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生态学报 2004年第09期杂志 文档列表

斑块边缘效应的定量评价及其生态学意义1827-1832

摘要：边缘效应是生态系统(斑块)边缘和生态过渡区所呈现出的生态效应.但由于景观性质、研究目标和斑块形状的变化,边缘效应影响的范围和程度差异较大.核心斑块与周边景观之间的相似性既可以增强边缘效应,也可以减弱边缘效应.正确理解和确定边缘效应的影响范围和程度直接关系到对野外环境观测数据的科学使用.许多情况下,由于未能正确认识一个生态系统(斑块)的边缘效应,时常会将在边缘效应地区获得的数据与系统内部核心区的观测数据混淆使用,得出一些不科学的结论.边缘效应的定量评价对于进行科学的野外环境观测,及其在自然保护区功能区设计和生物多样性保护中具有重要意义.但如何定量评价生态系统(斑块)的边缘效应目前还缺乏科学有效的方法.从分析边缘效应的概念和影响因子出发,结合地理信息系统,提出了开展定量评价斑块边缘效应的方法,并探讨了定量研究边缘效应的生态学意义.

县域人类活动与景观格局分析1833-1838

摘要：人类活动的长期持续作用会导致区域景观格局及景观生态功能的变化,反过来又会对人类的生存质量和可持续发展能力构成影响.因此人类活动与景观格局的关系及其调控一直是景观生态学研究的重要内容.以植被图、土地利用图和林相图为基础,应用GIS技术和景观格局分析方法研究了岷江流域汶川县人类活动与景观格局特征及其相互关系.结果表明:通过重要植被类型的分析,可以明确不同类型在各乡镇单元的优势程度及其生态完整性;基于不同主题图件的景观格局指数之间相关特征的相似性显著;3种图件在反映景观破碎化程度上具有相似的能力,而在反映景观异质性方面存在显著差异;景观的边界密度确实能够由景观中的人类活动要素(道路密度、居民点及工矿面积比例和农田面积比例)之间一定的组合关系进行较好的表达与解释.这也充分说明,通过人类活动要素可以在一定精度范围内预测景观的变化趋势;同时,对人类活动的合理调控与管理有助于生态恢复和景观安全格局的维持.因此,对县域土地利用、生物多样性保护和区域发展的规划和管理具有重要的参考价值.

丘塘景观土壤养分的空间变异1839-1845

摘要：理解土壤养分空间分布的异质性对于评价和管理土地资源具有重要意义.利用地理信息系统和地统计学方法定量研究了丘塘景观土壤养分的空间异质性特征.结果表明,土壤全氮的有效变程最大(为165 m),有机碳次之(102m),而全磷的变程最小(90m).土壤有机碳含量由高到低5个不同级别的土壤面积与丘塘景观整个面积的比值的变化范围较小(10.54%～23.15%),土壤全氮含量比值变化范围较大(5.79%～32.73%),土壤全磷的比值的变化范围最大(1.80%～42.06%).土壤有机碳和土壤全氮的分布情况较为一致,不同级别斑块分布也很相似,土壤有机碳含量高的地方土壤全氮也高.表层土壤有机碳和全磷的空间异质分布用球状模型拟合最佳,而全氮的空间分布规律更宜用指数模型来拟合.景观尺度的半方差拟合总体上优于斑块尺度.相对有机碳和全氮,全磷的空间异质性更多由随机因素(如人类施肥活动)引起和决定.土壤全氮的取样尺度应大于165m,而有机碳、全磷的取样距离则分别可大于103m和90m.

空间直观景观模型LANDIS在大兴安岭呼中林区的应用1846-1856

摘要：应用空间直观景观模型(LANDIS),研究有采伐和无采伐预案下大兴安岭呼中林区的森林景观的长期变化.用APACK计算每一个物种及各年龄级的分布面积.为了研究物种分布格局的变化,计算了物种分布的聚集度指数.研究结果如下:(1)在无采伐预案下,火干扰模式为低频率大面积高强度火烧;在有采伐预下,火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;(2)在无采伐预案下,火会造成各种群分布面积的强烈波动,但是对种群的年龄结构没有很大影响;在有采伐预案下,火对种群分布面积和年龄结构都没有很大的影响;(3)采伐能完全改变各种群的年龄结构,降低种群分布的聚集度,但是对各种群的分布面积并没有很大影响;(4)在有采伐预案下,各种群为增长型种群,增长量通过采伐取走,群落处于演替的干扰顶极状态;在无采伐预案下,各种群为稳定型种群(樟子松和偃松除外),大面积高强度火烧使群落产生较大的波动.结果表明,在呼中林业局,在没有人为干扰情况下,火干扰是森林景观变化的主导因素.自从有了人为干扰,采伐开始逐渐取代火干扰成为影响森林景观变化的主导因素.空间直观景观模型的一个挑战是模型的验证.由于缺乏详细的空间数据及模型模拟中的随机性,很难通过模型模拟结果与实地调查或遥感数据的比较进行验证.通过对火模拟、物种分布和物种组成的生态或生物学实现对模型进行验证.

