快速城市化背景下上海绿色空间景观格局梯度及其多样性时空动态特征分析

以上海典型快速城市化地区为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3移动窗口法对1997年、2000年、2005年、2008年和2015年5个年份上海绿色空间的景观格局梯度及其多样性时空动态进行分析。随城市发展的绿色空间梯度变化和景观多样性的空间显式化研究可以帮助理解景观格局-过程关系,同时为城市景观格局优化和管理提供支持。结果表明,(1)1997—2015年间,研究区总体上以建设用地的增加和绿色空间的总量减少为典型特征,农田景观面积比例PLAND减少了32.85%,森林绿地PLAND增加了9.44%,水体PLAND增加了1.58%,建设用地PLAND增加了28.59%。(2)研究区绿色空间的景观格局随着城市空间多方向的扩张变化明显,同心矩形带梯度模式分析和多向梯度模式分析结果显示,近20年来,在矩形环4以内中心城区森林绿地PLAND、斑块数量NP、斑块密度PD、景观形状指数LSI的增加,表明中心城区森林绿地景观破碎化越来越严重,人工痕迹较重。在矩形环5以外区域森林绿地PLAND、LPI的增加及NP的下降表明郊区森林绿地景观表现出一定的集聚性;在矩形环5以外区域农田PLAND、最大斑块指数LPI的下降和PD、LSI的升高表明建设用地的扩张使原本均一化的农田景观越来越破碎,形状也越来越复杂。(3)景观多样性时空动态变化分析表明,1997年仅中心城区景观多样性SHDI较低,而2015年SHDI在整个研究区均呈下降趋势。     

基于宏基因组(metabarcoding)技术的橡胶种植对林下节肢动物多样性的影响

地处热带边缘的西双版纳地区近几十年来土地利用方式发生巨变,热带森林逐渐被单一种植橡胶林所替代。探讨森林-橡胶林镶嵌格局对节肢动物群落组成和多样性的影响,分析节肢动物群落分布格局的驱动因素,以期为残存森林的保护提供相关科学数据。以西双版纳纳板河流域不同景观梯度下的片段森林和橡胶林为研究样地,采用马氏网诱集法,结合宏基因组(metabarcoding)技术调查林下节肢动物多样性和群落组成。结果表明:(1)基于metabarcoding技术,从橡胶林和片段森林林下马氏网中共得到397个可操纵的分类单元(OTUs),其中,片段森林中共收集到节肢动物18目347个OTUs;橡胶林收集到节肢动物14目136个OTUs。(2)片段森林中节肢动物物种多样性显著高于橡胶林;非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,橡胶林和片段森林中节肢动物群落组成具有显著差异,片段森林节肢动物群落beta多样性大于橡胶林。(3)在景观尺度上,影响节肢动物物种多样性和群落分布的主要因素为森林覆盖率;在样方尺度上,影响橡胶林节肢动物物种多样性的主要因素为胶树年龄和到森林边缘距离;影响森林节肢动物物种多样性的主要因素为片段森林面积、树种多样性、到森林边缘距离、坡向和海拔。森林覆盖率、树种多样性、橡胶林到森林边缘距离和胶树年龄等因素都与节肢动物多样性呈显著相关性,因此,在选择橡胶林种植区时需考虑森林覆盖率、树种多样性及橡胶林到森林边缘距离等因素,且森林覆盖率达50%以上显著有利于生物多样性保护。该研究结果可为森林和橡胶林的管理提供数据资料和科学依据。     

