基于GIS的广州市中心城区城市森林可达性分析

城市森林是城市中主要的生态功能景观,已经成为城市生态环境建设的主体。基于居民方便获取城市森林服务的要求,根据大型城市森林斑块、道路网和街区单元数据,利用ArcGIS9.2的Network Analyst工具,分析了广州市中心城区在2km步行距离内街区单元到达城市森林斑块的可达性以及城市森林斑块的承载力,并结合航片解译的树冠覆盖数据对具有不同可达性的街区单元进行了分析。分析结果表明：广州中心城区的外环高速以内的区域范围,分别有73%、46%和18%的的街区单元在步行2km、1km和0.5km距离内能够到达大型城市森林绿地斑块。从街区单元的行政归属看,以越秀区的街区可达性最好,而海珠区和原芳村区的街区可达性较差。研究范围内,0.5km内不能到达大型城市森林斑块且树冠覆盖超过30%的街区类型中,以公共管理单位类型为主,单位绿化对于树冠覆盖的贡献率大;而绝大多数以住宅类型为主的街区单元的树冠覆盖率低于10%,其中64%的街区树冠覆盖率低于5%。以街区单元为基本对象进行可达性度量,分析城市森林斑块现状分布和服务状况,并结合其树冠覆盖特征,可以明确需要重点关注区域的空间分布,可为广州市在较小尺度上的城市森林空间布局优化提供参考。     

最优化设计连续的自然保护区

生境破碎是导致生物多样性损失的重要原因之一,避免生境破碎的一个有效方式是建立连续的自然保护区使物种可在保护区内自由移动。不加选择地把大片土地都转为保护区是实现连续的一个途径,但资源是有限的,应当以最优的方式分配。如何最优化设计生态上和经济上都有效的保护区成为生物保护领域一个重要议题。从一组备选地块中选择一部分组成自然保护区,这样的问题主要有两种解法:启发式方法和最优化方法。启发式方法虽然灵活且运算速度快但不能保证最优解因而可能导致稀缺资源的浪费,最优化方法保证得到的解是最优的但建模和运算存在困难。建立一个线性整数规划模型用于设计一个最小的连续保护区,用Dantzig剪切法消除循环确保形成一个连续的树,对应一个连续的保护区,检验了模型的计算效率。结果显示,模型可在合理时间内解决一个包含100个备选地块和30个物种的连续保护区设计问题,计算效率显著优于同类目的的其它方法。以美国伊利诺伊州Cache河流域11种濒危鸟类的保护区设计为例说明了该方法的应用,设计了两种情况下连续的保护区。讨论了模型的局限和数据问题。     

环境因子对小球藻生长的影响及高产油培养条件的优化

探讨了不同环境条件对小球藻(Chlorella sp.)叶绿素荧光动力学参数以及净光合放氧速率的影响,确定了以L₁海水培养基为基础,以8.8 mmol/L浓度的(NH₂)₂CO为氮源、0.145 mmol/L NaH₂PO₄ · H₂O浓度为磷源,在150 μmol · m^-2 · s^-1光照强度、培养温度为18 ℃的小球藻最优培养条件。在此条件下,明显加快了小球藻细胞的生长速度,促进了油脂和脂肪酸的积累,细胞密度增加24%,油脂和脂肪酸含量分别增加了16.8%和66.6%。在培养液中添加外源柠檬酸(最适浓度以0.06 mmol · L^-1 · d^-1为宜)可以明显提高小球藻的生长速度,促进其脂肪酸的积累。同时也可看出,筛选的小球藻藻种具有生长快、易培养、产油高的优点,可作为生物能源研究的良好材料,为海洋微藻的开发利用奠定了基础。     

