黑龙江省自然保护区生态环境功能区划的研究

自然保护是全人为共同关切的问题。近些年来,黑龙江省自然保护区建设取得长足发展,保护区类型多样、分布广泛、数量逐年增加。但是,目前在保护区的建设与管理是存在一定问题。突出表现在经济开发与自然保护的关系上,管理工作滞后。为进一步加强全省自然保护区的建设与管理,本文从２４个省级以上自然保护区的生态环境功能研究入手,根据不同类型自然保护区的特点和问题,提出了相应的保护对策和建设。     

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。     

生态功能区划理论研究进展

作为生态系统管理的重要手段,开展科学合理的生态功能区划,已成为世界各国走向可持续发展所面临的关键挑战之一。生态功能区划针对一定区域内自然地理环境分异性、生态系统多样性、以及经济与社会发展不均衡性的现状,结合自然资源保护和可持续开发利用的思想,整合与分异生态系统服务功能对区域人类活动影响的生态敏感性,将区域空间划分为不同生态功能区的研究过程。生态功能区划反映了基于景观特征的主要生态模式,强调了不同时空尺度的景观异质性。通过梳理生态功能区划的概念与内涵、形成与发展及其理论基础,提出了生态功能区划是以恢复区域持续性、完整性的生态系统健康为目标,基于区域的自然地理背景,界定生态功能分区及其子系统的边界,结合区域水陆生态系统、社会经济与土地利用的现状评价与问题诊断,识别生态系统空间格局的分布特征、生态过程的关键因子以及动态演替的驱动因子,明确影响生态系统服务功能的景观格局与结构、景观过程与功能以及景观动态变化,构建生态功能区划的指标体系与技术体系,实现生态功能多级区划,并为决策者更为全面和综合地开展生态系统管理提供科学依据。     

四川唐家河自然保护区西北至东南方向景观格局的梯度变化

通过设置西北至东南方向样带的方式,对唐家河自然保护区的遥感解译图像从景观和类型两种水平上分析了该区植被景观格局的梯度变化.结果表明:1)该区域内森林植被状况良好,林地分布面积达到91.65%.其中,常绿落叶阔叶混交林的面积最大,是区域的景观基质,而亚高山灌丛草甸以及农耕地等在整个区域内分布面积较小,边界较简单,景观地位弱.2)沿样带方向,景观水平上的指数具有上升型、下降型和无明显趋势3种变化,表现为边界密度、邻近度、形状指数、斑块分形指数的递增,平均斑块面积和最近距离的递减,以及香农多样性和均匀性、最大斑块面积和散布与并列指数的稳定波动.3)该区景观类型以次生落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林和针叶林为主,其景观指数波动变化显著、具明显的峰值.     

武夷山国家级自然保护区景观生态格局分析与评价

在GIS 软件支持下提取景观斑块的数量、面积、周长等信息, 运用相关的景观格局指数, 对武夷山国家级自然保护区的景观生态格局进行分析; 并利用层次分析法, 选取多样性、代表性、稀有性、自然性、面积适宜性、人类威胁、生态脆弱性等7 项指标对该自然保护区进行景观生态评价。结果表明: 针阔混交林、常绿阔叶林和竹林是研究区的主导景观类型且破碎化程度低, 植被的保护较完整; 居民点、农田和人工植被景观的斑块数多, 面积小, 破碎化程度高, 对景观类型的形成有较大的影响; 景观多样性指数为1.48475, 景观总体的异质性较低, 景观生态结构呈现出不合理性和简单化。武夷山国家级自然保护区景观生态质量的综合评价指数为0.9195, 说明该自然保护区的景观生态质量好, 保护价值高。     

宽阔水自然保护区景观格局特征分析

景观格局基本特征是自然保护区建设与管理的基础数据。为了分析宽阔水自然保护区不同景观类型特征, 以2015 年高分一号遥感图像数据为基础, 结合野外踏查设立解译标志点, 采用ArcGis10.2 和Fragstat4.2 软件, 选取景观指数分析法, 分析宽阔水自然保护区的景观格局特征。结果表明: 宽阔水自然保护区主要以常绿阔叶林为主, 分布面积最大, 景观连续性好, 破碎度小, 有较大的物流强度, 构成了宽阔水自然保护区景观基底; 其次是常绿针叶林和落叶阔叶林。通过对保护区内不同景观类型异质性分析, 保护区内自然景观的景观聚集度高, 斑块数量少, 平均斑块面积大, 破碎度较低; 而人为景观由于受人为因素的影响, 景观聚集度指数低, 斑块数量多, 平均斑块面积小, 破碎度比较高。     

