全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 6 期摇 摇 2013 年 3 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
专论与综述
基于遥感技术的森林健康研究综述 高广磊,信忠保,丁国栋,等 (1675)…………………………………………
Agent农业土地变化模型研究进展 余强毅,吴文斌,杨摇 鹏,等 (1690)…………………………………………
个体与基础生态
辽东湾北部近海沙蜇的动态分布 王摇 彬,秦宇博,董摇 婧,等 (1701)……………………………………………
口虾蛄 proPO基因全长 cDNA的克隆与组织表达 刘海映,刘连为,姜玉声,等 (1713)…………………………
中缅树鼩头骨及下臼齿几何形态与环境的关系 朱万龙,贾摇 婷,黄春梅,等 (1721)……………………………
亚热带 3 种树种凋落叶厚度对其分解速率及酶活性的影响 季晓燕,江摇 洪,洪江华,等 (1731)………………
浙北地区常见绿化树种光合固碳特征 张摇 娇,施拥军,朱月清,等 (1740)………………………………………
两种高质牧草不同生育期光合生理日变化及光响应特征 郭春燕,李晋川,岳建英,等 (1751)…………………
基于 WOFOST作物生长模型的冬小麦干旱影响评估技术 张建平,赵艳霞,王春乙,等 (1762)………………
基于线粒体 DNA控制区的斑翅草螽不同地理种群遗传分化研究 周志军,尚摇 娜,刘摇 静,等 (1770)………
圈养尖吻蝮雌体大小、窝卵数和卵大小之间的关系 胡明行,谭群英,杨道德 (1778)……………………………
应用寄生蜂和不育雄虫防控田间橘小实蝇 郑思宁,黄居昌,叶光禄,等 (1784)…………………………………
青蒿素对外生菌根真菌化感效应 李摇 倩,袁摇 玲,王明霞,等 (1791)……………………………………………
种群、群落和生态系统
海湾生态系统健康评价方法构建及在大亚湾的应用 李纯厚,林摇 琳,徐姗楠,等 (1798)………………………
上升流和水团对浙江中部近海浮游动物生态类群分布的影响 孙鲁峰,柯摇 昶,徐兆礼,等 (1811)……………
半干旱区生态恢复关键生态系统识别———以内蒙古自治区和林县为例
彭摇 羽,高摇 英,冯金朝,等 (1822)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应 金冠一,赵秀海,康峰峰,等 (1832)………………………………
重庆酸雨区马尾松林凋落物特征及对干旱胁迫的响应 王轶浩,王彦辉,于澎涛,等 (1842)……………………
景观、区域和全球生态
城市典型水域景观的热环境效应 岳文泽,徐丽华 (1852)…………………………………………………………
外来树种桉树引种的景观生态安全格局 赵筱青,和春兰 (1860)…………………………………………………
基于耕地生态足迹的重庆市耕地生态承载力供需平衡研究 施开放,刁承泰,孙秀锋,等 (1872)………………
大气 CO2 浓度升高对稻田根际土壤甲烷氧化细菌丰度的影响 严摇 陈,许摇 静,钟文辉,等 (1881)…………
资源与产业生态
基于可变模糊识别模型的海水环境质量评价 柯丽娜,王权明,孙新国,等 (1889)………………………………
亚热带养殖海湾皱瘤海鞘生物沉积的现场研究 闫家国,齐占会,田梓杨,等 (1900)……………………………
黄土高原典型苹果园地深层土壤氮磷钾养分含量与分布特征 张丽娜,李摇 军,范摇 鹏,等 (1907)……………
旱作农田不同耕作土壤呼吸及其对水热因子的响应 张丁辰,蔡典雄,代摇 快,等 (1916)………………………
商洛低山丘陵区农林复合生态系统中大豆与丹参的光合生理特性 彭晓邦,张硕新 (1926)……………………
外源油菜素内酯对镉胁迫下菊芋幼苗光合作用及镉富集的调控效应 高会玲,刘金隆,郑青松,等 (1935)……
基于侧柏液流的测定对 Granier原始公式系数进行校正 刘庆新,孟摇 平,张劲松,等 (1944)…………………
研究简报
湿地自然保护区保护价值评价方法 孙摇 锐,崔国发,雷摇 霆,等 (1952)…………………………………………
干热河谷印楝和大叶相思人工林根系生物量及其分布特征 高成杰,唐国勇,李摇 昆,等 (1964)………………
海滨沙滩单叶蔓荆对沙埋的生理响应特征 周瑞莲,王摇 进,杨淑琴,等 (1973)…………………………………
宁夏贺兰山、六盘山典型森林类型土壤主要肥力特征 姜摇 林,耿增超,张摇 雯,等 (1982)……………………
学术争鸣
小兴安岭十种典型森林群落凋落物生物量及其动态变化 侯玲玲,毛子军,孙摇 涛,等 (1994)…………………
中国生态学学会 2013 年学术年会征稿通知 (2002)………………………………………………………………
第七届现代生态学讲座、第四届国际青年生态学者论坛通知 (玉)………………………………………………
中、美生态学会联合招聘国际期刊主编 (印)………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*328*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄03
封面图说: 亭亭玉立的白桦树———白桦为落叶乔木,可高达 25m,胸径 50cm。 其树冠呈卵圆形,树皮白色,纸状分层剥离;叶三
角状、卵形或菱状卵形;花单性,雌雄同株。 白桦树喜光,耐严寒,对土壤适应性强,喜酸性土,沼泽地、干燥阳坡及湿
润阴坡都能生长。 常与红松、落叶松、山杨、蒙古栎混生。 白桦的天然更新好,生长较快,萌芽强,在人为的采伐迹地
或火灾、风灾等自然损毁的迹地里,往往由白桦首先进入,为先锋树种,而形成白桦次生林。 白桦分布甚广,我国大、
小兴安岭及长白山均有成片纯林,在华北平原和黄土高原山区、西南山地亦为阔叶落叶林及针叶阔叶混交林中的常
见树种。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 6 期
2013 年 3 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 6
Mar. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(40961031);云南省应用基础研究面上项目(2009CD022);云南大学“中青年骨干教师培养计划冶项目(XT412003)
资助
收稿日期:2012鄄10鄄01; 摇 摇 修订日期:2013鄄01鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhaoxq748@ sohu. com
DOI: 10. 5846 / stxb201210011366
赵筱青, 和春兰.外来树种桉树引种的景观生态安全格局.生态学报,2013,33(6):1860鄄1871.
