城市景观空间格局与生态效应的相关关系分析_以徐州市为例

1、收稿日期2006-12-04第一作者简介娄彩荣(1979- , 女, 江苏邳州市人, 南通大学地理科学学院硕士研究生, 主要从事城市规划、城市景观生态规划研究.城市景观空间格局与生态效应的相关关系分析以徐州市为例娄彩荣 (南通大学地理科学学院, 江苏南通226007 尤海梅(徐州师范大学城市与环境学院, 江苏徐州221116 许 婷(南通大学地理科学学院, 江苏南通226007摘要以1994年和2002年徐州市的土地利用图为数据源, 选取景观丰度、多样性指数、斑块密度和平均斑块分维数等景观指标, 利用相关分析的方法对景观空间格局与城市生态效应之间的关系进行了初步探讨。结果显示:在所选择的景观格

2、局指标中, 景观丰度、景观类型多样性与生态效应呈显著正相关, 斑块密度、分维数与生态效应呈显著负相关, 表明景观空间格局对生态效应有较大影响。关键词景观空间格局; 生态效应; 相关关系; 徐州市中图分类号Q149文献标识码A 文章编号1673-1409(2007 01-S018-05城市化的推进导致城市景观的空间格局发生改变, 影响区域的生态过程, 最终引发了如城市居住拥挤、空气污染、城市热害等一系列生态环境问题和社会经济问题1, 2。这种城市景观通过空间格局对生态系统特征和过程造成的影响称之为城市景观的生态效应3。近年来关于城市景观格局和生态效应的研究很多, 但多数是通过列举景观格局指标来描

3、述景观的空间格局特征, 或者孤立地研究城市土地利用变化导致的某一方面生态效应的变化4。景观格局影响过程, 最终产生相应的生态效应。景观格局分析的目的不单单是为了描述景观格局及其变化, 更主要的是要为理解和解释景观的生态过程, 充分发挥城市景观的生态效应。随着城市化速度的加快, 尤其是自1994年之后, 徐州市的城市景观发生很大变化, 生态环境问题日益突出, 居民的健康与安全受到威胁, 并影响到了城市的可持续发展。为此, 市政府提出了建设 生态城市! 的目标。本研究以徐州市1994年和2002年的景观数据为基础, 对景观格局与生态效应的关系进行了初步探讨, 试图为城市生态建设提供一定的理论参考。

4、图1 研究区位置Figure 1 Location of the study area1 研究区概况徐州市位于江苏省西北部, 东经116o 22118o 40, 北纬33o 4334o 58之间, 属于暖温带半湿润季风性气候, 气候温和、日照充足、雨量适中、四季分明。徐州市地处古淮河的支流, 沂、沭、泗诸水的下游, 境内河流众多, 市区湖泊、水塘星罗棋布。本研究以徐州市三环路内的范围为研究对象, 研究区总面积为10896. 74hm 2(图1 。2 数据来源及研究方法2 1 景观分类为便于景观生态效应分析, 本研究参照Costanza 等#18#长江大学学报(自科版 农学卷 2007年3月第4

5、卷第1期Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit Agri Sci V M ar 2007, V ol 4N o 1对生态系统的划分5, 依据徐州市景观的现状和特点, 把研究区的景观分为农田、林地、建筑、绿地、交通、水体和未利用地7种类型, 其中林地是指分布于三环内的山体或其周围的天然或人工林地及以乔木为主的果园, 绿地是指市区内除林地以外的公共绿地, 包括各类公园、街旁绿地、苗圃、防护性绿地和草地等。其他各种景观类型均包含其中的散生乔木或小块绿地。2 2 数据来源与处理在M apInfo 软件中引入徐州市1994年和2002年土地利用图, 利用徐州

6、市15万土地利用图和实际观测数据(GPS 配准该图, 参照2002年9月的徐州市遥感影像图, 在城市景观分类的基础上将其数字化, 获得1994年和2002年的景观类型图, 提取相关信息; 为研究景观格局空间变化与生态效应之间的关系, 分析景观格局对生态效应的影响, 以2002年的景观类型图为基础, 采用1000m %1000m 的移动窗口滑过整个研究区, 记录每个小窗口内的景观类型信息, 获取多组数据, 以进行相关分析。2 3 景观格局指标选取本研究选取景观丰度、多样性指数、斑块密度和斑块分维数等指标来反映景观的空间格局特征, 各指标含义与计算公式及参数意义详见表1。表1 景观空间格局指标Ta

