全 文 :第 34 卷第 16 期
2014年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.16
Aug.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41071118)
收稿日期:2012鄄12鄄26; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: liangguofu@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201212261870
梁国付,许立民,丁圣彦.道路对林地景观连接度的影响———以巩义市为例.生态学报,2014,34(16):4775鄄4784.
Liang G F,Xu L M,Ding S Y.Impacts of roads on woodland landscape connectivity: a case study of Gongyi City, Henan Province.Acta Ecologica Sinica,
2014,34(16):4775鄄4784.
道路对林地景观连接度的影响
———以巩义市为例
梁国付1,2,*,许立民2,丁圣彦1,2
(1. 教育部黄河中下游数字地理技术重点实验室, 开封摇 475004; 2. 河南大学环境与规划学院, 开封摇 475004)
摘要:基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市山区林地景观在不同距离阈值下连接
度的变化,定量分析了道路对林地景观连接度的影响。 结果显示,随着景观距离阈值的增大,无论是否有道路,林地景观整体可
能连通性指数值都表现为逐渐增大;对林地景观连接度起“非常高冶和“高冶作用的林地斑块数量都比较少,但占林地总面积比
例较大,面积大的林地斑块在提高景观连接度中起的作用较大;道路的分割使得林地斑块重要值降低,就单一斑块而言,随着景
观距离阈值的增大,分割成的小斑块的重要值降低程度在逐渐减小。
关键词:景观连接度;距离阈值;可能连通性指数值;巩义市
Impacts of roads on woodland landscape connectivity: a case study of Gongyi
City, Henan Province
LIANG Guofu1,2,*,XU Limin2,DING Shengyan1,2
1 Key Laboratory of Geospatial Technology For the Middle and Lower Yellow River Regions, Ministry of Education,Kaifeng 475004,China
2 College of Environment and Planning,Henan University,Kaifeng 475004,China
Abstract: Landscape connectivity, defined as the degree to which the landscape facilitates or impedes the movement of
organisms or ecological processes among patches, has been widely recognized as one of the key objectives in studies of forest
landscape management, ecological conservation and construction. The dispersal ability of organisms across changing
landscapes is critical for long鄄term biodiversity conservation, and successful dispersal of organisms always depends on the
landscape connectivity. The landscape fragmentation caused by roads has significant effects on the landscape pattern and
ecological processes, such as the migration of species and biodiversity maintenance in different ecosystems of landscape.
This paper aims to analyse the road impact on forest landscape connectivity in mountain area of Gongyi City, Henan
Province, China. The landscape connectivity is evaluated based on a graph鄄theory framework, in which a graph represents a
landscape as a set of nodes (habitat patches) connected to some degree by edges that join pairs of nodes functionally. Both
the graph structure and the habitat availability metrics provide significant improvements for analyzing landscape connectivity
and decision making in conservation planning of different ecosystems or landscapes. The geographic data sets for the study
area, such as DEM, landuse, soil, vegetation and hydrology, were collected and managed in GIS. Two connectivity
indicators, the probability index of connectivity (PC) and the importance value ( Percentage of the variation in PC,
dPCk), were calculated. Considering the dispersal distances for different organisms, we examined the variation of landscape
connectivity of the woodland in the low and middle mountainous areas according to five distance thresholds: 0.5 km, 1 km,
http: / / www.ecologica.cn
2.5 km, 5 km, and 10 km. The importance values of the woodland patches were calculated in the scenarios with roads and
without roads in different dispersal distances. In addition, the impact of roads on the landscape connectivity of five selected
woodland patches was elucidated in detail. The results shows that: (1) the woodland landscape PC values tend to increase
with the distance thresholds from 0.5 km to 10 km, in both scenarios of with roads or without roads; (2) there are few
patches with larger area, and in the “very high冶 and “high冶 categories of contribution to woodland landscape connectivity;
(3) the dPCk values of woodland landscape patches gradually decrease with the segmentation of roads, especially for some
small patches. We conclude that the roads have important effects on the forest connectivity in the study area. The landscape
indexes (such as distance threshold, node position of forest patch and forest area) and the topographical factors (elevation
and slope) should be comprehensively considered when analyzing the relationships between roads and forest connectivity.
Moreover, the case study also proves that the analysis of landscape connectivity could and should be used as a criterion for
selecting important patches in woodland restoration planning. The analytical methods used in this paper are relatively easy to
implement, and thus have application potentials in ecological restoration management and landscape planning.
