干旱区绿洲扩展过程中的景观变化分析

绿洲化过程中的景观变化和尺度效应是景观生态学研究的热点之一。针对这一目标以黑河中游张掖绿洲为研究区域,应用“3S”技术的缓冲分析方法,以绿洲标志景观类型农田、林地和湿地为核心,确定了不同时期绿洲范围并划分了老绿洲区和新增绿洲区。在此基础上,从景观组成动态和斑块连通度的尺度依赖特征两个方面分析了绿洲化过程中的景观变化机制和尺度效应。研究结果表明,绿洲化过程是以农田和建设用地斑块动态为主要特点。主要表现为：在不同的分区中,农田斑块以总面积和最大斑块指数增加为特点,说明农田斑块趋向集中连片分布;建设用地斑块总面积、斑块密度和最大斑块指数等3个指标都为增加,在景观上呈星点状扩张分布。老绿洲与新增绿洲的比较分析显示,新增绿洲的建设用地面积增加速率小于老绿洲,而农田面积的增加速率大于老绿洲。从景观斑块连通度的尺度依赖特点来看,在老绿洲中景观斑块类型的空间尺度依赖规律明显,但在时间尺度上的变化不显著;在新增绿洲内,林地、水域和建设用地的尺度依赖性比老绿洲高,其中林地、建设用地的空间变化规律明显,在时间尺度上无明显的差异;而水域斑块的尺度依赖性1985年高于2006年。     

微尺度下的荒漠绿洲景观结构数量分析与绿洲稳定性研究——以甘肃景泰县为例

采用景泰县典型荒漠绿洲2006—2008年土地利用变更数据作为研究的基础材料,运用景观生态学中多样性指数、均匀度指数和优势度指数等有关结构数量分析的方法,对研究区土地利用结构分异进行定量分析,结合该区种植结构调整对土地生产力、经济的影响的实地调查,对绿洲稳定性进行分析。结果表明,2006—2008年研究区景观异质性下降,景观组分趋向不均匀分布,优势斑块对景观的控制作用在增强,斑块趋向异质化,绿洲稳定性增强。     

塔克拉玛干荒漠-绿洲过渡带尘卷风活动特征——以肖塘为例

利用1992-2011年塔克拉玛干沙漠北缘荒漠-绿洲过渡带肖塘气象站的观测资料，分析了该地区尘卷风的年、月变化规律及其与气象因子的关系。结果表明：（1）1992-2011年尘卷风发生日数总体呈波动递减趋势；尘卷风主要发生在3-9月，占全年总日数的90.9%，其中4-7月占全年总日数的70%左右。（2）尘卷风月发生日数随月平均地表与1.5 m高处温差的增大而线性增加（r=0.875，P<0.01）。（3）尘卷风月发生日数随着月平均风速的增大而幂函数增加（r=0.89，P<0.01）。（4）尘卷风月发生日数随月平均相对湿度的增大而线性减少（r=-0.869，P<0.01）。     

青海湖高寒湿地生态系统CO2通量和水汽通量间的耦合关系

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统不同时间尺度CO₂通量和水汽通量间的耦合关系进行了研究。结果显示：不同天气条件下青海湖高寒湿地生态系统30 min净CO₂交换量（NEE）与水汽通量间均显示了极显著负相关关系（P<0.0001）;30 min总生态系统生产力（GEP）与水汽通量呈极显著线性正相关关系（P<0.0001）;阴天水汽通量参与生态系统净CO₂交换和生态系统总碳吸收的比例最高。月均30 min NEE与水汽通量呈极显著线性负相关（R²=0.71,P<0.0001）。从植物返青期、生长期至枯草期,月均30 min的GEP与水汽通量不仅呈极显著线性正相关（P<0.0001）,且在生长期和枯黄期阶段表现出极显著一元二次多项式关系（P<0.0001）。在日尺度上,NEE日总量与日蒸散量呈极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.58,P<0.0001）;GEP日总量与日蒸散量呈极显著指数正相关（R²=0.42,P<0.0001）。在月尺度上,NEE月总量与月蒸散量呈极显著线性负相关（R²=0.60,P<0.0001）,两者还表现为极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.63,P<0.0001）。GEP月总量与月蒸散量呈极显著线性正相关（R²=0.51,P<0.0001）,且表现出极显著指数正相关关系（R²=0.64,P<0.0001）。     

