为探索岩溶地区城市遗存山体(urban remnant mountains,URMs)表面空气负离子浓度(negative air ion concentration,NAIC)特征及其影响因素,以贵阳市建成区内22座城市遗存山体为研究对象,通过样地调查法分析了城市遗存山体表面空气负离子浓度空间格局特征,运用单因素方差分析LSD法、pearson相关性及线性回归分析等方法分析了山体规模大小、山体斑块特征、山体平均植被覆盖度、植物物种多样性、植物群落体积生物量、地表辐射、空气温湿度、人为干扰程度、近红外辐射、短波红外辐射及城市遗存山体周边城市景观格局等因素对城市遗存山体表面空气负离子浓度的影响.结果表明:(1)不同规模城市遗存山体的表面空气负离子浓度表现为中型山体＞小型山体＞大型山体;空气负离子浓度在城市遗存山体坡向上呈东坡面和北坡面大于西坡面和南坡面的两级格局,同一坡向的不同坡位间无明显差异.(2)空气负离子浓度与山体表面温度极显著负相关,与山体表面空气湿度极显著正相关;植物群落体积生物量对城市遗存山体表面空气负离子浓度影响较大,且小型山体表现最明显;植物物种多样性对山体表面空气负离子浓度影响微弱,其中Margalef指数影响最大.(3)大型城市遗存山体表面空气负离子浓度与人为干扰、山体平均海拔、山体斑块形状指数及地表辐射等因素有相关性;中型城市遗存山体人为干扰、山体坡度差和山体斑块形状指数对其表面空气负离子浓度影响明显;小型城市遗存山体表面空气负离子浓度不受山体斑块特征影响.(4)各规模城市遗存山体表面空气负离子浓度受周边环境影响空间尺度为大型山体周边300 m范围内,中小型山体周边500 m范围内;周边环境中水域相关指标对大中型城市遗存山体表面空气负离子浓度影响最大,城市遗存山体相关指标对小型城市遗存山体表面空气负离子浓度影响最大.探究岩溶城市遗存山体内外部环境对山体表面空气负离子浓度的影响,有利于丰富喀斯特地区空气负离子研究以及为生态康养和山地旅游规划提供科学借鉴.

城市遗存自然山体是山地城市中珍贵而脆弱的生态资源,对于维持城市生态系统稳定发挥着不可替代的作用,然而近年来高强度的城市建设对其产生严重的干扰和胁迫.以安顺市建成区为研究区域,在空间信息技术支持下,综合运用景观格局指数法和缓冲区分析法,分别从城市景观格局动态、城市遗存自然山体景观动态及城-山交互作用3个方面,对近10年快速城市化背景下,安顺市城市遗存自然山体景观格局时空演变进行定量化研究,旨在揭示其对城市扩张的响应规律.结果表明:1)城市整体景观破碎度递增,斑块丰富度密度递减,景观多样性、均匀度、优势度呈波动性变化;2)城市遗存自然山体斑块数量、类型面积、景观优势度递增,斑块形状趋于规则化,连通性递减,聚集度先减后增;3)城-山交互作用明显,主要表现为城市遗存自然山体因城市建设持续受损缩减及其吸引城市建设;4)城市遗存自然山体500 m缓冲区内平均城市建设用地占比及其平均城市人工园林绿地占比均与山体缓冲区距离呈显著负相关,且不同等级城市遗存自然山体斑块与缓冲区内城市建设用地相关程度表现为小型斑块＞中型斑块＞较大型斑块＞大型斑块,与缓冲区内城市人工绿化相关程度表现为中型斑块最高、较大型斑块最低,城市遗存自然山体对城市建设及其人工绿化明显具有吸引作用.解析快速城市化背景下城市遗存自然山体景观动态变化规律及其与城市建设之间的交互作用关系,为城市遗存自然山体后续科学规划管理提供决策支持与理论依据,也可为今后进一步深入开展以其为研究对象的科研活动提供前期基础.

