基于GIS的优势树种与地形空间关系格局探讨

基于ＧＩＳ的空间分析功能．分析了大兴安岭林区塔源林场优势树种与海拔、坡度和坡向之间的空间分布格局．绘制了该林场优势树种按海拔、坡度和坡向的空间分布图。并对林分潜在生境和现实分布进行了比较．以期为优化树种结构、培育优质森林资源提供可视化的科学依据。

海南岛霸王岭热带天然林景观格局与动态

热带森林是陆地上物种最丰富和结构最复杂的森林生态系统,同时也是受景观破碎化影响而生物多样性丧失最严重的植被类型。在对海南岛霸王岭热带天然林进行公里网格样方调查的基础上,采用栅格途径及统计方法对三期遥感影像数据进行了景观格局和动态规律分析。结果表明:霸王岭热带天然林景观由4个处于不同恢复阶段的林分斑块(I、II、III和IV)组成;在1986～1998年,除林分斑块IV外,大多数斑块类型都发生了显著的变化,而在1998～2002年,大多数斑块类型变化不显著。在1986～2002年,大多数斑块类型破碎化趋势明显,表现为斑块数、边缘密度持续增加,以及斑块平均大小和核心区面积不断减小;恢复较早期阶段的次生林(I、II和III)与恢复较后期林分(IV)之间的距离显著相关。随着与IV距离的增加,恢复时间短的次生林所占比例逐渐增加。

大兴安岭南段阔叶次生林空间格局及种间关系

在大兴安岭南段的赛罕乌拉森林生态系统定位研究站,采用CTFS样地建设标准,设置面积为6 hm2的阔叶次生林固定样地。采用点格局分析方法,对群落内主要种群的空间格局及种间关系进行了研究。结果表明:群落内乔木层共出现7个种群,树木共计13906株,群落密度2 317株/hm2;大兴安岭南段阔叶次生林优势种群均呈现聚集分布,种群的聚集强度随尺度变化较明显;聚集强度L(t)值:蒙古栎>黑桦>白桦>山杨;大兴安岭南段阔叶次生林群落种间关系以正相关为主,群落内树种之间的竞争以及物种更替现象并不激烈,群落组成和结构正处于稳定状态,群落内较高比例枯立木的产生并非是种群竞争所致。

西洞庭湖区森林景观类型空间关系研究

运用关联度指数、Jaccard指数和相邻度指数分析了西洞庭湖区森林景观类型的空间关系,探讨森林景观空间分布规律。结果表明:(1)景观类型的空间关系体现一定时期内森林景观类型现实存在的空间分布,关联度反映了不同景观要素类型之间的空间相关性及人为活动的作用,相邻度指数能补充提供不同景观要素斑块空间相互邻接关系的细节。(2)阔叶类与经济林类等面积贡献率较大的景观类型,与其他类型的空间关系呈负相关,竹类与其它类型生态竞争性较强,也呈现显著的负相关;(3)阔叶类/杉木类的Jaccard指数最大,反映了阔叶类与杉木类共同出现的机率大;(4)森林景观类型的Jaccard指数总值反映了森林景观类型同其他类型的空间聚集度大小,7种景观类型依次为杉木类>经济林类>阔叶类>松木类>灌木类>竹类>柏木类;(5)在适宜的尺度上能更好体现景观类型的空间关系,取样尺度中以600 m×600 m最理想;(6)空间关系可合理解释景观类型相互作用的功能关系,但具体的驱动因素需结合其它方法进一步讨论。

