贾鲁河郑州段植物多样性与景观格局梯度变化分析

摘要

本文利用郑州市2008年春季航片的一部分和2005年郑州市土地利用现状图，以贾鲁河郑州段为例（研究区域沿贾鲁河中心线向两侧各扩展600米，从西南荥阳贾峪镇到东北中牟边界长约57km），结合2008年7月GPS野外调查数据，对航片进行景观判读分类，并通过最小面积法在研究区域内设置样方调查植物多样性。研究区域景观分为耕地、建设用地、林地和水体等四种类型，根据地形、道路和河流等因素把研究区域划分为上游远郊区（第一梯度）、上游近郊区（第二梯度）、城市河流区（第三梯度）、下游河流区（第四梯度）等四个梯度。景观格局研究共选取斑块数、斑块密度、边缘密度、平均形状指数、景观多样性指数、景观优势度指数、景观均匀度指数、景观丰富度指数、景观距离指数、景观分离度指数和景观破碎化指数等11个参数，植物多样性研究选取丰富度指数、多样性指数、pielou均匀度指数和优势度指数等4个参数，借助AUTOCAD、SPASS、EXCEL、FRAGSTATS等软件对贾鲁河的景观空间格局特征和植物多样性特征进行数据计算和结果分析，并根据景观生态学理论和恢复生态学理论提出景观空间格局优化和植物多样性保护的措施，为郑州段贾鲁河的生态恢复和建设提供科学依据。研究结果如下： 景观组分结构分析结果显示：各梯度耕地类型空间占有比例分别为47.74％、42.74％、27.7％、46.4％；林地类型空间占有比例分别为31.91％、26.04％、12.91％、12.98％；建设用地空间占有比例分别为13.98％、22.38％、53.9％、18.1％；水体空间占有比例分别为6.37％、8.84％、5.57％、22.6％。对其进行对比分析得出，城市化程度较高的梯度以建设用地为主，耕地面积和河流面积相对较小，城市化程度较低的梯度以耕地和林地为主，其中下游河流区由于距离黄河较近，存在大面积鱼塘因此水体比重相对较高。城市化进程中所产生的需求对郑州段贾鲁河两岸土地利用方式有着较大的影响。 景观多样性梯度变化分析结果显示：景观多样性指数、景观均匀度指数、优势度指数能够反映研究区域内的景观多样性特征，其中前两者排列顺序为第四梯度>第二梯度>第一梯度>第三梯度，优势度指数排列顺序与前两者相反，反映出城市河流区中建设用地斑块类型占主导地位，而下游河流区的景观斑块类型比较平均，没有明显的占主导地位的景观类型，同时说明第四梯度景观多样性较大，具有较高的生态稳定性，而第三梯度景观多样性较小，生态系统较不稳定。 景观破碎度分析结果显示：第一梯度中林地的破碎化指数较高而水体的较低，表明了林地类型斑块的破碎度较高，主要是由地形条件影响所致，水体破碎度较小连续性最好。第二梯度中林地类型的破碎化指数较高，耕地较小，表明了林地受人为干扰最严重，耕地类型破碎化程度较小。第三梯度水体破碎化指数较高，而建设用地较小，表明水体类型受人为干扰最严重，建设用地为基质斑块连接度最高。第四梯度水体破碎化程度较高建设用地较小，表明该梯度分布有很多的鱼塘，受人为干扰最严重，建设用地斑块很少而其比较集中。 景观斑块形状梯度变化分析显示：边缘密度指数反映各梯度的斑块形状特征，第一梯度>第四梯度>第二梯度>第三梯度。表明了上游远郊区多为山地斑块形状较为复杂，而城市河流区距离城市最近，受城市化进程影响较大，斑块形状相对较为规则。平均形状指数反映各梯度内不同景观类型的斑块形状特征，其中耕地、建设用地沿梯度方向变化均成下降趋势，水体沿梯度变化方向呈上升趋势，林地随着城市化程度的增大而降低，表明了耕地、建设用地、林地斑块形状随着地形由起伏过渡到平坦和人为干扰因素的增加，而水体则降低。 植物组成结构分析结果显示：木本植物中杨柳科、蔷薇科、豆科、木犀科的物种较多，其他科出现较少，草本植物中菊科和禾本科出现的植物种较多，植物种基本为乡土树种，引进的优良植物种不多且数量较少。城市河流区植物多样性、均匀度和丰富度较高而下游河流区较低，上游远郊区的优势度较高，上游近郊区优势度较低，随着与城市中心距离的增大，植物多样性、均匀度、丰富度呈上升趋势，表明了研究区域内城市化进程对研究区域内的物种组成结构有较大的影响。 优化措施：增加城市河流区的林地、水体的面积，提高城市河流区的景观多样性，从而增大它的生态稳定性；保护梯度3的耕地、林地斑块类型，使建筑空间与绿色空间相互渗透：拓宽河道，采用生态驳岸，恢复河流弯曲的自然形态，增加水体景观类型在贾鲁河流域的比重；加强连通性，在节点处进行立体交叉和连续性绿地布局规划；重点保护贾鲁河水系两侧目前分布或曾经分布的湿地、林地、风景区、历史文化遗迹等生态敏感区，满足郑州市对生态环境的需求；通过大力推广农林复合系统的应用，提高资源的利用率、涵养水源、保持水土，并提高绿色生产力；深入挖掘乡土植物种类的潜力，加大对优良乡土植物的应用，同时适度引进外地相似生境植物种类，把人为干扰对植物多样性的影响导入良性轨道。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 文献综述

1.1 基本概念

1.1.1 景观生态学

1.1.2 恢复生态学

1.1.3 景观格局

1.1.4 植物多样性

1.2 国内外研究进展

1.2.1 物种多样性国内外研究进展

1.2.2 景观格局变化国内外研究进展

1.3 相关理论

1.3.1 岛屿生物地理学理论

1.3.2 自然等级理论

1.4 问题与展望

1.4.1 存在问题

1.4.2 展望

2 引言

2.1 研究背景

2.1.1 城市的快速扩张和更新

2.1.2 环境背景

2.2 研究意义

3 研究内容和方法

3.1 研究范围及区域概况

3.1.1 研究范围

3.1.2 景观梯度划分

3.1.3 研究区域概况

3.1.4 自然景观特征

3.1.5 人文景观特征

3.2 贾鲁河流域景观格局梯度变化研究

3.2.1 景观类型分类

3.2.2 景观指数的选择

3.3 贾鲁河流域植物物种多样性梯度变化研究

3.3.1 研究范围内植物资源

3.3.2 研究范围内植物物种组成结构

3.4 研究方法

3.4.1 贾鲁河郑州段景观格局研究方法

3.4.2 植物物种多样性研究方法

3.4.3 技术路线图

4 结果与分析

4.1 贾鲁河流域景观格局梯度变化分析

4.1.1 景观类型组成梯度变化分析

4.1.2 斑块水平指数分析

4.1.3 景观水平指数分析

4.2 植物物种多样性分析

4.2.1 物种组成分析

4.2.2 物种结构研究

5.结论与讨论

5.1 结论

5.1.1 景观格局组分结构分析

5.1.2 景观多样性特征分析

5.1.3 景观破碎度特征分析

5.1.4 景观斑块形状特征分析

5.1.5 植物物种组成结构特征分析

5.1.6 优化措施

5.2 讨论

参考文献

附表