基于邻接关系的森林景观斑块耦合网络结构特性分析

森林斑块间进行着各种复杂的生态过程,斑块间通过物质与能量的流动耦合维持总体可持续形态,形成“斑块耦合体”。将一定范围内的林分集合(斑块耦合体)作为空间整体,把它看作由处于不同空间的流动镶嵌体,从林分上升到景观层次。把斑块作为空间功能单元,抽象成网络中的节点,斑块间相邻的公共边抽象成网络中的边,构造由若干节点和边组成的“斑块耦合网络”作为“斑块耦合体”的骨架,森林景观斑块耦合网络具有结构特性。为揭示森林景观斑块耦合网络结构的复杂特性,本文从常德市桃源县提取了134个不同规模的森林景观斑块耦合体,抽象出森林景观斑块耦合网络,从中筛选出23个,通过分别比较森林景观斑块耦合网络的特征路径长度和聚类系数与对应随机网络的特征路径长度和聚类系数的大小来探求森林景观斑块耦合网络的小世界特性及其与网络规模之间的关联关系;分析森林景观斑块耦合网络节点度在对数坐标和半对数坐标下的分布特征,无标度特性和网络规模的关系;采用模块度来分析森林景观斑块耦合体的社团特性。所研究的森林景观斑块耦合网络小世界特性与网络规模有关;森林景观斑块耦合网络度分布更趋向于幂律分布,而且无标度特性随着网络节点规模的增大而增强;而森林景观斑块耦合网络的社团特性明显,是森林景观斑块耦合网络普适性的结构特性,且随网络规模增大而增强。而森林景观斑块耦合网络的小世界特性、无标度特性、社团特性常常使得森林景观斑块耦合网络在面对蓄意攻击时表现出鲁棒性。结合森林景观斑块耦合网络节点所代表的斑块信息,为揭示森林景观复杂性、分析森林景观生态系统的稳定性和抗毁性、提出景观尺度下森林经营措施提出更科学、合理的思路。     

“森林景观斑块耦合体”的构建研究

为了森林生态系统经营,在景观尺度上提出"森林景观斑块耦合体",本文从斑块耦合体的构建条件、构建方法和结果检验进行分析。以常德市河洑林场为例,构建了森林景观斑块耦合体,耦合体内部斑块间边缘效应强于边缘区,森林景观斑块耦合体强调系统整体性功能,强调景观斑块空间结构优化。     

西洞庭湖区森林景观斑块对构建研究

森林景观斑块及斑块对的构建是森林景观斑块耦合网络研究的基础。通过对西洞庭湖区森林景观的分类及相同优势树种、相同龄组的相邻小班的融合,构成了森林景观斑块,利用不同类型斑块间的相邻构成了森林景观斑块对。从研究区域中提取10个由闭合廊道形成的封闭区域得知,在西洞庭湖区的森林景观中,灌木林小班融合度最高,松木幼龄林融合度最低,融合比最低的区域,其斑块对最多,更有利于边缘地带物种多样性的发展,有利于景观类型丰富度的提高和生态功能的发挥。     

森林景观斑块耦合网络节点数与网络结构稳定性之间的关系

以森林景观斑块耦合体为研究对象,利用复杂网络将之抽象化为森林景观斑块耦合网络。选择节点数不同的10个网络,依次对网络进行攻击,利用最大子网节点数与移除比例做回归分析,得每个网络的崩溃阈值。利用网络节点数与网络的崩溃阈值构建与节点数相关的森林景观斑块耦合网络结构稳定性模型,并对模型进行分析。结果表明:从巨型网络-1到微型网络-2的崩溃阈值依次为0.325 9,0.310 1,0.283 4,0.273 0,0.2484,0.215 9,0.194 5,0.196 2,0.158 3,0.157 4,呈递减趋势,说明森林景观斑块耦合体中斑块数越多,其结构越稳定,并通过模型验证这一结论;随着网络节点数的增加,其崩溃阈值增加的速率逐渐减小的,说明当斑块数增加到一定程度时,耦合体的结构稳定性不再变化。根据复杂网络结构特征,用网络的节点数来衡量网络的结构稳定性,进而从新的角度探究森林景观结构的稳定性。     

共生竞争、功能匹配与协调稳定:森林景观斑块耦合网络的形成演化

生态位与功能流是森林景观斑块耦合网络的理论机制。景观生态位是景观在长期生存竞争中都拥有最适合自身生存的时空位置及其环境间的功能关系,是有限资源环境下斑块的耦合机制。功能流是斑块之间生态过程所发生的交互流动现象,是斑块间相互作用的耦合机制。在景观生态位间互动关系中,共生竞争是斑块耦合网络的形成前提。由于功能流动存在以及功能流动实现生态位变化,景观功能匹配过程体现了斑块耦合网络的演化。对于森林景观的协调稳定,通过景观功能流渗透、生态位结构稳固和功能有序的策略选择,获得景观系统在特定时间、空间、功能和目标下的有序与优化。     