西藏色季拉山暗针叶林5个主要植物种群点格局分析

以西藏色季拉山暗针叶林1hm^2的固定样地调查资料为基础,运用点格局分析方法中的Ripley’L函数讨论了西藏色季拉山白桦、糙皮桦、川滇高山栎、急尖长苞冷杉与林芝云杉5个主要种群空间分布格局及其种间关联性。结果表明:西藏色季拉山暗针叶林5个主要植物种群与种间关联对空间尺度均具有较为强烈的依赖性,并且该区域5个主要植物种群的聚集强度和种间的相关性随着空间尺度的增大呈现出交替或者摆动现象;5种群空间分布格局总体表现为:林芝云杉、白桦和糙皮桦在较小尺度和较大尺度范围内主要呈随机分布,在小尺度和中尺度下主要呈集群分布,并且林芝云杉和糙皮桦在中尺度的聚集强度要明显强于白桦。而急尖长苞冷杉和川滇高山栎随着空间尺度的增大,种群分布格局基本上呈集群分布;5个主要种群的空间关联分析总体表现为:以负关联和无关联为主,只有白桦和糙皮桦在43~44m尺度下表现为正关联。白桦与糙皮桦、川滇高山栎、林芝云杉、急尖长苞冷杉,川滇高山栎与糙皮桦、急尖长苞冷杉、林芝云杉在中尺度下均呈明显负关联,其他尺度下无明显关联性;糙皮桦与林芝云杉、急尖长苞冷杉在任何尺度下均无明显关联性。说明西藏色季拉山暗针叶林主要植物种群间竞争非常激烈,群落结构不稳定。

武夷山典型常绿阔叶林4个主要植物种群点格局分析

以福建武夷山典型常绿阔叶林1.44 hm2固定样地调查数据为基础,采用空间点格局分析方法中的Ripley'L函数,利用Programita软件对研究区内的植物群落以及少叶黄杞(Engelhardtia fenzelii)、米槠(Castanopsis car-lesii)、南岭栲(Castanopsis fordii)和赤楠(Syzygium buxifolium)4个主要种群在不同尺度下的空间分布格局及种间关联性进行研究。结果表明:(1)所调查样地物种多样性丰富,共有139种木本植物,种群优势种不明显,少叶黄杞的重要值最高,仅为6.71%,按重要性排名前15位的木本植物植株总数所占比例为56%;(2)研究区植物群落和4个主要种群分布格局基本上以集群分布为主,只有米槠种群在42～55 m尺度下和赤楠种群在>47～60 m尺度下呈现随机分布。整个群落的聚集强度明显小于单种的聚集强度;(3)4个主要种群种间关系以负关联为主,说明种间竞争激烈,物种更替频繁,群落组成和结构不稳定。

油松天然林群落结构及种群空间分布格局

根据北京密云县不老屯镇0.6hm2的油松(Pinus tabulaeformis)天然次生林样地的调查资料,采用点格局分析方法,对群落的结构特征、主要种群及不同发育阶段种群在不同尺度下的空间分布格局及其相互关系进行了研究。结果表明:油松林乔木层共有5个种群,种群密度差异较大,油松种群的密度最大,槲树种群次之,其它种群密度极低。不同发育阶段个体种群密度大小顺序为中树>大树>幼树。群落个体直径分布与树高分布关系密切,均呈双峰山状分布。油松种群和槲树种群的空间分布格局与尺度关系密切,均以集群分布为主要特征,种间关系为负关联,种间竞争激烈。油松林不同发育阶段个体的空间格局随尺度变化,在较大空间尺度范围内呈现集群分布,幼树的聚集程度最大,中树次之,大树的聚集程度最小。不同发育阶段种群之间存在着相关性,以负关联为主,当空间尺度大于临界值时,油松不同发育阶段种群趋于随机分布,空间关联性减弱或无相关性。

气候对森林-径流关系的影响

为了揭示气候对森林-径流关系的影响,利用已有的不同地区森林集水区试验结果分析森林-径流关系空间变化规律,然后在生物物理/动态植被模型SSi B4/TRIFFID与TOPMODEL的耦合模型对长江上游梭磨河流域不同温度下植被演替及蒸发与径流的动态变化过程的模拟结果基础上,通过分析水热条件对净光合速率、冠层湿润分数、蒸腾、冠层截留蒸发以及土壤蒸发的影响,分析水热条件对森林-径流关系的影响。主要结论有:水热条件通过控制森林的净光合速率、蒸腾、冠层截留蒸发和土壤蒸发影响森林-径流关系;随着温度增加,森林蒸散发增加幅度大于其它植被类型和裸地,使森林-径流关系发生变化,水热条件的空间变化决定了森林-径流关系和水分利用效率的空间变化;受气候垂直地带性和水平地带性影响,随着海拔高度下降或从北到南随着温度增加,水分利用效率减小,森林-径流关系存在从增加径流量到对径流量没有明显影响再到减小径流量的变化,水分胁迫或高温将抑制森林蒸腾从而减小森林对径流量减少的作用,森林集水区比较试验结果体现了森林-径流关系这种空间变化规律。