滨海开发带景观格局指数的尺度效应及对土地利用变化的响应——以江苏省大丰市为例

以江苏省大丰市为例,基于景观生态学方法,从斑块类型和整体景观两个水平研究了滨海开发带景观格局指数的尺度效应及其对土地利用变化的响应。结果表明:斑块水平上,耕地、水域及水利设施用地是对尺度变化较为敏感的用地类型;斑块密度、斑块结合度指数、斑块聚集度指数、有效网格大小、面积加权平均形状指数是对尺度变化较为敏感的指数。景观水平上,不同转换尺度形成的土地利用景观的空间异质性差异不大;各景观指数随尺度增加均呈现出下降的趋势,其变化可用指数函数或二项式函数进行拟合。2008年以来土地利用变化使景观的丰富度和结构的复杂性有所提升,景观斑块的破碎度、连通性和聚集性降低,分离度增大。总体上滨海开发带土地利用变化使研究区景观格局更加合理,生态稳定性进一步增强。     

西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛生物量分配格局及预测模型

以西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛（沙冬青（Ammopiptanthus mogolicus）、四合木（Tetraena mongolica）、霸王（Zygophyllum xanthoxylum）、红砂（Reaumuria songarica）、半日花（Helianthemum songaricum））为研究对象,采用平均标准灌丛全部收获法测定灌丛各营养器官（枝条、叶片、根系）生物量,并分别以丛高（H）和冠幅（C）的复合因子（CH）及基径（D）和丛高（H）的复合因子（D²H）为自变量建立单株灌丛生物量预测模型。通过决定系数（R²）、估计值的标准误差（SEE）和F检验显著水平筛选出各灌丛种最佳生物量预测模型。结果表明：（1）5种荒漠灌丛单株总生物量干鲜比差异性显著（P<0.05）,各营养器官间差异性也达到显著水平（P<0.05）;灌丛根冠比种间差异显著（P<0.05）,红砂（1.05）> 霸王（1.01）> 半日花（0.92）> 沙冬青（0.90）> 四合木（0.49）;（2）根系和枝条是荒漠灌丛生物量的主要贡献者,其生物量占灌丛总生物量比例之和均在80%以上,根系生物量分配随根系径级的增加而增加;（3）5种荒漠优势灌丛单株灌丛生物量预测模型R²值均在0.85以上,且在0.05水平上显著,生物量模型预测精度较高。     

景观空间异质性对地表水质服务的影响研究——以河南省伊河流域为例

人类干扰使景观空间异质性发生了剧烈变化,进而对生态系统服务产生了严重影响。目前,针对景观空间异质性与生态系统服务的关联关系研究还较为薄弱。以河南省伊河流域为研究区域,以地表水质服务为研究对象,分析了地表水质服务的空间变化;通过以水质采样点为中心建立缓冲区,分析了不同尺度下的景观空间异质性特征,并与地表水质指标进行相关性研究,以探讨景观空间异质性与地表水质服务间的影响规律及响应机制。结果表明：① 研究区地表水质状况整体上为西南、东北部较差,中部较好;② 从景观组成来看,林地面积占比或斑块个数的增加有利于地表水质的提高;③ 类型水平上,林地的景观构型与化学需氧量的质量浓度在200 m半径缓冲区内显著相关（P<0.05）,城镇用地的景观构型对地表水质的影响则在2000 m半径缓冲区内更为明显;④ 景观水平上,总磷的质量浓度受到景观构型变化的强烈影响（P<0.05）,景观构型异质性越低,总磷的质量浓度就越高;⑤ 适当增加景观空间异质性可有效降低地表水质污染物的质量浓度,提高地表水质服务。研究结论可为伊河流域的空间开发及水环境保护政策的制定提供科学依据。     

土地利用景观格局空间尺度效应研究

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义，而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法，以武汉市为研究区域，选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析，同时引入层次分析法，研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征，结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应，随着空间尺度的增大，景观破碎程度增大，景观分布越来越分散，景观异质性减小，斑块之间连接度越来越弱。在此基础上，建立最佳尺度选择模型，并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证，最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

荒漠人工固沙植被区土壤结皮斥水性发展特征

土壤结皮深刻影响绿洲边缘固沙植被区的土壤水文过程。土壤结皮斥水性是量化上述影响的潜在指标。采用滴水穿透时间（WDPT）法，研究了河西走廊荒漠边缘不同建植年限梭梭植被区固定沙丘土壤结皮斥水性的时间演变规律及影响因素。结果表明：建植20 a后，丘顶与丘间地土壤结皮出现显著斥水性（WDPT>5 s），而丘坡土壤结皮无斥水性（WDPT<5 s）。丘顶土壤结皮斥水性与总有机碳、微生物量碳、有机碳C-H组分以及电导率显著相关（P<0.01）；而丘间地土壤结皮斥水性与黏、粉粒含量显著相关（P<0.01）。植被形成的“碳岛”及“盐岛”效应是丘顶土壤结皮斥水性形成的主要原因，而黏、粉粒在土壤表层的积聚是丘间地土壤结皮斥水性形成的主要原因。     

