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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 21 期摇 摇 2011 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于景观格局理论和理想风水模式的藏族乡土聚落景观空间解析———以甘肃省迭部县扎尕那村落为例
史利莎,严力蛟,黄摇 璐,等 (6305)
……
……………………………………………………………………………
武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律 游巍斌,何东进,巫丽芸,等 (6317)…………………………
旅游地道路生态持续性评价———以云南省玉龙县为例 蒋依依 (6328)…………………………………………
城市空间形态紧凑度模型构建方法研究 赵景柱,宋摇 瑜,石龙宇,等 (6338)……………………………………
丹顶鹤多尺度生境选择机制———以黄河三角洲自然保护区为例 曹铭昌,刘高焕,徐海根 (6344)……………
西南喀斯特区域水土流失敏感性评价及其空间分异特征 凡非得,王克林,熊摇 鹰,等 (6353)…………………
流域尺度海量生态环境数据建库关键技术———以塔里木河流域为例 高摇 凡,闫正龙,黄摇 强 (6363)………
雌雄异株植物鼠李的生殖分配 王摇 娟,张春雨,赵秀海,等 (6371)………………………………………………
长白山北坡不同年龄红松年表及其对气候的响应 王晓明,赵秀海,高露双,等 (6378)…………………………
不同高寒退化草地阿尔泰针茅种群的小尺度点格局 赵成章,任摇 珩,盛亚萍,等 (6388)………………………
残存银杏群落的结构及种群更新特征 杨永川,穆建平,TANG Cindy Q,等 (6396)……………………………
濒危植物安徽羽叶报春两种花型的繁育特性及其适应进化 邵剑文,张文娟,张小平 (6410)…………………
神农架海拔梯度上 4 种典型森林的乔木叶片功能性状特征 罗摇 璐,申国珍,谢宗强,等 (6420)………………
不同植被恢复模式下煤矸石山复垦土壤性质及煤矸石风化物的变化特征
王丽艳,韩有志,张成梁,等 (6429)
………………………………………
……………………………………………………………………………
火烧对黔中喀斯特山地马尾松林分的影响 张摇 喜,崔迎春,朱摇 军,等 (6442)…………………………………
内蒙古高原锦鸡儿属植物的形态和生理生态适应性 马成仓,高玉葆,李清芳,等 (6451)………………………
古尔班通古特沙漠西部梭梭种群退化原因的对比分析 司朗明,刘摇 彤,刘摇 斌,等 (6460)……………………
白石砬子国家级自然保护区天然林的自然稀疏 周永斌,殷摇 有,殷鸣放,等 (6469)……………………………
黑龙江省东完达山地区东北虎猎物种群现状及动态趋势 张常智,张明海 (6481)………………………………
基于 GIS的马铃薯甲虫扩散与河流关系研究———以新疆沙湾县为例 李摇 超,张摇 智,郭文超,等 (6488)……
2010 年广西兴安地区稻纵卷叶螟发生动态及迁飞轨迹分析 蒋春先,齐会会,孙明阳,等 (6495)……………
B型烟粉虱对寄主转换的适应性 周福才,李传明,顾爱祥,等 (6505)……………………………………………
利用 PCR鄄DGGE方法分析不同鸡群的盲肠微生物菌群结构变化 李永洙,Yongquan Cui (6513)………………
鸡粪改良铜尾矿对 3 种豆科植物生长及基质微生物量和酶活性的影响
张摇 宏,沈章军,阳贵德,等 (6522)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
铜绿微囊藻对紫外辐射的生理代谢响应 汪摇 燕,李珊珊,李建宏,等 (6532)……………………………………
10 种常见甲藻细胞体积与细胞碳、氮含量的关系 王摇 燕,李瑞香,董双林,等 (6540)…………………………
冬季太湖表层底泥产毒蓝藻群落结构和种群丰度 李大命,孔繁翔,于摇 洋,等 (6551)…………………………
城市机动车道颗粒污染物扩散对绿化隔离带空间结构的响应 蔺银鼎,武小刚,郝兴宇,等 (6561)……………
新疆城镇化与土地资源产出效益的空间分异及其协调性 杨摇 宇,刘摇 毅,董摇 雯,等 (6568)…………………
山东潍坊地下水硝酸盐污染现状及 啄15N溯源 徐春英,李玉中,李巧珍,等 (6579)……………………………
增温对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响 肖国举,张摇 强,张峰举,等 (6588)……………………………………
一种估测小麦冠层氮含量的新高光谱指数 梁摇 亮,杨敏华,邓凯东,等 (6594)…………………………………
黄河上游灌区稻田 N2O排放特征 张摇 惠,杨正礼,罗良国,等 (6606)…………………………………………
专论与综述
植物源挥发性有机物对氮沉降响应研究展望 黄摇 娟,莫江明,孔国辉,等 (6616)………………………………
植物种群更新限制———从种子生产到幼树建成 李摇 宁,白摇 冰,鲁长虎 (6624)………………………………
研究简报
遮荫对两个基因型玉米叶片解剖结构及光合特性的影响 杜成凤,李潮海,刘天学,等 (6633)…………………
学术信息与动态
科学、系统与可持续性———第六届工业生态学国际大会述评 石海佳,梁摇 赛,王摇 震,等 (6641)……………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*340*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄11
封面图说: 鹤立———丹顶鹤是世界 15 种鹤数量极小的一种,主要栖息在沼泽、浅滩、芦苇塘等湿地,以捕食小鱼虾、昆虫、蛙蚧、
软体动物为主,也吃植物的根茎、种子、嫩芽。 善于奔驰飞翔,喜欢结群生活。 丹顶鹤属迁徙鸟类,主要在我国的黑
龙江、吉林,俄罗斯西伯利亚东部、朝鲜北部以及日本等地繁殖。 在长江下游一带越冬。 在中国文化中有“仙鹤冶之
说。 被列为中国国家一级重点保护野生动物名录,濒危野生动植物种国际贸易公约绝对保护的 CITES 附录一物种
名录。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 21 期
2011 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 21
Nov. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目 (30870435);福建省科技厅重点资助项目 (2009N0009);教育部博士学科点专项基金资助项目
(20103515110005);福建省自然科学基金资助项目(2008J0116)
收稿日期:2011鄄05鄄31; 摇 摇 修订日期:2011鄄08鄄22
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: fjhdj1009@ 126. com
游巍斌,何东进,巫丽芸,洪伟,詹仕华,覃德华,游惠明.武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律.生态学报,2011,31(21):6317鄄6327.
