庐山森林景观格局变化的长期动态模拟

在以植被格局为基础的森林景观动态分析中,可通过森林演替推断景观格局的动态变化以及相应的景观生态过程。运用空间直观景观模型LANDIS,以庐山风景区为案例地,模拟森林植被在未来300 a的自然演替动态,在此基础上选取斑块面积比、聚集度、分维数、多样性指数和均匀度指数等景观格局指数,分析森林景观格局随森林演替的动态变化。结果表明：（1）阔叶林树种的绝对优势地位保证其斑块面积比呈现持续增长的稳定趋势,森林植被将朝着地带性常绿阔叶林方向演替;（2）景观聚集度特征方面,阔叶林树种在前150 a缓慢增长,而后150 a保持相对稳定,杉木林一直保持平稳,毛竹林在整个模拟阶段一直在不断下降直至演替结束;（3）各优势树种植被斑块的分维数都保持在1-1.1之间,说明各景观斑块的边缘相对较规则且变化较小;（4）景观多样性指数呈现出先上升后缓慢下降的趋势,而均匀度指数则呈现出先下降后上升再缓慢下降的变化态势。景观格局指数的变化特征与植被向顶极群落演替的趋势相吻合,该模拟结果可运用到庐山森林景观的管理实践中。从长远来看,应该继续实行严格的封山育林政策。     

湘中红壤丘陵区景观格局变化研究

湘中红壤丘陵区是中国非常脆弱的生态系统之一。在地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的支持下,以湘中红壤丘陵区的典型区域———长沙市为例,应用景观生态学原理对湘中红壤丘陵区景观格局多样性变化进行了研究。通过对长沙市1986年和2000年的遥感影像资料分析表明,湘中红壤丘陵区现状景观格局以林业景观为主,农田是景观类型中的重要组分;同时由于人类活动的影响,湘中红壤丘陵区景观格局的多样性和破碎化程度逐年明显的增加,景观格局的稳定性逐渐增强。应用马尔柯夫模型对于湘中红壤丘陵区景观格局变化趋势进行了模拟,表明该模型可以应用于湘中红壤丘陵区景观格局的模拟预测中;对长沙市2005~2020年的模拟研究结果表明,由于城市化速度的加快,城镇居民地景观面积将逐年增加。     

太湖流域景观空间格局动态演变

基于2000、2010和2015年的土地利用数据集,利用景观格局指数、动态变化模型、景观转移矩阵及CLUE-S模型预测的研究方法,对太湖流域景观空间格局动态演变进行分析.结果表明: 2000—2015年间,流域景观类型始终以耕地、建设用地为主,景观破碎化程度加强,分布呈现均匀趋势.从动态转移变化来看,耕地和建设用地变化显著,分别以2.1%和8.4%的速度减少和增加了6761和6615.33 km²;由景观转移可见,耕地减少部分主要转变为建设用地,有7866.30 km²的耕地转变成建设用地,占耕地变化量的91.6%,对建设用地增加的贡献率达到96.5%.各县市的耕地、建设用地变化趋势与整个太湖流域相同,其中,上海市中心城区、浦东新区、临安市、宝山区、闵行区、嘉定区和常州市的耕地和建设用地面积变化尤为突出.结合总量变化与CLUE-S模型模拟2030年景观格局动态演变表明,自然发展情景下耕地和建设用地的变化幅度最大;在生态保护情景下草地面积猛增,动态度达到54.5%;在耕地保护情景下耕地和建设用地的变化幅度骤减.     

基于CA-Markov模型的三川流域景观格局分析及动态预测

以济南南部山区三川流域为研究对象,在ArcGIS和IDRISI平台的支持下,结合景观生态学原理,运用景观指数并引入Kappa系数对三川流域1990-2010年景观格局、动态度进行分析,最后运用CA-Markov模型对流域景观格局进行动态趋势预测.景观格局指数分析表明:三川流域景观类型以耕地、林地、建设用地和草地为主;受人类活动影响,1990-2010年三川流域耕地、林地面积减少,其余各景观面积均呈增加趋势;流域整体景观破碎度增加,斑块复杂度提高,各景观类型的分布渐趋均衡.景观格局变化前10年比后10年明显,人类活动对当地生态环境的影响较显著.Kappa系数表明:景观变化由各景观数量比例变化逐渐转变为各景观数量保持相对稳定下的景观空间位置上的变化.随着2000年后政策的引导,景观整体的变化渐趋稳定,人类活动对生态环境影响有所下降.CA-Markov模型预测结果表明,2010-2020年流域内各景观优势度下降,景观破碎度降低,均衡性持续提高;景观间的转入转出幅度不大,仅占总面积的3.08％,景观类型的转变主要发生在斑块交界处.总的来看,三川流域景观格局变化主要是耕地、林地面积减少,建设用地面积增加,生态环境更趋脆弱.     

