尺度变化对关帝山庞泉沟云杉次生林空间分布格局的影响

林分空间格局研究对认识和理解森林群落结构的生态学过程具有重要作用。适宜的样地尺度不仅可以有效降低工作和时间成本,也可以提高林分属性的精确估计。同时,抽样尺度的适宜程度对科学评价林分空间结构调整也具有重要的现实意义。以关帝山庞泉沟4 hm²云杉次生林固定监测样地为研究对象,运用样地划分法和空间点格局的K2函数,评估了林分主要树种空间格局随样地面积变化的规律。结果表明:通过重要值排序,选取云杉(青杄+白杄)、华北落叶松、桦树(白桦+红桦)+其它阔叶树(花楸+辽东栎+山杨+山楂)作为主要树种(组)。随着样地尺度的减小(从4 hm²到0.25 hm²),空间分布格局主要表现为较小尺度(≤ 4 m)的聚集分布过度为随机分布与均匀分布,以及聚集和随机分布交替出现。所有树种的次级样地与参考样地的一致性指数差异显著,云杉和华北落叶松组合1 hm²样地一致性指数最高,而桦树和其它阔叶树完整1 hm²样地一致性指数最高;此外,云杉、华北落叶松和桦树0.25 hm²样地与组合1 hm²样地空间格局一致性指数组间差异显著。研究认为1 hm²样地尺度可以作为该地区云杉次生林空间分布格局的最小尺度。研究为探索云杉次生林空间格局的变化规律及样地抽样尺度的选取方面,提供了一定的理论基础和技术依据。     

中国市域自然保护区时空格局演变特征

市域是自然保护地整合优化的具体实施单元,揭示市域自然保护区的时空格局演变特征和发展趋势对于全面建设中国特色自然保护地体系具有重要的现实意义。基于1975-2020年间隔5 a的10期中国自然保护区名录,通过标准差椭圆、探索性空间数据分析、空间Markov链等方法首次从市域尺度探讨了中国自然保护区的时空动态演变特征和发展趋势,并引入地学信息图谱构建其变化模式。结果表明:①中国市域自然保护区比例呈现先快速增长后逐步稳定的趋势,但整体仍以低值区为主。市域间自然保护区比例差异明显,逐步形成了“西高东低”的空间格局。重心整体表现为“东南-西北-东北”的迁移过程,重心移动距离和速度逐渐缩小。1990年以后,中国市域自然保护区比例始终呈现“东北-西南”向的空间分布格局。②市域自然保护区比例存在显著的空间相关性且相关性总体呈上升之势,但空间集聚水平的变化逐年缩小。局部空间异质性较强,高高和低低集聚区均呈扩张态势。③从变化模式图谱来看,中国市域自然保护区比例等级以“前期变化-低频-逐步提升”(ESC-LQ-T1)的方式进行,主要图谱类型为“空缺区转为低值区”。市域自然保护区比例等级类型转移具有稳定性和显著的时空异质性,后期出现了“俱乐部收敛”现象,且邻域背景在其动态变化过程中发挥着重要作用。未来要加强对空缺区和低值区市域单元的自然资源进行摸底评估,将其最有价值的区域纳入自然保护区,同时推广区域联合保护机制,促进自然保护地体系高质量建设。     

基于空间连续小波变换和电路模型的宁夏沿黄河城市带生态安全格局构建

生态安全格局的构建有助于减缓生态系统退化和生物多样性丧失,对生物多样性保护具有重要意义。现有研究中生态源地识别的主观性较强且源地边界破碎,生态廊道对景观连通性的贡献程度也有待明确。因此,以宁夏沿黄河城市带为例,首先利用空间连续小波变换识别综合生态系统服务突变点,获取生态源地,进而基于电路模型评估功能连通性以提取生态廊道,最后量化生态廊道的连通贡献。结果显示,生态源地占研究区总面积的41.51%,其中草地占比83.27%。相比于直接提取综合生态系统服务高值区,基于空间连续小波变换识别的生态源地能较好的反映局地生态系统特征,并将景观形状指数和分形维数分别降低67.20%和8.06%,减少生态源地边缘长度从而受到外界干扰的可能性更小。生态廊道占研究区总面积的7.42%,是物种迁徙等生态过程的关键通道,有效地增强了区域景观连通性,将等效可能连通性指数和等效整体连通性指数分别提升41.76%和68.68%。生态安全格局主要位于研究区边界地段,整体呈两带分布,为宁夏沿黄河城市带阻挡周围的沙漠,保障中部的城市发展和粮食安全。然而,研究区范围内自然保护区仍存在较为严重的生态系统服务和功能连通的保护缺口。各区域的生态安全格局具备不同的生态功能,需要有针对性的差异化保护、修复与管理。     