You W B,He D J,Wu L Y,Hong W,Zhan S H,Qin D H,You H M. Temporal鄄spatial differentiation and its change in the landscape ecological security of
Wuyishan Scenery District. Acta Ecologica Sinica,2011,31(21):6317鄄6327.
武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律
游巍斌1,何东进1,*,巫丽芸1,洪摇 伟1,詹仕华1,覃德华2,游惠明1
(1.福建农林大学,福建福州摇 350002;2.河南科技大学农学院,河南洛阳摇 471003)
摘要:以世界文化和自然遗产地武夷山中受自然和人类生态过程作用最为强烈和频繁的风景名胜区为研究对象,通过景观干扰
度指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全度指数, 并借助空间统计学方法对武夷山风景名胜区景观生态安全度的空间分布
特征和变异规律进行探讨。 结果表明:淤1986—2009 年武夷山风景名胜区景观生态安全度总体上呈递增趋势;于1986—2009
年风景区景观生态安全度 Morans忆s I表现为一定程度的正相关,1986—1997 年间正相关关系明显增强,且景观生态安全度全局
自相关存在尺度响应;盂1997 年和 2009 年风景区景观生态安全度局域自相关格局较一致,而景观生态安全度的集群结构及显
著水平在 1986—1997 年间发生明显改变;榆风景区各时期景观生态安全度所表现出较强的空间相关性是结构性因素和非结构
性因素综合作用的结果,地形地貌、土壤类型等结构因素对风景区景观生态安全度的空间分布起决定性作用,而非结构因素
(旅游开发建设、毁林种茶、弃农种茶等人类活动)对景观生态安全度的演变有重要影响。
关键词:武夷山风景名胜区;尺度;生态安全度;空间统计分析;时空分异
Temporal鄄spatial differentiation and its change in the landscape ecological
security of Wuyishan Scenery District
YOU Weibin1,HE Dongjin1,*,WU Liyun1,HONG Wei1,ZHAN Shihua1,QIN Dehua2,YOU Huiming1
1 Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China
2 College of Agronomy, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471003, China
Abstract: Located in the northwestern part of Fujian Province, Wuyi Mountain is the most outstanding area for biodiversity
conservation in southeast China and a refuge for a large number of ancient, relict species, many of them endemic to China.
In December 1999, Wuyi Mountain was included on the World Natural and Cultural Heritage List by the 23rd Session of the
World Heritage Committee of UNESCO and described as “a natural landscape so unique, rare and marvelous, [ it] is the
beauty of nature and embodiment of the harmonious relations between human being and environment冶 . Wuyi Mountain is
now the largest of China忆s World Heritage sites, which together cover 999. 75 square kilometers. Wuyi Mountain is divided
into four areas, the Biodiversity Preserve to the west, the Nine鄄twist Stream Ecological Preserve in the center, the Natural
Beauty & Cultural Landscape Preserve to the east ( i. e. Wuyishan Scenery District), and the ancient Chencun Minyue
Relics to the southeast.
Landscape patterns embody both landscape heterogeneity and the accumulation of ecological processes. Changes in
landscape patterns and their distributions are comprehensive reflections of the ecological environment, which is impacted by
both natural disturbance and human intervention. Where human activities dominate landscapes, the impacts of our different
uses and usage intensities in different landscape types ultimately reflect ecosystem or landscape structures and patterns.
Changes of large鄄scale structure and pattern can change landscape ecological security in time and space. Therefore, the
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landscape level is an appropriate scale at which to study the impacts of human activities on the environment.
Although all four of the Wuyi Mountain regions have been well protected in accordance with the strict management
criteria for a world heritage site, the Wuyishan Scenery District has been more severely disturbed than the other three
regions. In this study, the degree of landscape ecological security was established based on landscape disturbance and
fragility indices. Spatial statistics were used to evaluate the temporal鄄spatial differentiation and patterns of change of
ecological security in 1986, 1997 and 2009. The results show that between 1986 and 2009, the ecological security degree
gradually increased in Wuyishan Scenery District. Moran忆s I showed positive spatial autocorrelation, and this correlation
was most apparent between 1986 and 1997. The general autocorrelation of landscape ecological security degree had a scaled
response. Between 1997 and 2009, the local autocorrelation pattern was consistent. However, the cluster structure and
significance level of ecological security degree obviously changed between 1986 and 1997. The strong spatial correlation of
ecological security degree resulted from the combined influences of structural and non鄄structural factors. Structural factors
such as topography, landform and agrotype had significant impacts on spatial distribution. Non鄄structural factors, including
tourism, development and construction, reclaiming forest land, and shifting farmland to tea plantations, strongly influenced
changes in spatial distribution.
