基于焦点物种的北京市生物保护安全格局规划

快速城市化进程中,城市及周边地区生物栖息地的丧失和破碎化对生物多样性保护构成严重威胁。如何在景观尺度上判别对于生物保护具有重要意义的栖息地及其空间格局成为了重要问题。选取快速城市化的典型地区——北京市作为研究对象,将焦点物种和景观安全格局方法相结合,对北京市生物保护安全格局进行判别和规划。根据焦点物种的定义和选取标准,将在栖息地类型、生物学特征等各方面具有代表性的大白鹭(Casmerodius albus)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、环颈雉(Phasianus colchicus)选作北京市的焦点物种,应用最小阻力模型和GIS空间分析技术,对焦点物种的栖息地适宜性进行分析,并建立物种运动的等阻力面,根据阻力面的空间特征对北京市生物保护安全格局进行规划。结果显示:规划后的安全格局的斑块数量、分离度、邻近距离显著下降,平均斑块面积和最大斑块指数显著上升;该格局用约60%的土地,保护了北京市主要生境类型及关键性空间格局,可有效缓解栖息地丧失和破碎化的问题,从而达到保护整体生物多样性的目的。这一研究方法和成果可为北京市生物多样性保护和城乡生态建设提供决策依据,也对同类研究具有借鉴价值。     

北京东灵山区景观类型空间邻接与分布规律

景观由斑块实间镶嵌而成。如何从错综复杂的斑块镶嵌中发现景观类型的空间分布规律,是景观格局研究中亟待解决的问题。通过对北京东灵山地区景观类型空间邻接关系的研究,借鉴群落生态学方法对其空间分布规律进行了探讨。结果表明,各个景观类型的空间邻接特征明显差异,可依紧密邻接的类型数目和程度分为３类;决定景观类型邻接多样性的主要因素是邻接类型的数目;采用作者提出的以景观类型空间邻接长度替代群落学数据的群落分类方     

三江源牧户参与草地生态保护的意愿

牧民对环境保护的响应是生态保护战略有效实施的关键,主体参与意愿直接影响生态保护项目实施的成效和可持续性,是区域生态经济可持续发展的前提。通过对三江源地区约283户藏族牧民通过翻译进行结构式访谈,采用Logistic模型从主体角度探讨了牧户愿意参与生态保护行为响应的主要影响因素。结果表明:(1)三江源区域约87%的牧户认为生态保护对牧户有好处,但受各种内外部因素的影响只有近70%的牧户是在政府主导下基于有限理性而被动的参与生态保护行为响应。(2)三江源牧户参与生态保护行为响应的意愿主要受当地政府的保护力度及牧户对生态保护外部性的认知水平、生计水平、外界接触程度、工作机会的正影响,并受牧户的年龄、离中心城镇的距离和区域气候恶劣情况等因素的负影响,系数依次为:2.22、3.98、1.93、2.26、1.48、-1.63、-2.43、-0.92。(3)牧户的生计水平、退化感知和外部性认知是影响三江源牧户参与生态保护意愿的关键因素,牧户参与生态保护意愿的概率不仅仅是牧户出于自身利益和未知风险考虑下被动的响应,更是当地政府的环境知识宣传和保护投入影响下个体的抉择结果。(4)创造更多的就业机会和解决牧户的单一化生计问题,构建完善地生态补偿机制让牧户分享生态保护的外部性效益,并激励牧户主动参与生态保护行为响应,才能最终实现区域生态保护、牧户幸福和生态经济可持续发展的多赢局面。     

北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究

从生态系统服务功能的概念入手,根据观测和研究资料,采用替代工程、市场价值等方法,从两个方面评价了北京山地森林生态系统服务功能的价值。结果表明,面积为4056.64km^2的北京山地森林生态系统的生态服务功能价值每年为167.78亿元,其中涵养水源价值搂91.67%亿元,净化水质价值为15.3亿元,保持土壤价值为2806.92万元,固碳制氧价值为2.24亿元,净化环境价值为48.65亿元,游憩价值为9074.98万元,林果品价值为8.73亿元。     