Zhao X Q, He C L. Landscape ecological security pattern associated with the introduction of exotic tree species Eucalyptus. Acta Ecologica Sinica,2013,33
(6):1860鄄1871.
外来树种桉树引种的景观生态安全格局
赵筱青1,*, 和春兰2
(1. 云南大学资源环境与地球科学学院,昆明摇 650091; 2. 云南国土资源职业学院,昆明摇 650031)
摘要:以大面积桉树引种区云南省澜沧县为研究区,以自然栖息地和生物多样性的整体保护为目标,利用最小累积阻力模型开
展了桉树引种的景观生态安全格局的定量研究。 结果表明:(1)基于 GIS技术和“成本距离加权冶制图分析工具,将生物和景观
等综合因素融入最小累积阻力模型,把“源冶扩展的生态过程与景观格局结合起来,应用于桉树引种的景观生态安全格局构建
中是可行的。 (2)选择次生常绿阔林为保护“源冶,地表覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地和公路等为阻力因子,建立最小累计阻
力面,识别了廊道、辐射道和战略点等生态安全格局组分;用最小累积阻力阈值划分了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农
业耕作区和居民生活区等生态功能区,并界定桉树禁止种植区和桉树可种植区,最终组合成两个方案的中级和高级景观生态安
全格局。 方案一,中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的 33. 48%和 19. 27% 。 方案二,中级和高级安
全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的 28. 37%和 15. 17% 。 (3)从“源冶的扩展效果、保护广度、管理成本、难易程度
及生态环境和经济社会发展要求等方面评价,认为方案二的中级安全水平格局能够相对满足澜沧县对生态、经济发展的要求。
研究结果为制定研究区生态安全策略提供参考。
关键词:桉树引种区;景观生态安全格局;生物多样性;最小累积阻力模型;云南澜沧县
Landscape ecological security pattern associated with the introduction of exotic
tree species Eucalyptus
ZHAO Xiaoqing1,*, HE Chunlan2
1 College of Resource Environment and Earth Science, Yunnan University, Kunming 650091, Yunnan, China
2 Yunnan College of Land and Resources Vocational, Kunming 650031, Yunnan, China
Abstract: With rapid introduction of exotic trees, natural habitat loss and landscape fragmentation were aggravated in
mountainous areas. Construction of landscape eco鄄security pattern can provide feasible option to prevent landscape
fragmentation and to protect natural habitats and biodiversity. Since 2003, a large amount of exotic tree species, Eucalyptus
has been introduced into Lancang county of Yunnan province. The Eucalyptus replaced the native forest, farmland,
wasteland and other ecosystems, leading to serious natural habitat loss, landscape fragmentation and biodiversity
threatening. In this paper, the large areas in Lancang County of Yunnan Province, where Eucalyptus have been extensively
introduced were selected as the case study sites to examine the landscape eco鄄security pattern for Eucalyptus introduction by
using the minimum cumulative resistance model. The results indicated: (1) it忆s feasible, based on the GIS and “ cost
distance weighing冶 mapping analysis tool, to construct the landscape eco鄄security pattern of Eucalyptus introduction by
integrating the biological factors and landscape factors into minimum cumulative resistance (MCR) model and combining
the “ source冶 extended ecological process with Landscape pattern. This can be a reference approach to constructing the
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landscape eco鄄security pattern for the exotic tree introduction in other areas. (2) the components of ecological security
pattern such as corridor, radiating routes and strategic point etc. indentified by the minimum cumulative resistances surface
which were derived from the GIS鄄based and MCR model using land cover types, altitude, slope, soil texture and road etc.
as resistance factors can preserve ecosystem functions in Eucalyptus鄄introduced and affect positively the species migration
and diffusion in “ protection source冶, which was secondary evergreen broad鄄leaved forest in natural habitat in this study.
By using the minimum cumulative resistance threshold values, we divided the eco鄄buffer zone, eco鄄transition zone, eco鄄
fringe zone, farming zone and residential zone for the landscape eco鄄security construction. We also defined the banned zone
and planting zone for Eucalyptus plantation. The medium鄄security and high鄄security landscape eco鄄security patterns were
developed on the basis of minimum cost but maximum ecological and economic benefit for the introduction areas in
Eucalyptus plantation. To achieve this goal, there will be two schemes. In the first scheme, medium鄄security and high鄄
security areas for Eucalyptus plantation account for 33. 48% and 19. 27% of total study areas. In the second scheme,
medium鄄security and high鄄security areas for Eucalyptus plantation account for 28. 37% and 15. 17% of total study areas.
(3) the second scheme of medium鄄security pattern could fit ecological and economic conditions of Lancang County better
when compared these two schemes from the expansion effect of “ source冶, protection range, management cost, difficulty
level, eco鄄environment capacity as well as economic and social development. In the second scheme, the large and small
patches of protection ‘ sources爷 were spaced in鄄between, and large patches can work well for protecting the species and
ecosystems better, small patches could be settled foothold to protect distributed rare species or ecological niches. As the
“source冶 patches were small and concentrated, the fragmentation was relatively low, so the protection and management of
the “source冶 will be less difficult and costly. There were 22 corridors and combined circular, so the connectivity among
“sources冶 was good. There were 6 radiating routes, meaning less opportunity for “ sources冶 expansion. There were many
strategic points of native tree species for improving the integrity of the “sources冶 . All these results may provide some useful
references for developing eco鄄security strategies in the study areas.
