黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

农业景观格局与麦蚜密度对其初寄生蜂与重寄生蜂种群及寄生率的影响

农业景观格局与过程能够强烈影响寄生蜂对寄主的寻找及寄生作用,寄主密度亦是影响寄生蜂分布的重要因素,然而农业景观的格局和寄主密度对寄生蜂寄生率的相互影响是一项值得研究的工作.在简单与复杂2种麦田农业景观结构下,调查了麦蚜的分布格局与2种寄主密度下麦蚜的初寄生率与重寄生率,分析了景观结构对麦蚜密度的影响、景观格局与麦蚜密度对寄生蜂寄生率与重寄生率的影响及交互作用.结果表明:景观结构的复杂性对麦蚜分布和寄生蜂初寄生率与重寄生率的影响均不明显,但寄主密度与景观结构的复杂性对寄生蜂的影响存在着明显的交互作用,寄主密度与寄生率呈正相关,寄主密度较低时烟蚜茧蜂为优势种,寄主密度较高时燕麦蚜茧蜂为优势种.麦蚜初寄生蜂与重寄生蜂对寄主密度的反应与其形态学、体型大小以及生活史特征相关,初寄生蜂与重寄生蜂的群落组成显著影响其对麦蚜的寄生率,而与景观结构的复杂性关系不大.     

生态植被建设对黄土高原农林复合流域景观格局的影响

自1999年以来,黄土高原大规模地实施了退耕还林工程,生态环境呈显著恢复态势。采用2002年和2008年两期Spot5遥感影像,评估了退耕还林工程实施前后黄土高原典型农林复合流域土地利用与景观格局的动态变化。结果表明:在退耕还林工程实施的驱动下,流域土地利用变化剧烈,总变化率高达36.77%,主要变化的土地利用类型包括耕地、果园、幼林地、林地等。28.95%的耕地转为其他土地利用类型,其中48.83%转为果园,44.69%转为幼林地。景观格局变化呈明显的空间分布规律,山腰缓坡区以转化为果园为主,中、高海拔多转化为幼林地。退耕后流域生态景观得以优化,呈现良好发展态势。     

人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据2000年、2006年、2011年3个时相的ETM+影像,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下互花米草沼泽景观变化的差异.结果表明:(1)人工管理区,2000-2011年,互花米草沼泽面积由272hm2增加到781hm2;平均分维数呈下降的趋势,聚合度指数呈上升的趋势,表明互花米草沼泽在空间上趋于聚集,在形状上趋于规则;从互花米草沼泽增长速率看,2000-2011年,呈现先快后慢的特征.在景观空间演变上,互花米草沼泽的平均宽度从598.679m增加到1719.002m,表现出向海陆两个方向扩张的特征.(2)自然湿地区,2000-2011年互花米草沼泽面积由2023hm2增加到3974hm2;平均分维数和聚合度指数呈先上升后下降的趋势;米草沼泽增长稳定,年增长约160-180 hm2/a,单位长度岸线年增长面积约为15 hm2· km-1·a-1左右;比较发现,自然湿地区互花米草沼泽的增长速度高于人工管理区的增长速度.在景观空间演变上,互花米草沼泽平均宽度从1625.586m增加到3193.317m,2000-2006年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006-2011年表现出向海陆两个方向扩张的性质.(3)在自然条件下互花米草沼泽扩张受到气候、地貌过程、水文过程、植被类型及种间竞争的影响,表现出明显的带状特征.在人工管理下,通过建设拦水堤坝等,阻止了潮汐作用下海水的扩散能力,生态过程发生改变,致使生态系统类型向淡水湿地方向演变,抑制了互花米草沼泽的扩张,表现出一定的镶嵌格局.     

