（生态学专业论文）城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响.pdf

复旦大学硕士学位论文 国家自 然科学基余4点项日 ( 3 9 9 3 0 0 4 0 ) “ 沪嘉杭地区城镇发展的区域生态服务功能及调控机理”部分研究成果 摘要 选取正在迅速城镇化的余杭地区，按其自 然环境梯度设置调查样带，借 助g i s 软 件m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 6 .5 s c p ， 利用1 : 1 0 0 0 0 山 林 植被现状图、 地 理测绘图及森林资源二类调查报告等相关图件资料，结合实地调查，进行屏幕 数字化。在此基础上，对景观单元特征指数 ( 斑块数、斑块密度、边界密度) 、 景观异质性指数 ( 破碎度指数、蔓延度指数、景观多样性指数、优势度指数、 均匀度指数)和鸟类群落多样性指数进行分析。结果表明，城镇发展导致各种 自 然，半自 然和人工景观的变化，由 这些各种不同景观交错形成的城乡交错区 和农林交错区表现为较高的景观破碎化，斑块密度、边界密度和破碎度指数明 显高于邻近区域，景观多样性程度也较高;城区人工景观规划单一。异质性程 度较低;林区则由于主要由 人工种植的次生林构成，结构简单，景观多样性最 低。余杭地区城镇化带来的森林景观破碎度增加并没有威胁其维持林区鸟类多 样性的能力。随着景观斑块破碎度的增加，斑块密度的加大，林区鸟类多样性 没有明显变化。 另一方面，随着森林破碎度增加， 周长面积比 增高、 林缘增长， 林缘农田 村居鸟类明显增多，物种丰富度与多度提高。景观多样性指数对鸟类 多样性指数之间具明显相关性，景观多样性高的交错区域，鸟类多样性也高于 令 5 近区域。 关键词:余杭瓶窑森林景观景观格局鸟类群落鸟类多样性 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 i mp a c t s o f l a n d s c a p e s p a t i a l s t r u c t u r e o n t h e a v i a n d i v e r s i t y i n t h e t o w n a n d i t s s u r r o u n d i n g a r e a ab s t r a c t w e i n v e s t i g a t e d t h e r e l a t i o n s h ip b e t w e e n l a n d s c a p e s t r u c t u r e a n d b i r d s p e c i e s d i v e r s i t y i n t h e y u h a n g u r b a n a n d s u b u r b a n a r e a , z h e j i a n g p r o v i n c e . a ft e r f i e l d s u r v e y s , c o v e r m a p s w i t h a s c a l e o f 1 : 1 0 0 0 0 , r e p o rt o f f o r e s t s r e s o u r c e a n d t h e r e l a t e d d a t e w e r e c o l l e c t e d , a n d t h e g i s t e c h n i q u e s u p p o rt e d b y ma p l n f o s o ft w a r e w as u s e d t o d i g i t i z e t h e m a p s a n d t o c o n s t r u c t a d a t a b a s e o f t h e l a n d s c a p e i n p i n g y a o . r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e i n c r e as e o f f o r e s t fr a g m e n t a t i o n w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f u r b a n i z a t io n d i d n o t l e a d t o t h e d e c r e a s e o f f o r e s t b i r d d i v e r s i t y . o n t h e o t h e r h a n d , t h e e x p a n s i o n o f t h e i n t e r f a c e b e t w e e n f o r e s t p a t c h a n d f a r m l a n d a s r e s u l t s o f f o r e s t f r a g m e n t a t i o n p r o d u c e d m o r e s p a c e a l o n g t h e e d g e o f f o r e s