Key Words: Eucalyptus introduction; landscape eco鄄security pattern; biodiversity protection; minimum cumulative
resistance (MCR) model; Lancang County of Yunnan Province
随着人口快速增长,木材需求量迅速增加,而天然林资源大幅度减少,以及森林资源总量急剧下降的严峻
现实, 世界很多国家、地区都在大力发展外来速生树种,以缓解木材和林产品的供需矛盾,保持经济和社会的
发展,桉树就是被引种树种之一。 为了提高经济收入及缓解贫困问题,云南省澜沧县 2003 年以来也在大规模
引种桉树约 32524. 41hm2。 桉树引种引起了一系列争议和担忧,争论的焦点主要集中在桉树的生态功能方
面。 据报道桉树引种将使林下物种多样性减少、生物栖息地丧失、生境斑块减小和破碎化加剧,使某些乡土树
种受到威胁,由其提供的生态系统服务功能减少,生物多样性遭到破坏[1鄄3]。 因此对桉树引种区生物栖息地
和生物多样性的保护势在必行。
景观生态安全格局以景观生态学理论和方法为基础,重视生物多样性的保护,考虑生物栖息地及有关生
态过程之间的关系。 它由一些关键性的点、线、局部(面) 或其空间组合所构成,对维护和控制景观水平生态
过程起着关键性作用[4]。 景观生态安全格局认为生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完
成[5鄄9],而最小累积阻力模型(MCR)正好可以把生物多样性、生态过程与景观格局联系起来,以此构建景观生
态安全格局,达到保护生物多样性和自然栖息地的目的[6,10鄄16]。
论文以自然栖息地和生物多样性的整体保护为目标,选择大面积桉树引种区云南省澜沧县为案例区,运
用 GIS空间分析技术和 MCR模型,构建全面、包容的景观生态安全格局,为维护研究区生态系统的稳定性和
保护当地生物多样性,处理好保护与发展的关系,具有重要的意义,同时研究方法和思路将为其它外来树种引
种区景观生态安全格局研究提供参考。
1681摇 6 期 摇 摇 摇 赵筱青摇 等:外来树种桉树引种的景观生态安全格局 摇
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1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
澜沧县位于云南省西南部普洱市境内,澜沧江以西,位于北纬 22毅01忆—23毅16忆,东经 99毅29忆—100毅35忆之
间。 研究区地形地貌复杂,海拔高差悬殊,海拔 580—2561m之间,立体气候明显。 主要属南亚热带山地季风
气候,年均温 19. 4益,年降雨量 1634mm。 植被种类随海拔高低有明显的分布差异,海拔 580—800m之间的澜
沧江湿热河谷地区为热带季雨林;海拔 800—1500m 之间的河谷盆坝、低山丘陵一带为亚热带季风常绿阔叶
林和暖热性针叶林;海拔 1500—2100m之间属半湿润常绿阔叶林和暖温性针叶林;海拔 2100m以上是中山湿
性常绿阔叶林。 澜沧县承载着山区各种生物的自然生态过程,人类活动以农业生产为主,形成自然与农业共
存的景观类型。
1. 2摇 数据收集
采用的数据主要包括研究区四景 CBERS鄄域卫影像图 (2010 年 1 月)和 DEM(1颐5 万)数据,从 DEM数据
中提取的海拔和坡度数据,普洱市国土局、林业局、环保局和水文局提供了土地覆盖数据、普洱市的林种规划
图、水土流失敏感区图、基本农田保护规划图、土壤类型分布图和水系图。 基于这些数据及野外 GPS 采样结
果,用 ERDAS IMAGINE9. 2 影像处理软件对研究区遥感影像进行处理,用 ArcGIS 软件进行判读解译。 所有
地理信息系统的空间数据均通过投影变换、格式转换等数据预处理,统一采用 Transverse_Mercator 投影和
WGS_1984 地理坐标系统。
1. 3摇 研究方法
首先,基于 GIS技术和 MCR模型建立“源冶扩展的最小累积阻力面;其次,识别景观生态安全格局组分,
划分景观功能区;最后,确定桉树禁止种植区,划定桉树可种植区,建立不同安全水平的景观生态安全格局,从
“源冶的保护效果、保护的难易程度和社会经济发展需求等进行方案评价。
1. 3. 1摇 “源冶的确定
在大多数情况下,把需要保护的对象作为“源冶,可以由被保护的物种、自然栖息地构成,也可以将生物多
样性相对丰富的景观斑块作为保护“源冶 [17]。 本文选择原生植被或天然次生植被为保护“源冶。
1. 3. 2摇 阻力面的建立
阻力面反映了物种空间运动的趋势,是识别景观安全格局组分和划分景观功能区的重要依据。 用最小累
积阻力模型来建立阻力面,该模型考虑了源、距离和景观基面特征三个方面的因素,基本公式如下:
MCR = fmin移
i = m
j = n
(Dij 伊 R i)
这一公式根据 Knaapen等人建立的模型和地理信息系统中常用的费用距离得来。 其中 f 是一个未知的
正函数,反映空间中任一点的最小阻力与其到所有源的距离和景观基面特征的正相关关系;Dij 和 R i 是物种
从源 j穿越某景观的基面 i到达某一点的空间距离和阻力值[10]。 尽管函数 f 通常是未知的,但(Dij伊R i)之累
积值可以被认为是物种从源到空间某一点的某一路径的相对易达性的衡量。 其中从所有源到某点阻力的最
小值被用来衡量该点的易达性。 在 ArcGIS中运用“成本距离加权冶工具计算阻力值,最后得到的累计值是空
间中任一点到源的距离相对可达性的度量。
1. 3. 3摇 “源冶间廊道的识别
廊道是物种迁移的通道,是生态流之间的通道和联系途径,有利于物种在“源冶间及“源冶与基质间的流
动,连接原生植被的廊道有利于物种扩散[18]。 在 MCR阻力面图上,廊道就是相邻两“源冶之间的阻力低谷和
最容易联系的低阻力通道,用 Arcgis最短路径确定。 每两个“源冶之间联系的廊道至少应该有一条,廊道的格
局以环状组合形式较好。
1. 3. 4摇 辐射道的识别
辐射道是“源冶向外围景观辐射的低阻力谷线。 在 MCR阻力面图上,辐射道就是以某“源冶为中心向外辐
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射的低阻力谷线,它们形同树技状河流成为物种向外扩散的有效通道。 识别“源冶发展的辐射道,达到保护和
发展“源冶的目的。
1. 3. 5摇 战略点的确定
战略点指景观中对于物种的迁移或扩散过程具有关键作用的地段,对沟通相邻“源冶间联系有关键意义
的“跳板冶。 在 MCR阻力面上,战略点就是以相邻“源冶为中心的等阻力线的相切点,对控制生态流有至关重
要的意义。
1. 3. 6摇 景观功能区的划分
景观功能区是利用阻力面的等阻力线来确定。 以 MCR阻力面为基础,绘制阻力面中各阻力水平的格点
频率分布图。 在频率分布图上,将频率发生明显转折的点称为拐点,这些拐点反映阻力值发生了较大的突变,
表明其两侧的景观异质性较大,将这些地方作为阻力变化的临界阈值,从低阻力到高阻力可划分出生态缓冲
区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区、人类生产生活区等景观功能区。
1. 3. 7摇 桉树可种植区的确定