Key Words: landscape connectivity; distance thresholds; probability index of connectivity; Gongyi City
摇 摇 景观连接度主要研究景观中同类斑块之间或异
类斑块之间在功能和生态过程上的有机联系,即景
观是促进或阻碍生物体或某种生态过程在斑块间运
动的程度[1鄄3]。 景观连接度包括结构连接度和功能
连接度,单纯地考虑结构连接度,而不考虑生物体的
扩散过程是没有生态学意义的。 景观连接度对生态
系统功能,如种子扩散、动物迁移、基因流动、以及干
扰渗透和土壤的侵蚀等具有重要影响,进而直接关
系到生态系统完整性、可持续性和稳定性。 生物体
的扩散能力对生物多样性保护具有重要意义,而生
物体的成功扩散依赖于景观连接度的高低。 景观的
结构特征和生物体的行为特性共同决定了生物群体
在景观中的连接度高低[4鄄5]。 研究表明,提高景观连
接度可以有效地促进物种的扩散,可以增强生物在
景观中的迁移、觅食、繁殖和生存能力,从而降低局
域种群的灭绝风险[6鄄9]。 景观连接度一方面与物种
的生物学特性有关,另一方面对研究对象的特征尺
度有很强的依赖性。 不同尺度上景观空间结构特征
和生态学过程都有所不同,不同的物种对景观结构
的反应依赖于物种对景观异质性感知的尺度和物种
穿越基质的能力。 因此,景观连接度的分析必须考
虑不同的空间尺度和景观异质性特征。
道路是景观中的隔离性很强的线性基础设施,
与土地利用变化密切相关[10],道路网络的发展可以
促进社会的发展和经济的繁荣,但同时也会导致负
面生态效应,如污染环境、侵占生境、降低生境质量、
利于物种入侵和造成生境破碎等方面[11鄄13]。 对景观
的影响主要体现在道路的建设往往能促进景观的破
碎化,使得景观连接度降低,特别是高等级公路的建
设,甚至超过地形特征的影响[14]。 哺乳动物对道路
的影响非常敏感,道路往往阻止物种在道路两边的
栖息地之间移动。
近年来,基于图论的景观连接度模型为景观连
接度的分析提供了新的研究方法[15鄄18]。 该研究方法
基于图论,把栖息地斑块划分为一系列的节点以及
节点之间的相互连接,定量分析每一栖息地斑块对
维持景观连接度的贡献程度,它不仅能描述栖息地
斑块之间的结构连接度状况,而且综合考虑物种的
扩散迁移能力和景观结构对物种的影响,即功能景
观连接度状况。 分析功能连接度时,一些研究依据
节点间的欧式几何距离,借用景观连接度指数,分析
斑块间的连接度[19鄄20],或是基于生物体扩散能力的
模拟[21],而这些研究多没有考虑景观基质异质性的
影响;此外,还有研究通过利用最小距离耗费模型来
确定基质异质性对物种扩散阻碍程度的高低,来分
析栖息地斑块的功能连接度[22鄄24]。 目前,国内研究
者在道路对景观破碎化影响、评估及监测方面进行
了一系列研究,特别是在云南纵向岭谷区和西双版
纳林区[25鄄27],还有从国家尺度上评价道路对景观破
碎化的影响格局[28]。 而开展道路对林地景观连接
度对的影响的研究还比较少。
巩义市位于中岳嵩山北麓,地貌类型多样。 巩
义市南高北低,山地、丘陵、平原类型齐全。 近年来,
该区域的土地利用发生了较大的变化,道路用地也
6774 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
迅速扩展。 前期研究表明,基于景观连接度来分析
在森林恢复时重要斑块的选取的方法对于该区森林
景观恢复具有较强的指导意义。 那么,在森林景观
恢复时,道路对林地景观斑块连接度的影响如何?
怎样定量评价道路对林地景观斑块连接度的影响?