遥感主体图的准确度对景观生态学研究的影响1857-1862

摘要：用各种案例系统地解释了遥感数据分类误差对景观指数误差的必然影响.一方面,遥感数据在各种时间和空间尺度上为景观生态学研究提供必需的土地类型数据;另一方面,遥感技术的灵活性和复杂性可以产生出各种质量的土地类型数据.但景观生态学方面的用户对土地类型数据基本上是没有选择地使用,甚至是不知好坏地使用,所以景观生态学的发现和结论具有不可避免的任意性.总结了在各种情况下景观指数的变动区间,指出了现实较低的遥感数据的分类准确度会引起更低的景观指数的准确度,当进行景观变化分析时,这种误差的放大效应将更加明显.当前,人们对除面积以外的景观指数的误差仍然束手无策,尽可能地提高遥感数据的分类准确度是唯一力所能及的办法.

地形对大兴安岭北坡林火迹地森林景观格局影响的梯度分析1863-1870

摘要：1987年大兴安岭"5.6"特大森林火灾,过火面积1.33×106 hm2.火后,不同的火烧强度区和岛状的未火烧区形成了一个异质镶嵌体,然而在自然演替和人为干扰作用下,十几年过去之后这种异质镶嵌体格局已经发生了明显变化.以大兴安岭北坡,图强林业区的育英和奋斗两个林场为研究区,总面积1.2×105 hm2,在景观尺度上,以遥感和地理信息系统为技术手段,将地形因子进行梯度划分,并运用分布指数和偏相关分析探讨了大兴安岭在1987年大火后森林景观在地形梯度上的变化情况.研究结果表明:森林景观在地形梯度上的格局发生了明显的变化,但是不同的景观斑块类型变化幅度不同,不同的地形因子对不同森林景观斑块类型变化的影响强度也迥异;偏相关分析表明地形对主要森林景观斑块类型之间的变化影响最大的是坡度,其次是海拔,坡向的影响不明显.

黄土丘陵小流域土壤侵蚀的时空变异及其影响因子1871-1877

干旱区典型农业绿洲的景观变化与原因分析1878-1883

摘要：应用GIS和RS技术,运用FRAGSTATS格局分析软件,从景观破碎度、分维数和分离度等综合分析了河西走廊武威绿洲的景观格局十多年的变化情况.并通过建立景观类型转移矩阵和转换图,详细描述了各类型间的转化情况.武威绿洲各项格局指数的变化都可表明人类影响不断加大,发生变化最大的在绿洲边缘地带.从人类活动和水资源的变化找到绿洲景观变化的驱动因子,并提出了可持续利用的对策.

基于PSR框架，针对土壤侵蚀小流域的土地质量评价1884-1894

摘要：土壤侵蚀与水土流失是我国土地退化的重要形式.建立基于"压力-状态-响应(PSR)"模式的土地质量指标体系能够比较明确反映出土地质量变化的因果关系,从而有助于决策者采取合适的土地政策和管理措施,进行退化土地的恢复重建.在我国水土流失较为严重的黄土高原丘陵沟壑区,选取安塞县大南沟小流域进行案例分析,分别以栅格(10m×10m)和小流域整体为评价对象建立起基于PSR框架,针对土壤侵蚀的土地质量指标体系.前者(以栅格为评价对象)的压力指标主要为坡度,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力和植被盖度,响应指标为土地利用类型;后者(以小流域整体为评价对象)指标包括3个方面,即基于栅格计算的指标、统计指标和格局指标.具体的的压力指标包括地形压力、耕地压力、农作物收入压力以及格局压力等指标,状态指标包括土壤侵蚀强度、土壤肥力、植物盖度、流域出口水土流失和格局状态指标,响应指标包括非农地面积比重和梯田占农地面积比重等指标.以小流域1998年土地利用图为基础,运用模型模拟和统计分析对小流域整体和小流域内土地质量的相对差异进行了评价.结果表明,小流域平均坡度27.85°,最大坡度高达59.39°,耕地平均坡度24.56°,耕地面积比重42.8%,农作物收入比重63%,小流域整体压力评价等级为5等;小流域平均土壤侵蚀强度为36.39t/hm2,流域出口的侵蚀总量为6.03t/hm2,土壤肥力低,植被盖度平均为2.83%;整体状态评价等级为4等;小流域非耕地面积比重为57.2%,梯田占耕地面积比重只有4.01%,小流域整体响应评价等级为4等.小流域内部土地质量的空间异质性较低,流域面积一半的土地质量等级均为4等.不同土地利用类型的土地质量差别较大,质量由高到低依次为林地/灌木林、荒草地、果园/经济林、休闲地、耕地.该研究可为流域土地规划和不同流