二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用

景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具,而传统二维景观格局指数却忽略了地形对景观的影响,在定量描述山区景观格局时可能存在一定局限.本文以典型山地丘陵区山东栖霞市为研究区,在地形结构分析的基础上,选择面积/密度(类型面积、平均斑块大小)、边缘/形状(边缘密度、景观形状指数、平均斑块分维数)、多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)、聚散性(聚集度)4个方面的8个景观格局指数,比较分析传统二维景观格局指数与三维景观格局指数对山区景观格局及其动态变化定量描述的差异.结果表明:三维类型面积、平均斑块大小和边缘密度与其相应二维指数差异显著,三维景观形状指数、平均斑块分维数、香农多样性指数和香农均匀度指数与其相应二维指数差异不显著,三维聚集度与二维聚集度无差别.由于采用斑块表面面积和表面周长计算三维景观格局指数,采用各斑块的投影面积和投影周长计算二维景观格局指数,所以在描述山区景观面积、密度、边界等指标时三维景观格局指数相对精确,但在测定景观形状、多样性和聚散性等指数时,则与传统的二维景观格局指数差异不显著.三维景观格局指数引入了地形特征,对景观格局及其动态变化的反映相对精确.     

庐山森林景观空间分布格局及多尺度特征

森林景观是区域整体景观的重要组成部分,研究其空间分布格局对于优化区域景观整体结构和发挥生态经济效益具有重要意义。基于庐山2010年植被斑块数据,将森林景观划分为常绿阔叶林、落叶阔叶林、松类、杉类和竹类等5类景观,从森林景观的不同发育阶段和林分类型角度出发,运用点格局分析法分析5类森林景观空间分布格局特征。最邻近距离分析表明:5类森林景观空间分布类型均服从集聚分布但聚集强弱有变化;不同发育阶段的森林景观空间分布类型以集聚分布为主,随机分布为辅,尤其幼龄林比较显著,中龄林和老龄林次之;5类森林景观的天然林均服从集聚分布,人工林大多趋于随机分布,只有松类和杉类呈显著集聚分布。Ripley's K函数揭示了不同发育阶段和林分类型的森林景观的多尺度集聚特征,即在小尺度范围内服从随机分布,随着空间距离的增大,以空间特征尺度为分界线,空间聚集强度先逐渐增强,随后不断减弱。总体来看,庐山森林景观的发育阶段主要处于幼年时期,原始植被遭到人类大肆破坏,幼龄林大片分布,属于典型的恢复性植被,未来要重点保护好天然林,减少人为干扰,实现森林景观适度集聚。研究庐山森林景观的空间分布和多尺度特征可以为生态环境保护和实现森林可持续经营提供理论指导。     

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.     

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.     

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。     

基于遥感与GIS的海口市景观格局动态演化

城市地区包括建成区和郊区的农村,随着城市快速发展城市地区景观结构将发生深刻变化,由于人类活动对景观要素的作用方式,作用程度不同,其空间格局的转变模式在不同阶段出现一定程度差异,破碎度和分离度能描述景观破碎程度和景观要素斑块之间距离的变化,从而分析景观要素空间结构变化,多样性指数能分析景观要素的复杂情况,孔隙度指数能分析景观的尺度效应,从而分析不同尺度下景观要素的变化情况,能更好地分析景观要素变化的空间结构规律,利用1986,1996和2000年三期TM遥感图像得到海口市景观变化情况,在此期间海口市景观结构变化表现为林地,水体,沙地,农田等自然景观向城市,农村居民点和独立工矿建设用地等人文景观的变化。通过比较1986－1996和1996－2000年两个阶段景观要素的空间变化规律可以看出,林地在1986－1996年期间,由于人工林的增加,孔隙度指数减小,1996－2000年,林地开发较多,斑块趋于分散,水体在1986－1996年大面积的水体为主,1996－2000年以小面积为主,农田在两个阶段变化明显,1986－1996年,农田被城市,工矿建设用地开发区占用,斑块趋于分散,1996－2000年由于城市开发受到控制,未开发农田被恢复,斑块趋于集中,城市反映出国家宏观调控政策的影响,1986年,城市开发较为零乱,斑块较小,1996年,斑块趋于集中,2000年有进一步扩张的趋势,农村居民点规模较小,分布一直趋于分散,是一种不集约的用地形式,因此,利用景观生态学的数量方法,能很好地反映城市化过程中人类活动及政策对景观要素的影响,从而研究城市化过程中城市及其外围区域景观结构的动态变化过程。     

