全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 员圆期摇 摇 圆园员源年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
中国景观生态学发展历程与未来研究重点 陈利顶袁李秀珍袁傅伯杰袁等 渊猿员圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市景观格局演变的水环境效应研究综述 黄摇 硕袁郭青海 渊猿员源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
多功能景观研究进展 汤摇 茜袁丁圣彦 渊猿员缘员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
空间形态受限型城市紧凑发展研究要要要以厦门岛为例 黄摇 硕袁郭青海袁等 渊猿员缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
紫金山森林公园降温效应影响因素 闫伟姣袁孔繁花袁尹海伟袁等 渊猿员远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市公园景观空间结构对其热环境效应的影响 冯悦怡袁胡潭高袁张力小 渊猿员苑怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 韵宰粤的低丘缓坡建设开发适宜性评价要要要以云南大理白族自治州为例
刘焱序袁彭摇 建袁韩忆楠袁等 渊猿员愿愿冤
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生态安全条件下土地利用格局优化要要要以皇甫川流域为例 喻摇 锋袁李晓兵袁王摇 宏 渊猿员怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎
新疆玛纳斯河流域 圆园园园要圆园员园年土地利用 辕覆盖变化及影响因素 刘金巍袁靳甜甜袁刘国华袁等 渊猿圆员员冤噎噎噎
基于 郧陨杂和 砸杂的赣江上游流域土地利用动态趋势分析 鲁燕飞袁彭摇 芳袁万摇 韵袁等 渊猿圆圆源冤噎噎噎噎噎噎噎
员怨缘源要圆园员园年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力 刘吉平袁赵丹丹袁田学智袁等 渊猿圆猿源冤噎噎噎噎
基于斑块评价的三峡库区腹地坡耕地优化调控方法与案例研究 王永艳袁李阳兵袁邵景安袁等 渊猿圆源缘冤噎噎噎噎
贵州省山地鄄坝地系统土地利用与景观格局时空演变 李阳兵袁姚原温袁谢摇 静袁等 渊猿圆缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
中国西南地区土地覆盖情景的时空模拟 李摇 婧袁范泽孟袁岳天祥 渊猿圆远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析 张玲玲袁赵永华袁殷摇 莎袁等 渊猿圆苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于植被覆盖度的藏羚羊栖息地时空变化研究 赵海迪袁刘世梁袁董世魁袁等 渊猿圆愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物量 悦尧晕尧孕 空间变异特征 范夫静袁黄国勤袁宋同清袁等 渊猿圆怨猿冤噎噎噎噎噎
峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征 谭秋锦袁宋同清袁彭晚霞袁等 渊猿猿园圆冤噎噎噎噎噎
长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响 刘桂林袁张落成袁张摇 倩 渊猿猿员员冤噎噎噎噎噎噎噎
基于视觉廊道的青藏铁路沿线旅游动态景观评价 张瑞英袁席建超袁姚予龙袁等 渊猿猿圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 砸杂与 郧陨杂的农村居民点空间变化特征与景观格局影响研究 任摇 平袁洪步庭袁刘摇 寅袁等 渊猿猿猿员冤噎噎噎
生态系统保护现状及保护等级评估要要要以江西省为例 樊乃卿袁张育新袁吕一河袁等 渊猿猿源员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
崇明东滩盐沼植被变化对滩涂湿地促淤消浪功能的影响 任璘婧袁李秀珍袁杨世伦袁等 渊猿猿缘园冤噎噎噎噎噎噎噎
基于气候尧地貌尧生态系统的景观分类体系要要要以新疆地区为例 师庆东袁王摇 智袁贺龙梅袁等 渊猿猿缘怨冤噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区景观格局演变特征要要要以陕西省延安市为例 钟莉娜袁赵文武袁吕一河袁等 渊猿猿远愿冤噎噎噎噎噎
不同干扰背景下农业景观异质性要要要以巩义市为例 张晓阳袁梁国付袁丁圣彦 渊猿猿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
山西高原草地景观的数量分类与排序 张先平袁李志琴袁王孟本袁等 渊猿猿愿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
山区夏季地表温度的影响因素要要要以泰山为例 孙常峰袁孔繁花袁尹海伟袁等 渊猿猿怨远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
典型岩溶洼地土壤水分的空间分布及影响因素 张继光袁苏以荣袁陈洪松袁等 渊猿源园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于移动窗口法的豫西山地丘陵地区景观异质性分析 李栋科袁丁圣彦袁梁国付袁等 渊猿源员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂西北喀斯特区域植被变化趋势及其对气候和地形的响应 童晓伟袁王克林袁岳跃民袁等 渊猿源圆缘冤噎噎噎噎噎噎
喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析要要要以广西壮族自治区河池市为例
汪明冲袁王兮之袁梁钊雄袁等 渊猿源猿缘冤
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不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应要要要以巩义市为例
董翠芳袁梁国付袁丁圣彦袁等 渊猿源源源冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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石栎鄄青冈常绿阔叶林土壤有机碳和全氮空间变异特征 杨摇 丹袁项文化袁方摇 晰袁等 渊猿源缘圆冤噎噎噎噎噎噎噎
