探究城市化对绿地空间碳源/汇的空间分布格局的影响,对评估城市生态系统的碳足迹和制定相应的碳收支管理措施具有重要意义.以净生态系统生产力(NEP)做为碳源/汇的反映指标,基于净初级生产力和土壤呼吸估算杭州市主城区绿地碳源/汇的空间分布格局,关注城乡梯度对不同绿地类型碳源/汇水平的作用.基于净初级生产力和土壤呼吸数据综合获得绿地空间NEP,通过土地利用数据和Fragstats软件进行景观格局分析,采用多元线性回归模型和逐步回归模型筛选影响NEP的景观、植被和气象因子,最后利用广义加性模型探讨NEP与各因子之间的关系.此外,分别比较了相同统计过程在不同城乡梯度和不同绿地类型之间的模型差异.结果表明:杭州市绿地空间NEP分布及其影响因子存在显著的城乡梯度与绿地类型差异.2019-2022 年杭州市主城区绿地空间,整体表现为碳源,年均NEP为-0.277 kg C m-2 a-1;其中表现为碳汇的绿地主要分布在杭州市主城区的西部,而碳源绿地主要分布在中部和东部.整体绿地空间的NEP大小与绿地斑块面积、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与灌木物种丰富度和气温呈负相关.NEP随城区、城郊结合部、郊区的城乡梯度逐步增强;城区NEP与乔木盖度呈正相关,与景观多样性和气温呈负相关;城郊结合部NEP与乔木物种丰富度和灌木盖度呈正相关,与绿地斑块密度和气温呈负相关;郊区NEP则与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关.公园、农田、自然植被的NEP依次增大并受到不同因素的调控.公园NEP与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与景观分割指数、灌木物种丰富度和气温呈负相关;农田NEP与聚集度指数和灌木盖度呈正相关,与气温呈负相关;而自然植被NEP则与乔木盖度呈正相关,与景观多样性指数和气温呈负相关.研究进一步揭示了城市化对绿地空间碳源/汇的影响,为城乡碳收支的差异化管理提供了一定的理论和数据支持.

定量探讨影响因子对景观格局的驱动机理,有助于厘清山区景观格局演变过程以及发展方向.基于地貌差异的景观格局转型研究框架,从"全域-典型地貌区"的视角探究1990-2020年三峡库区腹地奉节县不同地貌下景观格局的时空演变规律,归纳其转型模式.利用二元Logistic回归模型探讨不同地貌区影响因子与景观格局的相关性,以阐释其驱动机理.结果表明:①近30年间耕地与草地缩减,林地、果园以及撂荒地增长,景观破碎度增加.其中,河谷丘陵区耕地大幅缩减,果园迅速扩张;低山区耕地缩减速度减缓,耕地撂荒现象明显;中山区林地恢复性增长.河谷丘陵区趋于经济导向性,而低山区与中山区趋于生态导向性.②研究区景观格局表现为传统农业型、农业主导型以及生态主导型Ⅰ向生态经济型、生态主导型Ⅱ以及生态型转变.根据不同地貌景观格局转型特点,归纳总结为"河谷丘陵-生态经济型"、"低山-生态主导型Ⅱ"、"中山-生态型"3种转型模式.③影响因子对研究区景观格局的解释作用具有差异性.从全域来看,农业型与生态型景观格局主要受人为干扰因素的影响,生态经济型景观格局主要受地形因素的影响,自然景观格局主要受水热条件的影响;从不同地貌区来看,地形是影响河谷丘陵区景观格局的主导因素,随着地貌梯度的增加,地形对低山区与中山区景观格局的解释作用减弱,人为干扰对其解释作用增强,山地景观格局受到人为干扰与地形的共同影响.研究结果揭示了基于地貌差异的景观格局演变的独特性规律,对三峡库区生态经济建设以及山区土地资源的合理规划具有重要意义.

