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城市化进程对城市的景观格局产生了深远而巨大的影响,同时城市森林的物种组成及群落结构也随着城市化的步伐而迅速改变。本文从景观、群落及种群水平分析了城市化进程的影响,并初步探讨了相应的影响机制。
1、在景观水平,运用遥感分析软件ENVI对1988和1998的TM卫星影像进行解译,将景观要素分为以下6种类型:农业用地、森林、城镇用地、在建土地、水体及其他用地。在所得到的2个年度的土地利用格局图的基础上,利用GIS及FRAGSTATS软件分析相应的景观格局及变化,并结合相应年份的经济、人口数据探讨了景观格局的变化机制。研究结果如下:
1988-1998年,随着南京市经济快速增长和人口膨胀,景观格局总体破碎化程度加剧,平均斑块面积下降33.03%,斑块数量上升49.39%,斑块密度和边界密度分别上升50.27%和38.89%;景观蔓延度下降7.34%。景观多样性上升:Shannon和Simpson多样性指数分别上升25.82%和24.63%。
在各种景观类型的面积及景观破碎化程度上:88-98年,城镇用地和在建土地在总面积大幅增加的基础上,主要破碎化指标(如斑块数量增加、平均斑块面积缩小,聚集度下降)等显示出这2种土地利用类型破碎程度增大;而农业用地在总面积减少的情况下,平均面积减少,斑块密度增加,破碎化程度加剧;水体面积小幅增加,斑块密度也有一定增加,破碎化加剧。由于强烈的人为干扰使大量小型嵌块体消失,森林的斑块密度减少而森林类型斑块平均面积大幅增加,森林嵌块体的蔓延度上升,破碎化程度减少。随着经济社会的发展,农业用地、在建土地、城镇用地在空间上有日益分散的趋势。农田和森林的不断减少,给本地区生态安全造成了潜在的威胁,应当加强农业用地和森林的管理与保护。
景观总体和各类型景观要素的分形指数变化较小,说明各类型斑块(含总体)形状的复杂程度基本不变。
2、在群落水平,本研究选取了市区、近郊、远郊三种城市森林类型,共计15个典型自然残余森林群落,分为乔木和灌木2种生活型,对比分析了各个类型群落物种组成和α、β及γ多样性指数,并对α多样性指数差异的显著性进行了f检验和t检验,研究表明:
在α多样性上:对于乔木,近郊森林的物种数在不同群落之间有较大的随机性。市区森林嵌块体的干扰性质相近,因此彼此间物种数量变异较小。远郊森林各个嵌块体的各种性质不像市区森林那样均质,但也不象近郊那样差异极大,因而其乔木物种丰富度的差异居中。在物种均匀度波动幅度方面,只有市区和近郊以个体数计算的Simpson均匀度指数表现出了显著的差异,市区波动幅度较大。在物种多样性大小方面,物种丰富度沿市区—近郊—远郊梯度基本呈上升趋势;其他指数虽然没有表现出显著的差异,但也呈现出上升趋势。说明面积小、历史短、人为影响大的市区残余森林乔木物种多样性最低,近郊森林其次,远郊森林乔木物种多样性最高。在物种均匀度大小方面,所有指数均没有表现出显著差异或一致的变化趋势。这说明市区—近郊—远郊3种城市森林群落乔木物种组成均匀度上差别不大。
在灌木物种多样性和均匀度波动幅度方面,市区、近郊、远郊两两之间都出现了显著或极显著的差异,但不同指数表现出不同的变化趋势。在灌木物种多样性和均匀度大小方面,物种丰富度指数表现出沿市区—近郊—远郊梯度增加的趋势。以个体数计算的各个多样性指数和均匀度指数均以远郊最高,市区最低或基本与近郊相同;而以重要值计算的各种指数均以近郊最高。
对比灌木与乔木的检验的结果可以发现,灌木物种在多个指数的波动幅度上都出现了显著的区别,这可能暗示了灌木物种对生境及干扰的影响更为敏感。造成这种现象的原因可能是因为一方面灌木和乔木生理特征、生活史、生态对策等不同,另一方面,干扰对不同生活型可能有着不同的影响。
对β多样性的研究表明,市区森林群落中乔木物种组成最为接近,郊区森林之间物种组成的差异性大于市区;灌木的β多样性指数沿市区—近郊—远郊梯度呈现明显的增加趋势,即远郊各个群落间灌木物种组成差异最大。在γ多样性上,乔木和灌木物种多样性沿市区—近郊—远郊梯度呈明显上升趋势。
3、在种群水平,三种类型森林群落中共有乔木75种,灌木118种,其中11种乔木、15种灌木在市区、近郊、远郊均有出现;其它一些物种仅在2种或一种类型群落中出现。按照物种多度沿市区、近郊、远郊梯度的改变趋势的不同可以将物种分为4类:①沿城乡梯度物种数和相应的物种多度减少,这一类植物常常为阳性树种如三角枫(Acerbuergerianum)、构树(Broussonetiapapyrifera)等。②沿城乡梯度物种数和相应的物种多度增多,这主要包括栎类(Quercus.)、某些耐荫性物种(紫楠(Phoebesheareri)、青冈(Cyclobalanopsisglauca)等。③以近郊物种数最多,市区和远郊都较少。如朴树(Celtissinensis)、枫香(Liguidambarformosana);灌木中蔷薇科(rosaceae)较多。④没有明显变化趋势的物种。