湘中丘陵区南酸枣阔叶林群落特征及群落更新 易摇 好袁邓湘雯袁项文化袁等 渊猿源远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 砸月云晕的桂西北喀斯特区植被碳密度空间分布影响因素分析 张明阳袁王克林袁邓振华袁等 渊猿源苑圆冤噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿缘圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿远鄢圆园员源鄄园远
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 空间发展受限城市的厦门要要要在我国城市化进程中袁中小城市在城镇体系建设中处于中间环节袁起到了联系大城市
和小城镇的作用遥 但是袁每个城市由于发展历史尧社会经济结构尧自然地理形态等因素的不同袁都有其发展的特性袁
这些问题都必须要因地制宜地去把握遥 例如袁厦门岛相对隔离袁没有多余的发展空间袁该城市以居住功能为主袁城市
功能较为单一袁公共服务功能和商业服务功能比例较小遥 研究这样紧凑型的城市发展必须要考虑该城市结构转换
的承受力袁周边社会经济环境以及居民的生活习惯等遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 12 期
2014年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.12
Jun.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金(41371195,41071118)
收稿日期:2013鄄10鄄30; 摇 摇 修订日期:2014鄄04鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: syding@ henu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201310302618
董翠芳,梁国付,丁圣彦,卢训令,汤茜,李栋科.不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应———以巩义市为例.生态学报,2014,34
(12):3444鄄3451.
Dong C F, Liang G F, Ding S Y, Lu X L, Tang Q,Li D K.Multi鄄scale effects for landscape metrics and species diversity under the different disturbance: a
case study of Gongyi City.Acta Ecologica Sinica,2014,34(12):3444鄄3451.
不同干扰背景下景观指数与
物种多样性的多尺度效应
———以巩义市为例
董翠芳1,2,梁国付1,2,丁圣彦1,2,*,卢训令1,2,汤摇 茜1,2,李栋科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:以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘 3种不同干扰背景下的自然、
半自然生境内的植物进行调查。 基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于 Fragstatta3.3软件,以调查样地为中
心,计算了 150、250、500、750、1000、1250、1500m 不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge
contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and
patch density)共 6类 52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指
数。 结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。 灌草丛生境,在 500—750m 范围内,SHAPE_AM 指数和
PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为 33.6%;人工林生境,SHAPE_AM 指数、AREA_CV 指数、SIMI 指数和
PAFRAC指数在 1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到 48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV 指数、ENN_CV 指数、
PARA_MN指数和 FRAC_AM指数在 750—1250m 范围内对物种多样性影响显著,解释量为 32%。 其中,辛普森多样性指数
(SIDI)与灌草丛物种多样性在 750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。 景观指数对物
种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。
关键词:景观指数;物种多样性;干扰背景;多尺度;黄河中下游
Multi鄄scale effects for landscape metrics and species diversity under the different
disturbance: a case study of Gongyi City
DONG Cuifang1, 2, LIANG Guofu1, 2, DING Shengyan1,2,*, LU Xunling1, 2, TANG Qian1, 2,LI Dongke1, 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: Heterogeneity and stability of the agricultural landscape is the premise to maintain the stable and high efficient
agricultural ecosystem. Currently, habitat loss and the changes of landscape structure caused by human activities have
become the important reason for the loss of biodiversity of the agricultural landscape. Although there are numerous metrics