t s t a n d s w h i c h c o n s e r v e d m o r e f a r m - l a n d b i r d s a n d v i l l a g e b i r d s , a n d t h e s i z e o f i t s b i r d c o m m u n i t y b e c a m e l a r g e r . a l s o w e s a m p l e d b i r d s in 5 l a n d s c a p e s in c l u d i n g u r b a n a r e a , u r b a n - r u r a l i n t e r f a c e , a g r i c u l t u r a l a r e a , a g r o - f o r e s t r y a r e a a n d f o r e s t a r e a i n p i n g y a o , w h i c h r e p r e s e n t e d a e n v i r o n m e n t a l g r a d i e n t f r o m t h e a rt i f i c i a l l a n d s c a p e t o t h e s t a n d s . f o r e s t l a n d s c a p e p a t c h a n d h e t e r o g e n e i t y i n d i c e s w e r e c h o s e n t o a n a l y z e q u a n t i t a t i v e l y t h e r e l a t i o n s h ip b e t w e e n a v i a n d i v e r s it y a n d l a n d s c a p e s t r u c t u r e . w e f o u n d t h e l a n d s c a p e d i v e r s i t y i n d e x i n a g r o - f o r e s t r y a r e a w as h i g h e s t , a n d i t w as l o w e s t i n f o r e s t a r e a . t h e l a n d s c a p e w a s b e c o m i n g m o r e fr a g m e n t e d b o t h i n u r b a n - r u r a l i n t e r f a c e a n d a g r o - f o r e s t r y a r e a t h a n t h e i r n e i g h b o r i n g r e g i o n s . 复旦大学硕士学位论文 b y c o m p a r i n g t h e l a n d s c a p e i n d e x w i t h t h e a v i a n d i v e r s i t y i n d e x , o u r r e s u l t s s h o w e d t h a t l a n d s c a p e p a t c h d e n s i t y ( p ) , l a n d s c a p e p e r i m e t e r d e n s i t y( 勒 a n d l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n i n d e x ( f ) w e r e h ig h e r d i s t i n c t l y i n u r b a n - r u r a l i n t e r f a c e a n d a g r o - f o r e s t r y a r e a t h a n t h e i r a d j a c e n t r e g i o n s , a n d s o w a s t h e a v i a n d i v e r s i t y i n d e x . f u r t h e r m o r e , t h e b i r d s p e c i e s d iv e r s it y v a r i e d w i t h c o r r e s p o n d i n g l a n d s c a p e d i v e r s i t y i n d e x ( h) . t h a t m e a n s u r b a n - r u r a l i n t e r f a c e a n d a g r o - f o r e s t r y a r e a p l a y a n i m p o r ta n t r o l e i n t h e b i o d i v e r s it y c o n s e r v a t i o n w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f u r b a n i z a t io n i n s ma l l t o wn s i n c h i n a . k e y w o r d s : y u h a n g p i n g y a of o re s t l a n d s c a p e l a n d s c a p e s t r u c t u r e b i r d c o m m u n i t ya v i a n d i v e r s i t y 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 1 . 