宁夏沿黄绿洲景观多样性时空变化与尺度依赖性

景观多样性指数(LDI)不仅是景观生态学研究中的一个重要指标,而且也是生物多样保护中的重要层次。基于土地利用栅格数据(30 m分辨率),在ArcMap环境中采用Neighborhood和Focal工具对宁夏沿黄绿洲LDI时空变化和尺度依赖特征进行了研究。结果表明：(1)基本单元(正方形)边长90～6000 m 5个时期重复统计分析表明宁夏沿黄绿洲景观在空间上具有明显的尺度依赖特征,转折点在3000 m。(2)近50 a来研究区LDI变化具有周期性,2000年是转折点。其中,1975—2000年LDI呈降低趋势,LDI分区分析显示以退化区斑块类型面积(CA)最大和好转区CA最小为主要特点,分别为6840 km²和1332 km²。2000—2020年LDI呈增加趋势,以稳定区CA最大和退化区CA最小为主要特点,分别为7848 km²和792 km²;由于此阶段初始LDI(2000年)最低,LDI后期好转程度没有达到前期水平。(3)LDI分级面积转换以前期好转区向后期稳定区流转(796km^2<...     

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响

生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明：腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸（P<0.05）;适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮（P<0.05）;土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加（P<0.05）;生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。     

荒漠绿洲植被变化与景观格局耦合关系的研究--以新疆三工河流域为例

以三工河流域为例,讨论了荒漠绿洲植被变化与景观格局的耦合关系.结果表明:(1)荒漠绿洲景观格局最明显的特征是植被变化,其通过地貌、水资源利用、河流廊道或排碱渠等景观要素的变化对植被产生影响;随着景观格局的变化,流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异性.(2)以河流廊道为核心,通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布且由内向外,随水热条件的改变,植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡.(3)人类活动影响强烈的景观要素,其缀块多样性、破碎度、分离度和缀块密度等指数的值较高,而人类活动影响较小的,其优势度和均匀度较高.(4)各景观要素的稳定性不同,通常自然缀块的稳定性高于人工缀块,其排序为:荒漠>砾石地、沙地>城镇工矿用地>水体>灌溉水田>牧草地>菜地>林地>农村居民点>盐碱地>荒草地>水浇地>果园.     

西鄂尔多斯荒漠灌丛生态系统碳密度

为了估算西鄂尔多斯天然荒漠灌丛生态系统碳密度并揭示碳储量在不同层片（灌丛植株、草本层、枯落物层及土壤层）、器官间的分配规律,以该区5种优势荒漠灌丛（沙冬青Ammopiptanthus mogolicus、霸王Zygophyllum xanthoxylum、四合木Tetraena mongolica、半日花Helianthemum songaricum和红砂Reaumuria songarica）群落为对象,测定了5种灌丛生态系统碳密度。结果表明：西鄂尔多斯5种荒漠灌丛生态系统碳密度40.28~55.51 t·hm^-2,其中土壤层碳密度占绝对优势（97.15%~98.51%）,为39.40~54.48 t·hm^-2,且在0~50 cm随着土层深度的增加而增加;植被层生物量密度垂直分布格局表现为灌丛层 > 草本层 > 枯落物层,灌丛层碳密度空间上表现为距离黄河越近碳密度越大（沙冬青和半日花灌丛生物量碳分别占各自植被层生物量密度的92.16%和62.42%）,而草本层碳密度表现出与之相反的规律;草本层根系生物量碳也是灌丛生态系统碳重要组成部分,碳密度8.41~38.29 g·m^-2,占植被层碳密度的5.36%~45.18%;除红砂灌丛外,灌丛草本层地下部分碳密度显著高于地上部分（P<0.05）;灌丛个体碳储量分布表现为枝条 > 根系 > 叶片,粗枝和粗根是单株灌丛碳储量的主要贡献者,且在灌丛种间差异显著（P<0.05）,根系生物量碳占植被层碳储量的20.00%~33.53%,叶片生物量碳占总植被层碳储量的2.02%~24.54%。     