available to investigate the spatial structure of landscape, only little empirical research has examined these metrics to
indicate the plant species diversity at several scales. The study area is in Gongyi city which is distributed in the mountainous
and hilly areas of Middle鄄Lower Yellow River. We select three types of habitat, such as shrub, plantation and farmland edge
to investigate plant species by the typical sample method. These three types of habitat also represent three different
disturbance levels. Shrub corresponds to the natural habitat, plantation is under semi鄄Natural habitat, and the farmland
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edge habitat is under the strongest human disturbance level. Natural and semi鄄Natural habitats in agricultural landscapes are
of vital importance for preserving biodiversity in agro鄄ecosystems. Based on the principles of Landscape Ecology, under the
technical support of Geographic Information System (GIS), each sample plot is considered as the center to set different
radius (150, 250, 500, 750, 1000, 1250, 1500m) of buffers. In each buffer, we extract six classes of landscape metrics,
which include patch shape, edge contrast, similarity and proximity, landscape diversity, texture, patch size and patch
density, a total of 52 landscape metrics. By applying the redundancy analysis (RDA), the landscape metrics that affect
plant species diversity significantly in agriculture landscape are extracted from different scales. Through the analysis of the
RDA, the result shows that different extent, the relationship between landscape metrics and species diversity changes
significantly. In terms of shrub habitat, the landscape metrics of SHAPE_AM and PARA_AM can well support the species
diversity at the extent of 500—750m, and the cumulative percentage variance can get to 33.6%. For plantation habitat, the
landscape metrics of SHAPE_AM, AREA_CV, SIMI and PAFRAC can well explain the species diversity at the extent of
1000—1250m, and the cumulative percentage variance is 48.1%. For farmland edge habitat, the GYRATE_CV, ENN_
CV, PARA_AM and FRAC_AM are major metrics have strong relationship with species diversity, and the cumulative
percentage variance is 32%. At the extent of 750—1250m, Simpson忆s diversity index (SIDI) shows significant relation with
shrub plants; while the metric of ENN_CV only has correlation with farmland plants at the extent of 1000—1250m. This
study indicates that the effects of landscape metrics on plant species diversity are strongly depended on the spatial scales,
since no metric has constant relation with plant diversity across all extents. This study implies that some landscape metrics
can be good indicators for revealing diversity characteristics of different habitats. To get a better relationship of the landscape
heterogeneity and species diversity, we recommend further research about scale effects of the landscape metrics and much
more application studies of these metrics in Landscape Ecology.