Key Words: Wuyishan Scenery District; scale; ecological security degree; spatial statistics analysis; spatial鄄
temporal differentiation
1989 年,国际应用系统分析研究所( IASA)在建立全球生态安全监测系统时首次提出了生态安全的概
念,随后生态安全研究备受关注[1鄄2]。 简言之,生态安全是生态系统健康和完整状况的表征,是生态风险的反
函数[3]。 其研究内容主要包括生态安全评价[4鄄8]、格局与过程对生态安全的影响[9鄄10]、模拟预测和预警[11鄄13]、
调控和维护管理[14鄄16]等内容。 景观既是自然社会资源又是人类开发利用的对象,人类经济开发活动主要也
是在景观层次上进行,因而景观尺度被认为是研究人类活动对环境影响的适宜尺度[4]。 如土地利用生态安
全、农业生态安全、水资源生态安全、自然保护区生态安全、旅游区生态安全等研究[17鄄21]着眼的正是生态系
统、景观、区域、流域等景观生态学中关注的尺度。 而且,景观生态学原理与方法能发挥景观结构组分特征易
于保存信息的优势,同时由于景观与区域、流域在组织尺度上是连续的,它能使从景观尺度转换到区域尺度过
程中的信息损失程度较小[22鄄23],有利于在尺度推绎上维持研究结果的准确性,因此,运用景观生态学的理论
与方法能够更为科学的认识并解释大中尺度上生态安全的实质。
景观空间格局既是景观异质性的体现,又是多种生态过程作用的积累结果。 景观格局及变化是自然与人
为多种因素或生态过程作用在某尺度上的生态环境体系的综合反映[24],特别是在人为活动占主导的景观内,
不同景观类型利用方式和强度产生的生态过程影响具有区域性和累积性的特征,并且直观地反映在生态系统
的结构和组成上,从而影响生态安全。 目前生态安全分异研究主要从景观角度和系统评价角度两方面构建指
数[25]。 系统评价角度研究生态安全时空分异较为复杂且对数据要求高,而从景观角度的研究因其简单明了、
数据易获取,广受采用[23鄄24]。 景观生态安全时空分异研究对于了解研究区生态安全的历史演变、现状,识别
出危险区域,并以此为基础开展生态安全模拟预警,进而为实现生态经济社会的可持续提供指导方面具有重
要意义。 武夷山风景名胜区是武夷山世界文化和自然遗产地中受自然和人类等生态过程作用最为强烈和频
繁的区域[25鄄26]。 一定时期内风景区发展规划方案、游客旅游活动、区内居民生产生活方式都对景观生态安全
格局产生作用。 通过研究武夷山风景名胜区 1986 年、1997 年和 2009 年 3 个时期(1986 年《武夷山风景名胜
区总体规划方案》获批准、1997 年武夷山开始申报世界遗产、2009 年为获取的最新一期数据)的景观生态安
全时空分异特征能更好地理解风景区内各生态学过程与作用机制以及人类活动对风景区内景观结构和功能
的累积性结果,发现武夷山风景名胜区内景观类型的生态状况及时空演变特征,揭示景观生态安全格局和过
程的作用规律,可为武夷山风景名胜区的科学管理和发展规划等提供参考。
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1摇 研究地区与研究方法
1. 1摇 研究区概况
武夷山世界文化与自然遗产地位于我国福建省北部,117毅24忆12义—118毅02忆50义E,27毅32忆36义—27毅55忆15义N,
总面积 99 975 hm2,包括东部风景名胜区、中部九曲溪生态、西部生物多样性以及城村闽越王城遗址等四个保
护区,平均海拔 1200 m,中山地貌,属典型的亚热带季风气候,年平均气温在 8. 5—18 益,年降雨量一般在
1482—2150 mm,局部地方高达 3 000 mm 以上,年蒸发量为 1 000 mm 左右,相对湿度 78%—84% ,无霜期
253—272 d。 它是全球同纬度带最完整、最典型、面积最大的中亚热带原生性森林生态系统,是世界生物多样
性保护的关键地区。 1999 年 12 月被列入《世界文化与自然遗产名录》,是我国继泰山、黄山、峨眉山———乐山
大佛之后第四个被列入世界双重遗产名录。 研究区其他概况详见课题组前期的研究文献[5鄄6,26鄄28]。
1. 2摇 研究方法
景观生态安全是从景观尺度上反映人类活动和自然胁迫对生态安全的响应状况。 通过景观类型干扰度
指数和脆弱度指数构建景观生态安全度指数[21],借助空间统计学方法分析武夷山风景名胜区景观生态安全
度的空间分布特征和时空变异规律。
1. 2. 1摇 景观生态安全度构建
(1) 景观干扰度指数
景观格局的特征可以通过格局指数进行定量描述。 以景观的破碎度、分离度和优势度为基础构建景观干
扰度指数,公式为:
E i = aC i + bSi + cDi (1)
式中,E i为景观干扰度指数,C i为类型斑块破碎度,Si为类型斑块分离度,Di为类型斑块优势度,a、b、c 分别为
破碎度、分离度和优势度的权重。
淤类型斑块破碎度(C i)摇 景观破碎化程度的度量,公式为:
C i = Ni / A (2)
于类型斑块分离度(Si)摇 类型斑块分离度指某景观类型中斑块间的分离程度,公式为:
Si = C i / 2pi (3)
盂类型斑块优势度(Di)摇 类型斑块优势度是度量某斑块在景观中重要程度的指标,其值大小直接反映
了斑块对景观格局形成和变化的影响程度,公式为:
Di = (Qi + Mi + P i) / 3 (4)
式中,C i为景观类型 i的破碎度, Ni为景观类型 i的斑块数, A为景观的总面积,Si为某一景观的分离度, P i为
某一景观的面积占区域景观面积的比例。 频度 Qi = 斑块 i出现的样方数 /总样方数;密度Mi = 斑块 i的数目 /
斑块的总数目;面积比例 P i = 斑块 i的面积 /样方的总面积。 最后,依据景观指数的重要性对破碎度、分离度