基于森林资源二类调查数据的森林景观分类研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场为例 ,提出一种基于森林资源二类调查数据的景观要素分类方法。选取优势树种 (组 )、海拔、坡度、坡向和太阳辐射强度作为分类因子 ,在GIS技术支持下 ,按分类因子分割林场森林景观空间为 975 7个空间基本单元 ,建立起量化的、与植被和环境因子相关的森林景观空间基本单元数据库 ,在此基础上采用聚类分析方法把所有基本单元聚合为不同相似水平上的景观要素类型 ,结合生态特征和经营需要对聚类结果进行分析并最终确定了 7种景观要素类型 ,生成了景观要素类型斑块图。斑块特征和空间格局分析结果表明 :该林区森林景观中以小斑块要素比例最大 ,中、小斑块数占总斑块数的 90 %。针阔混交林具有最大的面积、平均斑块面积、斑块周长、最大生境面积和内部生境指数 ,是该地区受人为干扰相对较小、仍需要进行保护的景观要素类型。在森林经营中 ,应注意保护大型斑块的景观要素类型     

基于森林资源二类调查数据的黄龙山森林景观分类

以黄土高原黄龙山林业局蔡家川林场为例,选取优势树种(组)、海拔、坡度和坡向作为分类因子,利用ArcGIS,按分类因子分割林场森林景观空间为56 672个空间基本单元,建立起量化的、与植被和环境因子相关的森林景观空间基本单元数据库,在此基础上采用聚类分析方法把所有基本单元聚合为不同相似水平上的景观要素类型,结合生态特征和经营需要对聚类结果进行分析,最终确定了7种景观要素类型,生成了景观要素类型斑块图。斑块特征和空间格局分析结果表明:该林区森林景观中以小斑块要素比例最大,中、小和巨大斑块数占总斑块数的91.91%。栎类林具有最大的面积、平均斑块面积、斑块周长、最大生境面积和内部生境指数,是该地区受人为干扰相对较小、仍需要进行保护的景观要素类型。在森林经营中,应注意保护大型斑块的景观要素类型。景观多样性和均匀度较高,优势度相对较低,表明景观异质性好。     

森林景观斑块耦合体的筛选及特征分析研究

在景观尺度上提出"森林景观斑块耦合体"。从耦合体的构建条件、构建方法和筛选方法上进行论述,并对耦合体内的斑块类型进行统计,结合景观指数对不同类型耦合体进行特征分析:1)结合所需的耦合体数,设定耦合体中受人为干扰较强的斑块数占总斑块数的比例为阈值X,设定耦合体中斑块类型数占研究区总斑块类型数的比例为阈值Y。当X等于30%且Y等于50%时,可选耦合体53个,其信息能在一定程度上代表所有耦合体的信息,方法较为合理。2)巨型耦合体主要位于大型山脉或偏远山区,其耦合体内部斑块受到的人为干扰较弱;微型耦合体则主要集中在村庄或住宅区附近,其耦合体内部斑块受到的人为干扰较强。3)巨型耦合体各项景观指数均为最优,为最理想耦合体;微型耦合体则较差;大型、中型耦合体处于中间水平,且由于数量较多,应作为研究重点。通过对耦合体的筛选和分析,可为下一步研究耦合体内部能量和物质的循环打下基础。     

贵州习水自然保护区森林景观格局特征研究

本文以2005年贵州习水自然保护区森林资源二类调查数据为基础,采用"地类+森林类型+森林龄组"的三级景观分类对保护区分类,使用patch Analyst软件计算15个景观指数,对研究区域的森林景观进行了要素组成、斑块特征、异质性和空间分布等分析。结果表明:在以阔叶混交林中为基质的保护区内,由于人类活动影响,研究区森林林龄景观具有较强的异质性,森林龄组总体是处于演替的不同阶段,但均匀度较低;斑块的聚集度指数较大,空间分布接近于团聚分布,说明斑块之间的邻接程度较高,有利于生物多样性保护和生物资源管理。今后经营管理中要加强对森林的保护,尽量减少道路建设和农业耕作等人为经营活动对环境的干扰。     