这些问题是林地景观恢复时急需要解决的问题。 研
究基于景观连接度原理,在综合考虑了不同景观土
地利用阻力效果的基础上,依据有道路和没有道路
两种情形,利用可能连通性指数、斑块重要值等对巩
义市山区林地景观连接度进行了分析,探讨道路对
林地景观连接度对的影响。
1摇 研究地区概况
巩义市位于河南省西部,地理位置于北纬 34毅
31忆—34毅52忆和东经 112毅49忆—113毅17忆之间,总面积
1052 km2(图 1)。 气候属暖温带大陆性季风气候,多
年平均降水量为 583 mm,年内降水多集中于 7、8 月
和 9月(占全年 70%)。 巩义市南依嵩山,地势由南
向北逐渐降低,河川平原和丘陵地区以农业为主,或
者是农林间作。 低山区以经济林和人工林为主。 基
本的景观类型有林地(自然林、灌木林和人工林等)、
水域、农业用地(水浇地、旱地)、建设用地(居民点、工
矿用地和交通用地)和荒草地等主要景观类型。 巩义
市道路系统发展迅速,公路密度达 1.91 km / km2。
图 1摇 巩义市位置
Fig.1摇 Location of the Gongyi City
摇 摇 依据海拔高度的不同,将研究区地貌进行了分
区(图 2),其中平原和河川地区海拔低于 200 m,丘
陵地区海拔为 200—500 m,低山地区海拔为 500—
1000 m,中山地区海拔大于 1000 m。 研究中主要分
析了海拔大于 500 m的低山和中山地区林地景观的
连接度特征及道路对林地景观连接度的影响,因为
该区是林地景观分布的主要区域(图 2),物种丰富
且保存良好,道路对动物栖息地的影响显得尤为
重要。
2摇 研究方法
2.1摇 研究数据的收集和处理
本文的研究数据源:研究区的 2010 年 1颐1 万土
地利用现状图,研究区 1 颐 5 万数字高程模型图
(DEM),自然地理基础数据(包括地形地貌、土壤、
水文和植被的基本资料)。 采用 Conefor Sensinode
2郾 2来计算各景观连接度指数[17],空间分析等采用
ArcGIS 9.3 和 ArcView 3.2 软件,最小耗费距离采用
Pathmatrix 1. 1 软件计算[29] ( Pathmatrix 1. 1 是
ArcView 3.2下的扩展模块,根据确定的阻力耗费面,
计算物种从某一林地斑块边缘到其它所有林地斑块
边缘的最小耗费距离)。
2.2摇 景观连接度指数的选取
2.2.1摇 景观累积耗费距离
累积耗费距离, 亦称代价距离, 它不是空间上
两个景观单元之间的实际距离,而是强调景观阻力
在一定空间距离上的累积效应[30]。 根据相关文
7774摇 16期 摇 摇 摇 梁国付摇 等:道路对林地景观连接度的影响———以巩义市为例 摇
http: / / www.ecologica.cn
献[31]、咨询专家和考虑研究区的实际情况,将区域
不同景观类型的阻力大小设定为:林地为 1、灌木林
为 5、草地为 40、农业用地为 60、滩地为 60、河流(包
括水体)为 100、建设用地为 1000。 道路阻力值的大
小因道路宽度的不同而不同。 道路宽度为 6—10 m
的阻力值为 800、10—15 m 的阻力值为 900、>15 m
的阻力值为 1000、高速公路阻力值为 1200。 此外,
考虑到高度和坡度的影响,将高程为<600 m、600—
700 m、700—800 m、800—900 m、900—1000 m 和>
1000m的区域,阻力值分别设为 10、40、100、400、800
和 1200;将坡度为<8 毅、8—15 毅、15—25 毅、25—30 毅、
30—40 毅和>40 毅的区域,阻力值分别设为 1、5、10、
30、60和 100。 然后将 3 个阻力面进行叠加,形成分
析用的阻力面。 依此确定阻力面,在 Pathmatrix 1.1
软件中,求取物种从某一林地斑块边缘到其它所有
林地斑块边缘的最小耗费距离。
图 2摇 巩义市地貌分区和研究区域
Fig.2摇 Geomorphologic division of the Gongyi City and location of the study area
2.2.2摇 可能连通性指数(PC)
可能连通性指数(PC)的算式如下:
PC =
移
n
i = 1
移
n
j = 1
ai·a j·P*ij
A2L
式中,ai和 a j分别为斑块 i和 j的面积,P*ij 为斑块 i与
斑块 j间所有路径概率乘积的最大值,AL为景观的总
面积(包括林地斑块和非林地斑块)。 0
通,距离阈值外,则斑块不连通。 PC = 0,表示各生境
斑块之间没有连接;PC = 1,表示整个景观均为生境
斑块。 计算林地斑块间的连接类型时采用的是“距
离冶类型,“距离冶为 2.2.1 计算的某一林地斑块边缘
到其它所有林地斑块边缘的最小耗费距离。
2.2.3摇 斑块重要值(dPCk)的计算
通过对可能连通性指数的计算,可以得知目前