基于MSPA模型的新型城市热景观连通性分析

基于土地利用景观格局对城市热岛效应的影响研究较多,但准确识别对城市热岛效应具有重要影响的关键斑块和节点方面的研究亟待开展。以新型中小城市株洲云龙示范区为例,以城市热岛网络构建为切入点,应用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)与景观连通性模型识别城市发展进程中核心热景观斑块和关键节点,并分析其时空演变特征。研究结果表明：(1)2007—2018年云龙示范区热岛斑块趋于集中,热岛面积较研究初期有明显增加,从地表温度空间分布上体现为城区与周边农村的温度对比更加鲜明,表明城市化进程中建设用地呈聚集扩散趋势。(2)研究期间热岛核心区占热景观面积比最大,且比例有明显上升趋势。而边缘、支线、孤岛、桥接、环线以及孔隙形态类型面积占比均呈现出不同程度的下降趋势,表明热岛斑块之间聚集程度不断提高。(3)识别出景观连通度重要性值较高的前20热景观斑块,其中前3斑块的重要性值和面积占比较大,属于极重要与重要两个热岛核心斑块重要性等级,值得重点关注与优化。(4)对重要性值高的热岛核心区域可优先采取降温措施,可以打断节点之间连接减缓整个区域...     

内蒙古大兴安岭林草交错区耕地景观演变及空间过程

探究退耕还林(草)和耕地保护双重背景下耕地的动态变化对林草交错区的国土空间规划、生态安全等具有重要意义。研究基于1990、2000、2010年和2018年30 m空间分辨率土地利用数据,通过土地利用动态度指标及转移矩阵,定量分析了交错区耕地的时空变化特征。进而,建立景观变化空间过程模型,将耕地扩张的空间过程分为填充式、廊道式、蔓延式、飞地式四种类型,将耕地萎缩的空间过程分为穿孔、破碎化、收缩、消失四种类型。结果表明：(1)1990—2000、2000—2010、2010—2018年耕地动态度分别为8.65%、-0.33%和-0.07%,耕地面积净增加2974.28 km²。(2)1990—2018年草地向耕地转入2589.23 km²,是耕地增加的主要来源;1990—2000、2000—2010年耕地转出的主要途径均为草地,2010—2018年人工表面成为耕地转出的主要去向。(3)1990—2018年,耕地扩张过程呈现出“飞地式-廊道式/蔓延式-蔓延式”的演变趋势,主要表现为由无序扩张的飞地式转变为依靠原有耕地增长的蔓延式,整个过程符合星点式...     

基于红外相机数据的贵州高原山地环境野猪生境选择研究

近年来野猪(Sus scrofa)在我国南方山地森林生态系统中种群数量激增、生态影响强烈,是人兽冲突的典型代表,然而对其生境选择规律仍缺乏深入研究。利用2015年7月至2020年1月的长时红外相机监测数据,对贵州高原几处环境中野猪的生境选择进行了研究,共得到野猪利用样方201个,非利用样方121个。(1)Vanderploeg和Scavia选择指数分析表明,野猪喜爱活动于坡度≤20°、乔木郁闭度>0.8和草本盖度为0.2—0.4的生境类型;不喜爱的生境类型为海拔>1600 m,坡度>25°,草本盖度<0.1,距道路距离≤100 m。(2)野猪生境资源选择函数为Logit(P)=3.226-海拔×0.002-坡度×0.161+乔木郁闭度×2.078+灌木平均高×0.401+草本盖度×3.566+距道路距离×0.001+距居民点距离×0.0003,选择概率为P=e⁽logit(p))/(1+e⁽logit(p))),受试者工作特征曲线(ROC)评估模型的预测精度为87.8%,能够较好预测野猪的生境选择。(3)利用Mann-...     

闽三角林地景观结构与功能连接度的空间耦合关系

以闽三角地区为例,为探讨景观连接度不同评价方法的科学性,提出一种基于最小耗费距离模型的成本距离指数表征景观功能连接度,并与传统的基于景观格局指数的景观结构连接度度量指标进行比较,揭示两者的空间耦合关系,为景观连接度的有效评价提供支持。结果表明：(1)2000—2020年,林地与其他土地利用类型之间发生不同程度的转化,林地转为建设用地370.72km²,占总转出面积的77.28%;草地和耕地转为林地80.45km²,占总转入面积的90.53%。(2)20年间,林地景观结构与功能连接度总体呈减小趋势,其中,湖里区林地景观结构与功能连接度降幅均最大,斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数和斑块结合度指数分别下降了76.47%、51.33%、68.13%和68.40%,成本距离指数增加了178.56%。(3)成本距离指数与斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数、斑块结合度指数和景观结构连接度综合指数均为负相关。(4)在研究期间,双变量局部空间自相关聚集类型由低-高转化为高-高,结构连接度无变化时,景观功能连接度降低;由高-高转化为低-高,结构连接度无变化时,...     