额济纳天然绿洲景观演化驱动因子分析1895-1902

摘要：额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内陆河流域黑河流域下游,近年来,随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少,额济纳天然绿洲景观退化严重.基于研究区近十几年来的景观演化总体特征,分别从气候因素、水文因素、人类干扰因素等几个主要的景观变化驱动因子入手,探讨其演化机制、揭示其演化规律.研究结果表明:黑河流域中、上游下泄地表径流量的锐减而导致研究区地下水水位下降、地下水矿化度升高以及水质恶化是额济纳天然绿洲景观发生退化的根本原因,绿洲人类活动强度的增加、绿洲关键区域的超载和过牧以及蒸发度指数的升高、湿润系数的下降均加剧了研究区景观退化的程度.

纸坊沟流域近60年来土地利用景观变化的环境效应1903-1909

摘要：以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究区,对该流域近60a来的土地利用景观变化的环境效应进行了较为系统的分析研究.结果表明,流域环境与土地利用景观变化密切相关.随着由林草植被占优的景观格局演变为由坡耕地占优的景观格局,流域环境状况逐步恶化,并在1958年达到最低点.1975年后,随着流域治理工作的开展,林草植被在景观中的优势度得以逐渐恢复,并经历了1995年的较为均衡的过渡阶段后,持续增加并重新恢复了其在景观中的优势地位.流域环境状况逐渐恢复乃至接近1938年植被未被破坏时的水平.社会经济环境因素的变化表明,生态环境建设不仅仅是单纯的林草植被恢复与重建的过程,而是一个生态和社会经济环境相互促进并有机发展和提高的过程.

基于地形和主风向效应模拟山区降水空间分布1910-1915

摘要：在ANUSPLIN和GIS空间分析技术的支持下,采用岷江流域内及周边地区共计51个雨量站的1988～2002年各月连续观测数据,模拟产生岷江上游面积达22919km2的流域范围内月平均降水量的空间分布栅格.为了体现当地季风方向和坡向之间的耦合效应,建立主风向效应指数(PWEI),并从DEM中提取海拔高度形成两个协变量,以雨量站的大地坐标位置作为独立变量.降水的模拟采用样条平滑技术,利用降水量值和4个变量的统计关系拟合产生样条表面,并进而结合DEM和PWEI栅格产生空间分辨率达500m的降水量栅格.依据归一化交叉检验值(GCV)确定平滑参数,并通过多次诊断运行实现平滑降噪,提高预测精度.统计结果表明,月平均降水量的预测误差变动在15%～42%之间,是现有雨量站分布条件所能实现的较好的结果.雨季(5～9月份)的预测误差远小于旱季,表明东南季风对迎风坡面有明显的致雨效应,并因PWEI的运用提高了模拟精度;旱季PWEI效果不明显,降水分配主要依赖地形.和单纯利用海拔高度一个变量相比,增加PWEI可使全年平均预测误差降低3.0%左右.