寄主作物对B型烟粉虱生长发育和种群增殖的影响

在恒温28℃、湿度80％的条件下研究了5种寄主植物对B型烟粉虱(Bemisia tubaci)生长、发育和繁殖的影响。结果表明：取食棉花、烟草、花生、大豆和玉米的烟粉虱。其形态、发育历期、存活率、成虫繁殖力和寿命等生命参数均有明显差异。棉花、大豆和玉米不利于烟粉虱卵和若虫的生长发育。表现为虫体较小、卵期和生命周期延长、存活率降低。烟粉虱在棉花、大豆、花生、烟草和玉米上的生命周期分别为32．03d、32．11d、25．69d、24．43d和20．68d。其存活率分别为49．86％、54．41％、86．86％、69．93％和29．38％。与烟草和玉米相比。棉花、大豆和花生明显有利于烟粉虱的种群繁殖．在棉花、大豆、花生、烟草和玉米上生长发育的成虫寿命和单雌产卵量分别是27．8d和235．O粒、23．2d和191．1粒、22．Od和131．1粒、6．25d和28．O粒、2．42d和5．1粒。在花生、大豆、棉花、烟草和玉米上的内禀增长率(rm)分别为O．1590、O．1364、O．1236、O．0841和-O．0285．其种群趋势指数(I)分别为113．85、117．38、103．98、19．58和O．4274。     

鄂尔多斯市土地利用生态安全格局构建

合理构建区域土地利用生态安全格局来实施管理对策和改善区域生态安全水平,已经成为区域生态环境保护的新需求。以位于中国北方农牧交错区的鄂尔多斯市为研究区,基于自然地理数据、社会经济统计数据、土地利用/覆被数据等,借助多目标优化模型和GIS空间分析技术,构建了鄂尔多斯市土地利用生态安全格局,结果表明:(1)不适宜性耕地所占比重较大,林地和草地分布比较合理,适宜的未利用地面积所占比重较大,后备土地资源丰富;(2)多目标优化结果显示,耕地、林地、水域和建设用地面积呈现增加的趋势;草地面积基本保持不变;未利用地面积大幅度下降;(3)土地利用生态安全格局显示,耕地面积增加,主要分布在水分条件较好的河流、湖泊和水库等的周边地区以及城镇和乡村居民点周围;林地面积大幅度增加,主要分布在达拉特旗北部和准格尔旗东部;草地略有增加,广泛分布于库布齐沙漠和毛乌素沙地以外的地区;建设用地增加面积主要来自于重点发展城镇的扩展和规划的重点矿产资源开采区;未利用地大幅度减少,主要集中在杭锦旗境内的库布齐沙漠以及乌审旗和鄂托克旗境内的毛乌素沙地。研究结果对鄂尔多斯市土地资源管理和生态安全建设具有重要指导意义。     

曼地亚红豆杉RAPD反应体系与程序的优化

以曼地亚红豆杉为研究对象,采用L16(45)正交组合实验和单因素梯度实验对MgCl2、dNTP、随机引物、Taq酶、模板DNA浓度和退火温度、循环次数等影响RAPD扩增的重要因素进行优化,以期建立最优的RAPD反应体系与程序。实验结果表明,各因素最适条件为:25μLPCR反应体系中10×Buffer2.5μL,MgCl21.5mmol/L,dNTP0.2mmol/L,随机引物0.6μmol/L,Taq酶1.0U,模板DNA80ng;退火温度为37℃,循环次数为45次。     

基于景感生态学理念的乡村社会-生态系统供给服务研究

乡村社会-生态系统的稳定和可持续发展为农业农村现代化的实现奠定着基础,在稳定社会经济发展、提高城乡居民福祉方面发挥着重要作用。服务性公共设施作为乡村社会-生态系统供给服务的重要组成部分,代表了乡村的发展水平与该地区居民生活质量水平。研究公共服务设施的空间分布特征和综合评价其供给服务可改善乡村社会-生态系统结构,为城乡居民提供高质量的社会生态系统服务。以厦门市岛外城市化乡村为研究对象,通过厦门市岛外POI数据和乡村社会经济统计数据,以公共服务设施为景感载体,分析其空间分布和测度其供给服务水平,采用核密度分析方法与熵值分析法,分析厦门市乡村社会-生态系统供给服务空间分布特征,结合人口、经济、距岛内核心区距离等指标对各村庄社会-生态系统供给服务能力进行皮尔逊相关性分析。研究发现厦门乡村公共设施供给服务能力表现为集美区 > 海沧区 > 同安区 > 翔安区;各村庄公共设施供给服务能力水平影响因素是多元且具有多样性的;提出从城乡居民的认知心理与物质需求出发对公共设施进行景感生态营造以提高村庄社会-生态系统供给服务能力,更好满足人们的需求。本文对公共服务设施的空间优化提出对策建议,研究结果可为乡村社会-生态系统供给服务提升和乡村可持续发展提供理论研究依据。     