和优势度分别赋以权重为 0. 5、0. 3 和 0. 2[20],对量纲不同的指数进行归一化处理。
(2) 景观脆弱度指数
不同的景观类型抵抗外界干扰能力及对外界敏感程度存在差别。 景观的这种抵御干扰的属性越弱,该景
观类型就越脆弱,越易受损,反之亦然。 景观类型的脆弱程度与景观自然演替过程所处阶段,景观类型结构与
功能的完整性,外界干扰的性质、强度等多方面均存在密切关系,要准确确定某类景观类型的脆弱程度存在困
难,因此,武夷山风景名胜区景观类型脆弱度(F i)的赋值更多强调的是风景区内不同景观类型之间相对的脆
弱程度。 参考前人研究基础[29鄄30]并结合风景区景观类型特点,对各景观类型脆弱度进行赋值如下:裸地为 9、
农田为 8、水体为 7、灌草为 6、杉木为 5、马尾松为 4、阔叶林为 3、竹林为 3、经济林为 2、茶园为 2、建设用地为
1。 其中,建设用地最稳定,裸地最为敏感;阔叶林与竹林在风景区内均为人类不易到达的天然林分,研究中认
为它们脆弱度相近,均赋值为 3;茶园和经济林均同属人工种植经营的景观类型,研究中认为它们脆弱度相
近,均赋值为 2。 最后赋值进行归一化处理。
9136摇 21 期 摇 摇 摇 游巍斌摇 等:武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律 摇
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(3) 区域景观生态安全度构建
根据何东进等人研究结果[22,31]:200 m的粒度能较为真实合理地表征武夷山风景名胜区景观格局变化特
征。 故以 200 m伊200 m 尺度的等间距采样法对景观格局进行空间网格化,并计算每一个网格样点的综合生
态安全度。 公式[29]如下:
ESk =移
m
i = 1
Aki
Ak
(1 - 10 伊 E i 伊 F i) (5)
式中,ESk为第 k网格景观生态安全度指数,m为区域景观总样方数,Aki为网格内景观类型 i面积,Ak为评价单
元 k区的面积,E i和 F i含义同上。ESk越大景观生态安全程度越高,反之生态安全程度越低。
1. 2. 2摇 空间统计学方法
(1) 空间自相关分析方法
地理与生态现象常常表现出空间相关效应。 空间自相关分析方法为解释事物属性或现象的空间依赖关
系提供了途径。 空间自相关性的指标可分为全局指标和局部指标两种:全局指标用于验证整个研究区域某一
要素的空间相关关系,而局部指标则用于反映整个大区域中的一个局部小区域单元上的某种地理现象或某一
属性与相邻局部小区域单元上同一现象或属性的相关程度[24]。 本研究中运用全局空间自相关指标 Morans忆s
I和局部空间自相关指标 LISA(Local Indicators of Spatial Association,LISA)来分析武夷山风景名胜区景观生
态安全度的空间特征。 Morans忆s I和 LISA指标的计算公式如下[32鄄34]:
Moran忆s I =
移
n
i = 1
移
m
j = 1
Wij(xi - 軃x)(x j - 軃x)
S2移
n
i = 1
移
m
j = 1
Wij
(6)
式中, S2 = 1n移
n
i = 1
(xi - 軃x) 2, 軃x =
1
n移
n
i = 1
xi ,xi表示第 i地区的观测值,n为栅格数,Wij为二进制的邻接空间权值
矩阵,表示空间对象的相互邻接关系。 i=1,2,…,n; j = 1,2,…,m;当区域 i 和区域 j 相邻时,w ij = 1;当区域 i
和区域 j不相邻时,w ij =0。 Moran忆s I值介于-1 到 1 之间,大于 0 为正相关,小于 0 为负相关,绝对值越大表示
空间分布的关联性越大,即空间上有强聚集性或强相异性。 反之,绝对值越小表示空间分布关联性小,当值趋
于 0 时,即代表此时空间分布呈随机性。
局部空间自相关 Local Moran忆s I(Anselin将其称为 LISA[33] )是将 Moran忆s I 分解到各个空间单元。 对于
某一个空间单元 i,LISA计算公式为:
Moran忆s Ii =
x i - 軃xæ
è
ç
ö
ø
÷
m 移
n
j = 1
Wij xi - 軃( )x (7)
式中, m = ( 移
n
j = 1,j屹i
x j 2) / (n - 1) - 軃x2,正的 Ii值表示该区域单元周围相似值(高值或低值)的空间集群,负的 Ii值
则表示非相似值之间的空间集群。 再根据下式计算出 LISA的检验统计量,对有意义的局域空间关联进行显
著性检验。
Z(Moran忆s Ii)=
Moran忆s Ii-E(Moran忆s Ii)
Var(Moran忆s Ii)
(8)
(2) 地统计学分析方法
地统计学分析不仅可以解释属性或现象的空间相关,而且通过半变异函数可以模拟和估计空间上的未知
变量[23]。 景观生态安全度作为一种典型的区域属性,它在空间上的异质性规律,可以用半方差函数来分析。
公式如下:
酌(h) = 12n(h)移
n(h)
i = 1
Z(xi) - Z(xi + h[ ]) 2 (9)
式中, 酌(h) 为半变异函数,揭示了整个尺度上的空间变异格局;Z(xi)和 Z(xi+h)分别为空间位置 xi和 xi+h
0236 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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上的观测值。 h为两样本点的空间分隔距离;n(h)为分隔距离为 h时的像元对总数。
2摇 结果与分析
2. 1摇 景观生态安全度时空演变总体分析
从表 1 中可知,1986—2009 年期间,武夷山风景名胜区景观生态安全度均在 0. 84 以上,平均水平从
0郾 9026 上升至 0. 9232。 1997 年和 2009 年平均生态安全度较 1986 年高,且它们的变异系数较 1986 年大,这
