天宝岩国家级自然保护区森林景观格局动态及其环境效应研究

摘要

以天宝岩国家级自然保护区为研究对象,运用3S技术,基于1992年和2001年两期的TM图、2004年二类调查数据和1:10万地形图等数据,从森林景观格局、物种多样性、土壤异质性、景观格局的环境因子解析、景观格局与环境的关系及其尺度效应分析等方面对天宝岩不同森林景观格局及其环境效应进行定量研究,结果如下:
　　 (1)天宝岩景观格局演变特征分析:常绿阔叶林和常绿针阔混交林为该研究区的优势景观类型,二者占总面积的75％。除常绿针阔混交林外,各森林景观类型面积均呈增加趋势,以竹林的面积增幅最大为32.94 hm2,其次是常绿阔叶林,其面积增加32.22 hm2,落叶阔叶林的面积增幅最小。泥潭藓沼泽的破碎度、分离度和斑块密度最大,分别为0.511、5.835、0.163,且呈减少的趋势,常绿阔叶林的斑块形状指数、斑块形状近圆指数和分维数值较大,分别为1.916、0.706、1.084,亦呈下降的趋势,而落叶阔叶林和泥潭藓沼泽的斑块形状指数和分维数都接近于1,且斑块形状近圆指数在0.4左右,各森林景观类型的指数变化不明显。天宝岩自然保护区总体景观多样性、均匀度有所增加,优势度有所减少,但3个指标的变化幅度都很小。
　　 (2)天宝岩不同森林景观物种多样性:不同森林景观类型群落科、属区系分布存在一定的相似性,以热带性质与亚热带性质的科、属量上均占较大比例,其中竹林、针阔混交林、落叶阔叶林等科、属数较多,而山顶矮曲林和灌草丛较少。天宝岩不同森林景观类型各层物种均匀度、多样性指数大小次序一致,为灌木层>草本层>乔木层；而丰富度表现为灌木层>乔木层>草本层,不同森林景观类型多样性比较结果表明:常绿阔叶林>落叶阔叶林>常绿针叶林>针阔混交林>山顶矮曲林>竹林>灌草丛。
　　 (3)天宝岩不同森林景观土壤异质性及其内演机制:除灌草丛和泥炭藓沼泽外,各森林景观类型土壤理化性质良好,其中泥潭藓沼泽具有极强的蓄水、调节水文的能力和较高养分含量,但在通气性和渗透性能方面却不如其他林型；不同景观类型土壤各层次间养分含量差异性分析结果表明,常绿阔叶林、竹林、灌草丛和泥潭藓沼泽的土壤各层间N含量达到了显著水平,其他林型不显著；泥潭藓沼泽、落叶阔叶林和灌草丛的P含量各层间差异性达到极显著或显著,其他林型亦不显著；除泥潭藓沼泽和山顶矮曲林的K含量差异性极显著外,其他亦不显著；此外,常绿阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林和竹林在养分储量上占绝对优势。乔木层中物种多样性指数与土壤理化性质的关系均不显著,灌木层中物种丰富度、Brillouin指数、Shannon—Wiener多样性指数与土壤容重的相关性分别为-0.84、-0.77、-0.75,且这3种指数与有效蓄水量、总蓄水量和渗透率的相关系数为0.72～0.93,与土壤P相关系数高达0.83(H′-P2)、0.81(H′-P3)；草本层物种多样性与总蓄水量之间的关系密切,为0.86～0.91,与其他因子关系不显著。
　　 (4)不同森林景观格局与环境因子的关系:各景观类型在海拔、坡度和坡向上的分布情况较为不均匀。竹林分布范围最广,在1400m以下,皆有分布。常绿阔叶林和针阔混交林主要分布于中海拔；其他特殊景观类型的分布较为集中,落叶阔叶林集中分布在1000m左右,山顶矮曲林分布于1200m以上,泥潭藓分布于1000-1400m,灌草丛在800m以上才有分布。常绿针叶林、常绿阔叶林和针阔混交林多分布于中等坡度(5-35°),山顶矮曲林适宜分布于较高坡度,落叶阔叶林、灌草丛和泥潭藓沼泽适宜分布在较低坡度上。竹林在各坡向上的分布较为均匀,常绿阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林和山顶矮曲林在半阴坡和半阳坡上的分布最多,而其他坡向上分布的较少,落叶阔叶林约有一半以上分布在半阴坡,灌草丛和泥潭藓沼泽的分布极不均匀,灌草丛多分布在阳坡和半阳坡,泥潭藓沼泽则在阴坡和半阴坡上分布地最广。
　　 (5)不同森林景观格局与环境关系的尺度效应:随着取样尺度的变小(sealel～scale5),各特征值之和呈增大趋势,依次为:3.137、3.349、3.484、4.660及4.848；而累积物种.环境解释量和种类.环境相关系数皆呈先增后减的趋势,分别在scale3和scale2达到最大；景观类型分布呈现较为明显的纬度梯度规律(纬度与第一轴的相关系数:-0.354～-0.604)和垂直分布规律(海拔与第一轴的相关系数:-0.597～-0.835),其中沿纬度梯度上分布的景观类型依次为:竹林→落叶阔叶林→针阔混交林→农田→常绿阔叶林→常绿针叶林→山顶矮曲林→灌草丛→泥潭藓沼泽；在较低海拔上分布的景观类型主要有竹林和农田,在较高海拔上分布着泥潭藓沼泽、灌草丛和山顶矮曲林；景观格局与环境关系具有尺度效应,随着取样尺度变小略有变化。