在景观功能区划分的基础上,根据桉树引种对生态安全水平的要求,一般可划分为低级安全、中级安全和
高级安全。 若桉树引种在生态缓冲区,则生态处于低级安全水平;引种在生态过渡区与边缘区,生态处于中级
安全水平;引种在生态边缘区,生态处于高级安全水平。 考虑桉树的生态负面影响,景观生态安全采用中、高
级安全水平。 另外,考虑到生态环境保护、土地政策、人们基本生产生活以及桉树生态适宜性,确定了桉树禁
止种植区,包括生态公益林区、常绿阔叶林区,基本农田保护区、居民点及建设用地区、水域、水土流失极敏感
区及桉树不适宜生长区。 在生态安全水平基础上,排除桉树禁止种植区,得到桉树可种植区。
2摇 结果分析
2. 1摇 景观生态安全格局组分识别
2. 1. 1摇 “源冶的确定
研究区原生植被已破坏殆尽,多数为天然次生常绿阔叶林,因此论文选择天然次生常绿阔叶林为保护
“源冶,次生常绿阔叶林包括季风常绿阔叶林、半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林。 根据保护对象的类
型和面积大小等不同,确定了两种方案的保护“源冶。
第一种方案,保护“源冶是面积大于 500 hm2 的季风常绿阔叶林,总面积为 30670. 64 hm2,占常绿阔叶林面
积的 15. 04% ,占整个研究区面积的 3. 51% ,共有 25 个保护斑块,最小斑块面积为 639. 85hm2,最大斑块面积
为 4464. 18hm2。 季风常绿阔叶林是研究区的地带性植被,是陆地生态系统的重要组成部分,对保持水土、消
除或减轻自然灾害、保持生物多样性等多方面起着重要作用[19]。
第二种方案,保护“源冶是面积大于 1000 hm2 的次生常绿阔叶林,总面积为 64449. 15hm2,占常绿阔叶林
面积的 31. 62% ,占整个研究区面积的 7. 83% ,共有 17 个保护斑块,最小斑块面积为 1300. 40hm2,最大斑块面
积为 27972. 94hm2。 次生常绿阔叶林在涵养水源、保持水土、保护生物多样性等方面也有着重要的作用。
2. 1. 2摇 阻力面的建立
研究区属于山地地区,地形和地表覆盖类型是影响其景观分异和变化的两个基本因素,它们不仅控制着
土壤的发育、水文状况的分异,还影响水土流失的发生发展,决定景观空间分异[20];土壤质地对于植被生长状
况以及水土流失、泥石流等灾害的发生也起着关键性的作用;公路建设改变了地质环境、阻断了地表径流、增
加了物种穿越迁徙的难度,从而阻碍了保护“源冶的扩散。 因此选取景观覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地、公
路为阻力因子。
景观阻力指物种在穿越景观要素或景观类型时的难易程度,物种在不适宜生境移动时要克服较高的阻力
值。 在实践中,获取不同物种穿越不同景观要素的绝对阻力值是十分困难的[21]。 论文根据专家咨询和文献
资料[8,10,22],相对各因子内部阻力大小,划分因子相对阻力值。 阻力等级越高,阻力值越小,设定 50 为最大阻
力值,当阻力值达到 50 时,阻力等级最小,保护“源冶将无法穿越该景观;1 为最小阻力值,当阻力值为 1 时,阻
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力等级最大,保护“源冶处于最适宜生境,“源冶非常容易扩散穿越基质景观。 同时邀请相关研究领域的专家
27 名,采用专家打分法确定了阻力因子权重(表 1)。 权重越大,说明阻力因子对“源冶扩展的影响越大。
表 1摇 “源冶发展的阻力因子及其权重
Table 1摇 Resistance Factors and Weight of “Sources冶 Development
阻力因子
Resistance Factors
因子权重 / %
Weight of factor
阻力分级
Resistance classification
相对阻力值
Relative resistance
value
景观覆盖类型 25 玉:常绿阔叶林 1
Landscape cover types 域:针叶林、灌木林 5
芋:桉树林 10
郁:荒草地 20
吁:园地、耕地 30
遇:水域、裸地 45
喻:居民点及建设用地 50
坡度 Slope / (毅) 18 玉:0—15 20
域:15—25 5
芋:25—35 1
郁:>35 30
海拔 Elevation / m 22 玉:<800 20
域: 800—1500 1
芋: >1500 30
公路 高等级公路 High鄄grade highway / m 15 玉: >1000 1
Highway 域:500—1000 20
芋:<500 40
低等级公路 Low鄄grade highways / m 郁:>100 1
吁: 0—100 10
土壤质地 Soil texture 20 玉:0—0. 087 1
域:0. 087—0. 156 10
芋:0. 156—0. 227 20
郁:0. 227—0. 329 30
吁:0. 329—0. 370 40
用 ArcGIS9. 3 软件制作 5 个阻力因子的阻力值分级图,进行加权叠加,形成两个方案的综合阻力值图。
再将“源冶与距离因素考虑进去,运用空间分析模块中的“成本距离加权冶制图分析工具,采用最小累计阻力面
模型,得到两个方案的最小累积阻力面(图 1)。 最小累积阻力面反映了“源冶克服各种阻力发展的相对难易
程度,也表现了“源冶的空间运动趋势和潜在可能性。 由保护“源冶向外,发展“源冶所需克服的阻力逐渐增大,
在耕地和居民地较集中的地带,阻力值最大,表明在耕地和居民地集中的区域,若发展保护“源冶,就要以失去
高产农田和居住地为代价;离保护“源冶越近的区域,阻力值较小,是“源冶发展的最佳区域,若引种桉树或作为
人类生产生活区,将对保护“源冶产生破坏性的影响。 因此最小累积阻力面能为桉树引种的生态安全格局构
建提供有力的依据。 论文以最小累积阻力面为依据,判别“源冶间廊道、辐射道、战略点及划分景观功能区
(图 2)。
2. 1. 3摇 廊道的判别
廊道判别主要包括现有廊道和潜在廊道。 每个保护“源冶与其它任意“源冶间都有一条或多条低累积阻力
谷线即廊道。 从生物保护的角度来说,连接度高的廊道比连接度低的廊道好,廊道越多越好[23]。 方案一判别
出 12 条现有廊道(2 条为道路,10 条为河流),20 条潜在廊道(主要由林地构成);方案二判别出 8 条现有廊道
(2 条为道路,6 条为河流),14 条潜在廊道(主要由林地构成)(图 2)。
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图 1摇 最小累积阻力面图
Fig. 1摇 The graph of the minimum cumulative resistance surface
现有廊道中适宜物种迁移和扩散的廊道需要进行保护,对物种迁移和扩散有阻碍作用的廊道需要进行改
善,如道路构成以泥巴路或石头路为主,尽量避免建成水泥或柏油路面,在道路、河流周围种植乡土树种,以利
于物种的迁移与交流;潜在廊道要尽可能建设,其构成以乡土树种为主,对那些保护“源冶斑块连通性较差的
地段,可将残留的自然斑块或分散的小型斑块连接起来作为廊道;几个“源冶所围绕的区域间本应有多条廊
