土壤、土地利用多样性及其与相关景观指数的关联分析

土壤作为人类赖以生存的物质基础,与土地利用之间存在密切联系,土壤类型及属性的差异很大程度上决定了土地利用的方式,同时土地利用方式的不同也间接地改变着土壤类型、性质及功能多样性的格局。在人地矛盾、人与自然矛盾不断加剧的今天,研究土地和土壤的空间分布格局变化及两者之间的交互关系具有重要意义。利用土壤多样性理论和景观生态学原理综合分析土壤、土地利用类型的空间分布格局,并借助空间网格的概念量化分析土壤和土地利用类型的空间分布情况。以河南省中南部样区为研究对象,利用仙农熵变形公式计算了1 km×1 km、3 km×3 km、5 km×5 km 3种网格尺度下的土壤和土地利用的空间分布多样性和各县市的土壤和土地利用构成组分多样性,运用ArcGIS探讨了多样性指数与景观指数之间的关联性,综合评价研究区的土壤类型空间分布与土地利用空间分布格局的相互性。研究表明：同一种土壤和土地利用类型的空间分布多样性指数在异网格尺度下具有相似的分异规律;土地利用与土壤类型的构成组分多样性之间不具有明显的相关性,土壤类型均匀分布的地区,土地利用类型不一定会均匀分布,而两者的平均斑块面积之间具有明显的相关性,土壤斑块的大小对土地利用斑块的大小影响较大,土壤类型的空间分布特征在一定程度上,将影响土地利用的空间分布格局和变化过程;土壤类型的面积指数、平均斑块面积指数分别与土壤空间分布多样性之间具有较好的相关性,相关系数分别为r2=0.990、r2=0.599。而土地利用的面积指数、平均斑块面积指数与土地利用空间分布多样性指数之间的相关性较差,相关系数分别为r2=0.437、r2=0.034。土壤的平均斑块形状指数与多样性指数之间存在一定正相关关系,相关系数为r2=0.612;但土地利用的形状指数与多样性之     

上海市公园植被景观格局

在GIS技术支持下,应用景观生态学方法,选取植被景观构成、斑块密度、边缘密度、聚集度指数、蔓延度、Shannon多样性指数、景观连接度指数等景观格局分析指标,从植物群落角度对上海市建成区范围内的5个公园进行植被景观格局分析.结果表明:(1)在所调查的五个公园中,植被基本以常绿阔叶林为主,其次是落叶阔叶林,存在物种多样性较低、群落结构简单的问题;(2)研究区内的景观主要受到少数几种植被类型控制.且优势斑块空间分布较为集中,不同植被类型连续性较好,在功能和生态过程上联系紧密;同一类型的植被邻近程度较高.除优势斑块外,其他景观类型分布较为均匀,空间异质性程度较大,物种的空间配置比较多样化;(3)有些公园因为存在大面积的人工建筑使得相同类型的植被在空间上被分割,从而出现破碎化程度较高、景观边缘密度较大、蔓延度较低等的问题.     

江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应研究

土地覆盖是生态系统的重要组成部分,其具有明显的空间尺度(包括空间粒度和幅度)属性,而尺度问题是景观空间研究的关键环节之一。为了探究江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,在GIS和RS技术支持下,以江苏省原生滨海湿地2017年高精度遥感影像为基础,编制了景观类型图,选取一系列经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨江苏省原生滨海湿地景观多样性及其粒度效应,为选择适宜粒度进行土地覆盖的景观指数计算和尺度转换提供理论依据。结果表明,不同土地利用景观斑块密度、蔓延度指数、凝聚度指数、平均形状指数、面积加权分维数指数、丰富度指数、Shannon多样性指数、均匀度指数基本表现为林地最大,灌木地其次,未利用地、建设用地和水域最小;分离度指数耕地和未利用地最大,草地和水域其次,建设用地最小。在1—60 m粒度范围内,粒度增加对优势景观有加强作用,随着粒度逐渐增大,景观中的优势覆盖类型面积比率增大,其他景观覆盖类型面积逐渐减少。随粒度不断增加,在类型水平上,不同土地类型的景观特征指数变化曲线主要呈现3种类型:(1)随着粒度的不断变大,面积加权分维数、如斑块密度、平均形状指数、凝聚度指数呈现单调递减的趋势,各指数均表现为林地最大;(2)随粒度变化,面积百分比呈现稳定状态;(3)在粒度变化过程中,分离度指数及有效网格大小变化曲线差异性较大。平均形状指数、聚集度指数、分离度指数和凝聚度指数变化幅度并不大,受空间格局特征的影响不大。各类景观指数的分维数在1—60 m粒度内,具有明显的随粒度增加而减小的趋势,说明这些景观的形态结构在这一粒度范围内具有自相似性。相关性分析定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,不同景观特征与粒度的相关性存在较大差异。     