城市化带来经济繁荣的同时引起了环境问题.城市树木作为城市生态环境的绿化景观的同时还具有缓解环境问题的功能.土壤环境作为城市树木的生长环境,其健康状况直接影响到城市树木的生长状况,而土壤微生物作为土壤生态系统中重要的生物群落,在土壤环境中充当养分和储存的作用,与城市树木共同维系城市生态功能.在土壤微生物中,土壤表层的土壤细菌与真菌群落能对环境变化迅速反应,因此可作为测定城市化等环境变化对于土壤生态系统的指标.为探究土壤细菌和真菌群落沿城乡环境梯度的响应差异,沿北京市的城区-近郊-远郊梯度上共选取7个公园中的国槐林作为研究样地,挖取其根际土壤用于土壤微生物测定,进而探讨国槐根际土壤细菌与真菌群落在城市化影响下的群落组成与物种多样性的响应差异,并找出影响其分布的环境因子.结果表明:(1)土壤微生物的群落分布与组成会受到城市化的影响,具体表现为土壤细菌与真菌群落在城乡环境梯度上均存在显著差异.其中土壤细菌群落共检测出41大类,其中放线菌、γ变形菌、拟杆菌、粘球菌以及厚壁菌在城乡梯度上存在显著差异.而土壤真菌群落共检测出16大类,其中担子菌与罗泽真菌在城乡梯度上存在显著差异.(2)影响土壤微生物群落分布的环境因子包括土壤理化性质和气候因子两方面,其中土壤细菌群落分布的环境因子包括土壤pH、土壤有机碳、土壤全氮以及年均温,而影响土壤真菌群落分布的环境因子包括土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷以及年降水.(3)在城市化的影响区域中,近郊是受城市化影响程度最大的区域,其中土壤细菌群落在近郊区域的群落组成有一定重合度,而土壤真菌群落在整个城乡梯度上均可完全分开.(4)土壤细菌群落相比土壤真菌群落在城乡梯度上更容易受到环境因子的影响,其环境敏感度较高.

生态安全格局如何结合地域生态风险和地方生态需求进行构建,是该领域服务于国土空间治理并且能否有效应用的主要议题之一.本研究以咸阳市为对象,结合市域地貌形态、地域生态安全影响因素和景观特征,基于"源地"空间可达性和空间质量,融合形态学空间格局分析和生态抗性、生态连通性、生态系统服务价值综合评价结果,叠加生态梯度分析,以源地-廊道-节点的方式构建生态安全格局.结果表明:咸阳市生态源地66 个,总面积2506.65 km2,约占全市总面积的24.6%,主要分布于东北、西侧、中部山区;生态廊道106 条,总长823.5 km,包括潜在廊道、水系、灌渠遗址、秦直道等自然与人文系统,沿生态源地向西北、南部渭河延伸;提升生态连通性的生态节点20 处,主要分布于二道塬与旱腰带之间.

景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径.以喀斯特断陷盆地为研究对象,从自然、社会、景观格局三个维度选取 11 个评价因子构建景观生态风险评价指标体系,通过空间主成分分析的方法评价研究区 2000-2020 年的景观生态风险时空演变格局,并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系.结果表明:(1)2000-2020 年,喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势,生态环境整体好转.(2)景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性,南部更甚.2000 和 2005 年,研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区;2010 年及其以后,高风险区面积显著减少,低风险区面积显著增加,但南部个别区县的风险水平未明显改善.(3)20 年间,除建设用地外,不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低.到 2020 年,耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域,而建设用地在高风险区的面积仍高达 43.43%.(4)景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异.研究初期,各风险区对地形的选择性较强,低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强,高风险区倾向分布在高地形位区间;随时间推移,不同等级风险区对地形的选择性减弱,地形对景观生态风险的影响逐渐减小,人类活动对景观生态风险的影响日益凸显.

在景观尺度上,沿不同环境梯度分布着多个局域群落,这些局域群落通过物种扩散相联系,形成了集合群落(metacommunity).当同时考虑集合群落的物种组成和种间互作时,出现了集合网络(metanetwork)的概念.近年来,基于集合网络的概念,运用网络分析的方法描述物种互作在多个群落中的分布和动态成为生态网络研究的新趋势.在网络分析中,研究的尺度及对应于不同数据类型的众多网络指标及其统计推断思路常常让研究者感到困惑.本文首先对网络指标进行了归类整理,将其划分为全局网络指标和局域网络指标,解释了网络指标的应用场景、计算过程和生态学意义,讨论了采样强度对网络指标的影响以及指标之间的相关性;介绍了基于互作多样性的网络β多样性指标.随后,梳理了网络分析中基于单一网络指标和网络β多样性指标的统计推断思路.在此基础上,总结了近年来从集合群落到集合网络的研究趋势的演变.我们对网络分析面临的问题进行了总结并对未来的研究方向进行了展望.强调在研究性论文中应该考虑物种系统发育关系对网络组成和互作的影响.多层网络能从更广泛的物种互作尺度反映群落结构,揭示更加全面的群落动态.集合网络的分析思路应保持一致,以利于在不同研究之间进行比较.

