基于景观连接度的河岸带植被格局优化
作者单位：河南大学
学位级别：硕士
导师姓名：赵清贺
授予年度：2016年
摘 要：河岸带是功能多样但极为脆弱的生态系统,对增加动植物物种种源,提高生物多样性和生态系统生产力,都具有重要的现实和潜在价值,具有不可替代的作用和研究价值。近年来,随着社会生产力的迅速发展,人类对河流的开发和干扰日益强烈,河岸带及其植被遭受破坏,河岸带生物多样性受到严重威胁。因此,对河岸带植物物种多样性开展研究,对河岸带生态系统完整性的维持十分重要。本研究充分利用样方法和Braun-Blanquet的划分原则双方的优势,选择多样化指数、丰富程度指数和均匀程度指数,来分析研究处于黄河中下游的常见河段以及两岸的植被种类的多样性,再根据考察分析其植被群落特点和研究它们与环境因子之间的联系;选取2003年、2009年和2015年的河岸带景观分类图,以林地和草地为生态斑块,计算斑块间的链接数(NL)、景观组分数(NC)、整体连接度指数(IIC)、可能连通性指数(PC)和斑块重要值(d I),对研究区在近12年中植被景观连接度的动态变化进行了分析;通过对河岸带景观中的生态节点以及生态廊道分析构建4种植被网络方案,分别利用植被廊道结构指数和网络结构指数进行对比分析,廊道结构采用以下4个指标(生态节点数、生态廊道数、生态廊道长度以及生态廊道密度)进行分析,网络结构分析采用环度、点线率、网络连接度以及成本比4个指数进行分析,从而得到对生物多样性和生态景观有利的植被网络规划方案,提出植被格局优化建议,以期为河岸带植物物种多样性保护提供参考。研究结果如下:(1)黄河中下游典型河段河岸带调查的52个群落样方中,共有36科78属86种植物,群落物种组成较为丰富,但优势种并不明显。单一群落样方中,物种组成简单,不同样方之间物种组成与多样性存在明显差异,其中,受干扰较重的样地物种多样性较低,表明研究区河岸带植物物种多样性对受人为活动的影响较为敏感。RDA(Redundancy analysis)相关性分析表明,海拔和至河流距离是黄河中下游河岸带植物多样性的重要影响因子。(2)2003年、2009年、2015年的植被斑块面积和个数呈增加趋势,斑块个数从2003年的922个增加到2015年的1446个。2009年和2015年斑块数量和面积较大,景观结构相对稳定,景观连接度较高,斑块重要值也与斑块面积成正比。本文对河岸带植被进行了3个角度的分析,运用景观连接度的方法得出进行生态安全评价、进行景观结构调节、生态规划及城镇建设时,较为适宜的距离阈值为1000 m000 m。在距离阈值为1000 m和2000 m时,组分数大幅度减小,最大组分斑块数大幅度增加,景观连接度也大幅度增加,中小型斑块的重要性得到体现,这主要与研究区的植被斑块分布特点有关。研究区植被斑块分布面积小,植被呈片状聚集,大型片状的斑块之间的距离比较大,相对比较孤立。黄河中下游河岸带植被斑块的分布同时受人为活动和河流、沟渠的自然阻隔的共同影响,其中,人为干扰是造成河岸带植被分布的主要原因,在研究区人类活动频繁和居民区多的地方,植被斑块较多;2003-2015年间,研究区景观连接度不断提高,这与研究区居民环境保护意识的提高以及大坝建设(小浪底)有关,大坝径流调节作用导致河岸植被自然扩散途径发生变化,河岸植被不能有效的扩散,从而影响河岸带植物的分布及群落组成。(3)根据河岸带植被网络节点和廊道的分布,在充分了解和分析每个节点和廊道的主要功能和周边用地情况下,对其进行分级划定,分为重要生态节点和一般生态节点,一般生态斑块和重要生态斑块;构建出4种植被网络方案,经对比分析,得出植被网络方案三和方案四的廊道复杂性程度是最大的。方案三是根据河岸带道路廊道和沟渠廊道的现实情况,对方案一和方案二的选线进行了相关调整,增加了二级生态节点与一级生态节点以及廊道之间的联系;方案四将河岸带的重要植被生态斑块独立出来,因为其面积较大,具有较大的边缘面积,廊道与其连接的方式不一定要与中心点连接,同时,沟渠廊道和道路通道两侧的廊道是沿河流和道路的,根据沟渠和道路走向对节点间的连线做出调整。网络结构分析表明,植被网络方案四的环度α指数、点线率β指数、网络连接度r指数均为最大,分别为0.59、2.14、0.72,方案四存在的回路数最多,廊道连通性程度最大,网络连接度是最高。方案三的成本比较小,为0.49,说明它的建设和实施的难度相对较低。通过廊道指数和结构指数综合比较,得出植被网络方案四是河岸带植被网络的优化方案。
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