7、ble 1 Indexes of landscape spati al pattern指标计算公式参数意义指标含义丰度指某一研究范围内景观类型的总数距离指从任何一小窗口的中心到市中心的距离(以古彭广场作位市中心点 景观多样性H =&ni =1P i %log2(P i H 为多样性指数; P i 为第种景观要素的面积占景观总面积的比例; n 为景观要素总数反映景观要素多少及其所占比例的变化6斑块密度D p =N /AD P 是斑块密度; N 为研究区内所有景观斑块的总个数; A 为研究区的总面积指单位面积上的斑块个数, 反映景观斑块的破碎程度7斑块分维数M PFD =&mi =

8、1&nj =1(2ln (0. 25L ij ln A ijNM P FD 表示平均斑块分维数; L ij 为第i 种景观类型第j 个斑块的周长; A ij 为斑块ij 的面积; N 为区域中景观斑块的总数量; m 是景观类型数量; n 是某景观类型的斑块数量反映景观斑块形状复杂程度, 值越高, 表明斑块边界越复杂, 与周围的联系越密切82 4 生态效应指数参考Costanza 等提出的各种生态系统服务价值之间的比例关系4, 59, 根据研究区各景观类型生态质量的实际情况, 采用专家评估法对不同景观类型在0, 1之间赋值, 作为其相对生态价值(表2 。表2 徐州市各用地类型的相对生态价

9、值Table 2 R elative ecol ogi cal value of differ ent land use types in Xuzhou City用地类型农田林地建筑水体交通绿地未利用地相对生态价值0. 5911. 0000. 0550. 7520. 1530. 7870. 015计算研究区的生态效应指数, 来表征其生态效应。计算公式为:ES V =&ni =1A i %VC i式中, ES V 表示研究区总体的生态效应指数; VC i 表示第i 种景观类型的相对生态价值; A i 表示第i 种的景观类型面积占总面积的比例; n 指景观类型总数。2 5 可视化制图在Ma

10、pInfo 软件中, 将得到的景观格局指数、生态效应指数值赋予对应的移动窗口, 假设窗口内的属性均衡, 获得景观格局指数及生态效应指数专题图。2 6 相关性分析利用SPSS 11. 0软件包中的双变量相关分析软件对各景观格局指数与生态效应进行相关关系分析。3 结果与分析3 1 研究区景观格局的演变和生态效应的变化在自然因子和人为驱动因子的影响下, 19942002年徐州市三环路内的城市景观格局发生了较大变化, 主要表现在以下几个方面。(1 景观异质性程度减小 表3显示研究区的景观类型多样性减小、优势度增大, 均匀度减小。在景观类型总数不变的情形下, 这反映了研究区内各类型的面积差异变大, 单一

11、景观的控制作用加强。1994年建筑景观和农田景观是研究区内面积比较大的景观类型, 共同控制研究区的景观, 而2002年建筑景观的面积, 其优势作用加强, 其他景观类型所占的比例小, 景观较为单调, 异质性程度降低。(2 景观的破碎程度增大 从1994年到2002年, 景观破碎度从0. 042上升到0. 046, 表明景观斑块的破碎程度增大。随着城市建设用地的扩大, 建筑和交通景观不断增加, 侵占或分割了其他景观斑块, 这是导致景观破碎程度增大的主要原因。表3 研究区景观格局指数的变化Table 3 Changes of landscape pattern indexes in the stud

12、y area年份多样性优势度均匀度斑块密度(个/hm 2分维数生态效应指数19942. 2100. 5980. 6780. 0421. 0990. 3920022. 1100. 6970. 6040. 0461. 1040. 33(3 景观斑块的形状复杂化 分维数反映景观斑块形状的复杂程度, 值越大, 说明景观斑块形状越复杂。研究区的景观分维数1994年为1. 099, 2002年为1. 104。两时段的分维数都很小, 说明研究区内景观斑块形状较规则; 2002年的分维数略有增加, 表明城市景观的整体形状向复杂化转变, 主要是近年来城市景观受到人类干扰比较强烈, 农田、林地等景观斑块被分割,

13、形状变得复杂。(4 城市生态效应下降 研究区生态效应指数从1994年的0 39转变为2002年的0 33, 说明城市总体的生态效应下降。 图2 研究区景观类型多样性的空间差异Figure 2 Spati al difference of l and typesdiversity in the s tudy area3 2 同一时段景观空间格局与生态效应的变化关系经过孔隙度指数运算, 得到1000m %1000m 尺度最能体现信息的变化。故本研究选择移动窗口的大小为1000m %1000m, 以景观类型多样性、斑块密度和生态效应为例, 将96组数据在MapInfo 中制成专题图(图2图4 。景观