为探析黔中城市喀斯特山体遗存植物群落对公园化利用的响应,以贵阳市为研究区域,运用群落生态学相关理论及方法,对比分析了已公园化利用城市山体(山体公园)和未开发利用的城市山体(自然山体)植物群落的数量特征及其影响因素.结果 表明:(1)山体公园生态环境相对稳定,植物群落垂直结构完整性较高,自然山体在内部生态环境严酷与外部城市基质干扰的共同作用下群落结构断层严重;两类型山体乔木数量均呈倒“J”分布型,但山体公园≤10 cm径级乔木平均株数明显高于自然山体,与山体公园相比自然山体林下更新能力相对较弱;两类型山体乔木高度随胸径增加而升高;(2)本次调查共计记录植物604种隶属155科457属,自然山体共474种隶属142科377属,山体公园共437种隶属132科349属;总体上两类型山体平均物种数无显著性差异,但不同样山之间物种数差异较大;两类型山体各生活型物种数量都呈现出草本＞灌木＞乔木＞藤本的趋势;两类型山体落叶乔木和藤本、多年生草本植物所占比例明显高于常绿乔木和藤本、一年生草本植物,灌木均表现为常绿物种高于落叶物种;(3)两类型山体植物多样性指数偏低,存在显著性差异,山体公园多样性指数略高于自然山体;两类型山体植物多样性指数在核密度上表现为核密度低值区域(4-6级)多样性指数高于核密度高值区域(2-3级);山体公园多样性指数在公园化程度上表现为重度公园化利用时多样性指数最低,中度、轻度公园化利用时多样性最高;(4)自然山体多样性指数整体表现为山腰/山脚＞山顶,山体公园多样性指数整体表现为山腰＞山脚＞山顶;两类型山体植物多样性指数在坡向上无明显分布规律.总体而言,一般程度的公园化利用对黔中城市喀斯特山体遗存植物群落的影响不突出,且中度以下程度公园化利用对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,重度公园化利用存在明显的负面影响.

多山地区城市扩展过程中,建成区内遗存有大量自然山体,形成城市人工基质"海"中的遗存山体"岛屿生境",这些城市遗存山体长期受到来自城市人工环境的各种间接或直接的干扰.为探索城市基质与城市遗存自然山体植物群落多样性之间的关系,以黔中地区典型的喀斯特多山城市——贵阳为研究区域,按不同规模选择15座城市遗存山体,每座样山按坡向+坡位组合方式设置群落调查样地,共设置143个样地;以样山边界为基准,100 m为步长向外设置20个缓冲区,总宽度为2000 m,计算缓冲区总不透水表面积(PTIA)、植被覆盖度(vC)、破碎化指数(FI)、土地利用(LU)4个城市基质特征指标.运用Pearson相关分析和线性回归模型分析了城市基质特征指标与城市遗存山体植物群落物种多样性之间的相关关系.结果表明:①PTIA对不同规模城市遗存山体整体植物多样性的影响都存在明显空间尺度效应,在2000 m时相关性最高,呈显著正相关;不同规模城市遗存山体整体植物多样性与单个或多个LU类型存在显著相关性,但影响效应存在显著差异;VC、FI与城市遗存山体整体植物多样性无显著相关关系;②不同规模城市遗存山体各层次植物多样性与城市基质特征4个指标在不同的空间尺度上均存在显著相关性;③城市遗存山体植物多样性Shannon-Wiener指数(H')与每个城市基质特征指标一元线性回归拟合度高,而多元回归R2为0.探明城市基质特征对城市遗存山体植物多样性具有一定的影响,但影响规律不一致且存在空间尺度差异,说明城市人工环境对城市遗存山体植物多样性维持的影响非常复杂,需要从不同的角度开展深入的研究,才有可能揭示城市遗存山体植物多样性的城市化响应机制,进而指导城市遗存山体保护规划与管理.