森林景观格局研究中的尺度效应

以TM影像和野外调查为数据源,以3S技术为研究手段,从研究区域不同的取样尺度入手,分析了尺度变化对区域景观格局研究的影响.结果表明,研究区景观斑块的数量、最大斑块面积与取样面积之间关系密切.取样面积对景观格局的影响分析显示,在取样面积为研究区面积的70%时,景观多样性最高,平均多样性指数为1.854.当取样面积小于总面积的69%时,景观优势度指数呈增加的趋势.图4表2参16     

江心洲景观类型和格局对植物多样性的多尺度影响——以闽江流域福州段为例

研究不同尺度下江心洲景观格局对植物多样性的影响对江心洲植被保护与开发建设具有应用价值和实际意义。以闽江流域福州段5个江心洲为研究对象,对江心洲内共23个植物样地进行群落调查,同时基于研究区2020年高清遥感数据,在ArcGIS软件支持下,以植物样地为中心,建立6个（100、200、300、400、500、600 m）不同尺度的缓冲区,应用Fragstats软件计算各缓冲区在景观水平和类型水平上的景观格局指数。在此基础上应用Canoco软件对不同尺度下景观格局指数与植物多样性指数进行冗余分析（RDA）,筛选出对植物多样性影响最显著的景观格局指数。结果表明,（1）类型水平上,农田面积和形状对植物多样性有较大影响。其中,农田面积在200—500 m尺度对3个植物多样性有明显抑制作用,相关系数为-0.489—-0.757。（2）在景观水平上,形状指数FRAC＿MN、SHAPE＿MN在所有尺度上均与植物多样性呈显著负相关,相关系数为-0.3289—-0.641,在400 m尺度下FRAC＿MN和SHAPE＿MN可以更好地指示江心洲的植物多样性;破碎度指数IJI在100—500 m尺度下与植物多样...     

中国种子植物物种丰富度的大尺度分布格局及其与地理因子的关系

地理因子对物种多样性空间分布格局的影响具有重要意义.文章利用大尺度的物种分布数据以及地理信息,结合GIS和数理统计方法,探讨了中国种子植物物种丰富度的空间分布格局及其与地理因子的关系.结果表明,从南到北,研究区域内物种丰富度总体上呈递减趋势;在经度梯度上,从东到西,物种丰富度呈递增趋势,这可能与其它地理因子的影响有关;在排除其它因子影响的情况下,物种丰富度随着面积的增加,呈递增趋势.但在其它地理因子的综合影响下,面积的影响作用被掩盖或弱化.物种丰富度随着海拔变幅的增加,呈显著递增趋势;物种丰富度与纬度变幅、经度变幅之间不存在显著的(偏)相关性.总体上,纬度、面积和海拔变幅均显著影响物种丰富度的分布格局,但相对而言,面积和纬度起着更为重要的影响.相对海拔变幅而言,海拔变幅与纬度之比值能更好地反映"生境异质性"效应,说明,海拔梯度的"纬度效应"值得关注.     