可能是由于后两个时期的景观类型受到的人为作用明显加大,使空间上的生态安全度异质性增加。 从图 1 可
以看出,1986 年基质景观马尾松所在区域生态安全度从较高的浅绿色变为了 1997 年和 2009 年的黄色,表明
马尾松生态安全度有所降低;风景区东部的溪东旅游服务区从较多红色变为成片蓝色,表明此区域生态安全
度有所提高,东北部生态安全度也有较大提高;而且这两种变化都在 1986 — 1997 年期间特别突出。 总体上,
1986 — 1997 年期间风景区生态安全度格局变化比 1997 — 2009 年期间明显,可见 1986 — 1997 年期间是风
景区格局变化关键时段。 生态安全度空间趋势面分析显示(图 2):在南北方向上,3 个时期均呈凸型曲线,
1986 年的南北趋势线较平缓;在东西方向上,则发生趋势线分异,1986 年东西方向上趋势线为缓凸型,而
1997 年和 2009 年却呈凹型曲线。 这主要是因为 1986 — 1997 年间,武夷山市政府鼓励扶持茶产业发展,同
时风景区按照规划进行溪东旅游服务区的开发建设,部分马尾松林转化为茶园和建设用地。 茶园和建设用地
景观从较无序状态到较有序状态方向演变,系统内自稳定性和生态安全度因而提高;而作为基质景观的马尾
松林面积减少、破碎度增加,生态安全度下降。
0 2 4 km
N1986年 1997年 2009年
图 1摇 武夷山风景名胜区 3 个时期生态安全度空间分布
Fig. 1摇 The space distribution of landscape ecological security degree in Wuyishan Scenery District in 1986, 1997 and 2009
2. 2摇 景观生态安全度空间相关性分析
2. 2. 1摇 景观生态安全度全局自相关分析及其尺度响应
借助 1986 年、1997 年和 2009 年景观生态安全度空间分布数据与空间自相关模型以及空间领域矩阵计
算得到 1986 年、1997 年和 2009 年武夷山风景名胜区景观生态安全度的全局 Moran忆s I值(表 1)。 结果表明,
Moran忆s I从 1986 年的 0. 5342 上升至 1997 年的 0. 6732,接着又略微下降至 2009 年的 0. 6537,风景区景观生
态安全度在整体空间上存在渐增的正相关关系,景观生态安全度的空间分布并不是随机的,存在一定内在联
系,即景观生态安全度在空间上存在趋于集群的现象。 总体格局上,景观生态安全度高的区域倾向于与其他
景观生态安全度高的区域相毗邻,而景观生态安全度较低的区域倾向于与其他景观生态安全度较低的区域相
毗邻。 这 20 多年来,风景区景观生态安全度的全局空间自相关程度整体逐渐增强,并且 1986 — 1997 年间特
1236摇 21 期 摇 摇 摇 游巍斌摇 等:武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律 摇
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别明显。
Y Y Y
X XX
Z Z Z
1986年 1997年 2009年
东西趋势线 南北趋势线
图 2摇 武夷山风景名胜区 3 个时期生态安全度趋势面
Fig. 2摇 The trend surface of landscape ecological security degree in Wuyishan Scenery District in 1986, 1997 and 2009
表 1摇 武夷山风景名胜区不同时期的景观生态安全度
Table 1摇 Landscape ecological security degree in Wuyishan Scenery District in 1986, 1997 and 2009
时期
Period
最小值
Minimum
最大值
Maximum
平均值
Mean
方差
Variance
变异系数
CV Moran忆s I
1986 0. 8520 0. 9786 0. 9026 0. 0154 0. 0170 0. 5342
1997 0. 8437 0. 9907 0. 9210 0. 0243 0. 0264 0. 6732
2009 0. 8570 0. 9910 0. 9232 0. 0231 0. 0250 0. 6537
距离 Distance/m
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0200 600 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400
1986年1997年2009年
图 3摇 武夷山风景名胜区景观生态安全度空间自相关性的尺度响应
摇 Fig. 3摇 The spatial autocorrelation change by scales of landscape
ecological security degree in Wuyishan Scenery District
全局空间自相关性存在明显的尺度效应(图 3)。
风景区 3 个时期的全局空间自相关指标 Moran忆s I 随着
尺度的增大呈现急剧减小的趋势,但均表现出正的全局
自相关;在距离小于 1000 m 时,Moran忆s I 下降速度较
快,1000 m之后下降速度减缓。 1986 年的 Moran忆s I 系
数整体上低于 1997 年和 2009 年,1997 年和 2009 年的
Moran忆s I系数在各尺度上很接近,只是 2009 年在 2600
m处出现差异,这表明 2009 年比 1997 年的全局自相关
区域有所减少。
2. 2. 2摇 景观生态安全度局部空间自相关分析
全域空间自相关指标可以检验整个区域某一要素
的空间分布模式,但全局 Moran忆s I 不能用来测度相邻