引 言 1 . 1 生态系统服务的概念及内涵 作为生态系统服务研究在西方兴起的标志性著作， 自 然服务: 人类社会对自 然生态系 统的 依赖( d a i l y , g . 1 9 9 7 ) 对生态系统服务给出 如下定义:生态系统服务是支持和满足人 类生存的自 然系统及其组成物种的 状况和过 程i 。 该定义强调了 三点:生 态系统服务 对人 类生存的支持， 发挥服务的主体是白 然生态系统， 自 然生态系统通过状况和过程发挥服务。 1 9 9 7年， c a i rn s 江 从生态系统的 特征出 发， 将生态系统服务定义为:对人类生存和生 活 质 量 有 贡 献的 生 态 系统 产品 和生 态 系 统 服 务功能 0 1 。 该定 义也 指出 生 态 系统 服务 对人 类 是有贡献的， 生 态系 统服务体现的 主题是 产品 和功能。 该定义尽管与d a ily的 表述有所不 同， 但基本实质是一致的，即:生态系统服务是对人类有支持性的自 然生态系统状况和过 程。 1 9 9 9 年， 以d a il y ,g . 为首的 从事生 态系 统服务 研究的1 1 位科学家在一个报告中， 将生 态 系 统 服 务的 定 义更 加明 确化， 表 述为 : e c o s y s t e m s e r v ic e s r e f e r s t o a w i d e r a n g e o f c o n d i t io n s a n d p r o c e s s t h r o u g h n a t u r a l e c o s y s t e m a n d t h e s p e c i e s , t h a t a re p a rt o f t h e m , h e lp s u s t a in a n d f u l f il l h u m a n l i f e lz l 。 该 定 义 在 前 述 三 点 的 基 础 上 强 调 了 生 态 系 统 状 况 和 过 程 的 广 泛性、生物物种对生态系统支持作用两个方面。 因此，可以 认为:生态系统服务是指自 然生态系统及其组成物种产生的对人类生存和 发展有支持作用的状况和过程，也就是指生态系统为维持人类社会的生产、消费、流通、 还原和调控活动提供有形或无形的自 然产品、 环境资 源和生态公益的能力。它在一定的时 空范围内为人类社会提供的 产出构成生态服务功效，如合成生物质， 维持生物多样性， 涵 养水分与水文循环， 调节气候， 保护土壤与维持土壤肥力， 净化环境， 贮存营养元素， 促 进元素循环，维持大气化学的平衡与稳定等。 生态系 统服务功能的内 容包括3 1 生态系统产品的产出 生物多 样性的发生和维持 气候和生命的维护 灾害减缓 复旦大学硕士学位论文 y生物地化循环 病虫害控制 生物传粉和种子传播 对人类的美学和精神调剂作用。 生态服务功能的强弱取决于生命支持系统支撑能力、人类活动对生态系统的胁迫效应 和生态建设效果的大小，并通过生态服务功效和生态反馈机制作用于人类活动。 作为当 今 可持续生态系统研究的热点之一，生态服务功能己 经吸引了大量不同学科 ( 尤其是生态学 和经济学)的研究者的广泛参与。 1 . 2 景观生态学研究 景 观生 态学( l a n d s c a p e e c o lo g y ) ， 早 在1 9 3 9 年就由 德国 人t r o l l ,c .提出， 并在中 欧得 到 传播。 然而， 景观的 概念很长时间 是 不明 确的。 虽然德国 的p a s s a r g e ,s .早在1 9 1 3 年就提 出 了 景观的 概念， 但直到1 9 3 1 年前苏 联的 地理学家贝 尔格 a . m . s e p r ) 才给景观下了 一个较为清晰的定义。 他认为: “ 地理景观是物体和现象的总体或组合， 在这个组合中， 地 形、 气候、 水文、 土壤、 植被和动物界的 特点， 还有人的活动融合为一体的、 协调的 整体， 典型地重复在地球一定的地带区域内。 ” 到了1 9 7 1 年， 德国的t r o l l , c . 将景观定义为“ 综合 了 地理圈、 生物圈和智慧圈的人为事物包括在内。 那么，对景观进行研究的景观生态学也 必 然 包 括 人为 事 物 在内 。 ” l3 1 f o r m a n ,r .对 景 观的 定 义是“ 由 生 态 系 统 所 构成的 镶嵌 体、 肖 笃与 将景观的定义修订为:景观是一个由不同土地单元镶嵌而成，具有明 显视觉特征的 地理实 体， 兼具有经济 价值、生 态价 值和美学 价值14 景观生态学是地理学与生物学之间的交叉学科，或者更具体说是景观学与生态学之间 的 交叉学科。 