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。

浙江建德典型天然次生林群落主要乔木树种空间分布格局及种间关系

【目的】探究天然次生林群落主要乔木树种空间分布格局及种间关系,为区域次生林群落的恢复、改造及抚育经营提供科学依据。【方法】于浙江建德典型的天然常绿阔叶次生林、松阔混交次生林和松林次生林3类群落中分别设置面积为1 hm2(100 m×100 m)的样地,在每木调查基础上,运用Pianka生态位重叠指数、点格局分析方法、方差比率法(VR)、χ2检验和Spearman秩相关系数对各群落乔木层主要树种进行空间分布格局和种间关系的分析。【结果】(1)样地中各次生林群落主要树种在所有尺度上呈现聚集分布;(2)在0~25.0 m尺度内,各群落空间关联性以不显著相关关系为主,负相关种对数多于正相关种对数;(3)各群落主要树种种间总体关联性及χ2检验种间联结性均以不显著的正联结为主,Spearman秩相关分析显示种对间以不显著相关关系为主,与主要树种空间关联性分析结果及生态位重叠程度较吻合。【结论】样地中各群落乔木层主要树种在各自分布格局中独立性相对较强,物种间虽存在比较相似的环境资源需求,但种间联结关系比较松散,群落演替尚未进入成熟期。图7表4参37。

考虑空间溢出效应的森林质量与经济增长关系EKC检验

【目的】在空间视角下探究森林质量与经济增长间的关系,在异质性条件下分析不同地区间存在的差异,并预测不同地区未来演变的时间路径。【方法】基于2003—2016年省际面板数据,借鉴环境库兹涅茨曲线(EKC)分析框架,建立森林质量与经济增长关系的空间面板计量模型。【结果】1)经济增长对森林质量提升的促进作用是一个长期过程,现阶段森林质量与经济增长间表现出U形变化特征,EKC假说得到验证;2)不同地区间的变化特征存在显著差异,东北和华北地区呈倒N形变化,西北地区呈U形变化,西南地区呈负向线性变化,而华南及东南地区不存在EKC关系,现阶段东北和华北地区的森林质量未跨过第2个拐点。【结论】考虑不同地区异质性条件进行计量检验能够提供更具差异化的解释,空间溢出效应的存在使得不同地区邻近省市应建立完备的森林经营与保护合作机制、林业产业保障与要素流动机制,并结合自身禀赋条件,寻求森林质量提升、生态保护与经济增长协调发展的均衡点。

白云山锐齿槲栎-华山松混交林优势种群空间格局分析

【目的】确定锐齿槲栎(Quercus aliena)和华山松(Pinus armandii)优势种不同发育阶段的种群数量和分布格局及其种间竞争关系,对于二者合理间伐具有重要指导意义,有助于白云山针阔混交林群落的更新和稳定。【方法】调查研究区内锐齿槲栎-华山松混交林,将锐齿槲栎和华山松分为3个径级,分别归属为大树、中树、小树三个成长阶段,分别采用成对相关的g(r)函数和双变量g_(12)(r)函数对其空间分布格局和种内种间关系进行分析。【结果】在完全随机模型下,锐齿槲栎和华山松主要呈聚集分布并向随机分布过渡;在异质泊松模型下锐齿槲栎小树、华山松小树和中树呈聚集分布并逐渐向均匀分布过渡;锐齿槲栎中树和大树呈随机分布并逐渐过渡为均匀分布;华山松大树呈聚集分布并逐渐过渡为随机分布;在种内不同径级空间关联上,负相关主要集中在小树分别与中树、大树之间,中树和大树之间不存在竞争关系;在种间关联上,锐齿槲栎和华山松一直处于负相关关系。【结论】锐齿槲栎和华山松空间分布格局受密度制约,竞争关系在种内和种间均有体现。未来此区域的群落结构和种群空间格局将会向以锐齿槲栎为优势种、华山松优势不再明显的方向演变。