中国东西部中小城市景观格局及其驱动力

中小城市的数量及其所承载的城市人口迅速增加是当今和将来全球城市化的最为显著的特征之一.因此,对中小城市的发展规律及其城市化带来的生态和环境影响的研究日趋重要.然而,迄今为止的大多数有关城市化的研究聚焦于大型城市.通过对长三角地区和新疆地区24个中小城市的景观格局分析,结合人口经济数据,探究这两个地区总体城市景观格局的变化,城市间景观格局变化的变异性,以及城市景观格局变化的驱动力,并在此基础之上进行两地区间的对比分析.结果表明,1986年至2000年15a间,长三角地区和新疆地区中小城市的总体景观格局变化基本相似,景观的破碎化程度均不断上升,斑块形状更趋于不规则,景观多样性呈小幅增加;长三角地区中小城市间景观格局变异性下降,而新疆地区中小城市间景观格局变异性上升.长三角地区中小城市景观格局变化的驱动力主要是人口的增加和流动所导致的城市景观变化,新疆地区则为人口的增加和流动所导致的耕地景观面积增加.研究结果有助于解决我国中小城市急速发展所带来的一些生态和环境问题,以及通过土地利用规划来改善我国中小城市的可持续发展.     

棉花节水灌溉气象等级指标

干旱是我国棉区主要的气象灾害,构建棉花不同发育期节水灌溉气象等级指标对于优化农田灌溉、指导农业生产具有十分重要的现实意义。论文基于农田水分平衡原理,利用全国347个地面气象观测站1961~2008年逐日气象资料、89个农业气象观测站1993~2008年（其中26个站为1980~2008年）逐旬土壤湿度、灌溉量、逐年作物产量等资料,结合FAO-1979作物产量-水分关系函数,针对全国棉区播种-现蕾、现蕾-开花、开花-吐絮和全生育期的水分亏缺率、水分亏缺量与减产率之间的关系,构建棉花不同发育期和全生育期节水灌溉气象等级指标。除发育时段不同外,其他在研究站点的选择、选取的因素等方面完全一致。结果表明：棉花全生育期节水灌溉气象Ⅰ~Ⅲ级水分亏缺率(D)和水分亏缺量（辅助指标）指标分别为：15%≤D＜30%、30%≤D＜45%、≥45%和1~2水、2~4水、≥4水;播种-现蕾为20%≤D＜40%、40%≤D＜50%、≥50%和0.5水、1水、＞1水;现蕾-开花为20%≤D＜35%、35%≤D＜45%、≥45%和0.5水、1水、＞1水;开花-吐絮为20%≤D＜35%、35%≤D＜50%、≥50%和1水、1~2水、＞2水。     

基于多源遥感数据的景观格局及预测研究

以TM、中巴资源卫星和环境与灾害监测预报小卫星等遥感影像为数据源,利用ENVI 4.7、ARCGIS 9.2、IDRISI 15等软件,研究了西安市辖区的景观特征与空间格局,预测了未来的景观变化,提出了景观格局预测的数据转化和多距离空间分析的精简步骤.结果表明:研究区的景观本底是一个由林地和耕地构成的复合景观基质,建设用地在研究时段内呈现持续增加趋势,且2004-2011年间的增加量高于2000-2004年间的增加量;林地面积略有降低,林地和草地总面积略呈增长趋势,水域和未利用地面积变化较小.研究时段内的景观破碎化程度在降低,林地景观的连通性增强了,耕地的降低了.各景观类型在所设定的最大预期研究尺度下均呈现显著的聚集空间格局;各年和各景观类型之间的聚集、随机和离散的临界阈值差别相对比较大;水域和未利用地的空间聚集强度明显高于耕地、林地、草地和城乡建设用地;耕地和草地空间分布存在一个异质性最大的特征尺度,且均出现了聚集分布、随机分布和离散分布3种分布格局,以2011年最为明显.利用景观指数法和多距离空间聚类分析方法研究景观格局特征的效果要比单一的景观指数法较理想.CA-Markov模型模拟的结果基本能够反映未来的景观格局状况.     

