基于景觀格局和連接度評(píng)價(jià)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法優(yōu)化與應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-08-30 08:40
景觀生態(tài)學(xué)中常憑借最小累積阻力模型構(gòu)建目標(biāo)種生態(tài)網(wǎng)絡(luò),以提升破碎棲息地間的景觀連接度,緩解生境破碎化負(fù)面影響.但傳統(tǒng)最小累積阻力生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法缺乏對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的效用驗(yàn)證,對(duì)研究地的景觀結(jié)構(gòu)變化與生態(tài)過(guò)程的影響認(rèn)識(shí)不足.本研究運(yùn)用景觀格局指數(shù)與連接度概率指數(shù),定量評(píng)價(jià)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建前后的研究地景觀結(jié)構(gòu)與連接度特征,并以崇左白頭葉猴棲息地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)為例,詳盡敘述此生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法的優(yōu)化與應(yīng)用過(guò)程.通過(guò)對(duì)白頭葉猴棲息地斑塊進(jìn)行辨認(rèn)、踏腳石斑塊識(shí)別,對(duì)研究地用地類型進(jìn)行劃分并進(jìn)行阻力賦值,運(yùn)用最小累積阻力模型生成了20條白頭葉猴棲息地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道;然后利用景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)與連接度概率指數(shù)結(jié)合的方法,對(duì)生成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能連接度進(jìn)行評(píng)價(jià).結(jié)果表明:憑借最小累積阻力模型構(gòu)建的目標(biāo)種生態(tài)網(wǎng)絡(luò),能有效提升棲息地生境的完整性和連續(xù)性,降低總體破碎化水平,并改善生境質(zhì)量.同時(shí),該生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建能提升生境景觀的結(jié)構(gòu)連接度與功能連接度,且兩方面的連接度變化在結(jié)果上具有極顯著的一致性(R2=98.3%,P<0.01).生態(tài)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的景觀結(jié)構(gòu)方面變化與功能連接度的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng),兩種指數(shù)間的相互關(guān)系不如...
【文章來(lái)源】:應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:11 頁(yè)
【部分圖文】:
研究區(qū)域位置及用地類型圖Fig.1Locationofthestudyareaandthetypesoflanduse.圖中數(shù)字表示踏腳石斑塊Numberofpictureindicatedassteppingstone.
Village60人類活動(dòng)頻繁,白頭葉猴通常不會(huì)主動(dòng)靠近水域Water100包括河流、水庫(kù)、魚(yú)塘,暫未有觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn)白頭葉猴穿越灌溉水渠Irrigationchannel40灌溉用水體,水深<0.5m、寬1~2m,白頭葉猴在田間活動(dòng)時(shí)穿越巖溶石山Karstrockymountain10白頭葉猴的主要棲息地和棲息場(chǎng)所,供其躲避天敵與人類干擾農(nóng)田Farmland30大量觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn),白頭葉猴時(shí)常穿越至農(nóng)田偷吃莊稼人工桉樹(shù)林Artificialeucalyptusforest30大量觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn),白頭葉猴時(shí)常在人工林樹(shù)梢端活動(dòng)圖2研究區(qū)不同土地利用類型的阻力值設(shè)定Fig.2Resistancevalueofdifferentlandusetypesinthestudyarea.