14、丰度:从城市中心到三环路, 景观丰度先增加后减小。城市中心以相对生态价值较低的建筑和交通景观为主; 向外围过渡的过程中, 逐渐增加了相对生态价值较高的绿地、水体、林地等景观; 而到三环路内缘时以农田和建筑为主。景观类型多样性:景观类型多样性不仅反映景观丰度, 还反映各景观类型的面积比例。与丰度相似, 随着离开市中心的距离增大, 景观丰度先增大后减小; 同时, 小窗口内的各类型景观面积比例差异先变小, 到外围时多被农田景观支配, 致使小窗口内的景观类型多样性指数先增大后减小(图2 , 基本呈 低-高-低! 的趋势。斑块密度:斑块密度可以反映景观斑块的破碎程度。城市中心区的斑块因被道路分隔, 斑块

15、破碎程度较大。而随着离开中心点的距离增大向外过渡时, 大斑块开始出现, 斑块密度减小, 斑块破碎度 内高外低! (图3 。图4是城市景观生态效应指数的专题图, 随着斑块空间格局的变化, 生态效应指数的变化呈现出一定的规律性, 基本呈 内低外高! 的趋势。从图2图4可看出, 全市景观格局指数具有一定的空间差异, 由此可见,城市景观格局与生态效应间确实存在着一定的关系。 图3 研究区景观斑块密度的空间差异Figure 3 Spatial difference of land patchdensi ty i n the studyarea图4 研究区的景观生态效应的空间差异F i gure 4 Sp

16、atial di fference of land ecological effect in the study area3 3 景观格局指数与生态效应的相关关系表4 景观指标与生态效应的相关系数Table 4 The correlation between landscape index and ecol ogi cal effect 景观指数丰度多样性斑块密度分维数生态效应丰度1多样性0. 533*1斑块密度-0. 02-0. 1071分维数-0. 1190. 1060. 1721生态效应0. 497*0. 423*-0. 329*-0. 245*1注:*表示在0. 01水平上显著相关,

17、*表示在0. 05水平上显著相关。为进一步明确景观空间格局与生态效应之间的关系, 利用SPSS 11. 0软件包中的双变量相关分析软件对各景观格局指数与生态效应进行了相关关系分析。结果显示, 各景观格局指标(丰度、距离、类型多样性、斑块密度、景观分维数 与生态效应的关联程度都达到了显著或较显著的水平(表4 。而关联分析结果表明, 景观丰度、距离、景观类型多样性与生态效应在0 01水平呈显著正相关, 景观丰度越大, 在研究范围内离开市中心距离越大, 景观类型多样性指数越大, 生态效应越高; 景观斑块密度与生态效应在0 01水平显著负相关, 斑块越破碎, 生态效应越低; 斑块平均分维数(0. 05

18、水平 与生态效应呈负相关, 尽管相关性比其他指标相对较小, 但是仍呈显著相关, 表明斑块分维数对生态效应有一定的影响。4 结论与讨论(1 徐州市的景观格局呈现出 景观异质性程度降低、斑块破碎化和复杂化! 的变化趋势, 研究区内总体生态效应降低。(2 相关分析表明, 景观格局与生态效应之间相关性较大, 其中景观丰度、景观类型多样性与生态效应呈显著正相关, 斑块密度、分维数与生态效应呈显著负相关, 表明景观的空间格局对生态效应影响较大。(3 通过移动窗口分析法显示的景观格局与生态效应的变化规律, 与整个研究区的变化是一致的。19942002年, 研究区内景观类型多样性指数降低、破碎度增大、分维数增

19、大, 最终导致城市的生态效应降低。这表明用移动窗口法来研究景观空间格局与生态效应的关系是可行的。(4 城市建设应该注重自然、社会、经济协调发展, 通过最佳组合、最大限度地获取生态效应。根据景观格局与生态效应的相关性分析结果看, 重视林地、绿地和水体的质和量, 合理布局城市景观, 构建城市绿地网络结构, 加大城市中心区的生态建设, 缩小景观格局的空间差异等措施在徐州市生态城市建设方面应该能起一定的作用。参考文献1Carlson T N Arthur S T. T he impact of lan dscape land cover changes due to urbanization on s

20、u rface microclimate and hydrology a satelliteper spectiveJ. Global and Planetary Ch ange, 2000, 25:4965.2高 峻, 宋永昌. 基于遥感和GIS 的城乡交错带景观变化研究 以上海西南地区为例J. 生态学报, 2003, 23(4:805813. 3宋治清, 王仰麟. 城市景观及其格局的生态效应研究进展J . 地理科学进展, 2004, 23(2 :97106.4彭 建, 王仰麟, 张 源, 等. 滇西北生态脆弱区土地利用变化及其生态效应J. 地理学报, 2004, 59(4 :629638.