林地景观连接度的高低,为了分析每一林地景观斑
块对林地景观整体连接度贡献程度的大小,选用斑
块的重要值(dPCk)来衡量。 计算方法如下:
dPCk = 100伊
PC-PCremove,k
PC
式中,dPCk用来定量评价每一林地景观斑块对景观
所有林地景观斑块连接度贡献程度的高低,PC 为
2郾 2郾 2中计算的林地景观的整体连通性指数值。 通
过分析道路的有无两种情况下 dPCk的变化,可以分
析道路对林地景观连接度影响程度的大小。
为了分析每一林地斑块对林地景观整体连接度
的贡献程度,即其重要性大小,对每一林地斑块的重
要值的大小按照自然断点的方法从低到高分成 5
级,分别为:非常低、低、中等、高、非常高。
2.3摇 景观连接度变化的距离阈值选取
景观连接度的计算需要确定林地景观斑块的阻
力耗费距离阈值,当斑块间阻力耗费距离大于阈值
时,认为斑块间不连通,当斑块间阻力耗费距离小于
或等于阈值时,则认为是连通的。 研究中将距离阈
值 d确定为 0.5、1、2.5、5 km和 10 km共 5 个不同的
距离阈值,代表该区域哺乳动物平均扩散距离,在此
5个距离阈值下分析道路对林地景观连接度的影响。
8774 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
3摇 研究结果
3.1摇 林地景观连接度变化分析
不论是在有道路还是在没有道路时,随着景观
距离阈值的增大,林地景观整体可能连通性指数值
(PC)都表现为逐渐增大(表 1)。 当景观距离阈值
从 0.5、1、2.5、5 km增加到 10 km时,有道路情况下,
林地景观的 PC 值从最低值 0.0365 增加到 0.0947;
没有道路情况下,林地景观的 PC值从最低值 0.1941
增加到 0.2899,且在不同的距离阈值下,没有道路情
况下林地景观的 PC 值都大于有道路情况下林地景
观的 PC值。
表 1摇 不同景观距离阈值下林地景观整体可能连通性指数值(Probability index of connectivity, PC)变化
Table 1摇 Change of woodland landscape probability index of connectivity(PC)under different dispersal distance thresholds
不同道路影响情景
Different road impact scenarios 0.5 km 1 km 2.5 km 5 km 10 km
有道路时 With roads 0.0365 0.0425 0.0587 0.0756 0.0947
没有道路时 Without roads 0.1941 0.2322 0.2672 0.2818 0.2899
3.2摇 林地景观重要斑块特征分析
为了确定每一林地斑块对林地景观整体连接度
的贡献程度,即其重要性的高低,对每一林地斑块的
重要值(dPCk)的大小按照自然断点的方法分成“非
常低、低、中等、高、非常高冶5级(表 2和图 3)。
表 2摇 不同距离阈值下林地斑块的重要值(Percentage of the variation in PC, dPCk)变化
Table 2摇 The percentage of the variation in PC(dPCk)values of woodland patches under different dispersal distance thresholds
距离阈值
/ kmDistance
thresholds
重要值非常高
dPCk very high
斑块数量
Number
of patches
面积
Patch area
/ km2
重要值高
dPCk high
斑块数量
Number
of patches
面积
Patch area
/ km2
重要值中等
dPCk medium
斑块数量
Number
of patches
面积
Patch area
/ km2
重要值低
dPCk low
斑块数量
Number
of patches
面积
Patch area
/ km2
重要值非常低
dPCk very low
斑块数量
Number
of patches
面积
Patch area
/ km2
0.5 2 37.96 5 33.17 6 14.22 9 8.36 30 6.90
1 2 37.96 5 33.17 6 14.22 10 9.69 29 5.57
2.5 5 65.33 3 10.47 3 8.22 11 10.45 30 6.14
5 5 65.33 3 10.47 4 10.34 10 8.80 30 5.67
10 2 37.96 3 27.36 5 16.72 11 12.31 31 6.26
0.5 3 48.81 1 10.16 1 4.57 9 20.01 46 16.98
1 3 48.81 1 10.16 1 4.57 7 15.93 48 21.06