城市道路防护绿地对空气微生物污染的屏障作用

深入研究城市道路防护绿地对空气微生物污染的屏障作用,对城市空气污染的控制、环境质量的改善以及城市道路绿化的科学配置具有重要指导意义。以北京市西土城路旁边3块不同结构防护绿地为研究对象,在垂直道路不同距离设置取样点,用平皿沉降法同时采样,带回实验室培养计数。通过分析道路及其防护绿地内空气细菌、霉菌种类和所占比例,细菌、霉菌的水平扩散特征和道路防护绿地的减菌效应,以及基于空气细菌污染防治的城市道路防护绿地宽度。结果表明,(1)城市道路空气微生物主要以细菌为主,占99.4%,霉菌占0.6%;道路防护绿地中空气细菌占96.2%,霉菌占3.8%,霉菌数量比道路略高。细菌优势菌群包括Micrococcus,Staphylococcus,Bacillus,Microbacterium,Arthrobacter;霉菌优势菌群包括Alternaria,Penicillium,Aspergillus,Cladosporium。(2)道路防护绿地空气总微生物浓度和空气细菌浓度水平梯度变化一致,表现为从道路中央到距林缘15 m处急剧降低,距林缘15~55 m范围变化不大。(3)3块绿地对空气细菌污染有显著防护效果,减菌效应都达到了70%以上,以乔灌草混交结构绿地防护效益最佳,达到90%以上;但防护绿地对空气霉菌的防护效果不明显。(4)在该研究背景下降低城市道路空气细菌污染的单侧最佳防护宽度应在15 m以上,10 m以上宽度也有一定防护效果。(5)城市道路防护绿地树种选择应以乔木树种为主,合理搭配灌草景观植物,优先选择具有滞尘、杀菌、吸收SO2等特殊功能的树种。绿化空间结构配置北方城市以乔灌草复层结构为主,南方城市以多树种混交的乔草结构为主。     

基于LandsatTM影像的武汉市热岛效应研究

采用定量遥感与GIS相结合的方法,利用武汉市2006年TM遥感影像,定量分析武汉市植被指数和热岛效应的关系和空间分布。在空间剖面上,研究了植被指数（NDVI）与地表辐射温度的关系并对植被指数（NDVI）与地表辐射温度进行了回归拟合。在此基础上,研究了武汉市热岛空间分布,解释了武汉市热岛等级空间分布的特点。研究结果表明：植被指数（NDVll与地表辐射温度存在着明显的负相关性;随着植被覆盖的变化,城市建设用地的地表辐射温度明显比其他土地类型敏感;城市中工业区和人口活动密集的商业区热岛强度高;水体和绿地对于分割城市热岛和缓解热岛效应有显著作用。该研究可为城市生态规划、用地合理布局等提供参考。     

卧龙自然保护区冷杉-铁杉林木本植物多样性在冷箭竹更新恢复过程中的变化特征

为阐明冷箭竹(Bashania faberi)开花枯死后的自然更新恢复过程中,冷杉-铁杉林内木本植物多样性的变化特征,洞悉亚高山森林植被在群落内部扰动影响下木本植物的响应,以四川卧龙自然保护区"五一棚"区域内的森林固定样地为研究对象,采用常规群落学调查方法,分析冷杉-铁杉林内冷箭竹更新恢复前期与后期的木本植物多样性特征.结果表明,木本植物中乔木树种的种类组成、多样性指数在冷箭竹更新恢复前期与后期之间没有显著变化(P 0.05),灌木植物的种类和同种植物的重要值以及多样性指数在前后期都有明显的变化,种类和多样性指数都略有增加(P 0.05);且不同样地在更新恢复的前后期,木本植物的多样性表现出不同的变化规律,海拔3 000 m以下的样地乔木树种的变化较小,海拔3 000 m以上样地有显著性变化;而灌木植物多样性在所有样地中都具有明显的差异,呈略微增长趋势;同时,不同样地之间在冷箭竹更新恢复前后期的乔木树种多样性,两两之间相差不明显,灌木植物在前期彼此相差较大,后期仅个别样地、个别指数有显著性差异,其余都无明显的统计学意义.本研究结果体现出演替顶级群落物种组成的稳定性,物种多样性在竹子更新恢复过程中的波动性,以及不同生活型植物(乔木树种、灌木植物)对环境变化适应的差异性,这为制定生物多样性保护与野生大熊猫栖息地生态恢复的策略提供了依据.(图3表4参54)     