区域之间要素或属性的空间关联模式,也没有反映出景
观生态安全局域显著性水平的具体数值[24],因此有必
要通过局域指标来反映在整个区域中某一地理要素或属性与相邻局部小区域单元上同一要素或属性的相关
程度,进而深入探讨和研究要素或属性的空间格局及其可能成因。 为此,对风景区景观生态安全进行了空间
自相关空间关联局域指标分析,并侧重考察显著性水平较高的局部空间集群指标,用于反映 1986 — 2009 年
风景区景观生态安全度在局部空间上的集群格局。
武夷山风景名胜区 1986 年、1997 年和 2009 年 3 个时期景观生态安全度的局部空间自相关 LISA分析结
果见图 4、图 5。 风景区 1997 年和 2009 年景观生态安全度局域自相关格局较为一致,与 1986 年相比则有较
大的格局变化。 1986 年高值鄄高值区主要分布在风景区中部,同时有较大面积成片的低值鄄高值区分布于风景
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区的中部和西北部。 1986—1997 年间风景区景观生态安全度集群结构发生了明显变化,高值鄄高值区向风景
区东部的溪东旅游服务区、西南部的星村镇区以及部分溪南景区扩散,而低值鄄高值区分布面积急剧萎缩,逐
渐被低值鄄低值区所代替;风景区南部大部分面积从随机分布格局转变为集群分布格局。 2009 年的分布格局
与 1997 年的相近,变化程度小。 从局域空间自相关显著水平上看。 1986 年景观生态安全低值鄄高值区分布区
域绝大部分达到了 0. 01 显著水平,风景区南部和东部多数区域均不显著。 1997 和 2009 年景观生态安全低
值鄄高值区不仅分布面积缩小,而且显著水平下降,风景区中部地区显著性消失较多。 同时,景观生态安全度
高值鄄高值区分布面积增加,显著水平提高,一般达到 0. 01 显著水平,有些地区达到 0. 001 显著水平。 1997 年
和 2009 年达到显著水平的面积明显大于 1986 年的面积,这种差异主要发生在风景区的东部、南部和西南部。
高-高 低-低 低-高 高-低
0 2 4km
景观生态安全度
1986年 1997年 2009年
图 4摇 武夷山风景名胜区 3 个时期生态安全度局域空间自相关 LISA集群图
Fig. 4摇 The LISA cluster graph of local spatial autocorrelation in Wuyishan Scenery District in 1986, 1997 and 2009
可见,近 20 多年来武夷山风景名胜区景观生态安全度格局不仅在空间分布上发生了明显变化,而且空间
集群分布的显著水平也发生了明显的改变。
2. 2. 3摇 景观生态安全度空间分异分析
运用地统计学方法对武夷山风景名胜区景观生态安全度格局进行空间分异研究,各模型拟合结果见表
2。 1986 年景观生态安全度指数模型拟合效果最好,复相关系数 R2为 0. 796,而 1997 年和 2009 年均为球形模
型拟合效果最佳,复相关系数分别为 0. 924 和 0. 913,1986 年相关系数较其他两个时期低,空间随机性程度
高,这与全局与局域自相关研究结果吻合。
空间异质性主要由随机性和自相关性两部分组成。 块金值反映的是随机部分的空间异质性,若块金值较
大表明此时较小尺度上的某种过程不可忽视。 C0 / (C+C0)的大小反映了自相关部分和随机部分对地理要素
空间分异的影响程度,该比值越小,非结构性因素影响越大。 这里结构性因素(内因)包括气候、地形地貌、土
壤类型、植被类型等主导区域景观生态安全度的空间分布的因素;而非结构因素或称随机因素(外因)包括各
种自然灾害以及人为活动导致景观变化的因素。 变程值大小反映了研究区某一特征空间自相关的尺度状况,
当取样此尺度小于该值时各要素的空间分布存在自相关,说明此时研究区主要的生态学过程、格局及功能都
与该尺度有关,而当取样尺度大于该值时则要素呈随机性。
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显著性水平P = 0.05 P = 0.01 P = 0.001 P = 0.0001
0 2 4km
1986年 1997年 2009年
图 5摇 武夷山风景名胜区 3 个时期生态安全度局域空间自相关 LISA显著性水平
Fig. 5摇 The LISA significance level graph of local spatial autocorrelation in Wuyishan Scenery District in 1986, 1997 and 2009
表 2摇 武夷山风景名胜区景观生态安全度理论变异函数
Table 2摇 The variogram of landscape ecological security degree in Wuyishan Scenery District
时期 Period 模型 Model C0 C0 +C A0 C0 / (C0 +C) R2 RSS
1986 球形 Sphere 0. 000019 0. 000258 750. 00 0. 074 0. 754 2. 872伊10-9
指数 Exponent 0. 000037 0. 000260 1020. 00 0. 142 0. 796 2. 31伊10-9
线性 Linear 0. 000234 0. 000266 6474. 83 0. 880 0. 119 9. 95伊10-9
高斯 Gauss 0. 000046 0. 000257 588. 90 0. 179 0. 756 2. 777伊10-9
1997 球形 Sphere 0. 000262 0. 000675 4870. 00 0. 388 0. 924 1. 985伊10-8
指数 Exponent 0. 000189 0. 000696 5460. 00 0. 272 0. 901 2. 591伊10-8
