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Identifying multispecies dispersal corridor priorities based on circuit theory: A case study in Xishuangbanna, Southwest China

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Journal of Geographical Sciences 2019年第7期29卷 1228-1242页

作者： YIN Yijie LIU Shiliang SUN Yongxiu ZHAO Shuang AN Yi DONG Shikui State Key Laboratory of Water Environment Simulation School of Environment Beijing Normal University

Ecological corridor networks can efficiently improve regional landscape connectivity. Corridors for multiple faunal species movements are receiving increasing attention and graph theory is considered a promising way to explore landscape connectivity. In Xishuangbanna, the circuit theory was applied to explore the corridor networks for biodiversity for the first time. In addition, disturbances caused by the road network and the protection efficiency of National Nature Reserves and planned area for corridors were evaluated. Results indicated that the regional corridor networks could be estimated using a modified circuit method and Zonation model. Spatially, the key corridors were concentrated in the central-western, southeastern and northern regions. We detected 66 main intersections between key corridors and the road buffer. Of these points, 65% are forest, 23% grassland and 12% farmland. More than half of the area of National Nature Reserves constituted the top 50% of the corridors, and the planned corridor areas could efficiently protect some key corridors. However, these reserves only protected about 17% of regional key corridors, and the corridor conservation area in the western and northern regions were absent. The issues addressed in our study aided in the elucidation of the importance of regional landscape connectivity assessments and operational approaches in conservation planning.

关键词： circuitscape priority ranking landscape connectivity unbiased current density map

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Landscape Genetics of Plants: Challenges and Opportunities

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Plant Communications 2020年第6期1卷 43-57页

作者： Mitchell B.Cruzan Elizabeth C.Hendrickson Department of Biology Portland State UniversityPO Box 751PortlandOR 97207USA

Dispersal is one of the most important but least understood processes in plant ecology and evolutionary *** of seeds maintains and establishes populations,and pollen and seed dispersal are responsible for gene flow within and among *** views of dispersal and gene flow assume models that are governed solely by geographic distance and do not account for variation in dispersal vector behavior in response to heterogenous *** genetics integrates population genetics with Geographic Information Systems(GIS)to evaluate the effects of landscape features on gene flow patterns(effective dispersal).Surprisingly,relatively few landscape genetic studies have been conducted on *** present advantages because their populations are stationary,allowing more reliable estimates of the effects of landscape features on effective dispersal *** the other hand,plant dispersal is intrinsically complex because it depends on the habitat preferences of the plant and its pollen and seed dispersal *** discuss strategies to assess the separate contributions of pollen and seed movement to effective dispersal and to delineate the effects of plant habitat quality from those of landscape features that affect vector *** analyses of seed dispersal for three species indicate that isolation by landscape resistance is a better predictor of the rates and patterns of dispersal than geographic *** of effective dispersal are lower in areas of high plant habitat quality,which may be due to the effects of the shape of the dispersal kernel or to movement behaviors of biotic *** genetic studies in plants have the potential to provide novel insights into the process of gene flow among populations and to improve our understanding of the behavior of biotic and abiotic dispersal vectors in response to heterogeneous landscapes.

关键词： effective dispersal cpDNA ResistanceGA circuitscape geographic information systems(GIS) ecological niche modeling(ENM)

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基于电路理论的南京市主城区绿色基础设施格局优化研究

基于电路理论的南京市主城区绿色基础设施格局优化研究

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作者：刘佳南京大学

学位级别：硕士

自改革开放以来,我国经济飞速发展,城镇人口比重从10.64%上升到57.35%,人口的快速增长促使城市用地不断扩张,致使城市生态绿色空间逐渐被侵蚀,生态环境不断恶化。另一方面,人类活动产生的大量污染物:汽车尾气、污水、垃圾等,均需要一定... 详细信息