为进一步明确区域土地利用/覆被-景观格局对河流水质影响的空间尺度.选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据.首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量.其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被-景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区.最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置.结果表明:(1)土地利用/覆被-景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同.4 km缓冲区土地利用/覆被-景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要.(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度.(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90-105 m/hm2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90-110 m/hm2、林草地的AI值在70％-90％,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值.本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被-景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善“丝绸之路经济带”生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值.

基于坝子(喀斯特山区受人类活动影响最明显的特殊地貌)尺度较小的特征,运用系统网格法,结合半方差变异函数修正模型,分析贵州省境内3种类型共15个坝子2005、2010、2015年土地利用强度的空间演变特征,揭示贵州岩溶山区典型坝子土地利用强度空间演变的一般规律及其与坝子内部景观格局变化的相互关系.结果表明:贵州坝子土地利用强度空间动态演变和景观格局响应模式展现出明显的类型差异.总体上,土地利用强度随坝子经济水平由高到低呈梯度递减.微观演变上,市县中心坝子的土地利用强度围绕坝地中心外围呈同心带状先减后增,空间演变趋势为稳定-扩张型;市县周围坝子的土地利用强度以单一“极-轴”为高强度中心,变化兼具增减,演变趋势为波动型;偏远地区坝子的土地利用强度基本稳定不变,甚至小幅减弱,演变趋势为稳定-衰弱型;坝子景观格局与土地利用强度变化因坝区主导功能差异存在5种不同的响应关系模式.研究期间,3种类型坝子土地利用强度的空间演变受自然和人文因子双重控制,各因子之间相互作用形成其空间演变的典型特征.

地方知识在解决生态问题上的价值在国外已经受到相当的重视,但在中国尚刚刚起步.通过综述国内外地方知识的相关文献,发现有关地方知识的研究最近几年呈逐渐上升的趋势,国外研究明显多于国内且比国内深入.整体而言,地方知识在生态应用中的价值可以体现在4个方面:作为背景知识、提供基础数据、提供未来方案以及参与生态管理.国内有关地方知识的研究还流于描述层面,大多在描述背景知识.而国外的研究则更多得聚焦于怎样利用地方知识来提供数据、提供新的规划及技术方法,并强化地方知识在生态管理中的作用.结合文献归纳了地方知识在生态应用梯度各等级中的具体作用,提出了一个地方知识的生态应用框架,以期指导中国的相关科研和实践工作.以国外的研究为鉴,地方知识在中国的生态应用未来具有很大空间,地方知识作为普遍知识的有效补充,应该充分参与数据、决策以及管理的全过程,提出地方知识在中国未来应用发展的几个重点突破的难点,期望地方知识在科学规划、资源管理中发挥其应有的价值.

三峡消落带是一条特殊的水一陆交错带,其生境的特殊性及对整个三峡库区的影响逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点.植被是消落带各项生态功能的载体.然而,三峡水库的运行使消落带原有植被遭到破坏.通过对澎溪河消落带植物群落及其生境的实地调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)划分植物群落类型,并结合方差分解和CCA排序法研究4类生境影响因素组14个生境影响因子与植物群落空间分布的关系,探讨生境对消落带植物群落组成、结构及多样性的影响.结果表明:(1)消落带植物群落包括5种类型:狗牙根+雀稗群落、狗尾草+狗牙根群落、黄荆群落、白茅+鬼针草群落、苔草群落;(2) CCA排序中,第1排序轴对消落带植被空间变化的累计解释量为6.83％,占生境条件总解释量的44.73％,能很好地解释消落带植物群落与生境的相互关系,植物群落类型沿排序轴呈梯度分布;(3)土壤是影响消落带植被空间分布格局的主要影响因素组,各影响因素组间交互作用明显.淹水时间、海拔、土壤含水量是植物群落空间分布的主要影响因子,解释量分别为5.3％、3.0％、2.9％;(4)4类影响因素组共解释消落带植物群落空间格局变化的14.6％,未解释部分所占比例较大,可能是由于消落带内生境条件复杂,影响其群落组成及空间分布的潜在因素较多,如各种土地利用政策、人类活动干扰及景观组成等因素也可能对消落带植物群落构成有影响.研究消落带植物空间分布及其与生境的关系,以期为科学认识消落带、保护水库环境提供依据.