2.5 3 48.81 1 10.16 4 8.96 10 16.27 42 16.33
5 3 48.81 5 19.12 6 8.58 14 13.47 32 10.55
10 3 48.81 2 14.72 7 12.19 8 11.60 40 13.21
摇 摇 有下划线表示为有道路情景,没有下划线表示为没有道路情景
摇 摇 可以看出,在不同的距离阈值情况下,有道路和
没有道路两种情况下,对林地景观连接度起“非常
高冶和“高冶作用的林地斑块数量都比较少,最少为 4
块,最多为 8块,大部分斑块对林地景观连接度所起
的作用为“低冶或“非常低冶。
没有道路时,对林地景观连接度起“非常高冶和
“高冶作用的斑块数量共 8 块(2.5、5 km),占林地总
斑块数目的比例为 15. 38%,斑块总面积为 75. 80
km2,占林地总面积的比例为 75.34%。 对林地景观
连接度起“低冶或“非常低冶作用的斑块数量共 44 块
(2.5、5 km),占林地总斑块数目的比例为 84.62%,
斑块总面积为 24. 81 km2,占林地总面积的比例为
24.66%。
有道路时,对林地景观连接度起 “非常高冶和
“高冶作用的斑块数量共 8 块(5 km),占林地总斑块
数目的比例为 13.33%,斑块总面积为 63.53 km2,占
林地总面积的比例为 63.20%。 对林地景观连接度
起“低冶或 “非常低冶作用的斑块数量共 42 块 ( 5
km),占林地总斑块数目的比例为 70.00%,斑块总面
积为 37.00 km2,占林地总面积的比例为 36.80%。
9774摇 16期 摇 摇 摇 梁国付摇 等:道路对林地景观连接度的影响———以巩义市为例 摇
http: / / www.ecologica.cn
图 3 不同距离阈值下林地斑块重要值变化
Fig.3摇 The dPCk values for woodland patches under different dispersal distance thresholds
左图为没有道路,右图为有道路
3.3摇 道路对林地斑块重要值的影响
为了进一步确定道路对林地景观斑块连接度的
影响,选了 A、B、C、D和 E共 5块道路从中间穿过的
林地景观斑块(图 2 和图 4),没有道路的情况是把
现在的道路改为林地,通过分析有道路和没有道路
两种情况下斑块重要值的变化,来确定道路对林地
景观连接度的影响。
0874 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
图 4摇 道路对林地斑块重要值影响
Fig.4摇 Impacts of roads on woodland patches dPCk values
摇 摇 由于道路的穿过,原来的一个大的林地斑块变
成 2个或更多各斑块,林地斑块数量增加。 总体来
看,在不同的景观距离阈值下,由于道路的通过,林
地斑块分成多个斑块后,每一个林地斑块的重要值
和原先相比都降低了。
没有道路时,A斑块在 0.5、1、2.5、5 km和 10 km
不同的景观距离阈值下,重要值分别为 22. 8150、
27郾 9676、26.0768、21.3209 和 17.2011。 道路穿过后
分成了两个斑块(A1 和 A2),不同的景观距离阈值
下,A1 林地斑块的重要值分别为 0. 5400、0郾 7458、
1郾 8232、3.5060和 5.4880,和原来 A林地斑块的重要
值相比, A1 斑块的重要值分别减少了 97郾 63%、
97郾 33%、93.01%、83.56%和 68.10%。 A2 斑块的重
要值分别为 2. 0883、 2. 0710、 2. 8542、 4. 4881 和
6郾 6569,和原来 A 林地斑块的重要值相比,A2 斑块
的重要值分别减少了 90. 85%、 92. 60%、 89. 05%、
1874摇 16期 摇 摇 摇 梁国付摇 等:道路对林地景观连接度的影响———以巩义市为例 摇
http: / / www.ecologica.cn
78郾 95%和 61.30%。
其它 B、C、D、E和 A斑块有相似的规律,分成多
个林地斑块后,各斑块的重要值都比原来的重要值
要小,减少最大的是 99.80%(E3,距离阈值为 0.5 km
时),减少最低的是 4. 38% (B1,距离阈值为 5 km
时)。
B斑块(2.5、5 km 和 10 km 距离阈值下)、C 斑
块(10 km距离阈值下)和 D 斑块(10 km 距离阈值
下),由于道路的穿过,分离成的多个斑块的重要值
的总和都比原来一个大的林地斑块的重要值要大。
如 B斑块,在 2.5、5 km和 10 km距离阈值下,没有道
路时,斑块的重要值分别为 1. 6064、 1. 5831 和
1郾 5712;有道路时, B1 和 B2 重要值之和分别为
2郾 0211、2.9155 和 3.0753,比原来一个大的林地斑块