黑河中下游绿洲生态安全评价1916-1923

摘要：生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全,尤指自然和半自然生态系统的安全,即生态系统完整性和健康的整体水平反映.生态安全是维护地区或国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态, 能为整个生态经济系统的持续发展提供生态保障.从水安全、土地安全、经济社会安全出发,选取水资源量供需比、地表水质量、地下水埋深和地下水矿化度4种水安全评价指标;土地人口承载度、林地覆盖率、草地载畜度、绿洲面积变化率、绿洲土地沙化率、绿洲土地盐碱化率和抗灾度等7种土地安全评价指标;人均GDP产值、单位面积农业生产总值、农民人均纯收入、绿洲人口密度、城市化率和文明度等经济社会安全评价指标;共计17项,建立了绿洲生态安全评价综合指标体系.然后,应用综合评价法、层次分析法和GIS等多种方法与手段,在绿洲尺度上对黑河干流中下游地区的张掖、临泽、高台、鼎新和额济纳5个绿洲进行绿洲生态安全综合评价.评价结果显示: 自黑河中游至下游,各个绿洲的生态安全状况依次降低,最下游的额济纳绿洲生态安全仅为4级的差状态.其中,水安全是关键,土地安全是载体,经济社会安全是保障,以上几方面相互关联,共同作用导致绿洲的生态安全综合水平.

武钢工业区绿地景观格局分析及综合评价1924-1930

摘要：城市绿地作为工业区生态系统中主要的自然成分和初级生产者,在改善环境质量、调节生态平衡、维持生态安全上具有不可替代的作用.近年来,城市绿地景观生态研究虽然得到普遍关注,但现有的研究多倾向于一般空间格局分析,针对不同功能区的绿地景观生态综合比较评价研究却少见报道.以武钢工业区为例,选用IKONOS为主要信息源,结合外业调查,建立工业区绿地地理信息系统,以景观生态学理论为指导,从物种丰富度、群落结构、绿地类型斑块特征、景观异质性等方面进行了武钢工业区绿地景观生态学分析,并运用主成分分析法,对不同功能区绿地景观生态学作了综合评价,为区域景观生态综合评价提供一定的参考.研究结果表明:工业区中普遍运用的是抗性较强的树种,种类较丰富,其中物种数量为7～8的斑块出现频率及面积均最高.武钢绿化覆盖率为30.58%,绿地破碎,主要由中小型绿地斑块组成,附属绿地是工业区绿化主体.公园绿地物种搭配最为丰富,绿化质量较高,其它绿地空间呈团聚状态分布,防护绿地形态格局比较简单,生产绿地分离度最大(0.718).不同区域绿地景观格局表现差异显着,生活区绿地斑块规模普遍较大,绿化覆盖率高(43.27%),景观多样性高(3.39);主厂区绿地破碎度为1.3246,物种丰富度低(0.8941);工业港绿地物种丰富多样(1.1765),各景观格局指数居中.通过主成分分析,利用主成分与贡献率乘积的累积值,对不同区域绿地进行景观生态学综合评价,将评价指标综合为景观格局及物种多样性2项指标,由于主厂区绿地破碎,覆盖率低,分布不合理,物种单一,生活区普遍较好,最后得出生活区绿地景观生态最优,工业港次之,主厂区最差.该方法为绿地景观生态评价指标选择提供了一定的参考价值,为工业区绿地系统的景观结构优化提供依据.

南昌地区城市建成区景观结构特征对建设用地扩张的影响1931-1937

摘要：利用南昌地区1988～2000年期间的4景城市建设用地分布图和叠图代数计算方法,分两个比较时段(1988～1991年及1998～2000年)研究了快速城市化地区建成区景观格局特征对建设用地扩张的影响;重点分析了边缘非城镇像元的邻域特征、非城镇像元与最近建成区像元的距离以及建成区斑块的规模对边缘及全区非城镇像元向建设用地转化比率的影响.结果表明,非城镇边缘像元的邻域水平与其向建设用地转化比率之间的相互关系可以用一阶直线方程加以表述;非城镇像元与最近建成区像元之间的距离对转化率的影响呈幂函数关系,建成区斑块规模的对数与周围非城镇像元向建设用地转化比率之间的关系可以用二项式方程进行拟合.尽管两个比较时段之间的城市化程度差异明显,但拟合方程的类型保持一致,表明建成区格局特征对新增建设用地的影响是一种机制性的联系.最后探讨了将上述相关关系引入城市化景观动态模拟研究中的可能性以及在具体变量赋值过程中应当注意的有关问题.