21、5C os tanza R, d Arge R, Groot R, et al . T he value of the w orld s ecosys tem services and natural capitalJ. Natu re, 1997, 386:253260. 6李哈滨, 伍业钢. 景观生态学的数量研究方法A. 刘建国. 当代生态学博论C. 北京:中国科学技术出版社, 1992. 209234. 7张芸香, 郭晋平. 森林景观斑块密度及边缘密度动态研究J . 生态学杂志, 2001, 20(1 :1821. 8车生泉. 城市绿地景观结构分析与生态规划 以上海市为例J . 东南大学

22、出版社, 2003. 3237. 9王宗明, 张 柏, 张树清. 吉林省生态系统服务价值变化研究J . 自然资源学报, 2004, 19(1 :5561.(上接第13页入着色期, 蔗糖的含量比葡萄糖和果糖高, 果实进入成熟期, 蔗糖的含量又比葡萄糖和果糖低, 成熟时葡萄糖、果糖和蔗糖的比例约为221, 表明成熟红肉脐橙果皮以积累己糖为主。已有研究表明, 蔗糖为柑橘光合产物运输的主要形式, 果肉中的糖先经叶片输送至果皮, 运送至果皮的糖一部分用于自身积累和转化, 另一部分由果皮中位于囊瓣背部的背维管束和两侧的隔膜维管束进行韧皮部卸载8, 此阶段为光合产物运输的限速步骤9。红肉脐橙果肉中糖分的积累

23、与纽荷尔脐橙和温州蜜柑基本相同4, 5, 但果皮的糖分积累与温州蜜柑存在较大差异4, 即其果皮还原糖含量高而非还原糖含量低, 这可能与果皮中较多的蔗糖运送至果肉有关。参考文献1Komatsu A, M oricgu chi T, Koyama K. Analysis of sucros e synthase genes in citru s s ugges ts different role and phylogen etic relations hipsJ. Journal of Experimental Botany, 2002, 3:6167.2E cheverria E , Gonz

24、alez P C, Brun e A. Characteration of proton and s ugar transport at the tonoplast of s w eet lim e juice cells J. AnnualReview of Plant Ph ysiology, 1997, 101:291300.3Ech ever ria E , Bu rns J K. Vacu olar acid hydrolysis as a physiological m echan ism for su crose breakdow nJ. Plant Physiology, 19

25、89, 90:530533.4赵智中, 张上隆, 徐昌杰, 等. 蔗糖代谢相关酶在温州蜜柑果实糖积累中的作用J. 园艺学报, 2001, 28(2 :112118. 5王利芬, 夏仁学, 周开兵. 纽荷尔脐橙果肉糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的变化J. 果树学报, 2004, 21(3 :220223. 6卢开阳, 吴和明. 湖北省2001年审(认 定的果树新品种J . 中国果树, 2001, (3 :4849. 7毛多斌, 曲志刚, 张俊松, 等. 烟草中游离糖的毛细管气相色谱分析J .色谱, 2003, 21(4 :437. 8陈俊伟, 张良诚, 张上隆. 果实中的糖分积累机理J. 植物生理

26、学通讯, 2000, 36(6 :497503.9Koch K E, Avigne W T. Postphloem, nonvascular trans fer in citrus:Kinetics, metab olism, and su gar g radientsJ. Plant Physiology, 1990,93:140.014 Comparison of Phenophase and Fruit Characteristics Among Different Grape Varieties LIU Hui ning , WANG Ai ying ( Col le ge of H

27、or ti cul tu re and Gar de ning , Yang tz e Univ e rsi ty , J ing z hou, H ubei 434025, Chi na Abstract: T he major g row ing , bear ing habit and f ruit econom ic charact ers of thirt een grape varieties ( st rains w ere st udied by m eans of f ield exper im ent and indoor det erm inat ion. T he r

28、esult s show ed t hat com prehensive perfo rmance of Vict or ia and F uji mino r w ere t he best ; Eco lly、 02、 03、 888888 - 04 w ere secondary; ot hers w ere poorer. Key words: grape variet y( strain ; phonological phase; growing and bearing habit s; berry economic characters 018 Analysis of Correl

29、ation between City Landscape Pattern and Ecological Effect Take Xuzhou City as an example LOU Ca i rong ( S chool of Ge og rap hy S ci ence , N antong Uni v ersi ty , N ant ong , J iang su 226007, Ch ina YO U Ha i mei ( S chool of Ur ban & En vi r onment , X uz hou N ormal Uni v er si t y , X uz