土地利用变化对生物多样性的影响

土地利用变化对生物多样性影响是生物多样性受到威胁的重要因素.文章对土地利用变化对基因多样性、物种多样性、生态系统多样性影响方面的研究进行了总结分析,并提出了新的展望.土地利用变化对基因多样性的影响涉及了对物种生境的隔离、农牧业活动对物种改良和生境条件的改变方面,目前还主要集中在对少数物种繁殖过程方面影响的研究;土地利用变化对物种多样性影响包括对物种优势度和丰富度、种间关系、物种分布格局、物种入侵和灭绝方面的影响,目前对物种丰富性和多样性影响方面研究较多,对物种灭绝、物种入侵和种间关系影响方面的研究极少,且还限于大型动物和植物,对微生物和小型动植物研究却很少;土地利用变化对生态系统的影响涉及了对生态系统结构组成及分布方面的影响.另外,目前缺少土地利用变化对基因多样性、物种多样性和生态系统多样性综合影响方面的研究,难以量化和预测土地利用变化对生物多样性影响效应.未来需要综合考虑基因多样性、物种多样性和生态系统多样性方面,系统开展土地利用变化对生物多样性影响的趋势和机制方面的研究,定量预测土地利用变化对生物多样性的影响.     

基于景观连接度的斑块分级的尺度效应

认识到尺度对景观格局分析结果的影响,生态学家们越来越多地进行尺度效应的相关研究.已有的尺度效应研究多注重描述景脱格局指数对尺度变化的响应,这只能对景观的状态进行描述.无法辨别那些对景观功能具有重要意义的关键景观元素.文章选取8个景观连接度指数.通过改变最小制图单元和物种的搜索范围,研究尺度对斑块分等定级的影响,并据此确定各连接度指数的尺度敏感性.结果表明:景观中斑块的相对重要性随尺度变化而变化,其变化程度因指数而异.其中,AWF为尺度效应最不明显的指数,PC和IIC次之,其余指数(NL,NC,LCP,H和F)的尺度效应均十分显著;在衡量景观的连通性时,除IIC外的其他所有指数的尺度效应均十分显著.由此说明,根据连接度指数确定的斑块相对重要性的尺度敏感性与该指数本身的尺度敏感性无关.     

物种分布宽度对种子植物物种丰富度垂直分布格局及"中间膨胀效应"的影响

物种丰富度的垂直分布格局是生态学研究的重要课题之一.文章以云南楚雄地区为例探讨物种分布宽度对种子植物物种丰富度垂直分布格局及"中间膨胀效应"的影响.利用大尺度的物种分布数据建立物种分布数据库,同时结合地形信息,分析了研究区域内物种丰富度的海拔分布格局以及"中间膨胀效应"对该格局的影响.在此基础上,探讨了物种分布宽度对楚雄地区种子植物物种丰富度垂直分布格局及"中间膨胀效应"的影响.结果表明,随着海拔的升高,物种丰富度先增加,后下降,呈单峰分布格局.物种分布宽度的相互重叠,即"中间膨胀效应"对物种多样性的垂直分布格局具有显著影响.随着物种分布宽度的增加,"中间膨胀效应"以及各物种组对物种丰富度垂直分布格局的影响均呈显著增加趋势,这说明"中间膨胀效应"和物种丰富度的垂直分布格局更多地取决于分布宽度较大的物种.     

凉山山系大熊猫栖息地的景观格局

栖息地景观格局在很大程度上影响着种群的结构和分布.利用"3S"技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,以凉山山系大熊猫及其栖息地的野外调查资料和ETM影像为数据源对大熊猫栖息地的景观格局进行了分析.结果表明,凉山山系有大熊猫栖息地面积为356798.4hm2,占研究区面积的29%;因栖息地受各种长短期人类活动的影响而使其适合大熊猫栖息的面积为177157hm2,占栖息地总面积的49.65%;大熊猫主要栖息的寒温性针叶阔叶混交林面积最大,斑块连接性最好,平均斑块面积最大为75.67hm2,构成景观基质;相比之下,温性落叶阔叶灌丛、竹林景观破碎严重,平均斑块分维数仅为1.02和1.03;虽然强烈的人类活动使栖息地景观丰富度高,不同景观类型离散分布且形状平整,但山系景观整体趋于完整,破碎化不严重.如果不能有效控制人类活动和现有公路的运行,凉山山系大熊猫栖息地就会被分割成5块,大熊猫灭绝的风险就会加大,因此亟需加强该区域的保护管理力度.图3表7参18     