它以 景观为对象， 通过能量流、 物质流、 物种流及信息流在地球表层的交换， 研究景观的空间结构、内部功能、时间与空间的相互关系及时空模型的建立。景观生态学 把地理学研究空间相互作用的水平方法与生态学研究功能相互作用的垂直方法结合起来， 探讨空间异质性的发展和动态及其对生物和非生物过程的影响，以 及空间异质性管理。概 言之，景观生态学是研究景观单元的 类型组成、空间格局及其生态学过程相互作用的综合 性学科。 强调空间格局， 生态学过程和尺度之间的 相互作用是景观生态学研究的核心所在。 景观格局是资源和物理环境空间分布差异的表现， 是包括干扰在内的一切生态过程作用于 景 观的产 物。同 时景观格局控制着景观 过程的 速率和 迁动， 具有强烈的尺 度特征3 1 ，由子 城乡景观空间 格局对鸟类群落多样性的影响 不同的景观格局对不同生态过程的影响不同，所以，当我们研究景观格局时，一定要注重 研究在特定尺度上对生态过程具有重要意义的格局。 现代景观生态学是一门新兴的、正在迅速发展的学科。景观生态学研究的重点主要集 中在 卜 列几个方面:空间异质性或格局的形成和动态:空间异质性与生态学过程的相互作 用:景观的等级结构特征;格局、过程、尺度之间的相互关系;人类活动与景观结构，功 能的反馈以及景观异质性 ( 或多样性)的维持和管理。景观生态学的研究对象和内容可概 括为三个基本方面:( 1 ) 景观结构，即景观组成单元的类型，多样性及其空间联系;( 2 ) 景观功能，即景观结构与生态过程的 相互作用，或景观结构单元之间的相互作用:( 3 ) 景 观动态，即景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化。景观的结构，功能和动态是相 互依赖、相互作用的。这正如其他生态学组织单元 ( 如种群、生态系统)的结构与功能是 相辅相成的一样。结构在一定程度上决定功能， 而结构的形成和发展又受到功能的影响。 景观生态学研究常常涉及到不同组织层次的格局和过程， 如景观结构特征与生理生态过程、 生物个体行为、种群动态、 群落动态以 及生态系统在不同时空尺度上的作用都属于 景观生 态学观察、 研究的范畴。 在目 前国内外的 景观生态学的 研究中， 大尺度的 研究集中 在空间格局的分析和如何规 划 管 理 上， 如对 森林 景 观的 研究 ， - 7 1 ， 对 农 林区 的 研究 8 - 1 0 1 ， 对自 然 保 护区 或国 家公园 的 研 究 1 1 ,1 2 1 。 而中小 尺度的 研究仍以 传统的 生态学 为基 础， 运用景观生态学的 方法研究生 态学 的 一 些问 题， 包 括空 间 格 局对 生 物多 样 性的 影 响 研 究 d 3 一 川 ， 景 观构 成 对 种 群或 群落的 作 用 16 ,1 7 1 ， 而这些研究的 对象主要是自 然景 观。 对城市 景观生态 学的 研究也有了 不少的 相关 报 道1 8 - 2 0 ， 但和自 然景观的 研究相比， 研究 不是 很多 并且研究也不够深入， 在研究方 法和理 论上都有待于进一步探讨。 就生物多样性方面而言，景观生态学注重景观多样性与生物个体行为、 种群、群落动 态及生态系统在不同时空尺度上的作用。 景观多样性是指景观结构、功能和时间 变化方面 的多 样性 ， 是景观水平上生物组成多样化程度的表征。在较大的时空尺度上，景观多样性 构成了其它层次生物多样性的背景， 并制约着这些层次生物多样性的时空格局及其变化过 程。目 前，有关遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性等层次上的研究工作较多，而 景观多 样性及其与其他层次生物多样性之间的 跨尺度综合研究则起步较晚，近年刚刚受到 重 视。 国 外 这方 面已 经 有了 相 关 报 导 2 1 ,2 2 1 ， 而国内 这 方 面， 只 有 杨大 荣 等 研究了 热 带 雨 林 片 断 化对榕小蜂和榕树物种的 影响 12 3 1 ， 张涛等 进行了 森林景观 格局对毛竹林 病虫害的 分析 2 4 1 ， 特别 是城市化过程导 致的景 观格 局的 变化对生 物多 样 性尤 其是高等脊椎动物的 影响， 复旦大学硕十学位论文 仍然属于空白。 1 .3 鸟类生态学研究 鸟 类生态学是伴随生态学而迅速发展的学科。 它是研究鸟类与其生活环境相互联系和 相互作用的科学。鸟类生态学与生态学的发展同步，所以它的研究对象、发展史以 及研究 方法等都与生态学，尤其是动物生态学相近或相同。世界上许多著名的生态学家， 如加拿 大的克雷布斯 ( k re b s ) ， 美国的生态学家奥德姆 ( o d u m , e . ) 、 文斯 wi e n s , c . ) ， 英国 德拉 克( l a c k , d . ) 等等， 也 都是 鸟 类 生 态 学家 12 5 1 鸟类生态学的发展和生态学一样， 也经历三大阶段:即生态学建立的前期 ( 公元前 2 世纪到公 元 1 6 世纪) 、 生态学成长期 公元1 6 世纪到2 0 世纪4 0 年代) 和现代生态学发展 期 ( 2 0 世纪5 0 年代以 来) 。 