盐城国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力

利用RS、GIS手段研究分析了盐城新洋港—新港闸段国家级自然保护区内景观格局的时空变化及其驱动力因子,结果表明:1992—2008年间,在景观面积变化方面,全区内景观主体由自然景观变成了人工景观;核心区内自然景观面积变化不大,仍以自然景观为主;缓冲区和试验区内的自然景观面积都不断减少,分别减少了约30%和75%。在景观破碎度方面,全区内景观的密度指数增加1倍,景观破碎化程度加剧;核心区内斑块密度指数呈现略减,各景观类型的平均斑块的面积增大,景观破碎化程度略增但不显著;缓冲区和试验区破碎化程度加剧。在景观多样性方面,全区内景观格局由简单变得复杂化,多样性指数增大,异质化程度增加;核心区内景观多样性呈现略增但不显著;缓冲区内景观多样性显著增加;实验区内多样性指数减小,景观异质化程度降低;整个研究区内的景观格局向均衡化方向发展,核心区和缓冲区变化与全区一致,而试验区景观格局朝单一化方向发展。由于引起景观格局变化的外界干扰不断加深,盐城国家级自然保护区内的景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾亦将愈发突出。     

山地景观生态学研究进展

山地环境对全球变化的高度敏感性及其在陆地淡水资源与生物资源方面的巨大影响,推动山地景观生态学迅猛发展。在系统分析2000年以来山地景观生态学文献计量基础上,针对山地景观生态学主要学科方向与科学问题,以山地垂直带谱结构分布模式与形成机制,山地景观生态功能的分布格局与驱动因素,山地景观生态结构与格局对全球变化的响应等三大领域为重点,综述了自2000年以来的主要研究进展和取得的新认识,归纳了每个领域现阶段存在的主要前沿问题。围绕上述山地景观生态学重点领域,提出了山地景观生态学未来重点发展的6个研究方向:全球山地环境变化综合观测网络与方法、山地多维景观生态格局与时空变化规律及其驱动机制、整合景观生态学方法的林线动态与机制研究、山地生物生产力和物种多样性变化与模拟、景观生态水碳耦合循环变化与影响、山地垂直带谱结构理论与模式等,为进一步推动山地景观生态学发展、准确理解山地环境对全球变化的响应规律及其影响提供理论参考。     

老铁山自然保护区景观格局与生境质量时空变化

由于人口数量的增长和日益频繁的人类活动促进了城市扩张,自然生态系统面积逐渐缩小,一些自然保护区内部生态环境和物种栖息地随之受到影响。因此以辽宁蛇岛老铁山国家级自然保护区中的老铁山自然保护区为研究区,以1997年、2007年和2017年该地区的遥感影像为数据源,解译出15种景观类型,分析景观格局变化趋势。再选取3个景观指数作为衡量人类干扰强度的指标,生成人类干扰强度空间分布图。InVEST模型由美国自然资本项目组开发,能够定量分析生态系统服务功能,因此采用InVEST模型计算生境质量,并探讨该地区20年来人类干扰强度与生境质量的时空变化,并分析二者的相关性。结果表明:(1)1997—2017年,老铁山自然保护区建筑用地、园地面积增加最多,林地、草地略有减少;耕地向园地的转移面积最大。(2)1997—2017年,研究区内试验区和缓冲区人类干扰强度逐年增强,而核心区部分呈现先减弱再增强的趋势,保护区整体呈现出干扰逐渐增强的趋势。(3)1997—2017年该地区的生境质量整体呈现逐渐下降的趋势,生境质量时空变化的热点集中在研究区核心区的周边地带。(4)生境质量与代表人类干扰强度的景观指数呈现出...     