北京市两栖爬行动物空间分布格局及影响因素

基于遥感和野外调查数据,研究北京市两栖爬行动物空间分布格局及其影响因素。结果显示,北京记录两栖爬行动物2纲3目10科17属22种,其中,保护物种15种,占物种总数的68.19%。物种分布整体呈现由西北向东南递减的空间特征,西北部山区丰富度和相对多度较大,门头沟和延庆物种丰富度最大(14种),占调查物种总数的66.67%,优势种为中国林蛙、黑斑侧褶蛙、中华蟾蜍和山地麻蜥;门头沟、怀柔、房山分布了全市71.54%的种群数量;200-500 m海拔段物种丰富度最高(18种),主要生境为森林灌丛;物种数在6种以上的网格有11个,包括大滩、怀九河、百花山、拒马河、密云水库等。总体来看,物种种类和数量相较之前呈现减少趋势,而土地用途转换具有重要影响。1980-2018年,建设用地表现出以东西城为核心向外围扩张的趋势,侵占的农田占生态系统总转换面积的42.85%;城六区和平原区的主要物种为黑斑侧褶蛙和中华蟾蜍,少有中国林蛙分布。进一步分析两栖动物1500 m的迁徙距离内,森林灌丛和农田为主要的生境类型,城市扩张侵占了部分农田;同时,污染物的排放引起水体水质下降,特别是北运河水系,造成两栖动物的繁殖率降低和栖息地破坏。目前,北京市各类保护地虽覆盖两栖爬行动物种类的90.91%和数量的60.45%,但在怀柔宝山镇白河上段、密云水库来水的潮河上段辛庄桥、平谷洳河大兴庄镇-峪口镇等地,仍然存在较大的保护空缺。对此,建议开展长期定位观测,构建生物多样性观测网络,并探索建立高强度土地利用下的生物多样性保护机制,从而实现生物资源可持续利用。     

三江源区生态系统和土壤保持服务对未来气候变化的响应特征

气候变化条件下的生态系统响应特征对生态系统服务的提升和生态环境保护具有重要意义。现有气候变化评估多以全球或区域大尺度研究为主,不适合局地小尺度。以2015年为基准,根据局地特征改进了综合顺序分类系统（CSCS）,模拟了未来不同温室气体排放模式下三江源地区自然植被分布,同时分析了植被覆盖度及土壤保持功能的时空变化。研究结果表明：①在2080年的不同排放情境下,三江源地区的降水和气温增长主要发生在生长季（5—9月）和半湿润地区,其中,高排放情境的增幅最大（42.21 mm和4.93℃）;②三江源地区潜在自然植被主要由草地转化为森林,植被覆盖度和土壤保持服务在不同排放情境下均呈现由西北向东南增加的趋势,与水热规律一致,其中高排放情境的增幅最大,低排放最小;③ 利用三江源地区原生裸地演替特点和多年NPP改进的CSCS模型,模拟精度提高了24%。研究成果为局地小尺度生态系统气候响应特征提供了必要的手段和规律认识。     

北京城市绿地的蒸腾降温功能及其经济价值评估

尽管已有大量研究证实,城市绿地具有明显降温作用,但是从生态经济学角度定量评估城市绿地降温功能及其价值的研究不多.以夏季高温热害显著的北京建成区为研究区,在前人多项绿地降温功能实测结果基础上,利用第七次园林绿地资源调查数据,定量评估了城市绿地夏季蒸腾降温的功能及其价值.结果表明:北京建成区6.1万hm2绿地每年夏季蒸腾吸热可达4.61×1015 J,平均每公顷绿地每天吸热8.4×108 J,相当于10台1000瓦空调的降温作用.参照居民用电价格,建成区绿地夏季降温价值为6.4亿元,单位绿地降温价值约1.05元/m2.此外,不同绿地类型和区县绿地的降温功能差异较大,主要受绿地面积和组成结构的影响.     