特别是鸟类现代生态学发展时期， 在种群生态和种群行为生态 及生态系统方面都有很大发展， 也作了鸟 类的能量学研究以 及鸟类在森林生态系统中的作 用，食谷鸟在生态系统中的作用的研究等，研究的重点也从个体水平转移到种群和群落。 许多 鸟 类生 态 学 专著也 相继诞 生， 如 美国l a c k ,d . ( t h e n a t u r a l r e g u la t io n o f a n i m a l n u m b e r s ) ( 1 9 5 4 ) , ( e c o l o g i c a l a d a p t a t i o n f o r b r e e d i n g i n b i r d s ) ( 1 9 6 0. ( p o p u l a t i o n s t u d i e s o f b i r d s ) ( 1 9 6 6 ) , ( e c o l o g i c a l i s o l a t i o n i n b i r d s ) ( 1 9 7 1 ) ， c o d y , m . ( h a b it a t s e l e c t i o n i n b i r d s ) ( 1 9 8 5 ) , f a m e r e . 的 b r e e d in g b io l o g y o f b ir d s ) ( 1 9 7 3 ) , w ie n s ,c的 t h e e c o lo g y o f b ir d s c o m m u n it ie s ) ( 1 9 8 9 ) , p e r r in s , k .等编 著 的 a v ia n e c o l o g y ) ( 1 9 8 4 ) ， 日 本 黑e h 长 久 的 a v i a n e c o lo g y ) ( 1 9 8 2 ) 等。同 时 各国也 非常重视珍 稀、 濒 危鸟 类的 研究和保护。 在研究手段上 也采用无线电 跟踪、航测等现代方法对大型珍稀鸟 类的生态学进行研究，并开展了国际性 合作研究。数学模型在鸟类生态研究中也被广泛应用，用数学手段处理所获观察数据，取 得 了 丰 硕 成 果 12 5 1 我国鸟 类生态学研究起步较晚，虽然近 20年来我国学者在该领域开展了大量的工 作 ， 亦有不少相当出 色的 研究工作， 但与国际鸟类生态学研究相比总体上仍存在一定差距。 1 9 9 0年以来，繁殖是我国鸟类生态学的最主要研究内容， 论文数量比例占 2 3 . 5 3 %，对鸟 类行为、 栖息地、群落和迁徙等方面的 研究有明 显增长， 而对鸟类食性研究的关注程度则 有 所 下 降 1261 而关于景观格局变化对鸟类群落结构的研究，目 前还处于一个不断深入和提高的阶 段。 国 外在这方面已 有不少相关报 道， 如 对山 地森 林景 观格 局与鸟 类群落结 构的 研究 12 7 - 2 4 1 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 对草原景观格局 和鸟 类群 落结构的 研究 3 5 ,3 6 1 ， 对湿地等自 然景观格局和鸟 类群落结构的 研 究 3 7 ,3 8 1 ， 对 城市 景 观 和鸟 类群 落结 构的 研 究 q , m a r k ,h还对鸟 类 对城市 景 观的 不同 反 应尺 度作了 研究 和探讨4 2 1 。 而国内 这 方面， 还正处于 起步阶段， 相关 研究未见 报道2 6 1 1 .4 研究的目的和意义 本文工作是国家自 然科学基金重点项目( 3 9 9 3 0 0 4 0 ) “ 沪嘉杭地区城镇发展的区域生态 服务功能及调控机理”的子项目 。基金项目 选取长 江三角洲地区这一人类活动密集的城镇 群生态系统类型为研究对象，研究这一地区城市化的生态胁迫效应、生态服务功能运转机 智与评估方法，探讨生态服务功能的系统调控机理，为我国人类密集区 ( 如京津塘地区、 珠江三角洲等) 及其他城镇化地区可持续发展的生态基础保护与建设， 提供科学理论、方 法和决策依据。 城市的生存发展需要周围 环境提供两类服务: 一类是提供原材料、 劳力、 资金、 技术、 设备等物质、能量和信息的直接服务， 这些服务一般都能 通过市场进行商品交换， 可以 称 为社会生态服务;另一类是维持人类赖以生存、发展的生命支持系统的持续运行从而间接 支持社会经济活动的自 然生态服务，如稳定大气、调节气候、 水土保持、环境自 净。生物 控制、 维护生境等， 它一般很难通过市场进行商品交换。 本文立足于城市化过程中生物生态服务功能的角度，从景观生态学的角度出发， 运用 景观生态学研究方法， 对区域景观格局尤其是在现今城镇化对生态系统胁迫效应越来越增 强的背景下的演变及其与鸟类群落结构变化之间相关的机制进行了研究，探讨人类活动、 城镇扩张对生物多样性的影响作用及原因，旨 在为更加深入地研究人类活动胁迫下的生态 系统服务功能提供信息支持，并为合理进行景观规划， 保护利用生物多样性资源，发挥生 态系统服务功能提供理论基础。 复旦大学硕士学位论文 2 . 研究区域概况与研究方法 2 . 1 研究区域概况 . 1 . 1 位置与范围 余杭市位于浙江省北部，杭嘉湖平原南端，西依天目山，南濒钱塘江。东、北、西三 面成弧形拱卫杭州，是省会杭州的近郊区， 杭州市区的主要延伸地，并与桐乡、 海 ; 、 富 阳、 临安、 安吉、 德清等县市接壤， 地理坐标为东经1 1 9 0 5 6 ， 一1 2 0 0 0 0 ， 北纬3 0 0 2 0 -3 0 0 2 5 , 是浙江省经济发达的县级市。 