Key Words: landscape metric;species diversity;disturbance background;multi鄄scale;Middle鄄Lower Yellow River
摇 摇 空间格局、生态过程和尺度之间的相互作用是
景观生态学的研究核心。 农业景观可被视为具有高
水平生物多样性的生境岛屿植入到集约化利用的农
业用地之中的景观镶嵌体[1鄄2]。 许多研究表明人类
活动干扰导致的生境减少和景观结构的变化已成为
农业景观中生物多样性丧失的重要原因[3鄄7]。 生物
多样性通过影响生态系统的结构、动态进而影响生
态系统功能的发挥,是支撑和调控农业景观生态系
统的基础。 不同物种与环境变异相互作用的尺度不
一样,农业景观生物保护时,在不同尺度上分析就显
得尤为重要[8鄄9]。 因此对尺度的研究受到了很多学
者的关注[10鄄12]。
以“斑块鄄廊道鄄基质冶基本理论范式为基础发展
起来的景观指数已经成为景观格局分析的重要工
具[13]。 随着 FRAGSTATS 等程序包的出现,景观指
数在生态学方面的应用越来越广泛,但是景观指数
在应用过程中也表现出了一定的局限性,由于缺乏
对景观格局与生态过程之间关系的深刻理解,很容
易导致景观格局指数的误用[14鄄15]。
尺度问题是景观格局分析中的重要议题之
一[16鄄18]。 目前,关于景观结构与物种多样性之间的
关系,从不同层次上进行了较多的研究。 斑块水平
上,很多研究证实了斑块面积、斑块形状等属性特征
对栖息于斑块内的植物和动物多样性有重要影响,
而对边缘物种和内部物种的影响差别显著[16,19鄄22];
森林景观中乔木多样性受景观多样性影响较大,受
斑块面积影响较小[23鄄24]。 景观水平上,景观基质、组
成和构型异质性对物种多样性的影响具有较强的尺
度依赖性[25鄄27]。 但是,从多个尺度探讨景观指数对
物种多样性的影响还需进一步深入。
巩义市处于黄河中下游低山丘陵———平原区。
近年来,一些学者在该区域做了相关研究,如:从农
户角度研究了农田生态系统投入和产出特征[28],从
尺度上研究了巩义市近年来景观异质性变化和基于
景观连接度的森林景观恢复[29],而从不同尺度上探
究景观指数与物种多样性关系的相关研究还比较
少。 本研究集中选取三种自然、半自然生境(灌草
丛、人工林和农田边缘)进行植物调查,运用冗余分
析(RDA)筛选出对于农业景观中植物多样性有显著
影响的景观指数变量,以期理解农业景观结构的变
化对植物多样性的影响机制,为今后该区植物多样
性的保护提供理论依据。
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1摇 研究区概况
巩义市位于河南省中部,伊洛河与黄河汇流处,
南依嵩山,北临黄河,地处 34毅 31忆—34毅 52忆N,112毅
49忆— 113毅17忆E之间,地貌上由第 2阶梯向第 3阶梯
过渡,属于豫西山地丘陵地区,为温带季风气候,年
平均降水量为 583mm,地带性植被是温带落叶阔叶
林。 研究区主要以农业景观为主,近年来随着土地
利用强度的增加,景观类型也发生了很大的变化。
图 1摇 研究区采样点分布示意图
Fig.1摇 Distribution map of sampling sites in study area
2摇 研究方法
2.1摇 数据采集
研究数据为 2011 年巩义市土地利用现状图。
景观数据的处理和空间分析主要采用 ESRI 公司开
发的 ArcGIS 9. 3 等软件,景观指数的计算借助于
Fragstats 3.3等软件。 在野外调查的基础上,依据实
际情况,将研究区的景观类型划分为:水浇地景观、
旱地景观、果园景观、林地景观、灌木林景观、草地景
观、河流景观、坑塘景观、沟渠景观、滩地景观、建设
用地景观、道路景观和裸地景观类型,共 13 种景观
类型,基本上能够代表巩义市的实际情况。
本研究在 2012 年 7—8 月进行植物群落调查。
考虑到巩义的地貌特点和景观分布类型及人为干扰
程度,选择具有特色的东南部和南部的山地丘陵地
区,共设置 43个样点(图 1),生境类型分为 3 种:灌
草丛、人工林、农田边缘;干扰强度从自然生境—半
自然生境—人为干扰最强,采用典型样地法进行植
物调查。 由于受实地情况的限制,每种生境类型设
置的样方大小不同,其中,灌草丛共设置 29 个样地,
每个样地 5个重复,样方大小为 15伊10m2;由于农田
边界一般都是比较狭长的,进行植物调查时,样方大
小为 30伊1m2;人工林一般都是成片规则分布,样方
大小为 20伊20m2。 植物调查时,记录物种的盖度、多
优度和高度,同时利用 GPS进行地理坐标定位,记录
下样方内的海拔、坡度等。
图 2摇 缓冲区示意图(以灌草丛采样点为例)