的重要值分别增加了 25.82%、84.16%和 95.73%。
4摇 结论和讨论
景观连接度对与生态系统功能具有重要影响,
直接关系到生态系统完整性、可持续性和稳定性。
林地斑块是物种栖息的主要场所,是重要的生境资
源斑块。 景观中生境斑块资源的丰富度和分布对于
物种的移动、觅食、避害等至关重要。 但生物群体是
否能从一个生境资源斑块到达另外一个生境资源斑
块,在相当程度上取决于二者之间的景观连接度水
平。 道路是人造线形景观要素,往往造成景观破碎
化,如阻碍动物自然迁移和活动、增加人类活动的影
响、改变景观连接度、作为廊道提供迁移路径,进而
影响种群、群落和生态系统在景观中的空间配置和
动态变化。
基于图论分析方法的景观连接度研究,景观组
分(或连通区域 ) 是一组节点 ( nodes ) 或斑块
(patches),每对节点或斑块之间通过一定的路径而
相连接。 不同的组分之间彼此孤立,一个独立节点
(斑块)也可以成为一个独立的组分。 景观组分越
少,景观连接度越高。 林地景观整体可能连通性的
高低与景观距离阈值有很大相关关系,随着景观距
离阈值由 0.5、1、2.5、5 km增加到 10 km,建立连通的
林地景观斑块的搜索范围也逐渐增大,景观中任意
两个斑块间的链接越容易建立,斑块之间的链接数
也逐渐增加。 当景观距离阈值再增大时,景观斑块
组分数值最终减少到 1,也即所有的林地景观斑块都
成为连通性的斑块,景观中所有斑块能够互相连接,
且属于同一个组分。
在此过程中,不论有没有道路,随着景观距离阈
值的增大,林地景观整体可能连通性指数值(PC)都
表现为逐渐增大。 有道路时林地景观整体可能连通
性指数值(PC)明显要比没有道路时的可能连通性
指数值(PC)小。 说明就所分析的区域来看,道路的
确会影响到物种的扩散,增加物种迁移的阻力。 由
于道路的阻隔和分割作用,导致林地景观斑块之间
建立连通性的困难程度增强。 在不同的景观距离阈
值下,有道路时林地景观整体连通性均比没有道路
时降低了。 就单一斑块而言,随景观距离阈值的增
加和物种扩散能力的增强,道路分割成的多个斑块
建立连接越容易,斑块的重要值降低程度在逐渐
减少。
对林地景观连接度起“非常高冶和“高冶作用的
林地斑块数量都比较少,但占林地总面积比例较大,
表明面积大的林地斑块在提高景观连接度中起的作
用较大。 斑块重要值的计算,一方面与节点的位置
有关系,另一方面也与斑块的面积的有关系,这与
Urban等的研究相吻合[32],但重要值的大小与节点
和面积之间的关系还需要深入研究。 同时,道路对
斑块重要值的影响明显,道路的穿过使得分成的多
个林地斑块重要值降低。 Gurrutxaga 等研究表
明[31],大尺度上,道路网络会使得自然保护区的整
体连通性降低,而单个保护区对整体连通性的贡献
程度降低,即重要值降低。
基于图论分析方法来分析道路对景观连接度的
影响,生物体特性的分析往往很难针对每一具体的
物种,在分析时采用对区域主要物种扩散能力进行
分类,如论文所提到的采用不同的距离阈值(0.5、1、
2.5、5 km和 10 km)来代表物种扩散能力,显得比较
机械和武断。 随着距离阈值的增加,也即物种扩散
能力和活动范围的增加,由于道路分割成的小斑块
的重要值降低程度在逐渐减少,说明物种保护需要
选择合适的尺度,同样的景观对不同的物种而言其
连接度状况是不一样的,依据物种的扩散和迁移特
性选择合适的尺度。
论文中道路对林地景观连接影响的分析方法,
具有一定的可操作性与实用性,并非只用景观指数
来描述景观格局状况。 依据有道路和没有道路时林
2874 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
地景观连接度的变化,以及每一林地斑块重要值的
变化,据此确定道路穿越某一林地斑块时对该斑块
重要值影响程度大小的变化,对于区域生物多样性
保护、森林生态系统功能的提高等研究实践具有指
导意义。 基于空间图论的景观连接度指数,为道路
建设生态作用的评估提供了可操作性的、实用性的
方法,尤其是针对扩散能力不同的物种。 道路与景
观连接度之间的关系复杂,在以后研究中还需要深
入物种的扩散距离、景观的异质性、及每一林地斑块
节点及相互之间的链接关系。 高程的变化对景观的
连通性(结构、功能)影响也需要深入。 此外,道路一
方面能阻碍某些物种迁徙、扩散,另一方面道路阻止
某些疾病等具有传染性破坏源(例如风媒的疾病)的
传播。 且在一定条件下,道路较某些土地覆被类型
来说(比如水体)可以促进某些物种的扩散。 这些问
题还需要在下一步研究中进一步加强。
References:
[ 1 ]摇 Taylor P D, Fahrig L, Henein K, Merriam G. Connectivity is a
vital element of landscape structure. Oikos, 1993, 68 ( 3 ):
571鄄573.