全市现辖2 3 个建制镇， 4 个乡， 5 0 9 个行政村， 8 5 个居民区: 全市人口8 0 . 1 2 万人，其中农业人口6 1 . 0 5 万人，占总人口的7 6 . 2 0 %。非农业人口1 9 . 0 7 万人，占总人口的2 3 . 8 0 %. 索杭市区 杭州市 市界 奋一 一/ 。- 图2 - 1 研究区域位置示意图 f i g .2 - 1 t h e s i t u a t i o n o f s t u d y a re a 2 . 1 . 2 . 地质地貌 余杭地处杭嘉湖平原与浙西丘陵山 地的过渡地带。地势由西北向东南倾斜，西北为山 地丘陵区，属天目山余脉，全市海拔5 0 0 米以 上的山峰多分布于此;东部为堆积平原，地 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 势低平，塘漾棋布，属著名的杭嘉湖水网平原， 平均海拔 2 - v 3 米;东南部为滩涂平原， 其 间孤丘兀立，海拔为5 -7 米。余杭总面积 1 2 0 0 平方公里， 地貌可分中山、低丘、河谷平 原、水网平原、滩涂平原等，其中平原面积占全区总面积的6 1 . 4 8 % e 区域内野生动物种类较多，主要有杜鹃、黄鹏、画眉等数十种鸟类:黄锄、华南兔、 豹猫、野猪等哺乳类动物十余种;蝮蛇、赤练蛇、龟、鳌、石蛙、蟾蛛等两栖类、爬行类 动物:泥鳅、黄鳝、条纹唇鱼等鱼虾类。另有分属7 7 科的各类树种4 9 5 种， 主要有毛竹、 早竹、水杉、马尾松等。 2 . 1 . 3 气候 余杭市属北亚热带南缘季风气候，冬夏长，春秋短，四季分明，春季阴凉多雨，夏季 炎热湿润， 秋季前湿后干， 冬季寒冷干燥。 全年日 照时数1 8 0 0 -2 0 0 0 小时，日 照百分率为 4 1 % - 4 4 yo,除 百丈 等山 区外， 年太阳 辐射量约为1 0 1 .7 6 千卡 / c m , 。 年平均气温1 6 .0 c , 最冷月1 月，平均气温3 . 3- 3 . 8 0c ， 最热7 月， 平均气温2 8 . 5 0c ，极端高温4 0 0c ， 极端低 温- 9 .6 一一1 4 . 9 0c 。常年十一月中旬初霜， 无霜期在2 4 0 天左右。 地形在较大程度上影响了气温分布。东部平原离海较近， 气温调节作用明显，故最高 气9 0 东低西高。 但东部地区地势平坦，冷空气可以 毫无阻 挡地直冲而下， 受平流和辐射降 温双重作用， 低温格外严重， 对农作物冻害较大。 山 区气温地垂直递减率为0 .4 1 c / 1 0 0 米 年平均气温 1 5 . 1 以 上。-0 c ，积温5 5 0 0 以上、)1 0 0c，积温4 7 0 0 c 。农业生产粮林 并重， 粮田稻麦两熟，并有一定面积的三熟制:林地以毛竹为主、并种植油茶、板栗、茶 叶等经济特产。 全市年降雨量为 1 1 5 0 - 1 5 5 0 m m ，年雨日1 3 0 -1 4 5 天， 4 -9 月份平均悦降雨量都在 l 0 0 m m 以 上， 年降雨量相对变率为 1 4 % - 1 6 %。降水地域差异明显，山地多于平原，从 东向西递增。百 丈乡比临平镇降水量多4 0 0 m m左右，雨日多2 0 天左右。降水季节分别和 温度的 季节变化相一致。一年中有春雨期， 梅雨期和秋雨期三个雨季和夏季、秋 ( 冬)早 季两个干早期。同时，低温、台 风、 冰雹等灾害天气也较多。 2 . 1 . 4 社会经济状况 国民经济快速增长 ， 2 0 0 3 年， 全区国民生产总值 ( g d p ) 突破2 0 0 亿大关， 达2 0 4 亿元，按现价计算比2 0 0 2 年增长1 6 .3 %。 其中第一产业2 1 .5 亿元， 增长6 . 1 %: 第二产业 1 1 0 .5亿元， 增长 1 8 .0 % : 第三产业 7 2亿 元， 增长 1 7 . 1 % 。 三次 产业结构比 例由 上年的 复c 3 大学硕士学位论文 1 1 .6 : 5 3 . 3 :3 5 . 1 调毅为 1 0 . 5 :5 4 . 2 : 3 5 . 3 。二产和三产的比重分别提高。 . 9 个和0 .2 个百分点。 人均g d p 达2 5 5 2 5 元 ( 按户籍人口 计算) ，增长 1 5 .9 %，按现行汇率折算达3 0 8 6 美元。 2 . 1 . 5 样地概况 为了考察在城市化过程中，森林景观格局的变化及其与鸟类多样性的关系，本文根据 余杭市的经济发展及地理自 然条件， 选取百丈、黄湖、双溪、彭公、闲林、瓶窑6 个乡镇 作为研究对象。 该6 个乡镇自 西北向东， 按照距离余杭市区及杭州市由 远至近的顺序分布， 用城镇人口密度作为城市化程度指标，人口分布情况如表2 - 1 . 表2 - 1研究区域的城市化水平 t a b 2 - 1 u r b a n i z a t i o n d e g r e e s o f ar eas 乡 镇人口乡 村人口 总 数数 1 1 1 1 3 1 08 1 5 1 3 7 0 9 1 2 7 1 6 9 5 0 7 91 1 2 乡 镇_t ;# 寸 总 人口( 令 o _t ;# 认 w 总 人 口( 0i o ) 城节 化 指 w% ) 1 4 9 0 3 3 1 0 5 9 3 7 9 7 8 人口 数 1 2 8 3 1 2 1 2 9 4 2 49 3 5 1 4 . 