景观生态学原理在城市土地利用分类中的应用

根据城市相同土地利用类型具有相似景观格局特征的原理,探讨了融合景观格局特征指数和遥感技术的城市土地利用信息提取的新方法。以北京市五环内建城区为例,研究表明,在斑块类型水平和景观水平上,居住用地和非居住用地内景观斑块的大小、形状、边缘特征、空间连接度、核心区面积特征、多样性、均匀性等特征都有极显著的差异。进一步融合TM遥感影像和这些景观格局特征指数,提取了居民用地和非居民用地类型,总分类精度是79.7%,Kappa系数达到59.8%。研究揭示,景观生态学原理的引入,为传统的遥感技术应用提供了新的思路,在格局复杂的城市土地利用信息提取中有很大的应用发展潜力。     

鼎湖山三种主要植被类型土壤碳释放研究

土壤呼吸是土壤微生物活性和土壤肥力一个重要指标 ,是土壤碳流通的一个主要过程 ,也是陆地生态系统碳循环的一个关键部分 ,对研究全球变化非常重要。国内土壤呼吸的研究主要集中在北京山地温带林区、尖峰岭热带森林及东北羊草草原和中亚热带等地 ,南亚热带地区森林土壤呼吸尚无报道。选取南亚热带鼎湖山自然保护区森林演替系列中的 3种主要植被类型 (季风常绿阔叶林 ,针阔叶混交林和马尾松林 )为研究对象 ,研究了土壤呼吸和与之相关的土壤微生物生物量、土壤温度和土壤含水量以及他们之间的关系。结果表明 ,季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林年均土壤呼吸速率依次是 477.9,435 .4,42 9.5 mg CO2 · m- 2 ·h- 1,土壤呼吸速率与土壤温度的季节变化规律接近 ;3种植被类型土壤微生物生物量变化规律与土壤呼吸变化规律一致 ,季风常绿阔叶林最高 ,马尾松林最低 ,土壤微生物量高的土壤中碳周转量较大 ,碳素周转还带动了其他营养元素周转 ,有利于生态系统生存和持续发展 ;季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和针叶林代谢熵依次是 0 .5 8～ 0 .60 ,0 .92～ 1 .0 0 ,1 .30～ 1 .35 ,表明 3种植被类型土壤中土壤微生物对土壤碳的利用效率依次降低。     

鼎湖山森林地表水水质状况分析

对鼎湖山生物圈保护区内两溪流水源水质状况进行了调查,结果发现：①鼎湖山地表水总体水质较好,符合地面水环境质量标准的I类水源水质标准。区内水体受污染程度低,绝大多数指标均符合饮用水卫生标准。②水体pH值较低,Al含量较高,总有机碳测定表现出整个水体受到一定程度的有机污染。水体中有害金属Mn和Pb含量略高,但都远低于饮用水卫生标准。③对地表水来源过程环节的水化学分析比较表明：大气降水、穿透水、土壤溶液（30cm层和80cm层）和地表水水样的pH值呈现“M”形变化。酸雨和土壤表层酸化是该区地表水pH值偏低的主要原因。地表水和30cm土壤溶液中的Al浓度分别是大气降水的5倍和8倍,地表水中的Al主要来源于酸雨对土壤的淋溶。地表水中的Na主要来源于大气降水。大气降水Pb浓度是地表水的17倍,林冠吸收富集和土壤固定吸附使地表水中的Pb大幅度降低。穿透水和土壤溶液中的Mn、K、Ca、Mg、Sr比大气降水和地表水浓度高,反映了元素被酸雨淋溶、活化和被植物、土壤吸收吸附的过程。从长远看,尽管在森林保存完好的地区,区域环境的恶化及酸雨对地表水水质的影响仍不容忽视。     

鼎湖山主要森林类型植物胸径生长对氮沉降增加的初期响应

在林地分别喷加0、50、100和150kgNhm^-2a^-1,研究鼎湖山马尾松林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林乔木层植物胸径生长(年增长率)对增施氮的响应。结果表明,不喷加N,马尾松林、混交林和阔叶林胸径年增长率分别为4.84％、4．09％和2．99％;外加氮对植物胸径生长的影响因森林类型和植物种而异。马尾松林和混交林,低氮处理(喷加50kgNhm^-2a^-1)没有对胸径生长产生明显影响,中氮处理(喷加100kgNhm^-2a^-1)则分别增加了77、8％和105．6％。外加氮处理均使阔叶林胸径年增长率下降,低氮、中氮和高氮处理(喷加150kgNhm^-2a^-1)分别比对照(不喷N)低36．8％、28．5％和41．0％。这表明外加氮处理促进马尾松生长,但抑制大多数阔叶树种生长。     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳贮量和分配特征