基于夜间灯光影像的能源消费与PM_(2.5)时空关系研究

利用能源消费统计数据与夜间灯光影像对陕西省能源消费进行空间化处理,结合PM_(2.5)遥感数据,基于双变量空间相关性分析等方法,研究了陕西省能源消费与PM_(2.5)的时空关系,并利用随机森林回归模型探讨了影响ρ(PM_(2.5))变化的能源消费因素.结果表明:1)2001-2013年陕西省ρ(PM_(2.5))先增大后减小,最高值达到28.5μg·m^(-3),省内PM_(2.5)分布的空间异质性较强,其中关中地区的ρ(PM_(2.5))最高;2)陕西省能源消费量逐年上升,在空间上的分布与ρ(PM_(2.5))类似,关中地区的能源消费量最多;3)陕西省能源消费量与ρ(PM_(2.5))的Moran’s I达到了0.289,表明二者之间有着明显的空间正相关性,即高能源消费的区域有着高质量浓度的PM_(2.5)分布;4)人口密度、路网密度与能源消费总量是陕西省ρ(PM_(2.5))变化的重要驱动因素.

油松人工林乔木层结构与林下灌木多样性耦合关系研究

人工林生态系统是森林生态系统的重要组成部分,以陕西省延安市黄龙山林区油松人工林为研究对象,对比了4种不同密度的油松人工林样地内乔木空间结构(角尺度、混交度、密集度和大小比数)和灌木多样性(Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielon指数、Gleason指数和Margalef指数)的差异,建立了乔木空间结构与灌木多样性的耦合关系,探讨了乔木空间结构和灌木多样性的作用关系。结果显示:1)在不同密度的样地中,株数密度为2300~2800株/hm2的样地空间结构最佳;2)灌木多样性受林分密度影响显著,灌木多样性在不同密度中排序为低密度>较低密度>较高密度>高密度;3)不同密度的林分中,乔木空间结构对灌木多样性的影响不同,其中株数密度为2300~2800株/hm2的林分中,灌木多样性与乔木空间结构具有较强的相关关系,在该密度下可以通过调整乔木层的结构而改变灌木层的多样性。

水域多源遥感提取成果的空间一致性分析

针对同一区域多源遥感数据水域提取成果可能存在的空间差异,该文提出了一种空间一致性度量指标。以东洞庭湖为例,基于Landsat、哨兵卫星影像与随机森林模型开展水域遥感提取成果精度对比与空间一致性度量,并借助相关性与重要性分析手段探索地理特征因子对指标的指征规律。结果表明,不同遥感数据源水域提取成果精度不同,空间一致性存在差异,且差异随时间变化。地表反射率、地表温度和植被覆盖度能在一定程度上表征多源遥感水域提取成果的空间一致性(相关系数:-0.772~0.428;重要性:0.101~0.697)及差异,但存在时间效应。因此,在水域时空变化监测过程中基于多源遥感数据进行融合或填补时,应当顾及此种空间一致性差异及其时间情景特征,考虑应用特征地理因子提升效果。

血雉与其捕食者黄喉貂的时空关系初探

猎物与其捕食者间的种间关系对于维持动物群落的结构与功能至关重要。为了解西南地区中高海拔森林生态系统中较常见的血雉(Ithaginis cruentus)及其捕食者黄喉貂(Martes flavigula)之间的相互作用关系,本研究利用2018至2020年在四川栗子坪国家级自然保护区61个红外相机位点的调查数据(累计相机工作日为13790 d),量化分析了两者之间的时空关系。在时间维度上,采用核密度函数绘制了血雉(独立有效照片数n=156)与黄喉貂(n=98)的日活动节律曲线,分析结果表明,血雉和黄喉貂在日活动高峰上存在明显的回避现象。在空间维度上,单物种占域模型分析结果显示,影响血雉对位点使用的重要因子是海拔和距水源最近距离,影响黄喉貂占域的生境因子主要是坡度;单季节双物种占域模型的结果显示,(1)在物种作用和环境变量的影响下,黄喉貂存在时血雉对位点的占域率显著低于黄喉貂不存在时;(2)随着海拔的升高,黄喉貂与血雉的空间关系呈现出由分离(物种间的互作因子SIF值小于1)转为重合(物种间的互作因子SIF值大于1)的趋势。本文使用日活动模式和占域模型分析二者在时间生态位和空间生态位上的关系,初步揭示了血雉与其捕食者黄喉貂在时空上呈现不完全分化的特点,为深入理解该地区山地森林生态系统中猎物与其捕食者时空分布关系的研究提供了范例与基础信息。