线性 Linear 0. 000367 0. 000747 6474. 83 0. 491 0. 731 7. 038伊10-8
高斯 Gauss 0. 000315 0. 000675 4070. 32 0. 467 0. 901 2. 588伊10-8
2009 球形 Sphere 0. 000251 0. 000627 4400. 00 0. 400 0. 913 1. 833伊10-8
指数 Exponent 0. 000170 0. 000637 4500. 00 0. 267 0. 894 2. 228伊10-8
线性 Linear 0. 000368 0. 000692 6474. 83 0. 532 0. 659 7. 161伊10-8
高斯 Gauss 0. 000298 0. 000625 3602. 67 0. 477 0. 892 2. 279伊10-8
摇 摇 C0为块金值、C为偏基台值、C0 +C为基台值、A0为变程度、R2为复相关系数、RSS为残差
1986—2009 年风景区景观生态安全度的块金效应整体上增强,从 1986 的 0. 00037 增加到 2009 年
0郾 000251,但 1997 年的块金值最大,为 0. 000262,表明研究区非结构因素作用渐强,不可忽视。 C0 / (C+C0)在
1986 年、1997 年和 2009 年分别为 14. 2% 、38. 8%和 40. 0% ,C0 / (C+C0)值逐渐增大充分表明非结构性因素
对风景区景观生态安全空间分布影响效应在增强,这与风景区近 20 多年来旅游开发、人为活动频繁而强烈的
实际情况相符。 1986 年、1997 年和 2009 年研究区景观生态安全度空间分异的变程在 1020 — 4870 m 之间,
其中 1986 年变程最小(1020 m),这表明 1986—2009 年间风景区景观生态安全度的相关性范围在扩张。 总
之,风景区景观生态安全度具有较强的空间相关性是结构性因素和非结构性因素综合作用的结果,其中地形
地貌、土壤类型等结构因素对风景区景观生态安全度的空间分布起决定性作用,而旅游开发建设、历史早期毁
4236 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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林种茶、弃农种茶等非结构因素(武夷岩茶是中国十大名茶之一,也是受原产地域产品保护制度保护的名茶,
在国内外享有极高的知名度和名誉度,市场竞争力强。 在岩茶产业的经济利益驱动下,风景区发展历史上存
在农民放弃种田改种茶叶,特别 20 世纪 90 年代还存在林地被开垦为茶园的情况)对其演变产生重要影响。
3摇 结论与讨论
采用景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全度对武夷山风景名胜区景观生态安全度时空
分异特征进行分析,能够较好地反映研究区的景观生态安全时空状况,结果表明:1986—2009 年间风景区景
观生态安全度整体呈逐渐增加的趋势。 风景区景观生态安全度呈正的全局空间自相关,且总体相关程度增
强,尤其 1986 —1997 年间特别明显;风景区全局空间自相关性存在明显的尺度效应。 景观生态安全度的集
群结构在 1986—1997 年间发生了明显变化:高值鄄高值区向东部的溪东旅游服务区、西南部的星村镇区及溪
南景区扩散,而低值鄄高值区分布面积急剧萎缩,逐渐被低值鄄低值区所代替;南部大部分面积从随机分布格局
转变为集群分布格局。 景观生态安全度格局分布及集群分布的显著水平均发生了明显改变。 地形地貌、土壤
类型等结构因素对风景区景观生态安全度的空间分布起着决定性作用,而非结构因素(旅游开发建设、毁林
种茶、弃农种茶等人为活动)对生态安全度的演变产生重要影响。
景观中普遍存在着非线性动力学过程,是一种耗散结构系统。 当生态系统从外环境中不断吸取能量与物
质时,外界环境连续不断的负熵流使系统的总熵减小、有序性增大,最终形成远离平衡态的稳定结构[35]。 研
究区 1986—2009 年间因景区规划和旅游发展的需要,规划范围内建设用地成片开发,人类环境不断向建设用
地输入负熵流使得建设用地具有高的景观生态安全度。 1986—1997 年间在武夷山市政府大力扶持茶产业发
展的促进下,茶园面积增加,系统外不断输入的负熵维持了茶园的稳定性,提高了茶园的生态安全度。 然而,
建设用地、茶园生态安全度得以提高的同时,导致被它们占用的景观类型破碎度增加,尤其是基质景观马尾松
林面积的大量减少,马尾松林的生态安全度下降。 这表明生态安全度反映了景观类型或空间粒度上自身的安
全性和稳定性。 某景观类型或空间网格的生态安全度可能受区域内与其生态过程密切联系的其他景观类型
的制约,一种景观类型生态安全度的提高可能导致其他景观类型生态安全度的降低。
景观生态安全度可以从空间上直观反映出区域内生态安全状况[23],但对研究区生态安全有重要作用的
某些关键生态过程往往解释不足。 通过干扰度、优势度、分离度、脆弱度等构建的生态安全度对生态安全的解
释能力有待探讨。 另外,受研究者经验和知识水平等主观因素限制,景观生态安全度中脆弱度的赋值更多是
反映研究区内景观类型间的相对脆弱程度,景观生态分类上的差异也导致脆弱度赋值的普遍适用性较低。 因
此,如何提高脆弱度指数赋值的准确性或构建新的脆弱度指标,采用更加科学的研究方法研究景观生态安全
度等有待进一步完善。
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[32] 摇 吴玉鸣, 李建霞. 省域经济增长与电力消费的局域空间计量经济分析. 地理科学, 2009, 29(1): 30鄄35.
[35] 摇 郭晋平, 周志翔. 景观生态学. 北京: 中国林业出版社, 2007: 24鄄26.