内蒙古皇甫川五分地沟小流域土地覆盖空间格局特征及其持续性分析

基于1979、1987和2002年3个时期的土地覆盖类型图,从斑块面积、形状、空间关系3方面着手,利用斑块面积百分比、面积变异系数、分维数3个景观格局指数对内蒙古皇甫川五分地沟小流域的土地覆盖格局及变化特征进行研究;并以流域为尺度,测算土地覆盖破碎度、多样性指数、分维数、合理性指数4个指标随时间变化的持续性。结果表明:研究区土地覆盖现状呈现各类型相对较均衡的镶嵌状分布格局,土地覆盖类型较稳定,斑块形状较简单,受人类干扰较大。土地覆盖特征指数的持续性分析结果与对应的指标分析结果相吻合。     

全尺度人工湿地中植物多样性对生产力与多样性效应的影响

在中国东南部的全尺度复合垂直流人工湿地中开展2年的植物多样性实验,以研究植物多样性（包括植物物种丰富度和植物组成）对群落生产力与多样性效应（即互补效应、选择效应和净多样性效应）的影响及其产生机制。结果表明,2007年物种丰富度与群落生产力呈线形正相关,而2008年显著的单峰格局,其关系式为：y=-0.213x2＋3.455x＋15.192（R=0.215）。2008年物种丰富度与互补效应呈显著地线形负相关,而2007年呈单峰格局,其关系式为：y=-0.389x2＋6.974x-10.707（R=0.247）,而且2007年与2008年的互补效应与生产力都呈显著的正相关,表明互补效应对生产力的提高有重要作用。然而,2007年与2008年物种丰富度与选择效应之间均没有显著相关性,且选择效应与群落生产力之间也没有显著相关性,表明选择效应对生产力的提高作用不显著。2007年与2008年中物种组成对生产力、互补效应、选择效应与净多样性效应均有显著影响,说明人工湿地的植物配置对其生态系统功能的维持尤为重要。2008年物种丰富度与净多样性效应呈极显著地线形负相关,而2007年呈显著单峰格局,其关系式为：y=-0.329 x2＋5.968 x-12.659（R=0.234）,这种趋势主要是由于植物多样性-生态系统功能关系的影响因素（如物种的竞争力和生态位）在2年中有所变化。同时,2007年与2008年的多样性净效应与生产力都呈显著正相关关系,表明生产力与多样性净效应的变化趋势是同步的。与抽样效应假说不同的是,本实验中单种最高产物种（芦竹）在混种时没有表现出高产,主要是由于生长的分配、资源的竞争力与环境的变化等。     

山西中部城市群景观格局演变对其热环境的影响研究

城市群化使得城市热环境问题变得更为复杂。以2010-2020年4期Landsat影像数据为基础,运用空间分析、景观格局指数与数理统计等方法,分析山西中部城市群景观格局动态演变和热环境分布及变化特征,并定量探究城市群景观格局演变对其热环境的影响作用。研究表明,（1）近10年来山西省中部城市群的建设用地逐年增加,在空间分布上均有向太原市偏移的趋势。（2）研究区地表温度总体呈上升趋势,城市群热岛效应逐渐显现,2013-2016年,高温区重心向东北方移动30.03 km,转移至太原市中轴线偏北方位置,各城市间热环境的连通性加强。（3）城市群的景观格局演变对其热环境有着明显的影响：(1)各景观类型中建设用地、耕地及草地热环境贡献指数较高,林地与水体贡献指数为负,其中林地贡献值为-0.975,贡献指数绝对值最大;(2)从景观格局指数来看,在类型水平上,林地的聚集度指数、平均分布斑块面积、最大斑块所占景观面积比例、景观类型比例与地表温度（LST）呈负相关,斑块密度、边缘密度与LST呈正相关,而在景观水平上,景观形状指数、斑块密度、香浓均匀度指数等与LST呈正相关,2013年各相关系数最大,不同景观类...     

