不同时间和空间尺度上台湾水青冈群落谱系结构动态变化

群落谱系结构是了解群落聚群过程的一个基础研究内容。但是现有大部分研究内容集中在群落组成和结构的时空差异,对谱系结构的动态变化研究较少。以浙江省清凉峰国家级自然保护区的国家二级保护植物台湾水青冈(Fagus hayatae)林为研究对象,利用2006年、2011年、2016年3次群落动态调查数据,从10、20、50m的3个空间尺度上研究该群落在10a间的谱系结构动态变化,分析时空尺度对台湾水青冈群落谱系结构的影响,探究调控台湾水青冈群落动态变化的主要因子,为后期台湾水青冈林的保护提供理论基础。研究发现(1)在10a森林动态变化过程中,群落的MPD指数下降,MNTD指数增加。NRI和NTI指数在大尺度上随时间显著增加,但在小尺度上无显著变化。(2)随着空间尺度的增加,上述指数的动态变化趋势均不断增强。以上结果表明,2006—2016年间台湾水青冈群落总体谱系结构表现出不断聚集的趋势,而近缘种的谱系关系则不断疏远;群落谱系结构的聚集趋势随空间尺度的增加而增强。大尺度上的环境过滤和小尺度上的随机过程和种间竞争作用可能是导致该地区台湾水青冈群落谱系结构动态变化的主要生态学过程。     

艾比湖区域景观格局空间特征与地表水质的关联分析

为进一步明确区域土地利用/覆被—景观格局对河流水质影响的空间尺度。选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据。首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量。其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被—景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区。最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置。结果表明:(1)土地利用/覆被—景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同。4 km缓冲区土地利用/覆被—景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要。(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度。(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90—105 m/hm~2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90—110 m/hm~2、林草地的AI值在70%—90%,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值。本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被—景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善"丝绸之路经济带"生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值。     

泛长三角地区碳生态效率的空间格局及影响因素

碳生态效率反映碳排放产出的经济社会价值高低,是衡量可持续发展水平的重要指标。以泛长三角各市为对象,以揭示碳排放的经济社会效益为目标,构建经济产出效率和人口承载效率评估指标,研究碳生态效率的空间格局和影响因素。结果表明：经济产出效率和人口承载效率呈现不同的变化趋势和空间格局,2000-2014年,经济产出效率增长97%,人口承载效率下降68%,前者空间集聚度高于后者;核心区及部分沿江城市的经济产出效率较高、增长较快,人口承载效率较低、下降较慢,碳生态效率高于其他城市;经济产出和人口承载效率的影响因素类似、作用强度和方向不同,前者主要受产业结构促进,后者的影响因素包括但不限于产业结构,但产业结构优化抑制了人口承载效率提升。研究认为,经济和社会视角的碳生态效率变化趋势及影响因素作用方向存在差异,为通过政策调控实现经济和社会效益同步提升增加了难度,在推动经济增长的同时,进一步加快人口集聚、优化产业结构和能源结构、提高能源利用效率等是政策制定的优选方向。     

高黎贡山南段海拔梯度森林乔木层时空动态

研究群落物种组成和多样性的时空动态对揭示生物多样性的分布规律以及预测全球变化情景下生物多样性的变化趋势具有重要意义。然而,在山地生态系统中,不同海拔梯度的森林群落物种多样性和系统发育多样性如何随着时间尺度的变化仍不清楚。该研究以高黎贡山南段东、西坡海拔梯度(960～2 878 m)森林群落固定监测样带的17个样方为研究对象,基于2004、2008和2013年乔木层(DBH ≥ 5 cm)重调查数据,分析样方内物种组成、物种多样性和系统发育多样性的时空动态变化。结果表明:(1)沿着海拔梯度,物种多样性呈现单峰分布格局,系统发育多样性呈现上升的趋势,系统发育结构呈现聚集到离散或者随机的结构。(2)在时间尺度上,森林乔木层在物种多样性和系统发育多样性上并未发生显著性变化。然而,系统发育结构随着时间的推移呈现更加聚集的趋势。(3)在海拔梯度上,东坡低海拔区域(960～1 381 m)的森林群落样方呈现显著的物种丧失,其植被完全被耕地所替代。其中,诃子(Terminalia chebula)、麻栎(Quercus acutissima)、清香木(Pistacia weinmanniifolia)、枳椇(Hovenia acerba)和假香冬青(Ilex wattii)等为主要的丧失物种。相反,物种获得主要集中在西坡低海拔的样方,群落中丰富度显著增加的物种主要为曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)、华山矾(Symplocos chinensis)和台湾杉(Taiwania cryptomerioides)等。据此,我们推测高黎贡山海拔梯度森林乔木层的群落结构和多样性的动态变化在中高海拔受群落演替和气候变化的制约,而在低海拔主要受人类活动的影响。该研究结果加深了对高黎贡山亚热带常绿阔叶林植物群落动态变化的认识,也有助于该地区精准保护策略的制定。     

