国家公园生态系统生产总值核算——以海南热带雨林国家公园为例

海南热带雨林国家公园拥有我国最具代表性、连片面积最大的热带雨林,生态产品丰富,在开展国家公园生态产品价值实现机制探索上具有得天独厚的优势。本研究基于《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》框架,构建符合热带雨林国家公园特色的GEP核算体系,对2019年海南热带雨林国家公园GEP进行核算。结果表明: 2019年,海南热带雨林国家公园GEP为2045.13亿元,单位面积GEP为0.46亿元·km^-2。其中,物质产品价值为48.50亿元,占国家公园GEP总量的2.4%;生态系统调节服务价值为1688.91亿元,占82.6%;文化服务价值为307.72亿元,占15.0%。从不同生态系统类型来看,以山地雨林、低地雨林、落叶季雨林、热带云雾林等为代表的热带雨林生态系统的单位面积价值量远高于人工林及其他生态系统,表明热带雨林生态系统在提供生态系统服务功能方面具有显著作用。此外,本研究还基于国家公园GEP核算结果,提出进一步探索生态产品价值实现路径和实现机制的相关建议。     

千岛湖生态保护与建设对景观格局的影响研究

生态保护和生态建设过程对景观格局产生影响并使之发生变化,这种变化又会影响景观的生态过程。应用3s技术和景观指数分析了39年(1964-2003年)内千岛湖库区土地利用和土地覆盖格局的变化。结果显示,斑块总数和景观破碎度基本保持不变,但是各斑块类型的斑块数量、面积和优势度变化非常显著。最优势斑块类型由荒山(占陆地面积的47．44％)演变为马尾松( Pinus massoniana)林(占陆地面积的52．8l％),研究区域内森林植被覆盖率增加。研究还发现景观多样性指数略微下降。景观多样性是对土地利用和覆盖类型丰富度和均匀度的概要度量,并不一定总是和景观功能呈正相关关系。上述变化归因于多项生态保护措施的实施使得自然演替得以实现。景观格局的优化使生态系统的生态功能得到提高,包括生境恢复、生物多样性增加、水土流失减少。森林植被恢复以后,马尾松林斑块的单一化趋势应在今后的生物多样性保护、生态规划和可持续发展中得到重视。     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足，基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型，综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础，建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架，开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主，森林面积逐渐减少，而2010—2020年减少速率降低，各类型森林斑块均有所恢复；(2)整体破碎化程度较低，中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势；(3)聚集度结果表明，距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大，约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加，应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征，相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。     

1980—2015年南四湖流域景观格局及其脆弱性

流域景观格局及脆弱性变化对流域生态环境具有重要影响.为保障南四湖流域生态环境安全,本研究以流域1980—2015年7期土地利用数据为基础,通过计算景观格局指数分析南四湖流域景观格局变化,利用景观适应度(LAI)和景观敏感度指数(LSI)构建景观格局脆弱度(LVI),并分析其空间分布与变化.结果表明: 1980—2015年,南四湖流域耕地面积比例下降4.6%,建设用地增加39.7%,其他土地利用类型呈波动变化,林地、草地、未利用地面积减少,水域面积增加.耕地一直是南四湖流域的优势景观类型.耕地和水域破碎度增加,其他地类破碎度降低.流域景观整体破碎度有所缓和,景观类型之间形成了较好的连接性,景观格局的不规则性和复杂性下降并朝着均匀化和多样化方向发展.各时期流域景观脆弱度大体上表现出东部高于西部、北部高于南部的趋势,其空间分布与流域地形,以及景观类型的分布、土地利用变化有关.研究期间,流域LVI整体下降,东部景观脆弱度严重地区的景观格局开始趋于分散,逐渐被低一级脆弱区所取代,西北部地区脆弱度的回升最明显,南部及西南部一直是低脆弱区.     