30、 hou, J iang su 221116, Ch ina XU Ting ( S chool of Geog rap hy S cie nce , N ant on g Univ e rsi ty , N ant ong , Ji ang su 226007, Chi na Abstract: Based on the land use map 1994 and 2002 o f Xuzhou Cit y, som e landscape index es, such as landscape richness, diversity , pat ch densit y and f ract

31、 al dimension, ar e applied t o analy zing t he land scape patt ern and eco logical ef fect and t he relatio nship. T he relat ionship betw een t he indexes o f land scape pat t ern and t he urban eco logical ef f ect show ed t hat t he urban ecolog ical ef f ect had significant ly posit ive correla

32、tion w it h t he index es o f the richness and t he diversit y, and sig nif icant ly neg at ive cor relation w it h t he indexes o f t he patch densit y and f ract al dimension. And t his show s landscape spat ial pat t ern has a lar ger impact o n ecolo gical ef fect. Key words: landscape spat ial

33、pat t er n; ecolog ical ef fect ; correlat io n; Xuzhou Cit y 023 Study on H9 N2 Subtype Avian Influenza Virus by Monoclonal antibody Haemoglutination Inhibi tion Test WANG Xin w ei , LI Jia n hua , LIU S hou chua n YANG Da gua ng , WANG Ze lin Coll eg e of Ani mal H usband ry and Vet eri nary , H e

34、 nan Ag ri cul t ural Uni ve rsi ty , Zhe ngz hou, H enan 450002, Chi na Abstract: 25 st rains H 9 N 2 AIV w ere assay ed t hrough haemo glut inat io n inhibition t est ( H I by m ak ing use o f 4 M cA b( m onoclonal ant ibo dy, McAb t o H A prot ein o f H 9 N 2 AIV and positiv e st andard serum( an

35、t i H 9 N 2 AIV respect ively. T he r esult s show ed t hat 23 of 25 str ains H 9 N 2 A IV r eact ed t o t he 4 M cA b. T he hig hest H I t iter w ere 1 212 f or A McAb, 1 2 1 2 for B McAb , 1 212 f or C M cAb 12 3 9 and 1 2 f or D M cAb, r espect ively. T he low est tit er w ere 1 2 f or A M cA b,

36、1 2 f or B McAb, 1 4 6 2 for C M cA b and 1 2 f or D McAb respect iv ely . H ow ever, 2 o f 25 str ains H 9 N2 AIV had no H I react ion t o all t he 4 M cAb, and t heir H I t it er s w ere 0. At the same t ime, t he standard serum t o H 9 N 2 AIV could react t o al l t he 25 st rains H 9 N 2 A IV. T

37、 his indicat ed t hat 2 str ains 17 and 18 H 9 N 2 AIV st rains had ant igen variat ion in t heir H A. Key words: monoclonal antibody ( M cAb ; H 9 N2 avian influenza virus; haemog lut ination inhibition t est 026 Design and Application of Suppository of Defervescence for Animals JIANG Tao ( Col le

38、ge of A ni mal S cie nce , Yang t ze Uni ve rsi ty , J i ngz hou, H ubei 434025, Chi na LIU Chu ha n , ZHAO Nian bia o ( Ji ng z hou Inst it ut e of T ec hnol ogy , J i ngz hou, H ubei 434100, Chi na LI Ho ng g uan , Do ng Xiu jun ( Ji ng sh an A ni mal H u sband ry Bu reau , J ing shan, H ubei 4318

39、00, Chi na LIU Zho ng g ui ( Gon g an A nimal H usband ry B ure au, G ong an, H ubei 434300, Chi na ZHAO Da o xio ng ( L i v estock and F ow l C omp any of L iu j i axi ang P ri son , Qi anj i ang , H ube i 434300, Chi na WEI Yun fa ng ( Ti anmen A nimal M ed ici ne Fact ory , T ianme n, H ube i 431

40、700, China Abstract: Diclof enac sodium suppo sit ories w ere pro duced and applied t o t reat diseased pigs w it h f ever aft er qualit y ex aminat ion. T he ant ipy retic ef f ect of diclo fenac so dium supposito ry w as compared w it h t hat o f inject io n o f amidopy rine composit e in t he tr eat ment f or diseased pigs w it h fever. 501 pigs suf fering fro m f ev er w ere r ando mly divided int o tw o gro ups: 248 cases in diclof enac so dium supposit ory gr oup, and 253 cases in injection o f am idopyrine co mpo sit e. T heir ant ipy retic eff ect w ere observed in dif