2020-01ml 目录

目的传统的森林生物多样性保育价值缺乏统一的评估标准，不便于结果比较。目前，物种保育价值模型主要通过林分丰富度核算森林当前保育价值，但未考虑土地利用类型对树种生长的潜在影响，不能体现森林的长期保育价值。近年来，逐步完善的生物多样性价值评价新理论中，尚未出现适用于森林生物多样性保育价值评估的方法。方法通过分析福建土地利用情况计算生境质量并划分等级，首次提出生境质量调整系数。利用生境质量和森林分布之间的地理对应关系，构建出基于生境质量的森林生物多样性保育价值模型（HQ-BPV模型），由此将土地利用的影响融入福建省森林生物多样性保育价值评估中。结果（1）福建省生境质量分布整体呈现内北高南低、内陆高沿海低和自然保护区高非自然保护区低的态势。（2）福建主要植被类型的平均生境质量按大小排序为针阔混交林 > 竹林 > 阔叶混交林 > 阔叶林 > 灌丛 > 针叶林 > 经济林。（3）调整后栎类和栲类的物种单位面积保育价值最高，为3.58万元/hm2，调整后各优势树种（组）的物种保育总值中阔叶混交林价值最高，为658.42亿元，构建模型核算的福建省森林生物多样性保育价值为2 056.39亿元。结论基于能够量化土地利用影响的生境质量指数，构建出HQ-BPV模型用于评价福建省森林生物多样性保育价值，为森林生物多样性的保育价值核算提供新思路，有利于森林资源监测和结构优化。      

基于生态值的戴云山保护区地块选择研究

在自然保护区规划设计中,如何以最合理地块构建自然保护区并能在最大程度上有效地保护生物多样性、维护生态安全,是缓解生态保护与经济开发矛盾所亟需解决的问题。本研究针对戴云山地区探讨地块选择方法的适用性,基于戴云山地区生态评价,结合空间特征和生态现状要求,提出戴云山自然保护区空间优化建议。结合保护区植被多样性特征,应用地块选择算法,将戴云山所属地区共18 762小班进行网格分割,根据森林资源二类调查资料,选取地类、树种组成、郁闭度、平均树高、平均胸径、龄组和立地质量7个指标,求得各网格的生态值,绘制戴云山地区生态值分布图,引入改进的nal-Briers优化模型,实现保护区范围的最优化选择。依此方法共选择88个地块(网格)组成5个构建自然保护区的备选区域,其中包含原自然保护区2处备选区域(编号2,3),新增备选区域位于原保护区东部(编号4)、北部(编号1)和东南部(编号5)各1处。考虑保护区设计原则,编号2,3和4备选区域形成的区域可有效减弱边缘效应的影响,为建设戴云山自然保护区最优区域组合。选择后的戴云山自然保护区,实现了地块数量与生态值间的最优组合,最大限度保护戴云山整体植被多样性。地块选择算法在国内森林生态系统类型自然保护区设计中可能具有适用性,为我国森林生态系统类型自然保护区设计研究提出了新思路。     

融合全域与局域特征的深度卷积网络鸟类种群识别

【目的】基于鸟类影像数据,探讨全域与局域特征融合手段,结合深度卷积神经网络理论,建构鸟类种群识别模型,以期为森林与湿地的监控与治理提供新的手段。【方法】首先,依据人类识别物体从整体到局部的生理过程,采用跳跃结构实现物体整体信息与局部信息的交互,该模型主要采用2个模型框架提取鸟类的全域和局域部件特征,并采用跳跃结构,提出融合模块(Fusion block)结构进行特征融合,将全局特征信息传递至局部特征抽取模块。该模型训练阶段需提供鸟类局部的部位标注信息,而测试阶段采用Faster R-CNN模型自动提取其鸟类局部标注信息。其次,探讨不同鸟类局部影像信息对模型的影响,最后,通过对比不同网络分类模型和鸟类数据集,验证模型的有效性和适用性。【结果】该鸟类种群分类模型具有较高的分类精度,总体分类精度达90%以上;对于不同的鸟类局部影像信息,其分类精度表现出一定的差异性,其中基于鸟类头部局部影像的网络分类模型总体分类精度最高; Faster R-CNN模型对鸟类局部影像定位精度较高,测试阶段采用人工标注的局部影像标签和Faster R-CNN模型预测的局部影像标签对模型的总体分类精度差异小;对比Inception-V1、Res Net-101、Dense Net-121以及Bilinear CNN等网络分类模型总体分类精度,该模型总体分类精相对较高,具有一定的有效性;对比使用NABirds鸟类数据集的分类效果,该模型总体分类表现较好,具有一定的适用性。【结论】该鸟类种群分类模型具有较好的识别效果以及有效性,可为森林与湿地的监控和治理提供合理有效的依据。     