基于CA-Markov模型的三川流域景观格局分析及动态预测

以济南南部山区三川流域为研究对象,在ArcGIS和IDRISI平台的支持下,结合景观生态学原理,运用景观指数并引入Kappa系数对三川流域1990-2010年景观格局、动态度进行分析,最后运用CA-Markov模型对流域景观格局进行动态趋势预测.景观格局指数分析表明:三川流域景观类型以耕地、林地、建设用地和草地为主;受人类活动影响,1990-2010年三川流域耕地、林地面积减少,其余各景观面积均呈增加趋势;流域整体景观破碎度增加,斑块复杂度提高,各景观类型的分布渐趋均衡.景观格局变化前10年比后10年明显,人类活动对当地生态环境的影响较显著.Kappa系数表明:景观变化由各景观数量比例变化逐渐转变为各景观数量保持相对稳定下的景观空间位置上的变化.随着2000年后政策的引导,景观整体的变化渐趋稳定,人类活动对生态环境影响有所下降.CA-Markov模型预测结果表明,2010-2020年流域内各景观优势度下降,景观破碎度降低,均衡性持续提高;景观间的转入转出幅度不大,仅占总面积的3.08％,景观类型的转变主要发生在斑块交界处.总的来看,三川流域景观格局变化主要是耕地、林地面积减少,建设用地面积增加,生态环境更趋脆弱.     

国家公园生态产品价值核算

生态产品是维系生态安全、保障生态调节功能、提供良好人居环境的自然要素，国家公园作为我国代表性生态系统、自然景观和遗产、野生动植物物种分布的重要区域，是生态产品的重要供给区域，在提供高质量调节服务和文化服务中发挥着重要作用。生态产品总值(GEP)是生态产品价值的总和，并能够客观反映生态系统状况和生态保护成效。以我国首批5处国家公园为研究对象，通过核算其2000年和2015年GEP,得出如下结论：(1)2015年国家公园总GEP为10813.6亿元，主导服务功能是水源涵养和气候调节，占总值的70.0%,单位面积GEP为652.0万元/km²,是全国均值的1.4倍。(2)三江源国家公园GEP最高(4547.7亿元),其次是大熊猫、海南热带雨林国家公园等；海南热带雨林国家公园单位面积GEP最高(5140.5万元/km²),其次是武夷山、大熊猫国家公园等。(3)2000—2015年，国家公园GEP增长1.0%,单位面积GEP基本稳定，三江源和海南热带雨林国家公园增幅较大(3.1%和1.0%),而大熊猫国家公园有所下降(-2.0%),主要与地质灾害导致的...     

海南热带雨林国家公园高速公路穿越段景观动态与生态风险评估

海南热带雨林国家公园被中线高速公路自东北-西南方向穿越,改变了局域景观分布格局,影响到生态系统完整性与原真性,可能存在潜在的生态风险。选取海南热带雨林国家公园高速公路穿越段两侧3 km作为研究区域,运用GIS技术、Fragstats和景观生态学理论定量评价2013年（高速公路未建）、2016年（高速公路在建）和2019年（高速公路竣工）三年的景观要素变化,解析景观变化趋势和可能带来的潜在生态风险。结果表明,2016年高速公路建成面积（含动土区域）为325.51 hm²,林地面积略有减少,但林地斑块密度增加;耕地面积虽略有增加,但耕地最大斑块指数下降,耕地景观优势度降低。2019年高速公路建成竣工后,由于路旁绿化,高速公路占地面积有所下降,林地面积和林地斑块密度增加,但林地和耕地斑块的内聚力指数下降,自然连通度略降低,破碎化程度加剧;高速公路穿越段中等生态风险区和较高生态风险区面积逐年增加。但隧道和高架桥路段在一定程度上维持了道路两侧的植被连通性,对局域生态系统没有明显影响。高速公路造成的生境隔离与破碎化可能累积产生远期的负面生态学效应。海南热带雨林国家公园高速公路穿越段位于生态敏感的水源涵养区,建议增设隧道式高架林地提升生境连通性和生态系统完整性、增加人工湿地汇聚和净化道路径流、设立长期生态监测样地对关键节点生态过程与生态系统功能特别是水源涵养与水质净化功能等开展监测与生态恢复。     

自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据1987年、1997年、2007年3个时相的景观资料,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下湿地景观格局的变化差异。结果表明:(1)人工管理区,景观斑块平均面积由205.31 hm2降至55.60 hm2,景观多样性指数1.4284降低到1.2928,优势度从0.3634上升到0.7766,表明景观破碎化明显,景观多样性呈降低趋势,优势度则呈上升趋势。景观变化的结果导致景观带状特征变弱,镶嵌性特征十分明显;1987—1997年期间,景观格局空间演变表现为从陆地向海洋的单向演替;而1997—2007年,景观演替呈现多向性特征。(2)自然湿地区,景观优势度呈下降趋势,从0.4844下降到0.3164;而景观多样性呈上升趋势,其指数从0.9019上升到1.4754。景观带状格局发育更加明显,各景观带宽趋于均匀,并且景观从陆地向海洋呈单向演替特征。(3)影响海滨湿地景观格局演变的驱动因素是:自然湿地区主要受海洋潮汐作用影响,其主要自然过程如地貌过程和植物群落演替过程等呈连续性变化,从而导致景观演变呈带状连续性发展;人工管理区主要受人为管理影响,人为管理往往使生态过程的连续性发生突变,从而使景观演变呈多向性特征。     