Fig.2摇 Buffers of sampling sites(A case of shrub habitat)
2.2摇 数据处理和指数选择
分别以样地为中心,设置 150、250、500、750、
1000、1250、1500m共 7个幅度的缓冲区(图 2),从缓
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冲区内提取出所需的景观指数。 本研究选取了景观
水平上表征景观斑块形状指数、斑块大小和密度指
数、边缘对照指数、邻近度和相似度指数、基质指数
以及多样性指数共 6类 52个指数[30](表 1)。
表 1摇 景观水平上选取的指数
Table 1摇 Selected landscape metrics in the study
指数名称
Metric name
数量
Number
选取指数
Select metric
类型玉 斑块大小、密度指数 Patch size and patch density 8
Type玉 斑块面积 Patch Area 3 AREA_MN摇 AREA_AM摇 AREA_CV
回转半径 Radius of Gyration 3 GYRATE_MN摇 GYRATE_AM GYRATE_CV
斑块密度 Patch Density 1 PD
最大形状指数 Largest Patch Index 1 LPI
类型域 斑块形状指数 Edge and patch shape 15
Type域 景观形状指数 Landscape Shape Index 1 LSI
边缘密度 Edge Density 1 ED
形状指数 Shape Index 3 SHAPE_MN摇 SHAPE_AM摇 SHAPE_CV
周长面积比 Perimeter鄄Area Ratio 3 PARA_MN摇 PARA_AM摇 PARA_CV
分维度指数 Fractal Dimension Index 3 FRAC_MN摇 FRAC_AM摇 FRAC_CV
邻近指数 Contiguity Index 3 CONTIG_MN摇 CONTIG_AM CONGTIG_CV
周长面积分维度 Perimeter鄄Area Fractal Dimension 1 PAFRAC
类型芋 边缘对照指数 Edge contrast 5
Type芋 加权边缘对照密度 Contrast鄄Weighted Edge Density 1 CWED
总边缘对照指数 Total Edge Contrast Index 1 TECI
边缘对照指数 Edge Contrast Index 3 ECON
类型郁 邻近度、相似度指数 Proximity and similarity 9
Type郁 邻近度指数 Proximity Index 3 PROX_MN摇 PROX_AM摇 PROX_CV
相似度指数 Similarity Index 3 SIMI_MN摇 SIMI_AM摇 SIMI_CV
欧式最近邻近距离 Euclidean Nearest Neighbor Distance 3 ENN_MN摇 ENN_AM摇 ENN_CV
类型吁 基质指数 Texture 6
Type吁 蔓延度指数 Contagion Index 1 CONTAG
相邻百分比 Percentage of Like Adjacencies 1 PLADJ
聚集度指数 Aggregation Index 1 AI
散布与并列指数 Interspersion & Juxtaposition Ind (%) 1 IJI
景观分割指数 Landscape Division Ind 1 DIVISION
分裂度指数 Splitting Index 1 SPLIT
类型遇 景观多样性指数 Diversity 9
Type遇 斑块丰富度 Patch Richness 1 PR
斑块丰富度密度 Patch Richness Density 1 PRD
斑块相对丰富度 Relative Patch Richness 1 RPR
辛普森多样性指数 Simpson忆s Diversity Index 1 SIDI
香农多样性指数 Shannon忆s Diversity Index 1 SHDI
修正的辛普森多样性指数 Modified Simpson忆s Diversity Index 1 MSIDI
香农均匀度指数 Shannon忆s Evenness Index 1 SHEI
辛普森均匀度指数 Simpson忆s Evenness Index 1 SIEI
修正的辛普均匀度指数 Modified Simpson忆s Evenness Index 1 MSIEI
总和 SUM 52