基于61个土壤剖面的数据,分析了鼎湖山自然保护区4种自然植被类型(沟谷雨林、季风常绿阔叶林、山地常绿阔叶林和山地灌木草丛)和4种次生植被类型(马尾松针叶林、针阔混交林、次生季风常绿阔叶林和常绿灌丛)的土壤有机碳贮量及其分配特征.结果如下(1)各植被类型土壤有机碳含量随深度增加而减少,但植被类型不同其减少程度不同.除 >40cm土层外,自然植被类型的土壤有机碳含量明显高于次生植被类型.(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量一样随深度增加而减少.两大植被类型间比较,除山地灌木草丛 >40cm土层外,自然植被类型各个土层土壤碳密度都高于所有的次生植被类型对应的碳密度.对于整个土层而言,各植被类型土壤碳密度在30.9～127.9 t/hm2间,总平均为73.9 t/hm2.(3)各植被类型的土壤厚度平均为36.7～73.3cm,总平均为56.4cm.除了山地常绿阔叶林外,土壤厚度基本上沿海拔高度增加而减少.(4)保护区各植被类型总面积为1028.4 hm2,土壤总碳贮量为72287.0 t,其中0～10、10～20、20～40cm和 >40cm四个土层分别占32.0%、20.6%、25.8%和21.6%.自然植被土壤碳贮量在表层(0～20cm)的比重比次生植被的高.所有的植被类型中,混交林碳贮量贡献最大,季风常绿阔叶林次之.自然植被类型土壤在碳贮存方面发挥积极的作用.(5)通过比较,鼎湖山保护区土壤碳密度整体较低,表层土壤碳贮量贡献较大.分析表明人为干扰是制约土壤碳贮存量大小的重要因素.     

鼎湖山主要森林类型土壤交换性阳离子含量及其季节动态特征

研究鼎湖山自然保护区马尾松林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林三种代表性森林类型表层土壤(0~20cm)交换性阳离子含量及其季节动态。结果表明:土壤交换性阳离子含量因元素种类、森林类型和季节不同而异。三种森林土壤交换性阳离子含量都表现为:Al3+>H+>K+>Ca2+、Mg2+、Na+。几乎所有调查的阳离子含量在阔叶林显著高于马尾松林和混交林,但后两者之间大多数阳离子含量差异不显著。鼎湖山森林土壤可交换性阳离子含量虽然较高,但盐基饱和度却很低。马尾松林、混交林和阔叶林土壤可交换性阳离子含量在1997年6月份分别为:58.3、84.5和118.7mmolc/kg,盐基饱和度分别为:5.5%、3.2%和4.5%。三种森林土壤交换性Ca2+、Mg2+、K+和H+含量季节差异极显著(P<0.001),但交换性Al3+含量只在马尾松林土壤存在极显著的季节性差异(P<0.001)。同一元素季节变化大小程度趋向马尾松林>混交林>阔叶林。森林土壤交换性Ca2+、Na+和H+含量与土壤pH值相关关系不明显,但交换性Mg2+、K+和Al3+与土壤pH值间呈极显著负相关。     

Spatial and temporal distribution of carbon isotopes in soil organic matter at the Dinghushan Biosphere Reserve, South China