高寒草甸草原景观格局动态演变及其驱动机制

高寒草甸是高寒地区重要的生态屏障和畜牧业基地,脆弱的生态环境极易受到自然和人类活动的影响。为了探究高寒草甸景观格局变化及其驱动力,以多期遥感影像和统计数据为基础数据,在遥感和GIS技术支持下,在利用景观格局指数模型来分析研究区景观格局动态演变的基础上,运用Logistic回归模型从空间角度分析了研究区重要景观演变的驱动力。结果表明：（1）研究区植被覆盖面积所占比例始终维持在80%以上,各景观类型结构变化较为明显;（2）2000-2016年高寒草甸景观类型面积变化较大,其他草甸、旱地和建设用地的面积持续增加,并且年变化速率加快,灌木林地、灌丛草甸和水域面积持续减少;各类景观面积年变化率增大,2000-2009年高寒草甸景观面积年变化率为1.118%,2009-2016年景观面积年变化率为2.067%,每年发生类型转化的景观面积约为0.691×10⁴ hm²,5大类景观转移变化面积不大,但各小类景观的转换现象很明显。（3）景观水平上的景观指数变化反映出2000-2009年景观破碎化程度较强,2009-2016年景观状态得到优化,整体趋向于整合;斑块水平上的景观指数变化反映出不同斑块类型格局差异性较大,变化特征明显。（4）海拔与坡度因子对一级分类草地景观及其二级分类灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著,植被覆盖度因子对草地景观演变存在显著影响,而距离因子对灌丛草甸和其他草甸演变的影响较为显著。人文驱动因素对草原生态及景观演替起到了加速推动作用,其中,政策因素在保护和修复高寒草甸生态系统上起到了至关重要作用。     

海南石梅湾青皮林最小取样面积与物种多样性研究

石梅湾海岸青皮(Vatica hainanensis)林是海南独特的雨林群落之一。本文选用8种“种-面积渐近线”对该群落的最小取样面积进行了拟合研究。结果表明,其中5条曲线的R^2大于0．97,拟合状况很好,但所得出的最小取样面积各不相同。进一步经过“重要值-面积曲线”的群落特征分析,确认群落的最小取样面积只有800m^2。石梅湾青皮林最小取样面积比海南其他类型雨林、滇南热带雨林、东南亚热带雨林以及非洲雨林都要小。通过对1000m^2样地的物种多样性分析,结果表明：在垂直结构上,石梅湾青皮林B层乔木的Gleason指数大于A层乔木,和海南山地雨林的情况不同。海岸青皮林为物种多样性不高的单优林,群落的物种多样性、均匀度远小于海南其他类型的山地雨林与混合青皮林;在海岸青皮林群落内,青皮的相对密度、相对优势度、重要值大大高于其他物种。此研究表明：海南热带雨林同样存在物种多样性不高、单优特征显著的顶极群落;海南海岸青皮林是迄今为止热带雨林取样面积最小的森林类型。     

海南潜在世界自然遗产地的突出普遍价值初探

世界自然遗产地是全球最具有保护价值的自然保护地,强调全球突出普遍价值的完整性和在全球的唯一性。世界自然遗产有助于更好地保护生态系统的完整性和原真性,促进人类与自然的可持续发展。该研究在大量文献资料的基础上,以海南潜在世界自然遗产地(海南热带雨林国家公园)原生动植物及植被群落(亚洲北缘热带雨林)为研究对象,从植被类型、物种多样性、区系组成、特有种等生物生态过程方面,评估海南潜在世界自然遗产地的全球突出普遍价值。结果表明:(1)海南潜在世界自然遗产地分布有3 653种野生维管植物,资源植物种类丰富。陆栖脊椎动物有540种,各类野生动物占全国的比例高达10%～30%,生物多样性极高。(2)植物区系独特,海南岛的热带雨林植被区划属于印度-马来雨林群系,属马来区的部分呈现出热带性和与中国华南大陆的共源性显示出明显的热带边缘性质,为中国华南植物区系与亚洲热带雨林的过渡类型。(3)植物区系中的植物物种特有性较低,特有属仅有7个,特有种仅约占岛内植物的1/10,较低的特有性表明了其大陆起源特征,是生物多样性不可替代的元素,具有鲜明的环境指示特色。该研究明确了海南潜在世界自然遗产地在全球背景下的突出普遍价值,为海南未来申遗提供科学依据和技术支撑。     