长白山风灾景观30年格局变化过程分析

以长白山自然保护区内的由1986年台风形成的风灾景观为研究对象。选取1987年、1993年、1999年、2004年、2010年和2016年遥感影像进行解译。利用Fragstats 4.2软件对景观格局指数进行定量分析,并用主成分分析法与景观综合评价指数相结合的方法对景观格局变化做出综合评价,揭示风灾后30年景观格局变化过程。结果表明：(1)草本-灌木的优势度不断下降;阔叶林和针叶林在恢复过程中先以增加大斑块为主,后期面积增加主要是以小斑块为主;岳桦林恢复过程中先以增加小斑块为主,后期以大斑块连片生长。(2)小而分散的斑块在恢复过程中转换为大而集中的斑块,景观趋于均质化。(3)草本-灌木,阔叶林,针叶林,岳桦林四种斑块类型在恢复过程中呈现一种演替关系。(4)确定了分别与景观规模、形状和景观聚散度相关的两个主成分,作为表征景观恢复性的关键指标。(5)在30年的恢复期中,研究区整体景观格局质量得到提升,但恢复缓慢,与风灾前依然相差较大。(6)多次强风干扰可以形成长白山西、南坡非标准的垂直带谱。     

景观格局指标对不同景观格局的反应

探讨了在人为控制不同因子变量的条件下各景观格局指标对由中性随机模型产生的不同景观格局系列的反应 ,以评价一些常用指标的实用性和局限性。研究结果表明 ,大部分指标所指示的格局特征往往是不全面的 ,即它们只对格局系列中个别因子的变化敏感 ,而对另一些因子的变化反应迟钝。比较值得推荐的指标有 :总斑块数目 ,平均斑块大小 ,总边界密度 ,分维数 ,蔓延度 ,聚集度。但即使是这些指标 ,也各有其局限性 ,且存在冗余。由此提醒读者在运用景观格局指标时应在了解其实际意义的基础上 ,结合生态学过程慎重选择和解释 ,避免陷于数字游戏。     

景观动态的Markov模型研究——以长白山自然保护区为例

在 Markov模型假设的基础上 ,利用长白山自然保护区 1975年 MSS、1985年和 1997年 TM卫星遥感数据 ,在遥感图象处理软件和 GIS软件协助下 ,对遥感影像的计算机监督分类结果 (共分为 13类 )进行处理 ,对 Markov模型的可利用性进行分析与检验 ,得出长白山自然保护区景观变化无后效性 ,符合 Markov模型条件。根据 1985～ 1997年转移概率计算步长 10 a(1985～ 1995年 )的转移概率矩阵 ,从 1975年计算 1985年各景观类型的面积与 1985年各景观类型的实际面积值对比 ,计算得 χ2 >χ20 .0 5(12 ) ;再分别用 1975～ 1985年和 1985～ 1997年的转移矩阵计算 1995年和 2 0 4 7年各景观类型的面积 ,分析得χ2 >χ20 .0 5(12 ) ;对两阶段的转移概率矩阵分析得到 χ2 >χ20 .0 5(14 4 ) ;说明两阶段的 Markov转移过程不具同一性 ,属于两个不同的 Markov过程。不同景观类型转移方式对χ2 值的贡献率可以说明其对景观动态的重要性 ,分析结果表明有重要贡献的类型分别为 :阔叶红松林 5 2 .0 0 % >山杨白桦林 2 4 .6 6 % >云冷杉林 11.4 2 % >落叶松林 2 .4 3% ,说明这 4种景观类型的转移方式对长白山自然保护区的景观动态起重要作用 ,尤其以阔叶松林的作用最大 ;同时对 Markov模型在长白山自然保护区长期景观变化预测的可     

庐山大型真菌的生态分布

报道了庐山的大型真菌２０２种,分属于８１属,属４１科,其中食用菌１０４种,药用菌７１种,毒菌２６种,菌根菌３３训及木腐菌８９种。庐山的大型真菌分属于下列植类型中、阔叶林型、针阔混交林型、针叶林型、竹林、灌丛型和茺地型。并对庐山的大型真菌生趣分布进行了初步分析。     