7236摇 21 期 摇 摇 摇 游巍斌摇 等:武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 21 November,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Landscape spatial analysis of a traditional tibetan settlement based on landscape pattern theory and feng鄄shui theory:the case of
Zhagana, Diebu, Gansu Province SHI Lisha, YAN Lijiao, HUANG Lu, et al (6305)……………………………………………
Temporal鄄spatial differentiation and its change in the landscape ecological security of Wuyishan Scenery District
YOU Weibin,HE Dongjin,WU Liyun,et al (6317)
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Evaluation of eco鄄sustainability of roads in a tourism area: a case study within Yulong County JIANG Yiyi (6328)…………………
Study on the compactness assessment model of urban spatial form ZHAO Jingzhu, SONG Yu, SHI Longyu, et al (6338)……………
A multi鄄scale analysis of red鄄crowned crane忆s habitat selection at the Yellow River Delta Nature Reserve, Shandong, China
CAO Mingchang, LIU Gaohuan, XU Haigen (6344)
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Assessment and spatial distribution of water and soil loss in karst regions, southwest China
FAN Feide,WANG Kelin,XIONG Ying,et al (6353)
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Construction of an eco鄄environmental database for watershed鄄scale data: an example from the Tarim River Basin
GAO Fan, YAN Zhenglong, HUANG Qiang (6363)
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Reproductive allocation in dioecious shrub, Rhamnus davurica WANG Juan, ZHANG Chunyu, ZHAO Xiuhai, et al (6371)………
Age鄄dependent growth responses of Pinus koraiensis to climate in the north slope of Changbai Mountain, North鄄Eastern China
WANG Xiaoming, ZHAO Xiuhai, GAO Lushuang, et al (6378)
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Fine鄄scale spatial point patterns of Stipa krylovii population in different alpine degraded grasslands
ZHAO Chengzhang, REN Heng, SHENG Yaping, et al (6388)
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Community structure and population regeneration in remnant Ginkgo biloba stands
YANG Yongchuan, MU Jianping, TANG Cindy Q. ,et al (6396)
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Reproductive characteristics and adaptive evolution of pin and thrum flowers in endangered species, Primula merrilliana
SHAO Jianwen, ZHANG Wenjuan, ZHANG Xiaoping (6410)
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Leaf functional traits of four typical forests along the altitudinal gradients in Mt. Shennongjia
LUO Lu, SHEN Guozhen, XIE Zongqiang,et al (6420)
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Reclaimed soil properties and weathered gangue change characteristics under various vegetation types on gangue pile
WANG Liyan, HAN Youzhi, ZHANG Chengliang, et al (6429)
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Influence of fire on stands of Pinus massoniana in a karst mountain area of central Guizhou province
ZHANG Xi, CHUI Yingchun, ZHU Jun, et al (6442)
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Morphological and physiological adaptation of Caragana species in the Inner Mongolia Plateau
MA Chengcang, GAO Yubao, LI Qingfang, et al (6451)
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A comparative study on reasons of degenerated of Haloxylon ammodendron population in the western part of Gurbantunggut desert
SI Langming,LIU Tong,LIU Bin,et al (6460)
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Self鄄thinning of natural broadleaved forests in Baishilazi Nature Reserve ZHOU Yongbin, YIN You, YIN Mingfang, et al (6469)…
Population status and dynamic trends of Amur tiger忆s prey in Eastern Wandashan Mountain, Heilongjiang Province
ZHANG Changzhi, ZHANG Minghai (6481)
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The relationship between the occurrence of Colorado Potato Beetle, Leptinotarsa decemlineata, and rivers based on GIS: a case
study of Shawan Country LI Chao, ZHANG Zhi, GUO Wenchao, et al (6488)…………………………………………………
Occurrence dynamics and trajectory analysis of Cnaphalocrocis medinalis Guen佴e in Xing忆an Guangxi Municipality in 2010
JIANG Chunxian, QI Huihui, SUN Mingyang, et al (6495)
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Adaptability of B鄄biotype Bemisia tabaci (Gennadius) to Host Shift ZHOU Fucai, LI Chuanming, GU Aixiang, et al (6505)………
Structural change analysis of cecal bacterial flora in different poultry breeds using PCR鄄DGGE LI Yongzhu,Yongquan Cui (6513)…
Effect of chicken manure鄄amended copper mine tailings on growth of three leguminous species, soil microbial biomass and enzyme
activities ZHANG Hong, SHEN Zhangjun, YANG Guide, et al (6522)…………………………………………………………
Physiological response of Microcystis to solar UV radiation WANG Yan, LI Shanshan, LI Jianhong, et al (6532)……………………
Relationship between cell volume and cell carbon and cell nitrogen for ten common dinoflagellates
WANG Yan,LI Ruixiang,DONG Shuanglin,et al (6540)
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The community structure and abundance of microcystin鄄producing cyanobacteria in surface sediment of Lake Taihu in winter
LI Daming, KONG Fanxiang,YU Yang, et al (6551)
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Influence of green belt structure on the dispersion of particle pollutants in street canyons
LIN Yinding, WU Xiaogang, HAO Xingyu, et al (6561)
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Spatio鄄temporal variation analysis of urbanization and land use benefit of oasis urban areas in Xinjiang
YANG Yu, LIU Yi, DONG Wen, et al (6568)
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Nitrate contamination and source tracing from NO-3 鄄啄15N in groundwater in Weifang, Shandong Province
XU Chunying, LI Yuzhong, LI Qiaozhen, et al (6579)
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The impact of rising temperature on spring wheat production in the Yellow River irrigation region of Ningxia
XIAO Guoju, ZHANG Qiang, ZHANG Fengju, et al (6588)
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A new hyperspectral index for the estimation of nitrogen contents of wheat canopy
LIANG Liang, YANG Minhua, DENG Kaidong, et al (6594)
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The feature of N2O emission from a paddy field in irrigation area of the Yellow River
ZHANG Hui,YANG Zhengli,LUO Liangguo, et al (6606)
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Review and Monograph
Research perspective for the effects of nitrogen deposition on biogenic volatile organic compounds
HUANG Juan, MO Jiangming, KONG Guohui, et al (6616)
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Recruitment limitation of plant population: from seed production to sapling establishment
LI Ning, BAI Bing, LU Changhu (6624)
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Scientific Note
Response of anatomical structure and photosynthetic characteristics to low light stress in leaves of different maize genotypes
DU Chengfeng, LI Chaohai, LIU Tianxue, et al (6633)
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2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 21 期摇 (2011 年 11 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 21摇 2011
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