北京不同功能绿地昆虫群落组成和生物多样性特征

昆虫资源的保护有利于促进城市生态环境可持续发展,而城市绿地昆虫群落组成和生物多样性特征是昆虫资源保护的基础。对北京市建城区五环内5种主要功能绿地的昆虫资源进行了抽样调查、标本采集与鉴定,旨在为北京市主要功能绿地昆虫资源建立数据基础,为城市昆虫资源的保护提供科学依据。结果表明:采集到的昆虫隶属于14目105科,其中半翅目最多,占总数的41.17%,鞘翅目次之,占总数的22.16%。不同功能绿地昆虫个体数量表现为公共设施绿地居住区绿地道路绿地防护绿地公园绿地;昆虫物种数表现为居住区绿地公共设施绿地道路绿地=公园绿地防护绿地。5种功能绿地的昆虫多样性指数存在显著性差异(df=4,F=3.079,P0.05),其中,居住区绿地最高,公共设施绿地最低;不同绿地之间优势度指数亦存在显著性差异(df=4,F=2.537,P0.05),其中,居住区绿地最低,公共设施绿地最高。5种功能绿地的昆虫物种相似度系数较低,q值在0.275 5~0.402 3之间,均为中等不相似。综上,不同功能绿地的植物组成、人类干扰和管理方式影响着绿地昆虫资源。     

南京市主要绿化树种对大气固体悬浮物净化能力及规律研究

对南京市不同功能绿地类型的26种主要绿化树种净化大气固体悬浮物的能力进行监测分析,研究不同功能区主要树种叶片滞尘量的季节变化,应用SAS软件,综合考虑单位面积滞尘量、单叶滞尘量、干重滞尘量3种指标对绿化树种滞尘能力进行聚类评估.结果表明,大部分绿化树种叶片滞尘量的季节变化为春季高、夏季降低、秋季增高、冬季达最高,这与空气中悬浮颗粒物含量季节变化的规律相一致;同一树种在不同地点的叶片滞尘量可以反映树木所在环境空气质量,灵谷寺公园和栖霞山空气质量优于梅山钢铁厂和宁镇公路;不同树木类型间滞尘能力差异较大,灌木滞尘量最大,常绿乔木其次,落叶乔木最小.     

合肥环城公园植物群落结构动态变化

公园植物群落是城市绿地和生态系统的重要组成部分,研究其群落的结构与动态变化具有重要的意义。以合肥环城公园植物群落为研究对象,运用样方调查法,选取环城公园6个景区62个固定样地,对树种组成、径阶结构、健康状况、物种多样性等指标进行调查和计算,并将2016年调查数据与1997年和2004年的历史数据进行对比分析,研究近20年合肥环城公园植物群落结构动态变化,探索未来公园植物群落发展趋势,以期为今后环城公园植物景观营建以及类似的城市公园绿地植物群落配置提供借鉴和依据。研究结果表明:(1)1997年、2004年和2016年公园植物群落中乔木层种类分别为62、46和47种,密度分别为17.42株/100 m~2,7.45株/100 m~2和6.68株/100 m~2,可见乔木层植物种类和数量均呈连续减少趋势,密度也随之下降,但灌木层植物种类1997年几近于无,2004—2016年种类从23种增加到29种,密度从5.58株/100 m~2增加到14.19株/100 m~2,种类和数量均增加较快;(2)1997—2016年,树木径阶10 cm及30 cm的数量占比分别从18.80%、10.53%增加到37.08%和22.83%,树木高度5 m及15 m的数量占比分别从1.21%、5.56%增加到16.91%和14.86%,可见近20年环城公园中幼龄树木和老龄树木的占比持续增加,其成因是人为补植小树、少量天然更新及原树木生长的共同结果;(3)群落树木整体健康水平下降,健康状况达基本健康及以上的树木数量占比由89.39%下降至60.03%;(4)常绿植物数量呈增加趋势,6个不同景区常绿/落叶植物比有较大差异;(5)乔木层植物多样性几乎无变化,灌木层植物多样性增加明显,草本层植物种类单一,分布区域小。建议今后在环城公园绿地经营管理中注意维持乔木层的合理结构,应用群落中的林隙效应增植可进入乔木层的树种,同时加强对公园内大树的养护管理,提高树木整体的健康水平,选用当地灌木和草本种类增加群落垂直层次,提升群落自然度,避免林下地被单一化。     