1 0 3 1 .4 4 3 4 3 4 阴肠肠 856865 淞哪裙 鲤洲脚4.15 敌珊碾 瓶窑镇是余杭市城市化进程最为迅速的乡镇之一。为了深入探讨城市化过程中景观格 局变异对鸟类的影响，本文选择瓶窑镇为典型样地。该镇位于余杭中北部，地貌以 平原、 丘 陵为 主。 辖区人口3 . 8 万人， 其中 城镇人口1 . 3 万， 占总人口比 例的3 4 .2 %。 全镇土地面 积6 6 . 2 平方公里， 其中农田2 9 . 8 平方公里，占 总面积的4 5 . 0 1 %, 森林1 7 . 0 平方公里， 覆 盖率为2 5 .7 %，其林种以经济林，竹林，用材林为主。 2 .2 研究方法 2 . 2 . 1 资 料收集及矢量化景观图 层的生成 根据浙江省余杭市森林资 源二类调查资料汇编 ( 1 9 9 8 -1 9 9 9 ) , 1 : 1 0 0 0 0山 林现状 图 ( 1 9 9 8 ) . 1 : 1 0 0 0 0地形图、 森林资源分布图、 浙江省余杭市林业区划、 余杭市土地利 用现状调查报告等，结合实地调查，确定各种景观元素分类指标，经过各类图件的空间叠 加， 利 用g i s ( m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 6 .5 s c p ) 软 件 将图 件资 料 矢 量 化， 建 立余 杭 地区 研究 景 观 格 局 数 据 库 2 4 1 矢量化景观格局数据图库的建立流程，如图2 - 2 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 1 : 1 0 0 0 0 地形图森林资源二类调 查资料汇编 l : 1 0 0 0 0 森林植 被现状图 实地调查 1 : 1 0 0 0 0 森林植被图 及地形图 扫描 荷兰奥西工 程图 纸 扫描仪， 3 0 0 d p i ) 以l : 1 0 0 0 0 地形图为准 对扫描图进行经纬度坐标配准 在m a p i n f o 界 面下 对扫描图 进 行屏 幕数字化 合并小斑， 按研究需要确定各景观要素 建立以景观斑块为单位的矢量化景观格局图 以颜色区分不同景 观元素 输入每一斑块的所 有数据信息 完成数字化景观格局图库及后台 景观元素信息数据库 图2 - 2 矢量化景观格局图数据库的建立 f ig 2 - 2 c o n s t r u c t i o n o f t h e d a t a b a s e o f d i g i t a l l a n d s c a p e p a tt e rn s 2 . 2 . 2 景观格局分析指标 为了 详细描述景 观的 空间格局， 我 们采用以 下 景观多 样性指 数( 见表2 - 2 ) 。 从 景观格局 复旦大学硕士学位论文 数据库中提取所需数据信息，进行数据统计分析，计算各种景观多样性指数。 表2 - 2景观格局指标 t a b l e 2 - 2 l a n d s c a p e s p a t i a l i n d e x 尸 = 景观斑块密度 p a t c h d e n s it y p (0 3 i 一 客 l i/ 补 边 界密度 p e r ime t e r d e n s it y k - l f _ n 上 nc 。 ，右告q ;, i n q ,; 七= i 十 乙乙一 了 二 二 二 , - i i - , n ui n 景 观 破 碎 度 指 数 l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n . i n d e x f 4 4 蔓延度指数 l a n d s c a p e c o n t a g i o n i n d e x c 4 5 1 n为景观斑块类型数，n i 为 1 类景 观要素斑块数，a为全部斑块的总 面积 l i 表示 i 类景观要素的周长， a i 表 示其面积; k能够反映斑块形状的 复杂性和相对大小，揭示了景观被 边界分割的程度 n c是研究区内所以景观组分类型 斑块的平均面积， n是斑块总数; f 在自 然界中直接反映了人类干预程 度的大小 叽是 同i 景 观 要 素 相 邻 接 的i 类 景 观要素斑块数占 i 类景观要素所以 斑 块 数 的 比 例 q 1 = n . / ,; c 值 大 h 一艺p x 10 9 2 p i 小表明景观是具有多种要素的密集 格局还是由许多连接甚少的斑块组 成 景 观 多样 性 指数 n是研究区中景观类型的总数， p i l a n d s c a p e d iv e r s it y 是第 i 种景观类型所占的面积比 in d e x h 4 1 1例; h值大 小反 映 景 观 要素 的 多 少 和各景观要素所占比例的变化 e = ( h / h m a x ) x 1 0 0 % d 一 h m a x + 艺p x 1 0 9 2 p i 景 观 均 匀 度 指 数 l a n d s c a p e e v e n n e s s i n d e x e i i 景观要素优势度指数 l a n d s c a p e d o m i n a n c e i n d e x d i h m a x = - l o g , ( 1 / n ) ， 为 最 大多 样性指数 d值大小表示景观只受一个或少数 几个斑块类型所支配，还是由多个 比 例大致相等的斑块类型所组成 2 . 