基于GIS的沈阳城市森林景观格局分析

借助地理信息系统技术,利用真彩航片对沈阳城市森林景观格局进行分析.结果表明:沈阳城市森林景观斑块平均值以风景游憩林最大,达到1.85hm2;生产经营林次之,为1.34hm2;生态公益林、道路林和附属林的斑块平均面积较小;不同城市森林类型均以小斑块为主,总体比例超过90%,中斑块以上类型分布偏少,大斑块以上所占比例仅为1%左右.各类型多样性指数与景观斑块破碎化均以附属林最高,道路林次之,生态公益林居中,生产经营林较低,风景游憩林最低;各类型所受的人为干扰程度相近,在边缘上的差别不大,而形状特征上存在较大差异,以风景游憩林最大,生态公益林和生产经营林居中,道路林和附属林最小.各类型要发挥城市森林的景观效应,只有在各方面分别改进,才会达到理想效果.     

林火与病虫害的相互作用

火是森林生态系统演替过程中的一种自然干扰因子, 在促进森林发育、维持生物多样性特别是景观多样性方面起着积极的作用。森林中的多种干扰间有关联性, 火灾、虫害和病原体之间存在着复杂的相互作用。文中综述了火干扰与森林病虫害的相互影响。火灾会引起森林组成和景观的变化, 进而影响森林病虫的生存与发生条件。病虫害通过改变可燃物特性及其分布, 影响火烧频度和强度。这一研究领域的未来发展趋势是更注重火与病虫害之间的量化关系, 研究结果将为开展科学的林火管理提供理论依据, 实现森林经营的可持续。     

醴陵市官庄湖湿地公园森林景观格局分析

以醴陵市2014年二类资源调查的数据为基础,以维持研究区的水文条件以及生物多样性为目标,构建森林景观分类体系,对醴陵市官庄湖湿地公园的森林景观格局进行了分析。结果表明:研究区森林景观质量较高,作为涵养水源的优势景观类型:竹林景观、杉木林景观与阔叶林景观中的中龄林、成熟林共占整个景观面积的57.1%,森林景观涵养水源能力潜力大,涵养水源能力较弱的灌木林景观面积占比41.98%;景观类型面积越大,景观的破碎化程度越小,景观斑块面积分布不均匀程度增加;森林景观斑块形状较规则,受到的人为干扰较小。森林景观多样性随着景观细分而增强,但在二级景观类型中,森林景观面积比一级景观中更加不均匀。松类景观、灌木林景观、阔叶林景观、杉木林景观斑块之间的连通性最强,斑块聚集程度越高。     

冀北山区森林景观结构特征研究

以冀北山区木兰林管局北沟林场的森林景观为研究对象,在森林景观分类的基础上,计算了森林景观斑块面积、斑块周长、分形维数、景观多样性等特征参数。结果表明:研究区森林景观类型为8类,共235个斑块,斑块总面积为1 634.12hm2,景观斑块分形维数人工华北落叶松林最大(1.990 3),人工针叶混交林最小(1.115 9);景观多样性指数人工针叶混交林最大(8.662 8),天然针叶混交林最小(2.143 2);景观优势度指数天然油松林最大,为0.646 7,人工华北落叶松林最小,为0.108 3;景观均匀度指数人工针叶混交林最大,为0.961 7,天然针叶混交林最小,为0.531 2;斑块密度天然阔叶混交林景观类型最大(0.312 5),天然柞树林最小(0.118 3)。研究结果可以为景观尺度的森林健康近自然经营提供数据支撑。     

穆棱东北红豆杉国家级自然保护区景观斑块特征分析

运用景观空间数据分析软件计算相关景观指数,通过穆棱东北红豆杉国家级自然保护区内景观格局总体情况、斑块面积、周长、总数、分维数、破碎化、均匀度及多样性指数等分析,探讨保护区内森林景观空间格局。结果表明：针阔混交林、阔叶混交林、针叶混交林为保护区主要森林景观;景观要素的斑块面积、周长、数量差异极大;亚乔林及低矮阔叶乔木林景观宽块形状最复杂,且破碎化程度较高,针阔混交林景观斑块形状同样较复杂,但破碎化程度低,且成因不同;保护区总体景观多样性程度较低,景观类型分布不均匀,景观异质性较差。     

湖南省林科院试验林场森林植被景观格局及破碎化分析

用1∶5500森林类型图为信息源,以ViewGIS软件为手段,对湖南省林科院试验林场森林植被景观类型斑块的大小、形状、空间特征以及破碎化程度进行了分析.结果表明：林场的森林景观分为15种森林类型,总面积约为3529841.093m2,共有斑块数90个,森林斑块平均面积较小,且以马尾松人工林、樟树人工林、次生常绿阔叶林等为优势类型;各森林景观类型的形状指数较小,说明各森林景观类型的形状偏向于圆形或正方形,其斑块的边界率都较低;不同森林景观类型分维数变化较小,整个林场森林景观斑块数破碎化指数为0.0322,其中樟树人工林、次生常绿阔叶林、马尾松人工林、油茶林的破碎化指数较大.     