城市森林生态系统滞纳空气颗粒物功能向生态系统服务的转化率

生态系统服务是生态系统功能中有利于人类福祉的部分,生态系统功能向服务的转化研究成为未来生态系统服务评估的重要发展方向.以大气环境污染较为严重的北京市和陕西省关中地区的城市森林生态系统为例,利用气溶胶再形成法,研究不同树种和污染区城市森林生态系统滞纳空气颗粒物能力,探讨其向服务的转化率问题.结果表明,城市森林生态系统中不同树种滞纳空气颗粒物功能向服务的转化率存在差异,雪松最高,达95%,而白皮松最低,仅为47%,树种滞纳颗粒物能力与转化率没有必然联系,电镜扫描结果显示与叶表微观结构特征如气孔大小或多少、绒毛长短、蜡质层有无等有关.空气污染强度不同的多个城市中,转化率为宝鸡西安咸阳韩城杨凌渭南铜川,空气污染严重的城市转化率较高,空气质量优越且颗粒物含量少的城市,转化率相对较低.因此,叶片表面结构和树种所处地区的空气污染程度共同决定了城市森林生态系统滞纳空气颗粒物功能向服务的转化率;空气质量较差地区应增加绿地面积、提高植被覆盖率,有针对性地选择转化率较高的树种.     

张广才岭森林时空变化对步甲群落多样性的影响

研究中国北方地区成熟林、次生林和人工林生物多样性及群落结构,了解不同森林类型对物种的保育作用,可为生物避难所的选取和保护工作提供科学依据。为研究中国温带地区不同森林类型生物多样性,采用陷阱法对张广才岭森林中人工落叶松林、次生白杨林、次生混交林、成熟混交林和成熟针叶林5种典型森林生境中的地表步甲群落进行调查,在每种森林中设置4个重复样方,共20个样方,在每个样方中设置4个陷阱,在步甲的主要活动期(6—8月)内每隔2周收集1次陷阱内的昆虫样本,共捕获9 073头步甲。采用生态学多样性指数对群落组成进行分析,基于和弦标准化的预期物种共享(CNESS)相异指数的非度量多维标度法(NMDS)分析步甲物种周转率,并统计不同时间动态下步甲群落多度、丰富度和多样性变化,旨在分析并比较成熟林、次生林和人工林对生物多样性保护的作用。结果表明:次生白杨林步甲群落物种多样性最高,Shannon-Wiener多样性指数H'为2.37,人工林步甲最低,仅为1.99;人工林步甲群落结构与天然林差异较大,天然林中多样化的生态环境维持较高的步甲群落β多样性;在天然林中,步甲多度、丰富度和Simpson多样性指数随时间变化具有相似的变化趋势,而与人工落叶松林差异明显。由此认为,天然林对物种的保育作用是无可替代的,目前大规模种植单一种类的树木对维持森林生物多样性是不利的,改善中国森林生物多样性最有效的方法是任林地自然发展。     

古田山国家级自然保护区常绿阔叶林类型及其群落物种多样性研究

在群落调查的基础上，分析了古田山自然保护区常绿阔叶林的群落类型和群落物种多样性特征．结果表明：古田山自然保护区常绿阔叶林主要有6种类型(群系)，即甜槠林、栲树林、野含笑-钩栗林、青冈林、虎皮楠-甜槠林、乌冈栎-青冈林，并对各群落类型的结构和物种组成进行了描述．从各群落的外貌、结构和种类组成上看，均具有我国典型常绿阔叶林的基本特征．不同群落类型其物种多样性大小不同，栲树林和野含笑-钩栗林物种多样性较高，虎皮楠-甜槠林和乌冈栎-青冈林物种多样性较低．在群落垂直结构中，灌木层→乔木层→草本层物种多样性依次降低，乔木层与灌木层之间物种多样性差异不显著，草本层的物种丰富度、物种多样性指数均明显小于乔木层和灌木层．与邻近4个山地常绿阔叶林物种多样性相比较，古田山常绿阔叶林物种多样性比纬度位置高的黄山和大别山要大，但比纬度位置低的乌岩岭和缙云山小．     