The spatial and temporal distribution of carbon isotopes (¹³C, ¹⁴C) in soil organic matter (SOM) were studied based on SOM content, SOM ¹⁴C and SOM ¹³C of thinly layered soil samples for six soil profiles with different elevations at the Dinghushan Biosphere Reserve (DHSBR), South China. The results indicate that variations of SOM ¹³C with depth of the soil profiles at different elevations are controlled by soil development, and correlate well with SOM composition in terms of SOM compartments with different turnover rates, and SOM turnover processes at the DHSBR. The effect of carbon isotope fractionation was obvious during transformation of organic matter (OM) from plant debris to SOM in topsoil and SOM turnover processes after the topsoil was buried, which resulted in great increments of OM ¹³C, respectively. Increments of SOM ¹³C of topsoil from ¹³C of plant debris were controlled by SOM turnover rates. Both topsoil SOM ¹³C and plant debris ¹³C increase with elevation, indicating regular changes in vegetation species and composition with elevation, which is consistent with the vertical distribution of vegetation at the DHSBR. The six soil profiles at different elevations had similar characteristics in variations of SOM ¹³C with depth, alterations of SOM contents with depth and that SOM ¹⁴C apparent ages increasing with depth, respectively. These are presumably attributed to the regular distribution of different SOM compartments with depth because of their regular turnover during soil development. Depth with the maximal SOM ¹³C value is different in mechanism and magnitude with penetrating depth of ¹⁴C produced by nuclear explosion into atmosphere from 1952 to 1962, and both indicate controls of topography and vegetation on the distribution of SOM carbon isotopes with depth. Elevation exerts indirect controls on the spatial and temporal distribution of SOM carbon isotopes of the studied mountainous soil profiles at the DHSBR. This study shows that mountainous soil profiles at different elevations and with distinctive aboveground vegetation are presumably ideal sites for studies on soil carbon dynamics in different climatic-vegetation zones.     

鼎湖山人为干扰下马尾松林水文生态功能

在鼎湖山马尾松林中,林外降水量年平均为2209．0mm,其中83．8％－84．5％的降水休中在春夏两季,而秋冬两季仅占15．5％－16．2％。林外降水到达冠重新分配,穿透雨占了82．7％,林冠截留17．2％,茎汉0．15％。林外降水进入该生态系统后,34％以径流形式流出,其余的通过蒸散形式返回大气层。林冠截留率随林外降水量的增加而减少,但随着降水的增大,其降幅逐渐减小。茎流率的变化与林冠截留率相似,单株茎流量与胸径和枝下高的大小呈显著的直线关系（P＜0．01）,但与林冠大小关系不明显,径流仅发生在每年的4－10月份,年平均径流率为0．34。     

广东南岭大型真菌区系地理成分特征初步分析

对广东南岭自然保护区内的大型真菌区系进行了初步分析.结果:种类最多的科是多孔菌科共有62种(占总种数的18.7%);第二为口蘑科共有42种(占总种数的12.7%) ; 第三是红菇科共28种(占总种数的8.6%).含10种或以上依次为牛肝菌科(20种)、伞菌科 (19种)、鹅膏科(15种)、炭角菌科(15种)、麦角菌科(13种)、粉褶蕈科(12种)和丝膜菌科(11种).种数(包括种下单位)10种以上的属有6属(占总属数的4.4%)共有种类77种(占全部种数的23.3%),它们依次是红菇属Russula(18种)、鹅膏属Amanita (14 种)、虫草属Cordyceps(13种)、炭角菌属Xylaria(11种)、粉褶蕈属Entoloma(11种) 、乳菇属Lactarius(10种);种数(包括种下单位)2～9种的属有54属(占总属数的39.7 % );仅含1个种的属有76属(占了总属数的55.9%).从属的区系地理成分上可分为:①广布成分(62.5%)、②泛热带成分(16.2%)、③热带亚洲-热带美洲成分(2.2%)、④热带亚洲 -热带非洲成分(0.7%)、⑤北温带成分(15.4%)、⑥地中海区-西亚至中亚成分(1. 5% )、⑦东亚-北美洲成分(1.5%).表明了南岭自然保护区的大型真菌属是以广布成分为主(62.5%),其中热带成分与北温带成分比较接近.     

Interdisciplinary research for the proposal of the Urban Biosphere Reserve of Rome Municipality

Abstract

The issue of urban sustainability is considered within the context of the metropolis of Rome, the capital of Italy. The aim is pursued through an Urban Biosphere Reserve proposal, drawn up by an interdisciplinary group of experts comprising landscape ecologists, geologists, plant ecologists, zoologists, geographers, city planners and environmental psychologists. The potential applicability of this project on an international level is discussed, with particular focus on its importance as (i) one of the first proposals of an Urban Biosphere Reserve encompassing the whole municipality of a large city, (ii) an original approach to urban ecosystem investigations within the framework of landscape ecology principles, and (iii) a good example of cooperation between scientists and local decision-makers to preserve the cultural and landscape identity in an urban and periurban context.