气候变化下的闽南地区景观连接度评估与生态廊道构建

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全球气候变化与高强度的人类活动是导致景观格局演变的两大主要驱动因素。土地利用变化作为人类活动的主要表现形式与气候变化共同作用于景观生态系统,成为景观破碎化、生物多样性减少的重要推手。完整、连续的景观格局是有效地维持景观功能与生态过程的关键,因而景观连接度、景观廊道模拟的研究已受到学界广泛关注,成为景观生态学研究的热点。景观连接度是对生境斑块间功能与生态过程有机联系的测度,探究气候变化与人类活动对景观连接度的作用机理有利于缓解景观格局演变过程的不良影响,对物种迁移、生态流等相关研究也具有十分重要的意义。本文以闽南地区(又称闽三角,厦门市、泉州市、漳州市)作为研究区域,通过对该区域内研究对象自然属性赋值的方法评价分析了人类影响的时空动态变化;其次借鉴水文分析原理创新性的提出气候变化影响下的景观连接度评价方法,模拟物种从高温斑块向低温斑块迁移的温度梯度路径与高低降水斑块间的降水量梯度路径,定量评价闽三角地区气候变化下的景观连接度时空分布;在景观连接度评价结果的基础上模拟出气候梯度的潜在物种迁移廊道,并识别出对景观连接度有关键影响的瓶颈点与预警点。主要研究内容和结论如下:(1)闽三角人类影响时空动态演变。基于人类活动强度将研究区域土地利用划分为自然、半自然与非自然三种属性,评估了2000-2015年闽三角人类活动对景观格局、生态结构及功能的影响。结果表明,近年来日益剧烈的人类活动对闽三角地区生态环境产生了极大影响,人类影响在空间上呈自东向西、沿海向内陆递减趋势分布,三市从高到低依次为厦门市>泉州市>漳州市;时间上,人类影响呈攀升的趋势。此外,极高人类影响区域扩张幅度较大,中、低人类影响斑块破碎化趋向显著,其中以漳州人类影响变化最为剧烈。(2)气候变化下的景观连接度评价模拟。本研究创新了气候因素梯度(“高温”到“低温”、“高降水”到“低降水”、“低降水”到“高降水”)的景观连接度评价模型,模拟气候变化与人类活动胁迫下的闽三角地区景观连接度。较高的气温连接度主要分布于泉州市西南部、漳州市西部、南部等生境完整、气候异质性显著的山地,较低的人口密度与林地的土地利用类型也是产生高连接度的关键因素,平原、沿海区域由于人类开发强度及人口密度较高,自然半自然斑块破碎化严重,因而斑块内、相邻斑块间无法形成有效的连接。2000-2015年间,闽三角地区气温景观连接度整体呈小幅度下降,而在自然属性景观类型转变为半自然属性时出现大幅度升高。降水连接度分布趋势与气温连接度相似,表现为内陆高而沿海低,且高连接度区域多位于较大的自然半自然斑块内,但在斑块内部有着更清晰的降水梯度路径,连接度变化呈明显汇集趋势,降水增加时向斑块边缘汇集,降水减少时向斑块中心集中。(3)温度梯度路径与景观连接度弹性模拟。基于气温景观连接度评价结果,模拟构建温度梯度路径的物种迁移廊道,识别廊道的交汇节点,以人类影响为指标验证划分节点中影响廊道效率的瓶颈点与预警点。漳州分布有近2/3数量的闽三角生态廊道与生态节点,连接高温与低温区的生态廊道集中分布于气候差异较大的山区,生态廊道也较长,而沿海城市区周边的廊道稀疏且较短小。90%的瓶颈点位于半自然属性的林地,支撑了大部分生境和物种迁移,87%位于高人口密度区,对其连接产生限制。预警点多分布于高连接度区,部分重要生态节点的自然环境受到破坏,其生态连接作用越来越弱。(4)气候景观连接度评价及生态廊道构建工具。基于创新的气候景观连接度评估方法,本研究设计开发了一个ArcGIS平台的自定义工具,通过数据输入、阻力层叠加、气候因素等级划分、气候流向确定、流向累积阻力计算、生态廊道提取及生态节点识别等几个部分实现气候连接度评价与生态廊道模拟的功能。本文的主要创新点包括:(1)构建了气候变化下景观连接度评价的方法模型,并基于此设计开发ArcGIS的自定义工具,完成了闽三角地区气候景观连接度评估;(2)在温度梯度景观连接度模拟中拓展了瓶颈点与预警点的研究,识别出影响生境闽三角区域景观连接的关键节点;(3)初步探索了闽三角地区降水梯度景观连接度,完善了气候变化(气温、降水)下景观连接度的研究。
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