海南岛尖峰岭热带山地雨林区26年的热量因子变化特征

尖峰岭热带山地雨林作为中国典型的热带森林生态系统,其长期的气候动态状况对研究全球变化具有重要的意义。本文采用海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站天池气象站1980—2005年的地面常规气象观测资料,分析了尖峰岭热带山地雨林区热因子的变化趋势。结果表明：26年来,林区热因子（平均气温、平均地温、平均最高/最低气温、平均最高/最低地温、极端最高/最低气温、极端最高/最低地温、地气温差、年积温）均呈上升趋势,其中平均气温、平均地温、地气温差、平均最低气温和极端最高/最低地温升高趋势明显,每10年分别增加0.32 ℃、0.59 ℃、0.27 ℃、0.39 ℃、2.03 ℃、1.62 ℃,最低温度的升高趋势都大于最高温度的增长速率,说明尖峰岭热带山地雨林区气候变暖来自于最低温度升高的贡献。     

Spatiotemporal patterns and dynamics of species richness and abundance of woody plant functional groups in a tropical forest landscape of Hainan Island, South China

Tropical forests are among the most species-diverse ecosystems on Earth. Their structures and ecological functions are complex to understand. Functional group is defined as a group of species that play similar roles in an ecosystem. The functional group approach has been regarded as an effective way of linking the compositions of complex ecosystems with their ecological functions. To understand the variation of functional groups in species-rich ecosystems after disturbance, the present study investigated the spatial pattern and temporal dynamics of woody plants in a typically fragmented natural forest landscape of Hainan Island in South China. The study area was classified into eight landscape types based on vegetation type, disturbance manner and the time of recovery. The woody plant species were aggregated into seven functional groups based on the growth form, successional status and plant size. The results gained from the present study showed that all functional groups, except for the emergent and canopy tree species, were present in all eight landscape types. Each landscape type had different numbers of dominant functional groups. There are similar species richness and stem abundance structure among functional groups between mid-successional clear cut lowland rainforest and old growth tropical coniferous forest. This similarity exists in selective logged lowland rainforest and old-growth lowland rainforest, as well as among landscape types of montane rainforest. The functional groups with the same successional status had similar patterns of species richness and stem abundance ratios among different landscape types. The variation patterns of functional groups along the successional stages in terms of species richness and stem abundance among the tropical lowland rainforest landscape types were more similar to each other than those in the tropical montane reinforest landscape types. This study provides further support for the competition-colonization tradeoff and successional niche theory as opposed to models of neutrality and ecological equivalence.     

海南热带雨林国家公园不同植被类型的大型真菌多样性

为揭示海南热带雨林国家公园大型真菌多样性及不同植被类型对真菌群落的影响, 本研究于2020年和2021年湿季对海南热带雨林国家公园内7个管理局辖区开展了大型真菌多样性调查, 比较了不同植被类型(山地雨林、低地雨林、低地雨林次生林、人工林)的大型真菌生活型(共生型、腐生型)组成差异。从设置的58条1 km长的样带内采集到1,869份子实体标本, 根据子实体形态与ITS rDNA序列分析, 从中鉴定出562种真菌, 涉及17目64科174属, 其中80%以上的物种由伞菌目、牛肝菌目、红菇目、多孔菌目、鸡油菌目、锈革孔菌目和炭角菌目构成。大型真菌的营养型以腐生型(占48.2%物种)和共生型(44.8%)为主。每条样带的平均物种丰富度和多度以中海拔的山地雨林最高, 分别为28 ± 5种和33 ± 6个, 而人工林最低, 分别为11 ± 1种和11 ± 2个。植被类型主要影响共生型大型真菌物种丰富度(P = 0.026)和子实体多度(P = 0.019)及Shannon-Wiener多样性(P = 0.028), 但对腐生型大型真菌的影响并不显著。多响应置换过程(multiple response permutation procedure, MRPP)检验结果表明, 不同植被类型对共生型与腐生型大型真菌群落物种组成均有显著影响(腐生型: P = 0.004, 共生型: P = 0.041)。冗余分析(redundancy analysis, RDA)的结果表明, 植被类型对腐生型和共生型真菌群落物种组成差异的解释度均较低(共生型: R² = 0.068, P = 0.004; 腐生型: R² = 0.067, P = 0.004)。海拔仅对腐生型真菌群落物种组成产生微弱影响(R² = 0.029, P = 0.001), 而对共生型真菌影响不显著(R² = 0.024, P = 0.072)。在不同保护地之间, 共生型(R² = 0.148, P = 0.001)与腐生型(R² = 0.123, P = 0.002)真菌物种组成均具显著差异; 基于样带‒真菌矩阵的网络图显示, 海南热带雨林国家公园内尖峰岭、霸王岭、五指山等国家级自然保护区的山地雨林是共生型大型真菌多样性较高区域, 应作为共生型真菌与宿主的优先保护区域。     