内蒙古皇甫川五分地沟小流域土地覆盖空间格局特征及其持续性分析

基于1979、1987和2002年3个时期的土地覆盖类型图，从斑块面积、形状、空间关系3方面着手。利用斑块面积百分比、面积变异系数、分维数3个景观格局指数对内蒙古皇甫川五分地沟小流域的土地覆盖格局及变化特征进行研究；并以流域为尺度，测算土地覆盖破碎度、多样性指数、分维数、合理性指数4个指标随时间变化的持续性。结果表明：研究区土地覆盖现状呈现各类型相对较均衡的镶嵌状分布格局，土地覆盖类型较稳定，斑块形状较简单，受人类干扰较大。土地覆盖特征指数的持续性分析结果与对应的指标分析结果相吻合。     

快速城市化进程中城市扩张对景观格局分异特征的影响

在中国快速城市化背景下,大部分研究仅是单一的利用景观指数分析城市景观格局,往往只侧重于对景观斑块或格局的几何特征进行简单分析和描述,忽略了城市扩张与城乡景观格局动态变化过程之间的内部联系,研究城市扩张与城乡景观格局动态变化过程之间的内部联系对揭示城市化规律有着重要意义。文章以江苏省昆山市（县）范围为研究对象,基于全市1985—2008年间多期TM影像图,在采用遥感与地理信息系统相结合的技术方法获取昆山市景观格局动态变化以及相关景观生态学指数分析的基础上,探讨城市扩张对城乡景观格局的影响。结果表明：23年间自然景观类型的面积基本保持不变;人工景观面积显著增涨了4倍。斑块密度、景观斑块数量破碎度指数受人工景观类型影响基本呈上升趋势;斑块密度、景观破碎度、最大斑块、边缘密度等指数与建设用地增长之间存在明显相关性,表明城市扩张是城乡景观格局特征变化的重要驱动力。     

基于MODIS遥感的江苏省景观格局

景观格局是由自然或人为因素形成的一系列大小、形状各异、排列不同的景观要素共同作用的结果。本文利用2005年3月份MODIS卫星数据,经过一系列处理后得到江苏省景观图,利用决策数分类法将研究区分为5种景观类型:耕地、城镇用地、水体、自然植被、其它用地;选取斑块数、斑块密度、破碎度、斑块分维数、多样性指数、优势度、均匀度、聚集度、分离度等景观指数,从斑块、斑块类型和景观3个层次上对研究区景观格局进行定量分析。结果表明:江苏省景观斑块共57030块,总面积为1018,4275万km2;在5种景观类型中,耕地和城镇用地是主要景观类型,占全省总面积的68.6451%;江苏省景观多样性程度不高,且斑块空间形状较简单。     

农区土地利用强度变化对生物多样性的影响

农业集约化引起的景观变化是导致农业景观生物多样性丧失的重要原因,为评估农业景观结构变化对物种多样性的影响,探索生物多样性未来的变化趋势,研究基于Meta分析(Meta-Analysis)构建我国农区不同土地利用强度的生物多样性数据库,收集了来自全国298个农业景观样地的15 042条物种记录。依据线性混合效应模型构建我国农区土地利用强度-生物多样性关系模型,并以浙江省为例,结合浙江省退耕还林、生态农业发展等土地利用政策和规划,基于Dyna-CLUE模型模拟不同情景下土地利用的空间分布,将土地利用空间分布模拟和土地利用强度-生物多样性关系模型结果输入Flus-Biodiversity模型,从而模拟典型农区生物多样性的空间分布格局,提出浙江省农田生物多样性保护目标优化方案。Meta分析显示,无论在景观尺度还是局部管理尺度上,随着农田土地利用强度的增加,生物多样性均呈显著下降趋势。情景模拟发现,在所有情景中生物多样性都呈下降趋势,其中生态保育情景下降幅度最小,将常规农田转换为生态农田时生物多样性有所提高。因此,为进一步保护多样性、提升生态系统服务、改善生态环境,一方面应尽量保护农田周围的自然和半自然生境,以减少土地利用改变对农业生物多样性的破坏;其次,适当增加农业景观中的半自然生境,如人工林等,构建合理的农业景观格局;第三,适度推动有机管理或生态管理,合理化减少化肥和农药的施用,有利于区域生物多样性的保护;第四,在保证耕地红线的前提下,应深入推进退耕还林政策,严格限制生态功能区的土地开发,同时注重生物多样性完整性损失严重区域的保护。     