[ 2 ] 摇 Chen L D, Fu B J. The ecological significance and application of
landscape connectivity. Chinese Journal of Ecology, 1996, 15
(4): 37鄄42.
[ 3 ] 摇 Tischendorf L, Fahrig L. On the usage and measurement of
landscape connectivity. Oikos, 2000, 90(1): 7鄄19.
[ 4 ] 摇 With K A, Gardner R H, Turner M G. Landscape connectivity
and population distributions in heterogeneous environments.
Oikos, 1997, 78(1): 151鄄169.
[ 5 ] 摇 Hamilton G S, Mather P B, Wilson J C. Habitat heterogeneity
influences connectivity in a spatially structured pest population.
Journal of Applied Ecology, 2006, 43(2): 219鄄226.
[ 6 ] 摇 Uezu A, Metzger J P, Vielliard J M E. Effects of structural and
functional connectivity and patch size on the abundance of seven
Atlantic Forest bird species. Biological Conservation, 2005, 123
(4): 507鄄519.
[ 7 ] 摇 Awade M, Metzger J P. Using gap鄄crossing capacity to evaluate
functional connectivity of two Atlantic rainforest birds and their
response to fragmentation. Austral Ecology, 2008, 33 ( 7 ):
863鄄871.
[ 8 ] 摇 Verbeylen G, de Bruyn L, Adriaensen F, Matthysen E. Does
matrix resistance influence red squirrel (Sciurus vulgaris L. 1758)
distribution in an urban landscape?. Landscape Ecology, 2003,
18(8): 791鄄805.
[ 9 ] 摇 Nell M C. Patch connectivity and genetic diversity conservation in
the federally endangered and narrowly endemic plant species
Astragalus albens ( Fabaceae ) . Biological Conservation, 2008,
141(4): 938鄄955.
[10] 摇 Patarasuk R, Binford M W. Longitudinal analysis of the road
network development and land鄄cover change in Lop Buri province,
Thailand, 1989—2006. Applied Geography, 2012, 32 ( 2 ):
228鄄239.
[11] 摇 Forman R T T. Estimate of the area affected ecologically by the
road system in the United States. Conservation Biology, 2000, 14
(1): 31鄄35.
[12] 摇 Liu J N, Li W Q, Bao Z Y. Application of road network theory in
studying ecological effects of landscape fragmentation: a case study
with the road network of Zhejiang Province. Acta Ecologica
Sinica, 2008, 28(9): 4352鄄4362.
[13] 摇 McGarigal K, Romme W H, Crist M, Roworth E. Cumulative
effects of roads and logging on landscape structure in the San Juan
Mountains, Colorado (USA). Landscape Ecology, 2001, 16(4):
327鄄349.
[14] 摇 Freitas S R, Hawbaker T J, Metzger J P. Effects of roads,
topography, and land use on forest cover dynamics in the Brazilian
Atlantic Forest. Forest Ecology and Management, 2010, 259(3):
410鄄417.
[15] 摇 Saura S, Pascual鄄Hortal L. A new habitat availability index to
integrate connectivity in landscape conservation planning:
comparison with existing indices and application to a case study.
Landscape and Urban Planning, 2007, 83(2 / 3): 91鄄103.
[16] 摇 Saura S, Pascual鄄Hortal L. Conefor Sensinode 2. 2 User忆 s
Manual: Software for Quantifying the Importance of Habitat
Patches for Maintaining Landscape Connectivity Through Graphs
and Habitat Availability Indices. Lleida Spain: University of
Lleida, 2007.
[17] 摇 Saura S, Torn佴 J. Conefor Sensinode 2.2: a software package for
quantifying the importance of habitat patches for landscape
connectivity. Environmental Modelling & Software, 2009, 24(1):
135鄄139.
[18] 摇 Saura S, Rubio L. A common currency for the different ways in
which patches and links can contribute to habitat availability and
connectivity in the landscape. Ecography, 2010, 33 ( 3 ):
523鄄537.