道,但由于乡镇位于其间,廊道穿越乡镇在实际操作中可能性不高,故建议“源冶间廊道形成外环状较为合理。
2. 1. 4摇 辐射道的判别
辐射道是保护“源冶向外围景观扩散的有效途径。 方案一和方案二分别判别出 11 条和 6 条辐射道(图
2),辐射道的现状构成以常绿阔叶林和针叶林为主。 在建设辐射道时应该尽量采用乡土植被,避免人工设施
的设置,且按“源冶间景观类型线状和地形设置相应的宽度,让辐射道充分发挥生态作用。
2. 1. 5摇 战略点的判别
战略点是相邻“源冶生态势力圈的相切点,是连接相邻“源冶之间的潜在跳板。 方案一和二分别判别出 12
和 11 个战略点(图 2),战略点的现状构成为主要为常绿阔叶林和针叶林。 在战略点范围内,应尽量减少人类
活动干扰,维护其生态功能的正常发挥。 通过对这些景观战略点的保护或改变,可以最有效地提高景观生态
系统结构功能的完整性,降低保护的代价。
2. 2摇 景观功能区确定
根据最小累积阻力面,制作频率分布图(图 3)。 通过最小累积阻力阈值划分 a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8
共 8 个区域。 根据阻力值频率变化特点,划分生态安全级别和景观功能区(图 2)。
玉区:生态缓冲区摇 环绕“源冶的周围,是“源冶扩展的低阻力区。 随阻力水平的增加,可扩展“源冶面积急
剧减少;若人类对低阻力水平区开发,又将造成发展“源冶地的大面积丧失。 可见,这一区域无论对开发还是
保护均很敏感,既不易作为生态保护区,也不应开发为农耕地。 由于该区域临近保护“源冶,能维护源的生态
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图 2摇 桉树引种的景观生态安全格局
Fig. 2摇 Landscape ecology security pattern of Eucalyptus introduction regions
整体性,对维护景观的连通性起关键性作用,因而可作为生态缓冲地带。 主要功能是保护“源冶扩展的生态过
程和自然演替,减少外界以及人为干扰。 应以生态林种植为主,禁止种植人类干扰大的茶园、橡胶园和外来树
种,禁止农业耕作、毁林开荒和陡坡地开垦。
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图 3摇 最小累积阻力值频率分布图
Fig. 3摇 The graph of frequency distribution of the minimum cumulative resistance values
域区:生态过渡区摇 随着缓冲区边界向外围的扩展,频率序列的趋势未变,但已趋于缓和,表明对开发的
敏感性有所降低。 但景观对物种的阻力随之增加,阻力水平较高,已不太适宜“源冶的发展。 同时它对“源冶地
又起到外保护层的作用,可作为生态过渡区。 该区域是各种林地类型交叉分布的区域,对于各类林地相互间
物质能量的流通起着重要作用,可根据情况发展部分生态经济型和经济生态型水源保护林。
芋区:生态边缘区摇 该区阻力值频率序列变化平和,已处于高阻力水平,对人类干扰的敏感性较低,发展
“源冶地的阻力较高,主要服务于人类的开发和利用。 作为“源冶与人类活动区的隔离带,该区可作为生态边缘
区,应有计划的开发利用。 在不影响“源冶的连通性及保护好乡土树种的情况下,可种植有经济价值的人
工林。
郁区:农业耕作区摇 随阻力水平的继续提高,发展林地的效率更趋减小,受人类活动的影响增大,对人类
的开发不太敏感。 可进行各种农作物的耕作,但须注意地形的影响,不易在较陡的坡地上耕作,坡度在 25毅以
下的区域需严格保护基本农田,合理利用农业用地;坡度在 25毅以上的耕地则严格退耕还林还草,防止土壤侵
蚀和土地退化。
吁区:人类生产生活区摇 随阻力水平的继续提高,发展“源冶地的效率趋于零增长,受人类活动影响最大,
可作为人类生产和生活的主要用地。 该区域与农业耕作区有较密切的联系,常呈交错分布,可通过改善交通
条件等途径加强联系,进行基础设施和服务设施的建设,逐步实现生产、生活区的合理布局。
2. 3摇 桉树可种植区的确定
研究结果显示,桉树引种会改变原有的生境,林下植物物种多样性发生明显改变,物种丰富度减少和多样
性指数降低,林下土壤结构变差,土壤保水持水能力下降[24鄄27]。 但是由于桉树的速生、高产和良好的适宜性,
可获得很高的经济收益和解决部分就业压力,研究区引种桉树已成事实,有必要明确桉树可种植范围。 在桉
树引种的中、高级安全水平范围内,排除桉树禁止种植区,就是桉树的可种植区。 方案一中,基于中级和高级
安全格局的桉树可种植区面积分别有 292488. 76 hm2 和 168356. 27hm2,分别占研究区面积的 33. 48%和
19郾 27% ;方案二中,基于中级和高级安全格局的桉树可种植区面积分别有 247842. 89hm2 和 132554. 18hm2,
分别占研究区面积的 28. 37%和 15. 17% 。
桉树可种植区内现有景观类型包括旱地、水田、桉树林地、橡胶园地、灌木林、茶园、荒草地、裸地和针叶
林,其中针叶林和旱地占研究区面积的比例最大,均占 30%以上,其余景观所占比例均小于 10% 。 但桉树林
是否替代这些景观类型,还需要经过社会经济发展水平分析与评价后再作决策。
2. 4摇 桉树引种的景观生态安全格局构建及方案评价
2. 4. 1摇 桉树引种的景观生态中级和高级安全格局构建
把已确定的方案一中的保护“源冶、廊道、辐射道、战略点生态安全格局组分,及生态缓冲区、基于中级和
高级安全水平的桉树可种植区、农业耕作区和人类生产生活区等五种景观功能区组合在一起,构成桉树林引
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种区景观生态中级和高级生态安全格局(图 2 方案一)。 同样方法构成方案二,桉树林引种区景观生态中级
和高级生态安全格局(图 2 方案二)。
2. 4. 2摇 桉树引种的景观生态安全格局方案评价
两方案体现了 Forman所倡导的景观“分散与集中冶的整体设计原则;“源冶作为物种保护和水源涵养的自
然栖息环境;有一定数量和宽度的廊道用以连接“源冶,满足物种空间运动的需要;同时在其它地方分布了一
些小的自然斑块“源冶和廊道,以提高景观的异质性。 在保护区内,较高生态价值的景观单元受到保护,而在
生产区内,经济价值较高的单元类型,如耕地、居民点景观占据主导地位。 两种方案各有特点见表 2。
表 2摇 桉树林景观生态安全格局特点
Table 2摇 Landscape ecology security pattern characteristics of Eucalyptus
方案
Scheme
源
Source
斑块数目 构成 特点
廊道
Corridors
分类及
数目 构成 格局
辐射道
Radiating
routes
战略点
Strategic points
数目 构成
桉树可种植
区面积占研究
区面积比
Percentages
方案一
First scheme 25
面积大于
500 hm2 的
季风常绿
阔叶林
斑块面积较
小,数量多,
分布广,散
布不均匀
方案二
Second scheme 17
面积大于
1000 hm2 的
常绿阔叶林
斑块面积大
小相间,数
量少,相对
集中
潜在廊
道 20 条 以林地为主
现有廊
道 12 条 道路和水系