基于尾长算法的戴云山保护区优化设计

【目的】保护区规划设计是自然保护区研究的重要内容,以数学模型为工具研究保护区设计成为新趋势。集合覆盖物种模型(SCSP)和最大集合物种模型(MCSP)等传统数学模型,仅考虑以最小代价进行保护区规划及设计,未考虑保护区的空间特征,导致选择的保护区区域过于分散,且仅考虑土地市场价格,不能完全体现保护区生态价值。本研究以生态值为衡量指标,结合连续性和紧实性的空间特征,构建有效合理的保护区规划模型,以期为自然保护区建立提供科学依据。【方法】以福建省戴云山国家级自然保护区为例,将戴云山区域划分为567个规则地块,每个地块面积为2 km×2 km,且任意地块都包含若干个小班。依据生态值赋分标准和重心算法,先后计算戴云山小班和其所属地块生态值。结合特殊空间特征与生态值,构建基于尾长法的空间集合覆盖模型(SSCP),并探讨不同紧实性权重和物种保护比例组合对保护区规划结果的影响。最后,以传统SCSP模型、系统保护规划工具Marxan模型和Zonation模型的规划结果为对照组,验证SSCP模型的有效性。【结果】从空间分布来看,用SCSP模型、Marxan模型和Zonation模型求解的保护区设计结果表现为地块分布离散,破碎度高,SSCP模型的设计结果表现出更好的连续性和紧实性;从选地数量来看,SSCP模型的选地数量与物种保护比例及紧实性权重正相关,即物种保护比例上升,或紧实性权重增大,选中的地块数增加。【结论】研究设计了新型保护区数学规划模型——SSCP模型,并以戴云山自然保护区为例验证了算法的合理性,提出规划建议:向其西北方向和东南方向扩展,其中西北方向纵向扩展6 km,横向扩展18 km,东南方向纵向扩展9 km,横向扩展8 km。本研究方法的提出为我国保护区规划设计理论与实践提供新思路。     

福建泉州湾河口湿地时空动态及其驱动机理

  目的   为探究福建泉州湾河口湿地生态系统环境破坏及景观结构变化的原因,   方法   以泉州湾河口湿地为研究区域,基于Landsat TM遥感影像提取地物信息,构建土地利用动态度模型,运用景观格局指数分析景观空间结构特征;建立不同时期土地利用转移概率矩阵,确定土地类型间数量转移关系;应用灰色关联度模型分析红树林湿地面积变化驱动力。   结果   （1）1990—2018年天然湿地面积占比呈减少趋势,人工湿地呈增加趋势;从景观水平看,湿地斑块分布呈规则化,聚拢程度减少,景观类型丰富。（2）红树林、互花米草群落动态度波动大,红树林面积比例以2000年为分界点,呈先减后增趋势;1990—2000年红树林主要向水域、养殖池转出,2010—2018年滩涂和互花米草群落转出为红树林。（3）2000年来,红树林面积大小与其他土地类型面积变化关联性强,尤其受到国内生产总值、园林绿地面积影响较大。   结论   泉州湾河口湿地红树林呈恢复趋势,互花米草群落蔓延速率减缓,生态环境逐步改善。该研究为湿地保护与生态恢复提供科学实践依据。