喀斯特多山地区,城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城,形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体.但在城市内部致密化发展过程中,这些城市遗存山体常被城市建设用地孤立和包围,形成人工干扰场中的生态孤岛.生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护,又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能.以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象,综合利用形态学空间格局分析法和景观连通性识别中心城区生态源地,基于主成分分析确定研究区综合阻力面,通过最小累积阻力模型、重力模型和水文分析等方法,识别并优化关键衔接廊道及节点,在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络.结果表明:(1)行政区生态源地分布整体呈现"南北相望"的格局,建成区生态源地集中在中部;(2)研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部,呈放射状向外扩散,综合生态阻力低值主要分布在研究区周边,以大型林地斑块为主;(3)行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69,极重要廊道集中分布在北部,建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条,极重要廊道主要分布在建成区中部;(4)行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个,二类生态节点33、17个.最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素,形成贵阳市中心城区生态网络,研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考.

黔中地区城市扩张过程中,建成区内遗存了大量的孤岛状自然山体,这些保留了原有生境的城市遗存自然山体在完全人工化的城市环境中可以被认为是城市遗存山体野境.然而由于人为干扰程度的不同,城市遗存山体野境的野性程度不同.科学评价城市遗存山体野境的野性水平,可以为城市遗存山体野境的保护提供科学依据.以中国西南喀斯特地区典型的多山城市为研究区域,在山体原有植被保持较好、且形态相对完整的城市遗存山体中,随机选取了18座城市遗存山体野境作为研究对象,采用层次分析法、熵权法、综合权重法构建了喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性评价指标体系.通过实地调查结合遥感技术,获取了样本山体各指标数据,用线性加权求和法得到样本山体的自然野性评价值.最终通过正态分布法和专家诊断法相结合确定城市遗存山体野境自然野性阈值并进行分级.结果表明:(1)城市遗存山体野境自然野性指标体系由山体特征、动植物特征、环境特征3个准则层和7个指标层及26个评价因子组成,该指标体系对评价喀斯特地区城市遗存山体野境自然野性适宜.(2)城市遗存山体野境的山体特征指标的平均值为0.56±0.13,动植物特征指标的平均值为0.44±0.07,山体环境特征的平均值为0.48±0.12.(3)城市遗存山体野境的自然野性划分为,高野性、中野性、低野性、无野性4个等级.城市遗存山体野境自然野性的阈值是0.43,具有自然野性的山体面积占所选样山总面积的75.6％.研究结果将为判断多山城市人工环境中城市遗存山体自然野境地提供基础理论,为制定城市野境保护策略提供依据.

为探讨城市遗存山体植物多样性的斑块效应,以贵阳市建成区城市遗存山体为研究对象,采用单因素方差分析和最小显著性差异法(LSD),比较不同山体以及坡向、坡位的植物多样性差异,通过Spearman相关分析法,分析城市遗存山体植物多样性指数与城市遗存山体斑块指数之间的关系.结果表明:除地表粗糙度(SR)和分维数(Fd)指数外,23个城市遗存山体的斑块特征指标斑块面积(Pa)、表面积(Sa)、斑块形状指数(PSI)、破碎度(F)、相对高度(Rh)、平均坡度(As)、平面曲率(Hc)和剖面曲率(Pc)等指数差异比较大;不同城市遗存山体的植物群落整体植物、乔木层、灌木层和草本层的多样性指数均有显著差异.植物多样性各指数均与城市遗存山体的斑块特征指数F、Hc、Pc、Hc、Pa和Sa有相关性,与Rh、Fd、SR、PSI和As指数相关性不显著;不同坡位植物多样性各指数与城市遗存山体斑块指数响应强度由高到低顺序为山顶>山脚>山腰.不同坡向的植物多样性指数与城市遗存山体斑块指数响应强度由高到低顺序为西坡>北坡>南坡>东坡.总体而言,城市遗存山体的植物群落物种多样性存在斑块效应,城市遗存山体斑块的F、Hc和Pc指数对其植物多样性的影响显著.研究结果能对多山城市遗存山体生境保护和城市绿地生态系统规划与管理提供理论基础和科学依据.