潜在廊
道 14 条 以林地为主
现有廊
道 8 条 道路和水系
环状式组合 11 12 常绿阔叶林和针叶林
环状式组合 6 11 常绿阔叶林和针叶林
中级安全格
局:33. 48%
高级安全格
局:19. 27%
中级安全格
局: 28. 37%
高级安全格
局: 15. 17%
摇 摇 构成 Compose;特点 Feature;分类及数目 Classification and number;格局 Pattern
方案一保护“源冶由季风常绿阔叶林构成,斑块小,数量多,分布广,保护管理的难度较大,成本高。 由于
受人类干扰,源斑块较破碎,小型斑块可以保护分散的稀有种类或小生境,但是管理成本较高。 如果斑块继续
破碎化,森林内部生存的厌边缘种很可能消失或呈集合种群分布[28]。 为了生态系统稳定持续的发展及生物
多样性的保护,对破碎斑块的保护刻不容缓;源间有 32 条廊道连接且成环状式组合,源间连通性最好,但是
“源冶位于人类活动频繁区域,人类干扰大,“源冶不容易发展连片;有 11 条辐射道,“源冶发展的机会多;有由乡
土树种构成的多个战略点,提高“源冶完整性的关键部位最多,人类付出的经济代价小。 中级和高级安全格局
中,桉树可种植区面积占研究区面积的 33. 48%和 19. 27% 。
方案二保护“源冶由常绿阔叶林构成,斑块大小相间,数量较少,分布相对集中,“源冶的保护管理难度最
小,成本低。 源斑块破碎程度相对较低。 大型斑块有多种重要的生态功能,能较好的保护物种和生态系统,小
型斑块可作为物种定居的立足点,保护分散的稀有种类或小生境。 廊道数量 22 条相对较少,也呈环状式组
合,源间连通性较好,“源冶发展难度较低;有 6 条辐射道,“源冶发展的机会相对较少;有由乡土树种构成的多
个战略点,提高“源冶完整性的关键部位最多,人类付出的经济代价小。 中级和高级安全格局中,桉树可种植
区面积仅占研究区面积的 28. 37%和 15. 17% ,比例较小。
针对澜沧县的实际情况,澜沧县是一个以自然生态系统为主的区域,当地常绿阔叶林的保留比较重要,不
能大规模连片发展外来树种桉树。 因此认为方案二的中级安全水平较适合,它能够较好地保护和发展常绿阔
叶林,使桉树的引种对生态环境的影响最小。
3摇 讨论与结论
3. 1摇 讨论
(1)景观生态安全格局的综合探讨
生态安全格局构建的方法有多种[4,7鄄8,12,15],相对于其他方法,论文采用的MCR模型能把“源冶扩展的生态
过程与景观格局结合起来,对当地物种保护更客观与科学。 但该模型只考虑了“源冶的位置、空间距离和景观
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基面特征,其它诸如“源冶本身的结构和组成,人文驱动力因素等都有可能影响阻力面的生成。 无论如何,该
模型对以维护生物安全为目的的研究思路与研究方法是值得借鉴的。 尽管论文只讨论了外来树种引种下常
绿阔叶林的扩展及其保护的安全格局,方法同样适用于森林生态恢复与生物多样性保护的生态安全格局研
究中。
(2)阻力因子、阻力值及阻力阈值的确定得探讨
本文仅以生物多样性和自然栖息地的整体保护为目标,只选取地表覆盖类型、海拔、坡度、公路及土壤质
地 5 个阻力因子,其他因子未加考虑,但土壤、人为干扰等方面也必然对“源冶的扩展有较大影响,随着资料的
逐渐完备、相关研究理论的深入及技术的更新,将会有更为精确可靠的结果。
很多学者对阻力值进行过分析和讨论[6,29鄄30],阻力值能够反映出保护“源冶对异质景观的扩散倾向,然而
阻力值的赋予往往依赖于专家经验或感观认识,带有一定的主观性。 “源冶在不同环境中的扩展能力存在差
异,即使在相同环境中,个体之间也会有所差异。 因此,基于野外试验,调查“源冶在景观中的扩展过程,是进
行客观、合理设置阻力值的主要手段,也是今后最小累积阻力模型应用的研究方向。
确定相对准确的最小累积阻力阈值是正确划分景观功能区的依据。 阈值是联系阻力值变化和保护源的
纽带,通过量化阈值的确定,可以确定能够为“源冶的保护和扩展提供较稳定的、符合生态安全格局的保护景
观。 本文从统计学角度划分相对阈值,虽然可以划分出不同的生态格局,但并不能明确每种生态格局的含义
和特征, 但是研究思路和操作框架还是值得推广到相关研究区中去。
(3)探讨性地推广运用研究结果
利用景观生态安全格局理论所构建的生态安全格局等级是一种潜在的安全格局状态,推广运用时需要更
复杂或更简单的 MCR模型,“源冶和阻力因子的选择要根据研究目标和研究区具体条件进一步探讨。
3. 2摇 结论
(1)基于 GIS空间分析技术和“成本距离加权冶制图分析工具,将生物和景观等综合因素融入 MCR模型,
把“源冶扩展的生态过程与景观格局结合起来,应用在桉树引种的景观生态安全格局构建中是可行的,可以得
到比较符合实际的结果。
(2)以次生常绿阔叶林为保护“源冶,选取景观覆盖类型、海拔、坡度、土壤质地、公路 5 个阻力因子,并对
其赋值;基于 MCR模型建立最小累积阻力面,构建了对生态系统整体生态功能起维护作用、对保护“源冶的扩
展具有关键作用的廊道、辐射道和战略点;根据最小累积阻力阈值,划分出有利于生态安全的生态缓冲区、生
态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类生活区等六类景观功能区,缓解了保护与发展的矛盾。 方案一中,
中级和高级安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的 33. 48%和 19. 27% 。 方案二中,中级和高级
安全水平的桉树可种植区面积分别占研究区面积的 28. 37%和 15. 17% 。
(3)两种方案在“源冶的完整性、“源冶扩展迁移的难易程度,以及保护生态系统应付出的经济代价及管理
的难易程度等方面存在差异。 根据澜沧县的实际情况,方案二的中级安全水平能够相对满足澜沧县对生态恢
复和经济发展的要求。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 6 March,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Review and Monograph
Forest health studies based on remote sensing: a review GAO Guanglei, XIN Zhongbao, DING Guodong, et al (1675)……………
Progress of agent鄄based agricultural land change modeling: a review YU Qiangyi,WU Wenbin,YANG Peng,et al (1690)……………
Autecology & Fundamentals
Dynamic distribution of Nemopilema nomurai in inshore waters of the northern Liaodong Bay, Bohai Sea
WANG Bin,QIN Yubo, DONG Jing, et al (1701)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Full length cDNA cloning and tissue expression of prophenoloxidase from Oratosquilla oratoria