森林景观类型划分技术探讨

森林景观是开展森林旅游的物质基础。合理地划分森林景观类型，对开展森林景观调查、统计、评价、开发利用、保护和管理工作以及森林公园规划设计都有一定的现实意义。森林景观类型划分应遵循异同性、直观性、确定性原则，并以森林景观明显特征的直观因子作为划分的依据。森林景观类型可以按景观尺度、景观基质、景观结构、景观功能等四个方面加以划分，以适用于不同的经营利用目的和要求。     

八英庄林场砬沿沟流域森林景观变化分析

为更好地实现八英庄林场森林资源的优化配置,以河北省木兰围场国有林场管理局八英庄林场2010年和2015年2期地形图、遥感图像及二类调查数据为基础,运用ArcGIS10.0和Fragstats4.2软件,对砬沿沟流域森林景观变化进行分析。砬沿沟流域按一级景观分类划分,斑块类型共5类,有林地斑块面积由473.95hm~2增加为500.88hm~2,其他斑块面积相对减小;有林地的景观形状指数、散布与并列指数减小,分别由3.008 1、59.106 6降为2.481 6、49.060 4;景观多样性由0.426 9减小为0.233 4,说明各斑块的聚集程度有所增加,各斑块之间的连通性有所提高。砬沿沟流域按二级景观分类划分,在有林地类型中,2010年和2015年斑块类型都为5类,到2015年山杏林斑块消失,新增云杉林斑块;2010至2015年华北落叶松林斑块面积、斑块景观形状指数均增加,山杨林斑块面积、斑块景观形状指数均减小。砬沿沟流域森林景观香农多样性指数由1.602 7降为1.389 2。除去一级景观分类中有林地斑块破碎度减小,其他无论是一级景观分类还是二级景观分类,各斑块破碎度都有不同程度的增加,说明近5a一级、二级斑块在总数上有所增加,并且增加的斑块相对独立,并不连续。     

金沟岭林场森林景观分类及景观变化研究

以吉林省汪清林业局金沟岭实验林场为例,介绍了一种基于森林资源二类调查数据的森林景观类型划分方法。划分景观要素类型的因子一级为土地覆盖类型,二级为优势树种组。在景观分类的基础上分析了1987-1997年10a问金沟岭实验林场森林景观空间格局变化。1987年和1997年主要的景观要素类型为针阔混交林、针叶混交林、落叶松林和阔叶混交林,1987年的斑块个数为592块,1997年为946块。斑块个数大幅度增加,反映出森林景观破碎化的趋势。10a问,景观多样性指数和相对丰富度指数降低,优势度指数有所增加。文章对营林活动对森林景观变化的影响进行了初步分析,发现景观类型变化较大的林班也是作业强度比较大的林班,景观斑块数量变化最大的林班也是作业强度比较大的林班。     

沈阳不同行政区城市森林景观格局差异及其原因

运用景观生态学原理,在RS和GIS技术支持下,以沈阳三环内城市森林为研究对象,选取斑块数目、斑块面积、斑块密度、Shannon多样性指数、平均分维数、聚集度等景观格局指数进行各行政区对比分析。结果表明:浑南新区、东陵区、和平区森林景观格局最合理,大东区、皇姑区、于洪区次之,铁西区、沈河区最差。     

千岛湖生态景观林景观格局研究

所有森林都包含一定的环境和社会价值,当森林这些价值具有特殊意义或至关重要时,这些森林就可以定义为高保护价值森林(HCVF).本研究运用景观生态学原理和地理信息系统技术,选取景观斑块数量面积、平均斑块面积、斑块优势度和多样性、均匀度、破碎度、分离度等指数指标分析景观HCVF的景观格局特征.研究结果:千岛湖景观HCVF的景观基质为针叶林,廊道景观为水域,针叶林、水域和阔叶林是优势景观类型.研究区整体景观多样性、均匀度、分离度和破碎度指数较小,分别为1.302、0.566、0.256和0.262,说明整体景观比较完整,多样性和复杂性不高,但景观结构不尽合理,有待进一步合理开发和科学利用.地形地貌和人类活动是影响景观HCVF景观格局的主要因素.马尾松等针叶林斑块单一化和灌木林斑块持续减少,不利于维持景观多样性和生态系统稳定性,要采取有效对策进行调控.