基于光谱指数的植物叶片叶绿素含量的估算模型

叶绿素是光合作用能力和植被发育阶段的指示器,是监测湿地植被生长健康状况的重要指标之一;高光谱遥感技术可以为植物叶绿素含量的定量化诊断提供简便有效、非破坏性的数据采集和处理方法。为保证被探测叶片面积相同,消除背景反射、叶片表面弯曲造成的光谱波动及叶片内部变异造成的影响,研究采用Field Spec 3光谱仪加载手持叶夹式叶片光谱探测器,测定野鸭湖湿地典型植物的叶片高光谱反射率数据,同时通过分光光度计室内测定相应叶片的叶绿素含量。采用相关性及单变量线性拟合分析技术,建立二者的关系模型,包括叶绿素含量与"三边"参数的相关模型以及比值光谱指数(SR)模型和归一化差值光谱指数(ND)模型,并采用交叉检验中的3K-CV方法对估算模型进行模型精度检验。结果表明:植物叶片叶绿素含量与"三边"参数大多都呈极显著相关,相关系数最大达到0.867;计算光谱反射率组成的比值(SR)和归一化(ND)光谱指数与叶绿素含量的决定系数,总体相关性比较高,较好的波段组合均为550—700nm与700—1400nm以及550—700nm与1600—1900nm,与叶绿素含量相关性最好的指数分别是SR(565nm,740nm)和ND(565nm,735nm)。并通过选取相关性最佳的光谱特征参数,分别基于"三边"参数和ND模型指数构建了植物叶片叶绿素含量的估算模型。其中,基于红边位置(WP_r)光谱特征参数和ND(565nm,735nm)光谱指数建立的叶绿素含量估算模型,取得了较好的测试效果,检验拟合方程的决定系数(R2)都达到0.8以上,估算模型分别为y=0.113x-78.74,y=5.5762x+4.4828。通过3K-CV方法进行测试和检验,植物叶绿素含量估算模型均取得了较为理想的预测精度,预测精度的分别为93.9%及90.7%。高光谱遥感技术对植被进行微弱光谱差异的定量分析,在植被遥感研究与应用中表现出强大优势,为植物叶绿素含量诊断中的实际应用提供了重要的理论依据和技术支持。     

北京山地植物多样性优先保护地区评价

为促进北京市植物多样性的保护及自然保护区的合理建设与布局,以2001～2006年间在北京市13个自然保护区、森林公园或者风景名胜区内实地调查的1168个样地数据为基础,根据在北京市分布的25种珍稀濒危植物种,以及丰富度高的群落类型、面积较大的天然森林群落类型和具有重要生态功能的森林群落的评定结果,采用等级赋值的方法,利用地理信息系统软件从植物物种和植物群落方面综合评定了北京市山地植物多样性的优先保护地区.评定出综合优先保护地区总面积为184474.64hm2,约占市国土面积的11.25%,其中一级优先保护地区总面积24850.50hm2,二级优先保护地区总面积78606 60hm2,三级优先保护地区总面积81017.54hm2.优先保护地区主要分布于怀柔区、延庆县、房山区和密云县等远郊区县,结合北京市自然保护区分布现状,提出了北京市自然保护区建设优化方案.     

北京西山地区大山雀与其它鸟类种群种间联结分析

引入2*2列联表联结指数法,用固定样带法月连续全天定位调查数据,以森林鸟类广布种山雀科大山雀(Parus major)为目标种,研究了北京西山地区该种与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟的种间联结关系,结合前人关于营巢行为、取食行为、生态位等方面成果分析了产生联结的原因,首次确立了鸟类群落种间联结的研究方法。结果表明： （1）用固定样带法月连续全天定位调查,引入2*2列联表以日尺度的定性数据检验与测定联结度,与月尺度的联结频率结合起来,分析鸟类群落的种间联结是可行的;鸟类群落的种间联结具有时间与空间尺度的双重属性,鸟类群落的种间联结度不仅是鸟类群落时空结构与格局的表征,同时,反映了鸟类群落的动态性,而且,鸟类群落的种间联结对栖息的植物群落具有依赖性与关联性。 （2）日尺度上,选择χ2统计量、PCC与PC指数相结合进行种间联结检验、测度,能充分反映鸟类群落的种间联结特征,但由于鸟类的居留、繁殖、迁移等季节动态性特征,种间联结度存有不确定性。 （3）月尺度上,鸟类总体种间联结8月份为显著负联结,其余各月为显著正联结;根据PCC联结度的月联结频率,可将鸟类划分为正联结组、正负联结均较弱组、负联结组;大山雀与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟等不同居留型的联结关系,随着种数的减少,显著联结种对、联结度、联结复杂程度呈递减趋势。大山雀与留鸟的联结：与鸦科鸟类呈明显正联结,与同科鸟类呈正负均等的弱联结并趋于负联结,与体型较大的雉、啄木鸟、乌鸦等鸟类呈负联结。大山雀与夏候鸟的联结：与杜鹃科四声杜鹃呈正联结,与同科的黄腹山雀、鹟科的白眉姬正负联结均较弱,与莺科的黄腰柳莺、鸫科的北红尾鸲等呈负联结。大山雀与冬候鸟的联结：与岩鹨科棕眉山岩鹨的正负联结均较弱,与鸫科的斑鸫、鹀科多种鸟类呈明显的负联结。大山雀与旅鸟的联结：与莺科鸟类由正负联结均较弱到明显的负联结。