漫湾水电开发对库区景观动态的影响

基于GIS、RS技术,以云南漫湾水电站为例,对电站建设前后库区景观格局及其变化特征进行了研究.结果表明:1974-2004年的30年中,林地与灌丛面积呈现减少趋势,草地、农田、水域和建设用地呈现增加的趋势;在景观总体呈现破碎化与离散分布的前提下,电站建设后景观多样性和均匀度指数均较电站建设前有所降低,景观破碎化程度和景观类型离散分布的趋势减缓;景观类型相互转化频繁,主要表现为林地、灌丛和草地之间的转化.水电站建设后库区综合景观动态度降低,景观类型动态度以建设用地、草地和农田较高.总之,漫湾水电站建设后库区景观格局发生了显著的变化,研究结果对科学认识水电开发的景观生态效应具有重要的意义.     

紫金山风景林保护区景观格局变化研究

根据紫金山 1 975、1 988、2 0 0 2三个年度的森林二类调查资料 ,在ARCGIS支持下 ,对紫金山风景林保护区景观格局动态进行了研究。结果表明 ,近 30年来 ,保护区植被格局发生了显著变化 ,总体表现为针叶林向针阔混交林 ,进而向落叶阔叶林的演替。期间 ,针叶林占保护区的面积比例由 38 9%下降为 9 7% ,阔叶林则由 1 2 0 %上升至 4 8 6 %。各景观要素中转移为其它类型概率较小的是水体、苗圃 ,而最高的是未成林地 ,接近 1 0 0 %的转移。在保护区中最易发生变化的地类主要分布在人为干扰比较强烈或者人为活动较少而自然条件较好的区域。1 975～ 2 0 0 2年 ,保护区的景观多样性指数由 1 5 74下降至 1 4 6 2 ,而优势度由 0 6 30升高至0 735 ,景观破碎度略有增加 (0 781～ 0 795 ) ,森林覆盖率从 1 96 3年的 5 1 2 %上升到 2 0 0 2年的 70 2 % ,景观总形状系数则相对稳定 ,但各类景观要素有不同的变化规律。其中针叶林随着嵌块平均面积的减小 ,破碎度的不断增加 ,形状系数持续变小 ,而阔叶林则嵌块体平均面积不断增加 ,破碎度减少 ,形状系数持续增加。据Malkov链模型预测 ,至 2 0 1 6年 ,阔叶林面积将达保护区总面积的 5 5 2 3% ,森林覆被率将上升至 74 0 9%。     

广东鼎湖山自然保护区森林景观的动态模拟研究

在遥感和GIS系统支持下,以1991年和1999年两个时期的Landsat-TM合成影像为基础,利用马尔科夫模型,模拟鼎湖山自然保护区森林景观的动态演变。结果表明:常绿阔叶林面积增加,除水域外,其它面积相应减少,到达稳定期,区域内大多为常绿阔叶林,少量的混交林,其它类型几乎消失。这个趋势是和该地区森林的演替规律相符的,但是这种结果对维持保护区内的景观多样性是不利的。     

荒漠景观下柠条豆象的空间分布及其对景观斑块格局的反应

柠条豆象Kytorhinus immixtus Motschulsky是危害柠条种子的主要种实害虫之一。本文应用了多个聚集度指标和回归分析方法,研究探讨了柠条豆象卵、幼虫在宁夏盐池、灵武、银川等荒漠景观中11个生境斑块中的空间分布型及种群对景观斑块格局的反应情况。结果表明:在11个景观样地中,柠条豆象卵和幼虫在各种生境斑块中均呈聚集型的负二项分布;卵和幼虫空间分布的Iwao回归方程分别为m*=2.23695+1.64742m(r=0.8273)和m*=2.24418+1.42084m(r=0.8889)、Taylor幂模型分别为logS2=0.51292+1.41118logm(r=0.9344)和logS2=0.59645+1.14736logm(r=0.9786),种群分布的基本成分为个体群,个体间相互吸引,有密度依赖性,聚集主要由环境因素和种间竞争引起的,聚集强度随种群密度的升高而增加。在荒漠景观下,柠条豆象的种群发生与寄主植物的种类、在斑块内的分布格局有着密切的关系,与斑块面积相关性较低(R2=0.1995)。主成分分析显示柠条林生长的土壤类型、生长方式是影响柠条豆象寄生的主要因素。