植被光合呼吸模型在长白山温带阔叶红松林的优化及验证

植被光合呼吸模型(VPRM)关键参数的确定和优化是准确计算生态系统净CO_2交换(NEE)的基础。利用中国通量观测研究联盟(China FLUX)长白山站温带阔叶红松林2005年的通量观测资料,对VPRM的4个参数(最大光能利用率ε_0、光照为半饱和条件下光合有效辐射值PAR0和呼吸参数(α、β))进行优化,并使用2006年的观测资料对参数优化前后的模拟结果进行评估。结果表明:参数优化后,VPRM能够较好地模拟长白山地区2006年植物生长季NEE的变化。对30min NEE模拟的平均误差为-1.81μmol m~(-2)s~(-1),相关系数为0.72,模拟NEE平均日变化的峰值约为观测值的91%,相关系数为0.97。但在植物非生长季模型对森林NEE的模拟效果较差。模型模拟30min NEE的平均误差为0.39μmol m~(-2)s~(-1),相关系数仅为0.10,并且模拟低估NEE平均日变化白天吸收峰值约82%,日变化模拟值与观测值的相关系数为0.50。通过分析不同天气个例,发现模型可以较好地模拟晴天条件下NEE的变化,而对阴雨天NEE的模拟误差较大。该研究有利于提高VPRM模型对温带落叶阔叶林NEE的模拟能力,对进一步改进区域陆地NEE的模拟具有重要意义。     

渭河流域生态系统服务权衡优化研究

研究生态系统服务之间以及与土地利用类型之间的复杂关系,进行生态系统服务导向下的土地利用优化,对实现社会经济与生态保护协调可持续发展具有重要的意义。以渭河流域关中-天水经济区段(简称关天段)为研究对象,在子流域尺度估算了2000—2013年的生物多样性、固碳和产水3种生态系统服务量,定量化研究彼此之间的权衡和协同关系;并利用CA-Markov模型预测2050年土地利用变化情景,以此测算未来情景下的生态系统服务并引入生产可能性边界(PPF)方法,进行权衡与协同分析,探究2050年最优生态系统服务下的土地利用格局。研究得出:(1)2000—2013年研究区的总产水量呈增加趋势。秦岭与六盘山地区总固碳量较大,生物多样性质量较高;而关中平原地区人口和城市分布较多,固碳能力较差,生境退化度普遍较高。(2)固碳与生物多样性之间呈现协同关系,而产水与生物多样性和产水与固碳之间均表现为权衡关系。(3)绘制了2050年的生态系统服务下的最优帕累托效率曲线,并进一步进行权衡协同分析,得到相对应的土地利用优化图。将生态系统服务及权衡需求纳入到土地决策和优化管理过程中,将有助于研究区的生态,社会和经济达到共赢状态。     

建设用地减量化的苏锡常地区土地利用格局优化——基于白鹭生境网络优化视角

建设用地减量化管理国家战略的本质就是土地利用格局优化,具有重要理论价值和实践意义。以建设用地减量化为背景、快速城市化苏锡常地区为研究区,采用目标物种白鹭生境网络优化为减量化依据的方法,旨在回答"建设用地怎么减?减哪里?减多少?依据是什么?"的土地利用格局优化问题。结果表明:1)白鹭核心生境斑块距离人为干扰源较远,需减量化的建设用地数量较少,但多数核心生境斑块面积小于平均值,破碎化现象较严重;白鹭迁移廊道受人为干扰严重,需减量化的建设用地数量为6542.1 hm~2,占减量化总面积的99%以上;生态核心区经过耕地占补平衡后,城乡建设用地二次减量213.7 hm~2、新增水田208.7 hm~2;研究区建设用地减量化总面积6755.8 hm~2。2)通过增加核心生境斑块面积、提高迁移廊道通达安全性,白鹭生境网络优化了。同时完成了建设用地总量减量化,实现了区域土地利用格局优化的目的。