[19] 摇 Garc侏a鄄Feced C, Saura S, Elena鄄Rossell佼 R. Improving landscape
connectivity in forest districts: A two鄄stage process for prioritizing
agricultural patches for reforestation. Forest Ecology and
Management, 2011, 261(1): 154鄄161.
[20] 摇 Neel M C. Patch connectivity and genetic diversity conservation in
the federally endangered and narrowly endemic plant species
Astragalms albens ( Fabaceae) . Biological Conservation, 2008,
141(4): 938鄄955.
[21] 摇 Morzillo A T, Ferrari J R, Liu J G. An integration of habitat
evaluation, individual based modeling, and graph theory for a
3874摇 16期 摇 摇 摇 梁国付摇 等:道路对林地景观连接度的影响———以巩义市为例 摇
http: / / www.ecologica.cn
potential black bear population recovery in southeastern Texas,
USA. Landscape Ecology, 2011, 26(1): 69鄄81.
[22] 摇 Gonzalez J R, del Barrio G, Duguy B. Assessing functional
landscape connectivity for disturbance propagation on regional
scales鄄A cost鄄surface model approach applied to surface fire
spread. Ecological Modelling, 2008, 211(1 / 2): 121鄄141.
[23] 摇 Saura S, Estreguil C, Mouton C, Rodr侏guez鄄Freire M. Network
analysis to assess landscape connectivity trends: application to
European forests (1990—2000). Ecological Indicators, 2011, 11
(2): 407鄄416.
[24] 摇 Watts K, Handley P. Developing a functional connectivity
indicator to detect change in fragmented landscapes. Ecological
Indicators, 2010, 10(2): 552鄄557.
[25] 摇 Liu S L, Wen M X, Cui B S. Ecological effects of different road
classes on landscape in the Lancang River valley. Geographical
Research, 2007, 26(3): 485鄄490.
[26] 摇 Fu W, Liu S L, Degloria S D, Dong S K, Beazley R.
Characterizing the “ fragmentation鄄barrier冶 effect of road networks
on landscape connectivity: A case study in Xishuangbanna,
Southwest China. Landscape and Urban Planning, 2010, 95(3):
122鄄129.
[27] 摇 Liu S L, Deng L, Zhao Q H, de Gloria S D, Dong S K. Effects of
road network on vegetation pattern in Xishuangbanna, Yunnan
Province, Southwest China. Transportation Research Part D:
Transport and Environment, 2011, 16(8): 591鄄594.
[28] 摇 Li T A, Shilling F, Thorne J, Li F M, Schott H, Boynton R,
Berry A M. Fragmentation of China忆 s landscape by roads and
urban areas. Landscape Ecology, 2010, 25(6): 839鄄853.
[29] 摇 Ray N. Pathmatrix: a geographical information system tool to
compute effective distances among samples. Molecular Ecology
Notes, 2005, 5(1): 177鄄180.
[30] 摇 Yue D P, Wang J P, Liu Y B, Li H L, Xie H C, Wang D M.
Landscape pattern optimization based on RS and GIS in northwest
of Beijing. Acta Geographica Sinica, 2007, 62(11): 1244鄄1231.
[31] 摇 Gurrutxaga M, Rubio L, Saura S. Key connectors in protected
forest area networks and the impact of highways: A transnational
case study from the Cantabrian Range to the Western Alps ( SW
Europe) . Landscape and Urban Planning, 2011, 101 ( 4 ):
310鄄320.
[32] 摇 Urban D L, Minor E S, Treml E A, Schick R S. Graph models of
habitat mosaics. Ecology Letters, 2009, 12(3): 260鄄273.
参考文献:
[ 2 ] 摇 陈利顶, 傅伯杰. 景观连接度的生态学意义及其应用. 生态学
杂志, 1996, 15(4): 37鄄42.
[12] 摇 刘佳妮,李伟强, 包志毅. 道路网络理论在景观破碎化效应研
究中的运用———以浙江省公路网络为例. 生态学报, 2008, 28
(9): 4352鄄4362.
[25] 摇 刘世梁,温敏霞, 崔保山. 不同道路类型对澜沧江流域景观的
生态影响. 地理研究, 2007, 26(3): 485鄄490.
[30] 摇 岳德鹏, 王计平, 刘永兵, 李海龙, 谢怀慈, 王冬梅. GIS 与
RS 技术支持下的北京西北地区景观格局优化. 地理学报,
2007, 62(11): 1244鄄1231.
4874 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