省域视角下中国森林碳汇空间外溢效应与影响因素

森林碳汇空间相关性与溢出效应对林业产业的区域统筹发展具有重要作用,科学核算各地区的森林碳汇量并分析其空间关联特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。以森林蓄积量扩展法核算我国31个省(市、自治区)1993—2018年6次森林资源清查期间的森林碳汇量,探究省域间森林碳汇量的相关性特征,并利用空间计量模型分析森林碳汇的外溢效应和影响因素。结果表明：(1)我国整体森林碳汇量不断增加,不同地区的森林碳汇量差别较大。西南省份和东北林区森林碳汇量处于第一梯队,上海和北京碳汇增速较快。(2)研究期间内的Moran′s I指数先呈现倒“V”形的变化特征,之后又以较为稳定的趋势上升,我国各地区的森林碳汇分布存在显著的空间关联性。(3)森林碳汇的空间外溢效应显著,根据空间杜宾模型将外溢效应分解为直接效应、间接效应和总效应。林业管理水平和森林蓄积水平对本地和相邻地区森林碳汇量有正向影响,林业产业发展水平对本地区的森林碳汇量有负向影响。综上,我国各地方政府对差异化林业碳汇政策的制定和执行应兼顾区域因素,以我国林业政策的总体空间规划来综合统筹各区域森林政策,在“山水林田湖草沙”的命运共同体理念引领下,实现林业的...     

水分驱动半干旱区河流沉积物/土壤厌氧绳菌群落的空间异质性

【背景】厌氧绳菌纲、目、科及属是海洋沉积物和湿地土壤中优势的微生物类群,但关于特定水分梯度下河流沉积物/土壤厌氧绳菌群落是否存在空间异质性及核心环境驱动力等问题尚不明晰。【目的】阐明蒙古高原半干旱区河流系统水生、湿生、旱生环境梯度下厌氧绳菌群落的空间异质性及环境驱动力,探明干旱胁迫下萎缩型河流湿地复湿过程中厌氧绳菌群落的指示作用。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序及相关性和变异权重分析等方法研究河流系统水分梯度下沉积物/土壤厌氧绳菌群落不同种群的组成、丰度、分布及其环境驱动力。【结果】厌氧绳菌群落15个种群主要分布在水生及湿生环境,由水分、氨氮、砂粒及pH正向驱动,由盐度、全氮、全磷、粉粒和黏粒等负向驱动(Uncultured_us15由砂粒和氨氮负向驱动及粉粒和盐度正向驱动除外);9个和6个厌氧绳菌种群分别由总有机碳正向和负向驱动。变异权重分析表明水分、氨氮、盐度、有机碳、pH分别解释了厌氧绳菌群落空间变异的64.8%、8.9%、7.5%、2.2%、1.7%。【结论】蒙古高原半干旱区厌氧绳菌群落存在明显的空间异质性,偏好高水砂、高氨、高pH等水生和湿生环境,不耐受盐度和营养偏高的旱生环境,由水分核心驱动,可能为自养异养混合的游离型氨氧化细菌,是干旱胁迫下萎缩型河流湿地水分恢复过程的重要指示生物。     

长江中游地区生态系统服务平衡与城镇化的空间关系

生态系统服务与城镇化的相互作用关系研究是目前国际人地系统研究的热点和前沿领域。以长江中游地区325个县为研究单元,通过生态系统服务供需平衡评估矩阵法与城镇化相关指标分别测算了1995年、2005年、2015年生态系统服务平衡状况和城镇化水平,同时运用双变量空间自相关模型、空间计量模型探索了生态系统服务平衡与城镇化的空间关系。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区生态系统服务平衡状况不断恶化,而城镇化水平则持续上升;（2）生态系统服务平衡与城镇化之间存在显著负相关关系,不同区域的空间聚类模式表现出异质性;（3）添加控制变量的空间计量模型被证明能更好解释生态系统服务平衡与城镇化的空间关系,结果显示城镇化对态系统服务平衡的影响具有负外部效应,这种负外部效应在城镇化发展到一定阶段时逐渐减弱。建议,在城镇化进程中应统筹管理生态空间,尝试跨区域合作,实现生态与经济资源的共享与互补。