白冠长尾雉越冬期栖息地选择的多尺度分析

2000年至2002年冬季,在河南董寨国家级自然保护区对我国特有珍稀雉类白冠长尾雉（Syrmaticus reevesii）越冬期栖息地进行了调查,并结合RS和GIS在多个尺度上对其栖息地选择进行了分析.结果表明,不同尺度上影响白冠长尾雉越冬期栖息地选择的因素存在差异,影响因子之间还存在相互作用.在微生境上,影响因子主要是坡度、乔木盖度以及坡向余弦值与灌木高度的相互作用;在115 m尺度上,关键因子是灌木林、阔叶林和针叶林的面积;250m尺度上,主要因子是针叶林和阔叶林的面积及针叶林与阔叶林面积的相互作用;对于距离因素,到河漫滩和到农田的距离是影响白冠长尾雉越冬期栖息地选择的关键因子.根据回归分析和AIC及AICc值,115 m尺度上栖息地变量对白冠长尾雉越冬期的栖息地选择影响最大.综合分析发现,在较大的尺度上,影响白冠长尾雉越冬期栖息地选择的关键因子有针叶林面积、阔叶林面积、针叶林和灌丛面积的相互作用、到河漫滩的距离以及到农田的距离.     

鼎湖山植物群落α多样性与环境的关系

用样带取样法,来研究不同取样尺度和不同取样尺度条件下的多个环境因子与鼎湖山植物群落α多样性的关系.取样尺度分别为10、20、40、80m和160m.涵盖鼎湖山主要的植被类型：季风常绿阔叶林、针阔混交林、沟谷常绿阔叶林和针叶林.相关分析和主成分分析结果表明,环境因子对各层次的α多样性的影响程度各不相同,达到显著相关性的取样尺度也不一样,表现出较大的复杂性,同时也表明样带上的环境异质性较高.因此,用海拔梯度作为主要的环境梯度来研究鼎湖山植物群落多样性具有合理性.海拔高度与乔木层多样性的关系在所有取样尺度上都较密切,这说明海拔高度可能是影响乔木层α多样性的最重要环境因子.     

基于模式识别的景观格局分析与尺度转换研究框架

景观格局分析和尺度转换是生态学和地理学研究的核心问题之一.尽管多年来投入了大量的精力,然而由于尺度效应的复杂性和尺度转换过程的不确定性,仍然没有找到合适的方法.目前关于尺度转换的研究存在两个误区,其一是过分重视空间尺度的转换,忽略了过程尺度的转换;其二是过分强调了对不同尺度间数量关系的外推与转换,忽略了不同尺度间生态规律的外推与转换.在系统分析了景观格局与尺度转换研究现状、存在问题和难点的基础上,提出了借用模式识别的原理和方法,针对特定的生态过程,开展景观格局分析与尺度转换的思路.认为尺度转换的关键在于通过识别不同尺度上影响生态过程的主导因子,找到各个尺度上“格局（环境因子空间组合）-过程”、尺度间“格局-格局”之间的对应关系,通过建立“环境-格局-过程”模式识别数据库,就能够建立不同尺度之间基于模式识别的尺度转换方法.     

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH+4-N、TP、CODMn和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对CODMn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH+4-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期CODMn的主要来源;平原水田是枯水期CODMn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH+4-N和丰水期CODMn的主要来源,农村用地是CODMn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH+4-N、CODMn的主要来源。     

基于RS和GIS的开封市土地覆盖分形

以RS和GIS为技术手段,利用开封市0.61m空间分辨率的QuickBird卫星遥感数据,采用分形几何方法研究了斑块的面积效应和覆盖类型分形的关系,并对覆盖类型的分形特征差异等进行了分析。结果表明,开封市防护林地和农田的平均斑块面积较大,分维数也较大,而水体的分维数较小,说明防护林和农田斑块的边界结构特征比水体更为复杂。斑块的分维值具有尺度依赖性,同一类型中大的斑块往往具有较大的分维值,其原因是大斑块经常出现不同类型的斑块相互嵌套,小斑块则很少出现甚至不出现这种现象。     

云南纵向岭谷区道路网络对生态系统影响的尺度效应

云南纵向岭谷区具有复杂的生态系统,其生物多样性在全球中具有重要地位,但是由于人类活动的影响,尤其是道路网络的发展及其导致的土地利用变化,使得该地区生态系统退化日益严重.选取2km×2km、4km×4km、6km×6km、… \,20km×20km网格进行多尺度相关分析和方差分析,研究云南纵向岭谷区道路网络与生态系统分布的相关性及其独立和交互作用,分析道路网络对生态系统影响的尺度效应.然后又进一步研究了道路网络和地形因子(比如海拔、坡度和坡向等)对生态系统的独立和交互作用.研究结果表明,道路网络与生态系统分布的相关性与路网等级有关,其相关程度与路网等级呈反比,随着尺度的变化,道路网络与生态系统分布的相关性表现为增强型、减弱型、质变型和无尺度效应这4种类型.在大多数尺度下,道路网络和地形因子对生态系统分布既有独立作用,也有交互作用.其中,高等级路网的独立作用比较显著,而低等级路网的独立作用不太显著.但是,随着尺度的增大,县乡路网、乡村路网和小路网对生态系统分布的独立和交互作用均显著,且表现出高度的相似性,表明地形对低等级道路具有明显的干扰或屏蔽效应.