元阳哈尼梯田农民种子系统和农业文化景观格局

人类干扰导致的景观结构变化促使生物多样性保护途径从传统的、以物种为中心的自然保护途径向强调生态系统保护的景观优化管理途径转换,景观要素的形状、组成、变化和稳定性对景观中的物种及其功能有重要影响和作用。本文从景观尺度来研究梯田农业文化景观中的传统物种及传统农耕活动的利用与保护,分析梯田农民种子系统和梯田农业景观格局特征的关系,探讨元阳县哈尼梯田农业生物多样性保护的景观优化管理途径和种质资源创新管理途径,对梯田景观生态和绿色农业的可持续发展有一定现实意义。结果表明,(1)2007-2016年,哈尼梯田林地和水域面积趋于减少,而旱田和居民点趋于增加,水田呈先减后增再稳定态势,梯田景观细碎化程度总体呈升高趋势。(2)传统稻种30年来流失近一半,稻种多样性整体呈下降态势;近年来农户轮换种植传统品种有50个,仍有46%农户种植传统品种,农户通过种间流动、交换、轮换,从时间和空间上维持了稻种多样性和内部遗传异质多样性,多样性稻种的种植促使梯田景观得以稳定留存。(3)梯田林地(0.319)、旱田(0.153)与稻种丰富度呈正相关,水田(-0.367)、居民点(-0.15)与稻种丰富度呈负相关关系;回归分析表明:水田面积越多,传统稻种种植有减少趋势,而林地越多,种植的传统稻种越多;旱田面积显著影响稻种病虫害的发生,旱田越多,稻瘟病情越高,而居民点越多,病情指数越少;随海拔升高,传统稻种的种植呈上升趋势,而水田呈下降趋势;梯田水稻生态系统通过小斑块控制病虫害发生,维持稻种多样性。     

不同空间尺度土地利用结构与景观格局对龙川江流域水质的影响

为了探究龙川江流域不同尺度土地利用结构与景观格局对水质的影响,于2017年5和9月对龙川江流域的21个样点进行取样,测定水温、pH、溶解氧饱和度、氮、磷等水质指标。结合2017年10m分辨率的土地利用数据,提取3种空间尺度(河段、河岸带、子流域)的土地利用结构与景观格局指数,运用相关分析、冗余分析(RDA)、"bioenv"分析和逐步回归模型揭示不同尺度土地利用结构与景观格局对水质的影响。结果表明,龙川江水体主要污染物为TN和TP,水质基本指标有月际性差异,N、P浓度在5月高于9月,但差异不显著。不同空间尺度土地利用结构与水质指标的相关关系不同,子流域尺度土地利用组合与总体水质之间的相关性最强,且林地对水质有正面影响,耕地、建设用地对水质有负面影响。不同尺度的景观格局指数组合与水质的相关性存在差异,河岸带景观格局组合与总体水质的相关性最高,RDA分析表明景观格局指数对总体水质的总解释率为河岸带子流域河段。整体上,9月土地利用结构与景观格局对水质的影响要大于5月。多元回归模型发现建设用地和耕地对养分的预测能力及预测指标依赖于空间尺度和取样月份。研究以龙川江为例,证实了土地利用结构与景观格局对水质的影响具有尺度效应,水质响应的空间尺度效应应纳入土地利用规划与水资源管理的过程中,提出长江上游更多的个案研究尤为必要,对长江上游河源区水资源保护及土地利用管理具有重要的意义。     

人类活动对上海市生物多样性空间格局的影响

为了揭示人类活动对城市化地区生物多样性空间格局的影响及其景观生态学机制,文章将上海市作为研究对象,选择3个人类活动指标、3个主要类型生态系统的4个景观特征指标与8个生物多样性指标,探讨人类活动强度、野生动植物生境景观特征及生物多样性三者之间的相互关系。结果显示,人口增长和城市扩张对上海市生物多样性的空间格局产生了显著影响。在上海地区,人口密度较高、交通较为发达的区域,湿地和农田的景观连续性较低,生物多样性也较低,外来入侵物种丰度较高。这表明在快速城市化过程中,人类活动通过改变野生动植物栖息地景观质量来对区域生物多样性产生影响。本研究还显示,经济发展并非一定对生物多样性具有负面影响。因此,在保持经济发展的同时,通过优化产业结构与加强生物多样性管理,可实现对生物多样性有效保护。