目录

文摘

英文文摘

第1章 前言

1.1 景观格局研究

1.2 景观异质性研究

1.2.1 物种多样性研究

1.2.2 土壤异质性研究

1.3 景观格局与环境关系研究

1.3.1 景观格局的地形解析

1.3.2 景观格局与环境关系的尺度研究

第2章 研究区概况、研究内容及其研究意义

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 自然条件

2.1.3 自然资源

2.1.4 人文条件

2.2 研究内容和研究意义

2.2.1 研究内容

2.2.2 研究意义

第3章 天宝岩森林景观格局特征分析

3.1 研究方法

3.1.1 遥感数据处理

3.1.2 景观格局指数测度方法

3.2 结果与分析

3.2.1 天宝岩森林景观总体特征

3.2.2 天宝岩森林景观斑块特征

3.2.3 景观异质性分析

第4章 天宝岩不同森林景观物种多样性分析

4.1 研究方法

4.1.1 样地设置与调查

4.1.2 物种多样性分析方法

4.2 结果与分析

4.2.1 种子植物科、属的区系特征分析

4.2.2 天宝岩不同森林景观类型物种多样性分析

4.2.3 天宝岩森林景观总体物种多样性分析

第5章 天宝岩不同森林景观土壤异质性分析

5.1 研究方法

5.1.1 土壤样地调查方法

5.1.2 土壤理化性质测定及计算方法

5.1.3 土壤特征分布图的建立

5.2 结果与分析

5.2.1 不同森林景观类型土壤空间分布特征

5.2.2 不同森林景观类型土壤水源涵养能力特征

5.2.3 不同森林景观类型养分异质性分析

5.2.4 不同森林景观类型物种多样性与土壤异质性的关系

第6章 天宝岩不同森林景观格局与环境因子的关系分析

6.1 研究方法

6.1.1 遥感信息提取

6.1.2 分析方法

6.2 结果与分析

6.2.1 天宝岩不同森林景观类型海拔分布规律

6.2.2 天宝岩不同森林景观类型坡度分布规律

6.2.3 天宝岩不同森林景观类型坡向分布规律

第7章 天宝岩不同森林景观格局与环境关系的尺度效应分析

7.1 研究方法

7.1.1 数据处理

7.1.2 网格样点取样

7.1.3 典范对应分析

7.2 结果与分析

7.2.1 排序轴特征值的比较

7.2.2 森林景观格局与环境关系

7.2.3 森林景观格局与环境关系的尺度效应

7.2.4 森林景观内演机制与尺度关系

第8章 结论与讨论

8.1 结论

8.2 讨论

参考文献

致谢