7443摇 12期 摇 摇 摇 董翠芳摇 等:不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应———以巩义市为例 摇
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摇 摇 冗余分析(RDA)是直接梯度分析方法中的一
种[31],能够有效地对多个景观指数变量进行统计检
验,并确定对植物多样性最大解释能力的变量组。
借助于 Fragstats 3.3 提取各个缓冲区内的景观指数,
植物多样性与景观指数变量之间的关系采用 RDA
方法来分析,所有原始数据进行 Log 转换,变量的显
著性均经过 499次的 Monte Carlo permutation test,这
些计算是在 CANOCO4.5里完成的。
3摇 结果分析
3.1摇 不同生境物种组成的差异性分析
植物调查时,每种生境的样点一般都在两种基
质分布,灌草丛样点在低山和丘陵地区均有分布,人
工林和农田边缘的采样点在平原河川和丘陵地区分
布。 在分析景观指数与物种多样性之间的尺度效应
时,为了说明不同基质对尺度效应无影响,将每种生
境的物种组成进行单因子方差分析(图 3)。
结果表明:同一生境类型,不同基质上的物种组
成差异不显著,在进行景观指数与物种多样性关系
分析时,可以不考虑基质对尺度效应的影响。
3.2摇 灌草丛群落 RDA分析结果
通过 RDA分析,得出不同半径缓冲区内景观指
图 3摇 各生境不同基质物种组成单因子方差分析 琢=0.05
Fig.3 摇 Using one鄄way ANOVA test of significance for species
composition of different matrix in each habitat 琢=0.05
数对物种多样性的总解释量分别是:26.2%、25.4%、
33.6%、32.9%、21.7%、30.4%、26.2%。 在分析过程
中,将物种重要值(IV)从大到小排序,共划分为 6 个
区间段,分别为:0. 1 以上、0. 05—0. 1、0. 01—0. 05、
0郾 005—0.01、 0. 001—0. 005、 0. 0005—0. 001。 从图
4C、D可以看出,在 500—750m 范围内,SHAPE_AM
指数和 PARA_AM 指数能够很好的解释物种多样
性,解释量为 33.6%。 图 4D、E、F 显示出 SIDI 指数
在 750—1250m与物种多样性显著相关,而边缘对照
指数与基质指数对物种多样性的影响不显著。
图 4摇 灌草丛 RDA分析结果
Fig.4摇 The result of RDA analysis for shrub communities
3.3摇 人工林群落 RDA分析结果
通过 RDA分析,得出不同半径缓冲区内景观指
数对物种多样性的总解释量分别是:31.7%、32.9%、
41.6%、30.6%、48.1%、43.6%、33.2%。 在分析过程
中,将物种重要值(IV)从大到小排序,共划分为 5 个
区间段,分别为:0. 1 以上、0. 05—0. 1、0. 01—0. 05、
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0郾 005—0.01、0.001—0.005。 关于指数统计分布,与
指数的平均值 (MN)比较而言,指数的变异系数
(CV)和面积加权平均值(AM)能够更好的表征物种
多样性。 从图中可以看出,SHAPE_AM 指数、AREA
_CV 指数、 SIMI 指数和 PAFRAC 指数在 1000—
1250m范围内,对物种多样性的解释量达到最大,为
48.1%,而多样性指数和边缘对照指数对物种多样性
几乎没有影响。
图 5摇 人工林 RDA分析结果
Fig.5摇 The result of RDA analysis for plantation communities
3.4摇 农田边缘群落 RDA分析结果
通过 RDA分析,得出不同半径缓冲区内景观指
数对物种多样性的总解释量分别是:27.4%、25.6%、
24.4%、29.4%、28.6%、32.0%、24.3%。 在分析过程
中,将物种重要值(IV)从大到小排序,共划分为 5 个
区间段,分别为:0. 1 以上、0. 05—0郾 1、0. 01—0. 05、
0郾 005—0.01、 0. 001—0. 005。 在 750—1500m 范围
内,GYRATE_CV指数、ENN_CV 指数、PARA_MN 指
数和 FRAC_AM 指数均对物种多样性影响显著,解
释量为 32%;而基质指数和景观多样性指数对物种
多样性影响较小。
图 6摇 农田边缘 RDA分析结果