在喀斯特地区,随着城市的快速扩展,城市建设用地在山间平缓地带延展,大量的自然山体被包围,最终被镶嵌于城市建成区内,形成了城市遗存山体.喀斯特多山城市内部的城市遗存山体是城市生境的主要组成部分,具有多种不可替代的生态系统服务功能.以典型喀斯特多山城市贵阳市建成区为例,基于 2008-2018 年土地利用数据和InVEST模型定量分析研究区土地利用、景观格局和生境质量时空演变特征.最后利用地理加权回归模型揭示生境质量与土地利用变化之间的响应关系.研究结果表明:(1)2008-2018 年耕地、城市遗存山体、林地在研究期间分别减少94.56 km2、8.74 km2、6.8 km2,土地利用变化主要以耕地、城市遗存山体和林地转化为建设用地为主,景观斑块破碎化和空间异质性逐渐加强.(2)2008-2018 年生境质量空间聚集效应明显,平均水平较低且呈现下降的趋势,低水平生境质量面积占比从 2008 的 38.29%增加到 2018 年的 60.32%.适中和高水平生境质量面积占比分别下降 1.95%和 4.15%,生境质量退化面积达 82.78 km2;较高水平生境质量面积占比增加3.98%.生境质量斑块表现出趋于破碎化、多样化和均匀化的特征,高水平区主要分布在城市公园和城市遗存山体所在区.(3)城镇绿地、城市遗存山体、林地和水体土地利用变化与生境质量总体呈正相关,建筑用地、交通用地、耕地和未利用地土地利用变化与生境质量总体呈负相关;人类活动对生境质量变化起主导作用.(4)城市遗存山体是多山城市高水平生境质量的主要贡献源,但在2008-2018年随着城市土地利用的复杂化程度增加,城市遗存山体生境质量退化明显.本研究有助于进一步了解喀斯特多山城市土地利用变化与生境质量之间的关系,可为我国乃至世界其他类似地区生态保护与景观规划提供科学支持.

快速城市化发展对城市内植被和生物多样性产生了显著的影响,研究植物群落特征对人为干扰的响应规律可为城市残余生境生态恢复、生物多样性保护及植被的合理开发利用提供科学依据.以典型的喀斯特多山城市贵阳市为研究区域,城市遗存山体为研究对象,基于遥感解译与群落生态学调查和分析等方法,探讨了不同人为干扰方式及强度对城市遗存山体植被特征、群落物种组成和多样性的影响.结果表明:(1)中度人为干扰强度下城市遗存山体植被覆盖度(FVC)和植被净初级生产力(NPP)数值最高;复垦干扰下FVC和NPP值相一致且为最高,中小型公园化利用山体FVC和NPP值完全不一致且NPP最低.(2)不同人为干扰强度和方式下城市遗存山体间的平均物种数和生活型构成均存在显著性差异.整体上城市遗存山体的平均物种数在不同干扰强度下表现为轻度人为干扰＞中度人为干扰＞重度人为干扰;不同干扰方式下的平均物种数呈现为人为踩踏＞构筑物＞工程建设＞公园化利用＞复垦＞工程开挖的趋势;重度干扰下城市遗存山体的落叶乔木、灌木占比最高,中度干扰下常绿灌木和多年生草本为主.(3)不同干扰强度下城市遗存山体植物群落垂直结构各层次物种多样性指数均偏低且存在显著性差异,乔木层、灌木层 Shannon-Wiener(H')、Simpson(D)、Margelf(R)指数在中度干扰强度最大,而在草本层均最小;均匀度Pielou(Jh)指数在乔木层和草本层中表现为轻度人为干扰＞中度人为干扰＞重度人为干扰,而在灌木层完全相反.(4)乔木层4 种多样性指数在不同干扰方式下的差异较大;灌木层和草本层的多样性指数在人为踩踏和构筑物建设干扰方式下显著高于其它干扰方式,工程开挖为主的干扰方式下灌木层和草本层多样性各指数均偏低且存在显著性差异.总体而言,轻中度人为干扰对城市遗存山体植物群落物种组成和多样性的影响不突出,且中度干扰对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,但重度干扰对城市遗存山体植物群落特征存在明显的负面影响.