依據(jù)該阻力值設(shè)定,生成研究地景觀阻力表面(圖2).1.3.3生態(tài)網(wǎng)絡(luò)生成憑借最小累積阻力模型生成生態(tài)廊道.該方法基于柵格化的景觀阻力表面,運(yùn)用簡(jiǎn)單代數(shù)法則,加權(quán)計(jì)算起始點(diǎn)(源)與目標(biāo)地之間的阻力累積最小或費(fèi)用距離最短的物種遷移路徑[31,34].該模型可計(jì)算目標(biāo)物種所在起始點(diǎn)與目標(biāo)地間柵格的累積阻力成本.在不改變不同土地利用類型間阻力大小順序的前提下,其最終路徑結(jié)果不受具體阻力值數(shù)值的影響[35].最小累積阻力模型所用算法為圖論數(shù)學(xué)中結(jié)點(diǎn)/連接線像元制圖表達(dá)的算法.該模型對(duì)垂直或水平相鄰像元阻力成本的計(jì)算公式如下:a1=(cost1+cost2)/2該模型沿對(duì)角線方向阻力成本的算式如下:a2=1.414214(cost2+cost3)/2最終的累積阻力成本的計(jì)算公式如下:accum_cost=∑ni=1ai式中:cost1為像元1的阻力成本;cost2為像元2的阻力成本;cost3為像元3的阻力成本;
20,41-42].因此,為了對(duì)比不同水平過(guò)程上的景觀結(jié)構(gòu)與功能連接度指數(shù),將1200m下的PC指數(shù)對(duì)應(yīng)斑塊類型水平上的景觀指數(shù),并將最大距離等級(jí)3000m下的PC指數(shù)對(duì)應(yīng)景觀水平上的景觀指數(shù),作為不同水平過(guò)程的指數(shù),進(jìn)行相關(guān)分析及顯著性檢驗(yàn).相關(guān)系數(shù)的取值范圍為0~1,其值越大,說(shuō)明相應(yīng)的結(jié)構(gòu)連接度指數(shù)與功能連接度指數(shù)一致性越高.顯著性結(jié)果P<0.05為顯著,P<0.01為極顯著.2結(jié)果與分析2.1生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建共劃定20條生態(tài)廊道將棲息地和踏腳石相連接(圖3).其中,棲息地與踏腳石間有6條生態(tài)廊道(廊道1~6),踏腳石與踏腳石間有14條生態(tài)廊道(廊道7~20),主要用地類型為農(nóng)田和人工桉樹(shù)林.另外,高速公路S60、G322和二級(jí)公路S213對(duì)研究區(qū)域分隔作用明顯,4條廊道(廊道4、5、19和20)不得不跨越這些生態(tài)斷裂點(diǎn),才能實(shí)現(xiàn)連接.2.2研究區(qū)景觀格局變化特征對(duì)研究地生境現(xiàn)狀和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行景觀格局分析,得到斑塊類型水平和景觀水平上的各景觀指數(shù).從斑塊類型水平上看,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的CA增加了768.77hm2,PLAND增加,在生態(tài)學(xué)意義上,生境圖3生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的劃定Fig.3Delineationonecologicalnetworks.圖中數(shù)字表示生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道Numberofpicturesindicatedtheecologi-calcorridors.斑塊面積及其所占景觀比分越大,連通性越高,越利于生物多樣性留存及物種保護(hù).同時(shí),反映單位面積斑塊數(shù)的PD有所下降,反映最大生境斑塊比分的LPI提高,表明生境斑塊的破碎化程度明顯降低,整體性更強(qiáng).反映斑塊周長(zhǎng)和面積比率的LSI上升,表明生態(tài)網(wǎng)絡(luò)斑塊形狀的復(fù)雜性增加.反映景觀中
本文編號(hào):3372455
【文章來(lái)源】:應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2019,30(09)北大核心CSCD
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【部分圖文】:
研究區(qū)域位置及用地類型圖Fig.1Locationofthestudyareaandthetypesoflanduse.圖中數(shù)字表示踏腳石斑塊Numberofpictureindicatedassteppingstone.