Fig.6摇 The result of RDA analysis for farmland edge communities
4摇 结论和讨论
研究表明,景观指数可以作为测量物种多样性
的指标。 灌草丛生境,SHAPE_AM 指数和 PARA_
AM指数在 500—750m 范围内,可以表征物种多样
性;人工林生境,在 1000—1250m 范围内,AREA_CV
9443摇 12期 摇 摇 摇 董翠芳摇 等:不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应———以巩义市为例 摇
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指数、SHAPE_AM 指数、PAFRAC 指数和 SIMI 这些
景观指数对物种多样性影响显著;农田边缘生境,
GYRATE_CV指数、ENN_CV 指数、PARA_MN 指数
和 FRAC_AM 指数在 750—1250m 对物种多样性影
响较大。
生境异质性假说认为大的岛屿或斑块拥有更多
的生境斑块因而容纳更多的物种,特别是生境特化
种,斑块面积的大小是生境异质性高低的一个表征
指标。 灌草丛、人工林和农田边缘在一定程度上代
表着人类活动干扰强度的增加,由于灌草丛属于近
自然生境,受人类干扰很小,景观多样性高。 对于 3
种生境来说,斑块大小和形状指数对植物的分布影
响较大,但辛普森多样性指数(SIDI)仅与灌草丛物
种多样性在 750—1250m范围内作用显著,原因可能
是灌草丛的景观多样性高于其他两种生境。 斑块的
边界形状对生物的影响与边缘效应有关。 边界形状
不同意味着斑块的边界生境和核心生境的比例不
同,由于生物对边界生境和核心生境的需求不同,斑
块形状会对生物群落产生影响[32]。 Dufour and
Honnay等人对西欧植物多样性研究时发现[33鄄34],物
种多样性均与景观多样性密切相关,受斑块形状影
响不显著。 Hill and Curran 发现加纳乔木物种的分
布主要取决于森林破碎化面积,很少与其它景观结
构相关[35]。 ENN_CV 指数只对农田边缘物种多样
性作用显著,ENN_CV 本身代表着斑块分布的异质
性程度。
景观结构对物种多样性的影响很大程度上取决
于尺度依赖性,尽管没有一个变量连续的在所有尺
度上与物种多样性都显著相关。 本研究中,一些指
数在较大范围内作用显著,如 FRAC_AM、GYRATE_
CV和 SIMI,原因可能是这些指数统计分布的复杂性
只有在较大尺度范围内更敏感。
依据野外实地调查和景观类型图表明,灌草丛
零星分布,采样区的灌草丛面积狭长,通过做缓冲区
发现,缓冲区越大,就会包含旱地、水浇地、有林地等
其他景观类型。 结果表明,在灌草丛 500—750m 左
右范围内,SHAPE指数和 PARA 指数对物种多样性
影响显著,可以推断出在这个范围内可能有代表性
的斑块或者是主要有灌草丛这一种景观类型,很少
有其他景观类型干扰。 灌草丛可以划分到自然景观
的范畴,这种景观受人类活动的干扰较小,基质连通
性高,景观颗粒粗,多数斑块属于环境资源斑块,景
观元素间的边界呈曲线状,植物物种丰富。
农田边缘生境,景观指数与物种多样性在 750—
1250m范围内作用显著,原因可能是为了便于机械
化操作,所开发出来的农田斑块都是面积较大、形状
比较规则的,如果尺度较小的话,这些指数的敏感性
不强。 人工林和农田属于由人类的农业活动产生的
种植景观。 在农田斑块占优势的景观中,镶嵌着村
庄和自然或人工生态系统的斑块,斑块的几何化和
物种的单纯化是其显著特征。 随着人类干扰强度增
大,原有分散和形状不规则的斑块向着线形或规则
的多边形方向演变,斑块大小、密度和均匀性都会发
生变化;道路、树篱等线状廊道的出现使得连通性有
所下降,导致栖息于生境内的物种减少。 巩义市的
人工林大部分是杨树林,受人类干扰强度较大,斑块
形状比较规则,加之土壤贫瘠,物种多样性较低,可
以通过改造林份、种植国槐等措施将人工林发展为
混交林或“近自然林冶,使之成为自然、半自然生境,
维持较高的生物多样性,促使生态服务功能得到更
好地发挥。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳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遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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主摇 摇 编摇 王如松
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