重庆缙云山常绿阔叶林群落物种多样性与土壤因子的关系

探讨了缙云山常绿阔叶林物种多样性的变化特征，并运用去势典范对应分析(DCCA)方法，分析了不同样方中土壤因子与群落多样性指数之间的关系．结果表明：(1)17个样方中物种丰富度指数是草本层最高，均匀度指数是乔木层最高．(2)土壤含水量和水解氮与乔木层物种丰富度和均匀度相关性明显，有效磷和乔木层均匀度有明显相关；全氮含量和有机质含量与草本层物种的均匀度有明显相关．(3)多酚氧化酶活性和乔木层物种的均匀度有明显相关，转化酶活性与乔木层物种丰富度和均匀度均有一定相关，多酚氧化酶活性和酸性磷酸酶活性与草本层的物种均匀度和丰富度有明显相关．图2表3参20     

Wood Density as a Conservation Tool: Quantification of Disturbance and Identification of Conservation‐Priority Areas in Tropical Forests

Abstract: Inventories of tree species are often conducted to guide conservation efforts in tropical forests. Such surveys are time consuming, demanding of expertise, and expensive to perform and interpret. Approaches to make survey efforts simpler or more effective would be valuable. In particular, it would be good to be able to easily identify areas of old‐growth forest. The average density of the wood of a tree species is closely linked to its successional status. We used tree inventory data from eastern Borneo to determine whether wood density can be used to quantify forest disturbance and conservation importance. The average density of wood in a plot was significantly and negatively related to disturbance levels, with plots with higher wood densities occurring almost exclusively in old‐growth forests. Average wood density was unimodally related to the diversity of tree species, indicating that the average wood density in a plot might be a better indicator of old‐growth forest than species diversity. In addition, Borneo endemics had significantly heavier wood than species that are common throughout the Malesian region, and they were more common in plots with higher average wood density. We concluded that wood density at the plot level could be a powerful tool for identifying areas of conservation priority in the tropical rain forests of Southeast Asia.     

东北过伐林灌木层物种多样性与林分因子的典型相关分析

研究林分特征尤其是经营上可以控制的因子对生物多样性的影响，将有助于制定合理的经营措施来维持和保护生物多样性，本文作者以我国东北过伐林区3种典型天然林类型为对象，采用典型相关分析方法，研究影响灌木层物种多样性的主要因子。结果表明：影响灌木层物种多样性的主要因子包括土壤含水率，树种多样性和林分密度；灌木层多样性组的变异被林分组第一典型变量解释的比例为68.32%,仍有31.68%的变异不能得到解释。     

浙江古田山自然保护区青冈林植物物种多样性研究

分析了浙江古田山自然保护区青冈林的植物区系组成和群落物种多样性。结果表明，8个样地中共有维管束植物147种(含变种)，隶属51科92属。其中蕨类植物5科7属14种，裸子植物1科1属1种，被子植物45科84属132种。青冈林植物区系成分复杂，具有较高的热带成分比例。群落科、属、种组成多样性较高，植物种类丰富，组成复杂。群落垂直结构中，物种多样性依灌木层→乔木层→草本层的次序递减，乔木层、灌木层的物种多样性指数明显大于草本层。     

不同林龄木麻黄人工林生物多样性与土壤养分状况研究

木麻黄（Casuarina equisetifolia）是我国东南沿海海岸防护林骨干树种。本文对广东省茂名市木麻黄防护林开展了不同林龄的种群结构、植物多样性、以及土壤养分特征的研究。结果表明,滨海沙地木麻黄群落在生长过程中有明显的自疏现象,18年林个体数（975株·hm-2）不足3年林个体数一半（2350株·hm-2）,3年至6年龄木麻黄生长最快。调查林地内共有植物27种,其中灌木8种,草本植物18种。随林龄的增长,林下植物种数显著增加,多样性指数、均匀度指数逐步增加,优势度指数下降。林地土壤有机碳、全氮与速效氮供应水平极低;土壤磷供应相对较好,表层有效磷一般高于3.5mg·kg-1。土壤有效养分与植物多样性显著相关,显示养分是植物定居的主要限制因素。结果表明,木麻黄林结构简单,生物多样性低,土壤养分贫乏。     