自改革开放以来,我国经济飞速发展,城镇人口比重从10.64%上升到57.35%,人口的快速增长促使城市用地不断扩张,致使城市生态绿色空间逐渐被侵蚀,生态环境不断恶化。另一方面,人类活动产生的大量污染物:汽车尾气、污水、垃圾等,均需要一定规模的自然环境来承载和吸纳,而城市绿色空间不断减小,侧面加重了城市生态环境的压力,导致热岛效应加剧、空气质量恶化、洪涝灾害频发等一系列城市问题。城市原有的生态系统平衡被打破,可持续发展能力受到限制。绿色基础设施（Green Infrastructure,GI）是指一系列的人工或自然的绿色空间所组成的网络体系,是城市宜居性和可持续发展的重要空间载体,其多功能特性可提升城市多项服务功能,是改善人居环境、提升城市服务能力及促进城市生态系统良性循环的有效手段。传统的GI构建方法在分析斑块廊道相对重要性、确定不同地理空间位置的廊道宽度及多路径廊道规划上均存有一定的局限。电路理论是近年来新起的一种GI构建方法,因将随机漫步理论融合到景观连通性的度量中,所以可弥补传统GI构建方法的不足。然而应用电路理论构建城市GI格局的案例较少,对电路理论边界效应的探讨更为少见。本文以南京市为例,基于电路理论构建并优化南京市GI格局。首先,进行电路理论的边界效应分析。边界效应是指在电路理论模拟过程中,由于人工边界的存在会限制电子随机游走的空间,从而影响景观面中可能路径的识别与预测。本文通过在研究区外围设置缓冲区的方法来解除人工边界对模拟结果产生的影响。通过计算不同缓冲区宽度下电流密度相关性及曼哈顿距离,从而确定最佳的缓冲区宽度。然后,采用电路理论对南京市主城区自然生态斑块之间的景观连通性进行了定量分析,获取了自然生态斑块之间所有潜在的物种迁移扩散路径及其相对重要性（根据电流密度的大小）。其次,借助GIS软件的Linkage Mapper工具识别了研究区的主要障碍点,并利用电路理论定量分析障碍点对于景观连通性的影响大小。最后,结合以上分析结果构建南京市GI网络并有针对性地提出了 GI网络格局优化的具体策略。研究结果表明:（1）人工边界的存在使得电阻被高估,且边缘区受到的影响远大于研究区整体或核心区。通过在研究区外围增加缓冲区的方法可以有效消除电路理论模拟与实际的偏差,即使一个很窄的缓冲区（研究区宽度的4%）都可有效消除边界效应的影响。当缓冲区宽度为3000m（研究区宽度的13.3%）时可基本消除边界效应对模拟结果产生的影响。当研究区缓冲区宽度大于7000m（研究区宽度30%）时,就可完全消除边界效应的影响。南京市最佳缓冲区宽度为3000m。（2）南京主城区景观破碎化程度较高,南北部景观连通性差异较大,现存多处景观障碍点,严重影响了研究区景观连通性。通过电路理论模拟发现,40%的生境斑块（约为28.18 km2）对连通性的贡献较低,南部重要廊道的数量最多,局部簇团成网,网络结构较为复杂,其次为中部,且河流廊道（秦淮河）是其主要廊道类型,北部廊道数量最少,斑块多呈孤岛分布。借助Linkage Mapper工具共识别155处障碍点,可以发现,障碍点多位于斑块之间或斑块边缘,且其中84.5%面积小于5hm2,说明障碍点清除的可操作性较高。再次通过电路理论模拟分析发现,障碍点清除后研究区最大电流值提升近2倍,电流值小于605A的区域减少了520.38hm2,表明障碍点对于研究区景观连通性影响较大,且清除障碍点可有效提升南京市主城区景观连通性。基于以上研究结果,提取重要斑块、重要廊道及障碍点清除后对景观连通性贡献较高的区域组成南京市GI网络,并结合南京市卫星图梳理GI网络,最终将南京市GI网络划分为生态重点区、生态维护区、生态恢复区及生态改善区,并提出分级别保护重要GI要素、恢复必要的景观廊道、降低障碍点通过阻力等具体的GI优化策略。在南京市构建GI网络对于生态文明建设的推进具有重要意义,可以在提高景观连通性水平的同时提升南京市生态环境质量、提高宜居度、恢复老城原有空间尺度与肌理,改善空气污染、水污染等城市问题,实现社会、经济、生态协调、永续发展。同时,本文基于电路理论制定了一套简单易行的GI格局构建与优化的分析框架与技术方法体系,丰富了城市GI景观格局的构建方法,对其他城市GI网络的规划与建设具有一定的借鉴意义。通过电路理论的模拟分析量化环境因素对景观连通性的影响程度有助于规划管理者更科学的制定环境管理目标,具体的GI优化措施有利于指导南京市主城区GI格局的规划建设,为规划决策者提供参考。本文正文共约33 579字,图表31幅。

关键词：南京市绿色基础设施景观连通性电路理论边界效应障碍点识别 circuitscape GIS Linkage Mapper

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