像元尺度上不确定性对空间景观直观模型模拟的影响1938-1949

摘要：LANDIS模型是模拟自然和人为干扰下森林景观变化的空间直观景观模型.模型把景观概念化为由相同大小的像元或样地组成的格网.在每一个像元上,模型要求输入物种和年龄组信息.但是,由于研究区一般由成千上百万个像元构成,不可能通过实际调查获取每一个像元上的物种和年龄组信息.因此,采用了一种基于小班的随机赋值法从森林调查数据中获取每一个像元的物种和年龄组信息.该方法是一种基于概率的方法,会在LANDIS模型模拟的物种和年龄组信息的输入中引入不确定性.为了评价由基于小班的随机赋值法所引入像元尺度上的不确定性对模型模拟结果的影响,用蒙特卡罗模拟法进行不确定性分析.对LANDIS模型模拟的每一个物种,用众数年龄组发生频率来定量化单个像元上年龄组信息的不确定性,用所有像元上的众数年龄组平均发生频率来定量化年龄组信息在像元尺度上总的不确定性.平均发生频率越高,不确定性越低.为了评价基于小班的随机赋值法对景观尺度上模型模拟结果的影响,计算了每一个物种在整个研究区内的面积百分比和聚集度指数.变异系数越大,不确定性越高.对所有物种,年龄组信息不确定性在模型模拟的初期是比较低的(平均发生频率大于10).种子传播、建群、死亡和火干扰使模型结果的不确定性随模拟时间增加而增加.最后,不确定性达到稳定状态, 达到平衡状态的时间与物种寿命接近.此时,初始的物种和年龄组信息不再对模型结果有影响.在景观尺度上,物种分布面积百分比和由聚集度指数所定量化的空间格局并未受像元尺度上不确定性增加的影响.因为LANDIS模型模拟研究的目的在于预测总的景观格局变化,而不是单一的事件,所以,基于小班的随机赋值法可用于LANDIS模型的参数化.

秦岭中段南坡景观格局与大熊猫栖息地的关系1950-1957

摘要：景观格局是各种生态过程在不同尺度上作用的结果,同时景观格局强烈影响着生境内种群的生物学过程;种群的结构和分布状况同栖息地景观格局之间存在一定的联系.借助遥感和地理信息系统软件,对秦岭中段南坡地区3个保护区(佛坪、长青和观音山)大熊猫栖息地的景观格局及其与大熊猫活动痕迹密度之间的关系进行了研究.该研究首先绘制了景观类型格局图并进行总体斑块格局分析,其次分别从保护区尺度和1 km2尺度分析平均斑块分维数、破碎度指数和香农多样性指数,以进行比较;最后在1km2尺度上统计分析大熊猫活动密度同景观格局指数分布的相关性.研究结果表明:(1)各自然保护区内的景观格局存在着差异性,佛坪保护区景观多样性水平较高,长青保护区居中,观音山保护区最低;(2)各保护区内部受人为干扰和生境恢复程度不同,使得景观破碎化程度在佛坪保护区最低,长青保护区居中,观音山保护区最高;(3)大熊猫活动密度有集中分布的趋势,高密度区域主要分布在佛坪中部和长青北部;(4)在1km2尺度,3个保护区大熊猫活动痕迹密度同景观指数格局之间存在不同的相关性,说明不同的景观格局会影响到大熊猫的活动和生境利用.

景观动态的Markov模型研究——以长白山自然保护区为例1958-1965

摘要：在Markov模型假设的基础上,利用长白山自然保护区1975年MSS、1985年和1997年TM卫星遥感数据,在遥感图象处理软件和GIS软件协助下,对遥感影像的计算机监督分类结果(共分为13类)进行处理,对Markov模型的可利用性进行分析与检验,得出长白山自然保护区景观变化无后效性,符合Markov模型条件.根据1985～1997年转移概率计算步长10a(1985～1995年)的转移概率矩阵,从1975年计算1985年各景观类型的面积与1985年各景观类型的实际面积值对比,计算得χ2＞χ20.05(12);再分别用1975～1985年和1985～1997年的转移矩阵计算1995年和2047年各景观类型的面积, 分析得χ2＞χ20.05(12);对两阶段的转移概率矩阵分析得到χ2＞χ20.05(144);说明两阶段的Markov转移过程不具同一性,属于两个不同的Markov过程.不同景观类型转移方式对χ2值的贡献率可以说明其对景观动态的重要性,分析结果表明有重要贡献的类型分别为:阔叶红松林52.00%＞山杨白桦林24.66%＞云冷杉林11.42%＞落叶松林2.43%,说明这4种景观类型的转移方式对长白山自然保护区的景观动态起重要作用,尤其以阔叶松林的作用最大;同时对Markov模型在长白山自然保护区长期景观变化预测的可行性进行了探讨,在自然条件不稳定的情况下不可作准确的长期预测.