:呼中林区的林火发生次数和面积年际变化明显,每年6—8月是林火的高发期,重度火烧区占总过火面积的84.2%.过火区中,兴安落叶松林占89.9%;海拔1000～1500m区域占68.8%;东、南、西、北4个坡向的过火面积占62.5%,阴、阳坡过火面积差异不明显;坡度15～25°的斜坡区域过火面积占38.4%.不同程度林火烈度的过火面积由大到小依次为重度火>中度火>轻度火>未过火,其中,重度火过火面积>70%,中度火过火面积在10%左右,轻度火和未过火的过火面积<5%.呼中林区林火烈度以重度火为主,对森林资源的破坏程度极大.在大兴安岭林区的林火管理中,应尽早开展森林可燃物处理工作,以降低林火烈度,保障森林生态系统的安全.     

旅游景观生态系统格局：概念与空间单元

旅游景观生态系统作为一个复杂的自然-人文生态系统,内部的人地关系区别于一般景观生态系统,但现有的格局研究难以反映.基于景观生态学与空间结构理论,在已有研究基础上,提出旅游景观生态系统格局的概念,并构建空间单元体系.首先,旅游景观生态系统格局可理解为旅游者的活动作用于系统地域范围所形成的空间分异与组织形式;其次,旅游景观生态系统格局的空间单元可划分为斑块、廊道和基质,其中斑块由节点与域面组成.旅游景观生态系统格局理论提出的目的是通过旅游者空间分布状况的分析,反映系统内部要素之间相互作用过程的空间差异.这一理论的提出有助于推动景观格局与生态过程研究的深入,并能为区域旅游业发展的空间协调管理提供理论支持.     

Postfire energy exchange in arctic tundra: the importance and climatic implications of burn severity

Fires produce land cover changes that have consequences for surface energy balance and temperature. Three eddy covariance towers were setup along a burn severity gradient (i.e. Severely, Moderately, and Unburned tundra) to determine the effect of fire and burn severity on arctic tundra surface energy exchange and temperature for three growing seasons (2008–2010) following the 2007 Anaktuvuk River fire. The three sites were well matched before the fire, experienced similar weather, and had similar energy budget closure, indicating that the measured energy exchange differences between sites were largely attributable to burn severity. Increased burn severity resulted in decreased vegetation and moss cover, organic layer depth, and the rate of postfire vegetation recovery. Albedo and surface greenness steadily recovered with Moderately matching Unburned tundra by the third growing season. Decreased albedo increased net radiation and partly fueled increased latent and ground heat fluxes, soil temperatures, and thaw depth. Decreases in moss cover and the organic layer also influenced the ground thermal regime and increased latent heat fluxes. These changes either offset or decreased the surface warming effect from decreased albedo, resulting in a small surface warming in Severely and a small surface cooling in Moderately relative to Unburned tundra. These results indicate that fires have a significant impact on surface energy balance and highlight the importance of moss and permafrost thaw in regulating arctic surface energy exchange and temperature.     

天山北麓典型地段植被对景观格局和动态的指示意义

景观是由气候、地貌、水文、土壤、植被等组分构成的综合体。这些组分之间相互影响、相互作用,其中植被对其它组分的反映最为敏感。研究了天山中段北坡从中山开始,向下经准噶尔盆地南缘壤质和黏土荒漠,到古尔班通古特沙漠南缘的范围内,以典型温带荒漠植被为主的天然植被格局及其与环境梯度的关系,并以此为基础探讨了干旱区荒漠植被对于景观格局及相应的景观过程的指示意义。结果表明,土壤质地对研究区植被类型有显著的影响,白梭梭-梭梭群落、梭梭群落、琵琶柴群落对细粒物质的偏好依次增大,对粗粒物质含量则有相反的规律;研究区壤质和黏土荒漠中的白梭梭-梭梭群落可以作为景观中土壤沙化过程的指示体。在对土壤含盐量的适应性方面,琵琶柴群落高于梭梭群落,分布在总盐含量更高的生境中,柽柳群落则对土壤盐分没有明显的偏好;盐生矮半灌木群落可以作为土壤盐渍化过程的指示体。在对土壤水分与地下水位的适应性方面,柽柳群落表现出较明显的对高的土壤含水率的偏好,可以指示景观中具有优良生境的斑块。荒漠化过程是干旱区重要的景观生态过程,主要表现为土壤沙化和土壤盐渍化,而这两个过程都有非常明显的植被表征,因此,在以荒漠化动态为目标的干旱区景观动态分析中,可以通过植被的演化来推断景观格局的动态变化,进而推断荒漠化动态。     

西藏唐北地区湖泊动态及空间格局预测

本研究评估了西藏唐古拉山以北地区(唐北地区)湖泊动态并预测了湖泊空间格局变化.使用面向对象分类和光谱角向量变化检测方法生成了2000-2015年西藏唐北地区每5年一期的生态系统分布数据.以此为基础,分析了湖泊与其他生态系统之间的转换和空间格局特征,评估了湖泊空间格局的动态及其与相关自然地理因素的关系.通过增强回归树识别了不同因素对湖泊动态的贡献,使用GEOMOD模型预测了湖泊到2030年的空间变化.结果表明:唐北地区在2000-2015年间湖泊增加了14.2%,是唐北地区生态系统变化的主要形式之一.区域内15个面积大于10 km2的湖泊有10个增加,另有5个减少,且缩减量较低.通过空间格局分析发现,唐北地区湖泊斑块表现为面积和数量同时增加,大斑块面积比重略有上升.扩张幅度高的湖泊多分布于海拔高、坡度大、温度低、降水少、距离冰川近的区域.位于现有湖泊周边、温度低、降水少、坡度小的区域转变为湖泊的几率较高.根据过去15年的趋势,到2030年,唐北地区湖泊将继续增加119 km2,主要变化形式从大湖扩张转变为小型水面扩张.     

祁连山红腹牧草蝗雌雄虫空间格局及关联性

应用地统计学的方法,研究了祁连山北坡石羊河上游,6—10月之间红腹牧草蝗Omocestus haemorrhoidalis(Charpentie)雌雄虫的空间分布格局、动态变化及空间相关性。结果表明:红腹牧草蝗雌雄虫的半变异函数为球状模型与高斯模型,二者空间分布类型相同,均呈聚集分布;随时间的变化均呈现"扩散-聚集-扩散-聚集"的动态特征,7—8月之间雌虫的变化强度明显强于雄虫;二者的模糊贴近度指数在0.53～0.71之间,且指数随红腹牧草蝗的生长呈逐渐增加到减少的变化特征,表明雌雄虫在数量与空间上有较强的跟随关系,且跟随关系随红腹牧草蝗的生长发生明显的阶段性变化。