基于景观格局和连接度评价的生态网络方法优化与应用
发布时间：2021-08-30 08:40
景观生态学中常凭借最小累积阻力模型构建目标种生态网络,以提升破碎栖息地间的景观连接度,缓解生境破碎化负面影响.但传统最小累积阻力生态网络方法缺乏对生态网络的效用验证,对研究地的景观结构变化与生态过程的影响认识不足.本研究运用景观格局指数与连接度概率指数,定量评价生态网络构建前后的研究地景观结构与连接度特征,并以崇左白头叶猴栖息地生态网络为例,详尽叙述此生态网络方法的优化与应用过程.通过对白头叶猴栖息地斑块进行辨认、踏脚石斑块识别,对研究地用地类型进行划分并进行阻力赋值,运用最小累积阻力模型生成了20条白头叶猴栖息地生态网络廊道;然后利用景观结构指数与连接度概率指数结合的方法,对生成的生态网络结构和功能连接度进行评价.结果表明:凭借最小累积阻力模型构建的目标种生态网络,能有效提升栖息地生境的完整性和连续性,降低总体破碎化水平,并改善生境质量.同时,该生态网络构建能提升生境景观的结构连接度与功能连接度,且两方面的连接度变化在结果上具有极显著的一致性（R2=98.3%,P<0.01）.生态网络带来的景观结构方面变化与功能连接度的关联性不强,两种指数间的相互关系不如...
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区域位置及用地类型图Fig．1Locationofthestudyareaandthetypesoflanduse．图中数字表示踏脚石斑块Numberofpictureindicatedassteppingstone．
Village60人类活动频繁，白头叶猴通常不会主动靠近水域Water100包括河流、水库、鱼塘，暂未有观测记录发现白头叶猴穿越灌溉水渠Irrigationchannel40灌溉用水体，水深＜0．5m、宽1～2m，白头叶猴在田间活动时穿越岩溶石山Karstrockymountain10白头叶猴的主要栖息地和栖息场所，供其躲避天敌与人类干扰农田Farmland30大量观测记录发现，白头叶猴时常穿越至农田偷吃庄稼人工桉树林Artificialeucalyptusforest30大量观测记录发现，白头叶猴时常在人工林树梢端活动图2研究区不同土地利用类型的阻力值设定Fig．2Ｒesistancevalueofdifferentlandusetypesinthestudyarea．依据该阻力值设定，生成研究地景观阻力表面(图2)．1.3.3生态网络生成凭借最小累积阻力模型生成生态廊道．该方法基于栅格化的景观阻力表面，运用简单代数法则，加权计算起始点(源)与目标地之间的阻力累积最小或费用距离最短的物种迁移路径［31，34］．该模型可计算目标物种所在起始点与目标地间栅格的累积阻力成本．在不改变不同土地利用类型间阻力大小顺序的前提下，其最终路径结果不受具体阻力值数值的影响［35］．最小累积阻力模型所用算法为图论数学中结点/连接线像元制图表达的算法．该模型对垂直或水平相邻像元阻力成本的计算公式如下:a1=(cost1+cost2)/2该模型沿对角线方向阻力成本的算式如下:a2=1．414214(cost2+cost3)/2最终的累积阻力成本的计算公式如下:accum_cost=∑ni=1ai式中:cost1为像元1的阻力成本;cost2为像元2的阻力成本;cost3为像元3的阻力成本;
20，41－42］．因此，为了对比不同水平过程上的景观结构与功能连接度指数，将1200m下的PC指数对应斑块类型水平上的景观指数，并将最大距离等级3000m下的PC指数对应景观水平上的景观指数，作为不同水平过程的指数，进行相关分析及显著性检验．相关系数的取值范围为0～1，其值越大，说明相应的结构连接度指数与功能连接度指数一致性越高．显著性结果P＜0．05为显著，P＜0．01为极显著．2结果与分析2.1生态网络构建共划定20条生态廊道将栖息地和踏脚石相连接(图3)．其中，栖息地与踏脚石间有6条生态廊道(廊道1～6)，踏脚石与踏脚石间有14条生态廊道(廊道7～20)，主要用地类型为农田和人工桉树林．另外，高速公路S60、G322和二级公路S213对研究区域分隔作用明显，4条廊道(廊道4、5、19和20)不得不跨越这些生态断裂点，才能实现连接．2.2研究区景观格局变化特征对研究地生境现状和生态网络规划进行景观格局分析，得到斑块类型水平和景观水平上的各景观指数．从斑块类型水平上看，生态网络的CA增加了768．77hm2，PLAND增加，在生态学意义上，生境图3生态网络的划定Fig．3Delineationonecologicalnetworks．图中数字表示生态网络廊道Numberofpicturesindicatedtheecologi-calcorridors．斑块面积及其所占景观比分越大，连通性越高，越利于生物多样性留存及物种保护．同时，反映单位面积斑块数的PD有所下降，反映最大生境斑块比分的LPI提高，表明生境斑块的破碎化程度明显降低，整体性更强．反映斑块周长和面积比率的LSI上升，表明生态网络斑块形状的复杂性增加．反映景观中