清末以来开封市水域景观格局变化

借助历史资料和地理信息系统技术,对清末以来开封市水域景观格局的演变进行了分析。研究结果表明：(1) 100余年来,开封市水域景观面积和景观优势度经历了一个由小变大,然后又由大变小的过程。其中,2002年的水域面积为169.6 hm²,为1966年的35%,1898年的89%;景观优势度由1898年的14.6%增加到1966年的36.9%,到了2002年变为13.1%。(2) 从1898年到2002年开封市区水域斑块的数量在增加,最大斑块面积有减小的趋势,最小斑块面积也有减小的趋势,平均斑块面积趋于减小,但斑块密度却在增加,这充分反映了开封市水域景观破碎度的增加。(3) 从1898年到2002年开封市水域斑块的连通性指数是在不断减少的,只是近年来,才有增加的趋势;分维数也有增加的趋势。引起开封市水域景观格局变化的原因既有自然的因素,又有人为的因素。建国以前以黄河的影响为主,建国后人类活动的影响占有重要地位。     

塔里木河下游荒漠植物多样性、地上生物量与地下水埋深的关系

样带是研究植物群落沿环境因子梯度变化的重要方法。用样带法研究了塔里木河下游荒漠植被群落物种多样性和地上生物量在垂直河道方向随地下水埋深梯度变化的关系。结果表明：（1）样带植物群落物种多样性与地下水埋深极显著负线性相关（P〈0.01）,Margalaf指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均随地下水埋深增大而减小,地下水埋深是影响群落组成和物种多样性的重要因素。（2）单一乔木层、灌木层、草本层地上生物量和乔灌草地上总生物量与地下水埋深均极显著负相关（P〈0.01）,地下水埋深从3 m增大到7 m时,地上总生物量由912.2 g·m^-2减少到不足30 g·m^-2,地下水埋深是制约荒漠植被地上生物量和分布的主要因素。（3）群落多样性与地上生物量之间显著正线性相关（P〈0.05）,即随多样性增加,地上生物量呈增加趋势。     

民勤土地利用格局时空变化研究

应用1987年和2010年两期TM遥感数据,在GIS技术的支撑下,解译提取民勤县土地利用类型空间分布信息,用FRAGSTATS3.3软件计算斑块类型和景观两个层次的7个景观格局指数,分析民勤县土地利用类型空间转化特点和质心转移趋势。结果表明：（1）23年间,民勤县土地利用类型转换明显,戈壁、耕地面积增加,草地面积减少,林地部分退化。（2）土地类型多样性和均匀度减小、聚集度增加,表明人类活动对民勤县土地利用影响大,土地利用结构受个别土地类型影响程度加深、稳定性下降。（3）民勤县土地利用质心整体向西南方向偏移,沙漠、耕地质心向西南方向偏移明显,沙进人退的趋势显著。     

Functional analysis of landscape connectivity at the landscape,component, and patch levels: A case study of Minqing County,Fuzhou City,China

Maintaining forest landscape connectivity is one of the most effective ways to alleviate natural forest fragmentation and biodiversity loss problems. Recently, graph theory based metrics have been used as powerful tools in the assessment of landscape connectivity. However, the functional features of landscape units at different structure levels, based on which outcomes can be enriched and advice can be given for practical applications, have been overlooked. In this study, a series of graph-based connectivity indices was calculated to 1) evaluate the optimal threshold distance, 2) identify the key landscape units at the component and patch levels, and 3) classify the functional types of components and patches and analyze functional patterns at different structural levels. The relationship between patch size and patch functional performance in maintaining landscape connectivity was discussed. With a natural forest area in Minqing County of China as the study area, recommendations regarding forest conservation and connectivity enhancement were provided based on the research conclusions. This study provides a way to comprehensively analyze habitat fragmentation and functional patterns for local forest conservation.     

塔克拉玛干沙漠湍流尺度

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区近地层32 m高度涡动相关系统2009年1、4、7、10月的湍流观测数据,对流动沙漠地区不同稳定度下的湍流特征进行了分析。结果表明:(1)流动沙漠区在不同季节、不同稳定度条件下的近地层湍流欧拉时间自相关系数R_u(t)、R_v(t)、R_w(t)衰减存在明显的时间差异。春季R_w(t)的衰减最快,夏季3个方向的欧拉时间自相关系数衰减时间相近;(2)欧拉时间自相关系数主要表现出强衰减、逐渐衰减和缓慢衰减3种类型,沙尘天气的欧拉时间自相关系数衰减总体上要强于晴天;(3)湍流的时间积分尺度L_t(z)最小,L_t(x)和L_t(y)大小相近,在沙尘暴发生时,水平风速占主导,而垂直气流很难发展;(4)湍流的空间尺度在不同季节和不同稳定度条件下明显不同:L(x)平均值6.02 m,L(y)平均值6.90 m,L(z)平均值0.73 m;湍流水平空间尺度大多数情况下呈扁平的椭球体,且水平方向呈明显的椭圆形状。