模拟酸雨对蒙古栎幼苗生长和根系伤流量的影响

选择中国北方落叶阔叶林的主要组成树种蒙古栎(Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.)的1年生幼苗为研究对象,设置4个酸雨酸度(重度、中度、轻度和对照)和3个降雨量(自然雨量和增、减雨量30％),以期阐明酸雨对蒙古栎幼苗形态生长、生物量和根系伤流量的影响,探讨中国北方日趋严重的酸雨是否会影响蒙古栎幼苗的生长,为酸雨区森林恢复植物的选择提供依据.研究结果显示:1)在本实验的酸雨酸度下,酸雨降雨量的增加对蒙古栎幼苗各生理生态指标均有一定的促进作用;2)酸雨酸度对蒙古栎幼苗形态和生物量的影响不显著,但酸度增加降低了幼苗的根系伤流量;3)增雨的重度酸雨处理促进了蒙古栎幼苗形态生长和生物量累积;4)两因素对蒙古栎幼苗的影响没有交互作用.说明蒙古栎对酸雨具有一定的抗性,可考虑选择为酸雨区植被构建的物种.     

不同苗龄沙地柏抗旱生理特性比较研究

以相同来源的1、3、5年生沙地柏幼苗为材料,采用室内生长池人工控水模拟不同干旱胁迫条件,对10个抗旱相关生理指标进行考察,探讨沙地柏苗龄对其抗旱特性影响。结果表明:（1）沙地柏叶片的保水力、细胞膜透性、RuBP羧化酶活性在胁迫前不同苗龄间差异显著,而叶片相对水分亏缺、气孔导度等指标不同龄苗间差异不显著。（2）在干旱胁迫条件下,随土壤含水量的降低,不同苗龄沙地柏的叶片水分亏缺、气孔导度差异一直不显著,而其净光合速率、蒸腾速率、水分利用率、胞间CO₂浓度在6.78%土壤水分含量时出现显著差异;当土壤水分含量降低到4.52%时,不同苗龄的叶片光量子效率也出现显著差异。（3）各苗龄组随着干旱胁迫的加剧,5年生沙地柏净光合速率、RuBP羧化酶活性、光量子效率显著低于1年生沙地柏,而其胞间CO₂浓度显著高于1、3年生沙地柏,并且其气孔导度、蒸腾速率随土壤水分含量降低而下降的幅度最大,水分利用率增加幅度比1、3年生的更多。研究表明,不同苗龄沙地柏幼苗抗旱性指标对干旱胁迫的响应程度存在差异,抗旱指标对苗龄的稳定性不同;干旱胁迫条件下低苗龄沙地柏比高苗龄的生长势更强,更有生命活力,但高苗龄沙地柏对水分胁迫的适应能力强于低苗龄;另外,在进行抗旱鉴定时,试验苗木年龄最好一致,抗旱鉴定指标选取也需考虑其对材料年龄的敏感性及稳定性。     

干旱胁迫对欧洲鹅耳枥幼苗生理生化特征的影响

以一年生欧洲鹅耳枥幼苗为材料,通过盆栽控水试验,设置5个土壤含水量梯度,研究不同梯度干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响,以明确欧洲鹅耳枥的耐旱特性。结果显示:（1）随着干旱胁迫的加剧,欧洲鹅耳枥幼苗受到损害程度逐渐加重,形态表现出明显的缺水特征,叶片相对含水量和叶绿素总量随着干旱胁迫程度的增加而下降,且胁迫强度越强、时间越久其变化幅度越大。（2）幼苗叶片SOD活性、POD活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均随着干旱程度的增加表现出先升高后降低的趋势。（3）随着干旱胁迫程度的增加和干旱时间持续,幼苗叶片MDA含量和相对电导率总体上呈增大趋势,并在干旱末期达到最大值。研究表明,欧洲鹅耳枥幼苗在短期和轻度（田间最大持水量的60%）、中度（田间最大持水量的45%）干旱胁迫下能通过调节自身保护酶活性和渗透调节物质含量来减轻干旱造成的危害;而在重度（田间最大持水量的30%）干旱胁迫下,幼苗自我调节能力受影响,极度（田间最大持水量的15%）干旱胁迫对其造成一定的损害。研究认为,欧洲鹅耳枥具有一定的抗干旱特性,可在园林中推广运用。