2 .3 鸟类调查分析 鸟类调查在冬季进行， 调查时间为2 0 0 2 年 1 1 月至2 0 0 3 年3 月， 选择晴朗大气早晚观 察记数，每种调查重复两次。 对余杭市各乡镇鸟类情况的调查， 考虑到研究区 域景观异质性较高， 我们统一采用样 带法， 样带宽5 0 m 、 长5 0 0 m 。 在所选择6 个乡镇按其森林分布特点， 共设样带6 8 条， 基本 城乡景观空间格局对鸟类群落多样性的影响 覆盖所研究区域森林地段。 瓶窑地区的 研究为 小尺度区 域， 仅7 0 k m 2 ， 且区 域景观交错斑块面积较小， 同 样采用样 带方法。 所设样带宽5 0 m ， 长5 0 0 m 。 局部区域因受斑块限制， 我们采用 1 0 0 x 2 5 0 m样方。 样带和样方观察面积相等，以便观察数据能有可比性。在该区域内，共设样带、样方 5 0 组 。 按 s h a n n o n - w e a n e r , p ie lo u 的 公 式 h 一艺p i x in p i , e = ( h / h m a x ) x 1 0 0 % h m a x = 一 l n ( 1 / n )d 一 h m a x 十 艺p i x in p i 计 算 鸟 类 多 样 性 (d iv e r s ity in d e x ) 、 均 匀 性 ( e v e n n e s s in d e x ) 和 优 势 度 ( d o m in a n c e in d e x ) 12 5 1 。 上 述 公 式 中 ， p i 为 第i 种 鸟 数 量占 所 选 样 点 内鸟 类总数量的比 例， n 为鸟类种数， h是鸟类多样性指数， h m a x 为鸟类最大多样性指数， d为鸟类优势度指数， e为鸟类均匀度指数。 复旦大学硕士学位论文 3 . 结果与分析 3 . 1 . 森林景观空间格局分析及其对鸟类群落结构的影响 工 1 . 1 研究区域森林概况 表3 - 1 研究区域森林植被类型、面积及比 例 t a b 3 - 1 a r e a a n d p e r c e n t a g e o t d i ff e r e n t f o r e s t t y p e s 森林覆盖 率/ % 经济林 乡镇 竹林用材林 面 积 ( h m z ) 比 例 / % 面 积 ( h m z ) 比 例 /n o 面 积 ( h m z )比 #v ll i % o 百丈 黄湖 双溪 彭公 闲林 瓶窑 60 4 5 . 88 4 . 4 0 71 . 0 0 1 2 1 . 5 0 1 5 2 . 8 9 2 . 3 2 41 6 6 . 7 27 9 . 8 66 7 7 . 4 6 1 2 . 9 8 57 61 . 0 7 3 . 5 3 26 0 3 . 3 06 0 . 1 5 5 5 4 . 8 23 5 . 9 2 43 9 1 . 9 3 8 1 . 9 0 3 5 3 . 7 2 1 0 . 1 3 23 3 0 . 8 9 6 6 . 7 98 0 5 . 0 62 3 . 0 6 59 1 3 . 2 7 7 2 . 5 0 3 9 4 . 9 2 8 . 9 2 28 5 3 . 9 36 4 . 4 9 1 1 6 4 . 1 92 6 . 3 0 53 0 6 . 1 3 6 1 . 9 0 4 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 0 6 8 . 31 3 1 . 1 89 4 5 . 6 05 6 . 7 9 66 2 3 . 2 7 2 5 . 7 0 3 9 7 . 3 2 2 7 . 3 0 5 8 9 . 5 3 4 0 . 5 1 4 6 8 . 0 73 2 . 1 7 研究区域森林概况见表3 - 1 。 以乡村人口占总人口的百分率的百 分比 补值为城市化指数， 如表2 - 1 。从表2 - 1 可见， 6 乡镇中百丈距离城市最远， 城市化水平最低。 由 表3 - 1 可看出 ，百 丈森林覆盖率最高， 达到 8 4 .4 0 %，双溪次 之， 然后是彭公、 黄湖、 闲 林。 结 合表2 - 1 可见， 瓶窑离余杭市区 最近 ， 城 市化程度也最高， 城市化指数为3 4 .3 4 %，而森林覆盖率最低， 为2 5 . 7 0 %。 从总体趋势来 看， 基本上随着距离余杭市区的距离， 城市化程度的升高， 森林覆盖率逐渐降低。 余杭市林种结构以 竹林为主， 主要由 毛竹、 早竹等竹种组成; 用材林以 松、 杉为土; 经 济林中 茶占 绝对优势， 其他还有板栗、 桃树、 杨梅、青 梅等. 除闲 林以 用材林为主外， 其他 各乡 都以 竹林为主 ， 其中 百丈、 黄湖、 双溪、 彭公的 竹林面积 都占 森林总面积的6 0 %以 上 ， 以百丈最高， 为 7 9 . 8 7 % . 这些林种在不同乡镇