LIU Haiying, LIU Lianwei, JIANG Yusheng, et al (1713)
………………………………………
…………………………………………………………………………
Morphometrics investigation of the skulls, mandibles and molar in Tupaia belangeri from Yunnan, Guizhou, Guangxi
ZHU Wanlong, JIA Ting, HUANG Chunmei, et al (1721)
………………
…………………………………………………………………………
Effects of litter thickness on leaf litter decomposition and enzyme activity of three trees in the subtropical forests
JI Xiaoyan,JIANG Hong,HONG Jianghua,et al (1731)
……………………
……………………………………………………………………………
The photosynthetic carbon fixation characteristics of common tree species in northern Zhejiang
ZHANG Jiao,SHI Yongjun,ZHU Yueqing,et al (1740)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Diurnal changes in the photosynthetic characteristics of two high yield and high quality grasses during different stages of growth
and their response to changes in light intensity GUO Chunyan, LI Jinchuan, YUE Jianying, et al (1751)………………………
Evaluation technology on drought disaster to yields of winter wheat based on WOFOST crop growth model
ZHANG Jianping, ZHAO Yanxia,WANG Chunyi, et al (1762)
……………………………
……………………………………………………………………
Genetic diversity of Conocephalus maculatus of different geographic populations based on mitochondrial DNA control region analysis
ZHOU Zhijun, SHANG Na, LIU Jing, et al (1770)
…
………………………………………………………………………………
Relationships among female body size, clutch size, and egg size in captive Deinagkistrodon acutus
HU Minghang, TAN Qunying, YANG Daode (1778)
……………………………………
………………………………………………………………………………
The field control of Bactrocera dorsalis (Hendel) with parasitoid and sterile male
ZHENG Sining, HUANG Juchang,YE Guanglu, et al (1784)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Allelopathic effects of artemisinin on ectomycorrhizal fungi LI Qian, YUAN Ling, WANG Mingxia, et al (1791)……………………
Population, Community and Ecosystem
Establishment of integrated methodology for bay ecosystem health assessment and its application in Daya Bay
LI Chunhou, LIN Lin, XU Shannan, et al (1798)
…………………………
…………………………………………………………………………………
The influence of upwelling and water mass on the ecological group distribution of zooplankton in Zhejiang coastal waters
SUN Lufeng, KE Chang,XU Zhaoli,et al (1811)
……………
……………………………………………………………………………………
Identification of key ecosystem for ecological restoration in semi鄄arid areas: a case study in Helin County, Inner Mongolia
PENG Yu, GAO Ying, FENG Jinzhao, et al (1822)
…………
………………………………………………………………………………
The great rainfall effect on soil respiration of Pinus tabulaeformis plantation in Taiyue Mountain
JIN Guanyi, ZHAO Xiuhai, KANG Fengfeng, et al (1832)
………………………………………
………………………………………………………………………
The litter鄄fall characteristics and their response to drought stress in the Masson pins forests damaged by acid rain at Chongqing,
China WANG Yihao, WANG Yanhui, YU Pengtao, et al (1842)…………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Thermal environment effect of urban water landscape YUE Wenze, XU Lihua (1852)…………………………………………………
Landscape ecological security pattern associated with the introduction of exotic tree species Eucalyptus