Village60人類活動(dòng)頻繁,白頭葉猴通常不會(huì)主動(dòng)靠近水域Water100包括河流、水庫(kù)、魚(yú)塘,暫未有觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn)白頭葉猴穿越灌溉水渠Irrigationchannel40灌溉用水體,水深<0.5m、寬1~2m,白頭葉猴在田間活動(dòng)時(shí)穿越巖溶石山Karstrockymountain10白頭葉猴的主要棲息地和棲息場(chǎng)所,供其躲避天敵與人類干擾農(nóng)田Farmland30大量觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn),白頭葉猴時(shí)常穿越至農(nóng)田偷吃莊稼人工桉樹(shù)林Artificialeucalyptusforest30大量觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn),白頭葉猴時(shí)常在人工林樹(shù)梢端活動(dòng)圖2研究區(qū)不同土地利用類型的阻力值設(shè)定Fig.2Resistancevalueofdifferentlandusetypesinthestudyarea.依據(jù)該阻力值設(shè)定,生成研究地景觀阻力表面(圖2).1.3.3生態(tài)網(wǎng)絡(luò)生成憑借最小累積阻力模型生成生態(tài)廊道.該方法基于柵格化的景觀阻力表面,運(yùn)用簡(jiǎn)單代數(shù)法則,加權(quán)計(jì)算起始點(diǎn)(源)與目標(biāo)地之間的阻力累積最小或費(fèi)用距離最短的物種遷移路徑[31,34].該模型可計(jì)算目標(biāo)物種所在起始點(diǎn)與目標(biāo)地間柵格的累積阻力成本.在不改變不同土地利用類型間阻力大小順序的前提下,其最終路徑結(jié)果不受具體阻力值數(shù)值的影響[35].最小累積阻力模型所用算法為圖論數(shù)學(xué)中結(jié)點(diǎn)/連接線像元制圖表達(dá)的算法.該模型對(duì)垂直或水平相鄰像元阻力成本的計(jì)算公式如下:a1=(cost1+cost2)/2該模型沿對(duì)角線方向阻力成本的算式如下:a2=1.414214(cost2+cost3)/2最終的累積阻力成本的計(jì)算公式如下:accum_cost=∑ni=1ai式中:cost1為像元1的阻力成本;cost2為像元2的阻力成本;cost3為像元3的阻力成本;
20,41-42].因此,為了對(duì)比不同水平過(guò)程上的景觀結(jié)構(gòu)與功能連接度指數(shù),將1200m下的PC指數(shù)對(duì)應(yīng)斑塊類型水平上的景觀指數(shù),并將最大距離等級(jí)3000m下的PC指數(shù)對(duì)應(yīng)景觀水平上的景觀指數(shù),作為不同水平過(guò)程的指數(shù),進(jìn)行相關(guān)分析及顯著性檢驗(yàn).相關(guān)系數(shù)的取值范圍為0~1,其值越大,說(shuō)明相應(yīng)的結(jié)構(gòu)連接度指數(shù)與功能連接度指數(shù)一致性越高.顯著性結(jié)果P<0.05為顯著,P<0.01為極顯著.2結(jié)果與分析2.1生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建共劃定20條生態(tài)廊道將棲息地和踏腳石相連接(圖3).其中,棲息地與踏腳石間有6條生態(tài)廊道(廊道1~6),踏腳石與踏腳石間有14條生態(tài)廊道(廊道7~20),主要用地類型為農(nóng)田和人工桉樹(shù)林.另外,高速公路S60、G322和二級(jí)公路S213對(duì)研究區(qū)域分隔作用明顯,4條廊道(廊道4、5、19和20)不得不跨越這些生態(tài)斷裂點(diǎn),才能實(shí)現(xiàn)連接.2.2研究區(qū)景觀格局變化特征對(duì)研究地生境現(xiàn)狀和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行景觀格局分析,得到斑塊類型水平和景觀水平上的各景觀指數(shù).從斑塊類型水平上看,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的CA增加了768.77hm2,PLAND增加,在生態(tài)學(xué)意義上,生境圖3生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的劃定Fig.3Delineationonecologicalnetworks.圖中數(shù)字表示生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道Numberofpicturesindicatedtheecologi-calcorridors.斑塊面積及其所占景觀比分越大,連通性越高,越利于生物多樣性留存及物種保護(hù).同時(shí),反映單位面積斑塊數(shù)的PD有所下降,反映最大生境斑塊比分的LPI提高,表明生境斑塊的破碎化程度明顯降低,整體性更強(qiáng).反映斑塊周長(zhǎng)和面積比率的LSI上升,表明生態(tài)網(wǎng)絡(luò)斑塊形狀的復(fù)雜性增加.反映景觀中
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