本文编号：3372455
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区域位置及用地类型图Fig．1Locationofthestudyareaandthetypesoflanduse．图中数字表示踏脚石斑块Numberofpictureindicatedassteppingstone．
Village60人类活动频繁，白头叶猴通常不会主动靠近水域Water100包括河流、水库、鱼塘，暂未有观测记录发现白头叶猴穿越灌溉水渠Irrigationchannel40灌溉用水体，水深＜0．5m、宽1～2m，白头叶猴在田间活动时穿越岩溶石山Karstrockymountain10白头叶猴的主要栖息地和栖息场所，供其躲避天敌与人类干扰农田Farmland30大量观测记录发现，白头叶猴时常穿越至农田偷吃庄稼人工桉树林Artificialeucalyptusforest30大量观测记录发现，白头叶猴时常在人工林树梢端活动图2研究区不同土地利用类型的阻力值设定Fig．2Ｒesistancevalueofdifferentlandusetypesinthestudyarea．依据该阻力值设定，生成研究地景观阻力表面(图2)．1.3.3生态网络生成凭借最小累积阻力模型生成生态廊道．该方法基于栅格化的景观阻力表面，运用简单代数法则，加权计算起始点(源)与目标地之间的阻力累积最小或费用距离最短的物种迁移路径［31，34］．该模型可计算目标物种所在起始点与目标地间栅格的累积阻力成本．在不改变不同土地利用类型间阻力大小顺序的前提下，其最终路径结果不受具体阻力值数值的影响［35］．最小累积阻力模型所用算法为图论数学中结点/连接线像元制图表达的算法．该模型对垂直或水平相邻像元阻力成本的计算公式如下:a1=(cost1+cost2)/2该模型沿对角线方向阻力成本的算式如下:a2=1．414214(cost2+cost3)/2最终的累积阻力成本的计算公式如下:accum_cost=∑ni=1ai式中:cost1为像元1的阻力成本;cost2为像元2的阻力成本;cost3为像元3的阻力成本;
20，41－42］．因此，为了对比不同水平过程上的景观结构与功能连接度指数，将1200m下的PC指数对应斑块类型水平上的景观指数，并将最大距离等级3000m下的PC指数对应景观水平上的景观指数，作为不同水平过程的指数，进行相关分析及显著性检验．相关系数的取值范围为0～1，其值越大，说明相应的结构连接度指数与功能连接度指数一致性越高．显著性结果P＜0．05为显著，P＜0．01为极显著．2结果与分析2.1生态网络构建共划定20条生态廊道将栖息地和踏脚石相连接(图3)．其中，栖息地与踏脚石间有6条生态廊道(廊道1～6)，踏脚石与踏脚石间有14条生态廊道(廊道7～20)，主要用地类型为农田和人工桉树林．另外，高速公路S60、G322和二级公路S213对研究区域分隔作用明显，4条廊道(廊道4、5、19和20)不得不跨越这些生态断裂点，才能实现连接．2.2研究区景观格局变化特征对研究地生境现状和生态网络规划进行景观格局分析，得到斑块类型水平和景观水平上的各景观指数．从斑块类型水平上看，生态网络的CA增加了768．77hm2，PLAND增加，在生态学意义上，生境图3生态网络的划定Fig．3Delineationonecologicalnetworks．图中数字表示生态网络廊道Numberofpicturesindicatedtheecologi-calcorridors．斑块面积及其所占景观比分越大，连通性越高，越利于生物多样性留存及物种保护．同时，反映单位面积斑块数的PD有所下降，反映最大生境斑块比分的LPI提高，表明生境斑块的破碎化程度明显降低，整体性更强．反映斑块周长和面积比率的LSI上升，表明生态网络斑块形状的复杂性增加．反映景观中
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