ZHAO Xiaoqing, HE Chunlan (1860)
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Ecological balance between supply and demand in Chongqing City based on cultivated land ecological footprint method
SHI Kaifang,DIAO Chengtai,SUN Xiufeng,et al (1872)
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Effect of elevated CO2 on methanotrophs in the rhizosphere of rice plant YAN Chen, XU Jing,ZHONG Wenhui,et al (1881)………
Resource and Industrial Ecology
The seawater environment quality evaluation research base on variable fuzzy pattern recognition model
KE Lina, WANG Quanming,SUN Xinguo, et al (1889)
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An in situ study on biodeposition of ascidian (Styela plicata) in a subtropical aquaculture bay, southern China
YAN Jiaguo, QI Zhanhui, TIAN Ziyang, et al (1900)
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Distribution of soil NPK nutrient content in deep soil profile of typical apple orchards on the Loess Plateau
ZHANG Lina,LI Jun, FAN Peng,et al (1907)
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Soil respiration and its responses to soil moisture and temperature under different tillage systems in dryland maize fields
ZHANG Dingchen, CAI Dianxiong, DAI Kuai, et al (1916)
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Photosynthetic characteristics of soybean and salvia in an agroforestry system in the Hilly Region, Shangluo, China
PENG Xiaobang, ZHANG Shuoxin (1926)
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Regulation of exogenous brassinosteroid on growth and photosynthesis of Helianthus tuberosus seedlings and cadmium biological
enrichment under cadmium stress GAO Huiling, LIU Jinlong, ZHENG Qingsong, et al (1935)…………………………………
Calibration coefficients of Granier original formula based on sap flow of Platycladus orientalis
LIU Qingxin,MENG Ping, ZHANG Jinsong, et al (1944)
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Research Notes
An evaluation index system classifying the conservation value of wetland nature reserves based on AHP
SUN Rui, CUI Guofa, LEI Ting, et al (1952)
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Root biomass and its distribution of Azadirachta indica and Acacia auriculiformis plantations in the Dry鄄hot Valley
GAO Chengjie, TANG Guoyong, LI Kun, et al (1964)
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Physiological response of Vitex trifolia to sand burial in the sand coast ZHOU Ruilian, WANG Jin, YANG Shuqin, et al (1973)…
Soil fertility under different forest types in the Helan and Liupan Mountain ranges of Ningxia Province
JIANG Lin, GENG Zengchao, ZHANG Wen, et al (1982)
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Opinions
Dynamic of litterfall in ten typical community types of Xiaoxing忆an Mountain, China
HOU Lingling,MAO Zijun,SUN Tao, et al (1994)
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《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索自然奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,促
进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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