Multiscale modelling of the drivers of rainforest boundary dynamics in Kakadu National Park, northern Australia

Understanding the relative importance of factors driving savanna–forest dynamics is vital as changes in the extent of tropical forests can have major impacts on global climate and carbon balance, biodiversity, and human well-being. Comparison of aerial photographs for 50 rainforest patches in Kakadu National Park had previously revealed a landscape wide expansion of rainforest boundaries between 1964 and 2004. Here, we used generalized linear and mixed effects models to assess the role of fire, buffalo impact, and patch characteristics in determining the rate of boundary change. The analysis was conducted at both the patch scale, and within-patch (plot) scale, to capture the different processes operating. At the patch scale, the rate of change was best explained by rainforest type and historical buffalo impact. Fire activity, patch size, and fragmentation were not important predictors of the rate of change. At the plot scale, distance from rainforest edge was the most important predictor of the probability of change, while the fragmentation and aspect of the boundary were unimportant. Rainforest expansion has occurred through a process of margin extension rather than eruption of new patches. The rainforest expansion is consistent with having been driven primarily by shifts in global change phenomena, such as increased rainfall and atmospheric CO₂, rather than changes in disturbance regime. It appears that the current fire regimes are not sufficiently destructive to limit the overall expansion of the rainforest patches. Rainforest type and historical buffalo impact have mediated the rate of change at the patch scale.     

Size does matter – effects of tropical rainforest fragmentation on the leaf litter ant community in Sabah, Malaysia

Primary tropical lowland rainforest in Sabah, Malaysia, has been largely reduced to small to medium-sized, often isolated, forest islands surrounded by a highly altered agricultural landscape. The biodiversity patterns of leaf litter ant communities were monitored in two forest fragments of differing size as well as in a contiguous forest over the course of two years. Species number and diversity in the forest isolates was significantly lower, reaching only 47.5% of the species number collected in the contiguous forest. Species density was also lower, which had led to a thinning of the ant community in the fragments. Community composition was substantially altered in the forest remnants, and an increase of tramp species with smaller fragment size was detected. These results were unexpected and alarming, as the medium-sized forest is with its 42.9 km² a comparatively large primary forest fragment for Sabah.     

海南岛淡水蟹类分布格局与多样性保护

热带岛屿生物多样性是全球生物多样性保护研究的热点之一。海南岛是中国面积最大的热带岛屿, 丰富独特的淡水蟹类是维持岛内淡水生态系统功能完整性的关键类群。本文通过多年野外调查, 综合历史及最新文献资料, 对海南岛淡水蟹类物种多样性及其现状进行调查和评估, 并对淡水蟹类物种多样性保护现状进行了分析讨论。研究发现, 海南岛淡水蟹类物种多样性分布中心位于中南部山地, 主要集中于中部的霸王岭、鹦哥岭和猕猴岭, 南部的五指山和吊罗山, 以及西南部的尖峰岭一带。其物种多样性整体上呈现中南部山地高、平原台地低的特点。根据《IUCN物种红色名录濒危等级和标准》对海南岛淡水蟹类物种现状的评估结果显示, 全岛受威胁淡水蟹类物种的占比为16.7%。基于分布区预测, 以海南热带雨林国家公园为主体的保护地对淡水蟹类潜在适宜分布区的覆盖度明显优于此前碎片化的各级保护区。本文研究结果显示, 海南岛淡水蟹类的总体生存状况良好, 但一部分山地或平原种类处于受胁状态。国家公园体制的建立有望为岛内淡水蟹类物种多样性保护提供前所未有的机遇。基于物种多样性分布格局开展淡水蟹类等淡水生物多样性监测, 有助于促进海南岛淡水生态系统完整性的长效保护与可持续发展。