昆嵛山盐肤木RhuschinensisMill．群落特征及其物种多样性

根据野外典型样方调查结果,以群落植物种类组成、群落外貌特征、群落垂直结构特征、群落多样性几项指标,分析山东半岛昆嵛山国家级自然保护区盐肤木Rhuschinensis群落特征。结果表明：盐肤木群落共出现种子植物66种,隶属于32科57属。在盐肤木群落属的区系组成中,群落植物主要由温带区系和热带区系成分组成,其中温带植物属占显著优势,其次为热带分布属,说明该群落具有明显的温带性质,并具有过渡特征。群落层次分明,有乔木层、灌木层、草本层3个层次,各层次的优势种依次为盐肤木和赤松Pinusdensiflora、麻栎Quercusacutissima、披针叶苔草Carexlanceolata。盐肤木群落的物种多样性由高到低依次为灌木层、乔木层、草本层,低均匀度导致物种丰富度最高的草本层具有最低的物种多样性。调查显示盐肤木幼苗幼树多,自我更新良好,群落处于稳定增长状态。通过对群落特征和物种多样性的研究,揭示了昆嵛山盐肤木群落的自然生态规律,为保护和开发利用盐肤木提供了科学依据。     

岷江上游林草交错带祁连山圆柏群落的物种多样性及乔木种群的分布格局

应用5种多样性指数对祁连山圆柏群落的物种多样性进行了研究，并采用相邻格子样方法测定了乔木种群及其各立木级的分布格局．结果表明，灌木层的物种多样性偏低，而草本层多样性较高，群落总的物种多样性(以丰富度表示)较高．群落总的物种多样性较高是由于较低的灌木层多样性与较高的草本层多样性综合作用的结果，与放牧影响、阳坡的干燥环境有关，可能是林草交错区固有的特点．乔木种群的分布格局呈现出集群分布，但在其发育过程中显示了动态变化的特征，即在幼苗和小树阶段为集群分布，到了大树阶段转变为随机分布或均匀分布．表6参32     

川中半自然型防护林演替过程中的物种多样性

四川中部绵阳官司河流域的半自然型林是长江中上游地区防护林的一个较典型类型。本文以它为研究对象，对群落的物种多样性及其在次生演替过程中的动态变化趋势进行了初步研究，并结合影响多样性的几个主要环境因子进行了相关性分析。结果表明：（1）现阶段该防护林的植物种类组成和群落结构均较简单，松、柏、栎混交的针阔叶林占绝对优势，其物种多样性较小，但随着群落次生演替的进展，各层次的多样性趋于增加；（2）用灰色系统理论的关联度分析方法研究群落的物种多样性与主要环境因子的相关性是可行的。经测定，研究区的土壤pH值，外界干扰度和土壤含水量等指标对防护林的物种多样性有显著的影响。图2表3参16     

西双版纳补蚌地区望天树林近20 a来物种多样性变化研究

通过对1988年和2006年西双版纳补蚌地区望天树林样方资料的比较研究,探讨了望天树林群落近20a来在物种多样性方面的变化.研究结果表明,在2006年的样方中,望天树仍然具有最大的优势度,该群落仍然是以望天树为优势种的单优群落.在群落自身演替以及外界环境干扰的影响下,幼树、灌木和藤本植物种类和数量明显增加,而草本植物和附生植物减少.分析乔木层的物种多样性变化发现,尽管2006年样方在植物种类和数量上都要高于1988年样方,但辛普森指数和均匀度指数并未增加,很可能是样方中形成了林窗的结果.另外,乔木层中物种优势度变化非常明显,少数优势种衰退了,少数变得更优势.1988年的两个样方中分别有50%和40%的物种被后来的物种所取代,物种替换现象特别显著,外界环境的干扰可能是导致物种成分替换的主要原因.图2表1参23