辽东山区生态分类系统及其在数字林业中的应用

过去五十年，我国的森林资源状况发生了明显变化，森林经营方式也相应出现问题。森林区划中，同时存在二类小班和三类小班两个小班体系，二者在空间上存在不一致性；即使是同一小班体系，先后两次调查结果也不一致。这些问题不利于应用数字技术制定长期的森林管理计划。传统的林业体制和经营方式不能满足生态系统管理的应用，阻碍了我国森林可持续经营管理的发展。生态分类系统是以生态系统内植被、土壤和地形等组分之间的相互关系为基础对土地进行的划分，对实现森林的生态系统管理具有重要意义。本文建立了辽东山区生态分类系统，进而探讨其在数字林业中的作用。 采用TWINSPAN分类和PCA、CCA排序的方法对研究区样方数据进行分析，结果表明，坡度和坡向是控制研究区域内水分梯度和养分梯度的主导因子，决定了植被的空间分布格局。依据这样的关系，进行了生态土地类型（ELT）、生态土地类型相（ELTP）的划分和制图。ELT分类由DEM数据获得，ELTP分类通过叠加ELT和植被图得到。ELTP能同时反映特定地块上潜在的植被类型和现存的植被类型，其分类单元相当于传统林相图中的小班，可应用于森林资源调查和管理中。 生态分类过程中的关键性技术方法也是本文重点解决的问题。通过比较5m分辨率和25m分辨率的DEM数据，得到5m分辨率DEM是绘制ELT分类图的最佳数据源。本文也探讨了地形图矢量化生成DEM的方法，以及根据DEM数据提取ELT分类图过程中的关键技术问题。 在上述基础上，本文着重论述了生态分类系统在数字林业中的作用。生态分类系统为森林资源信息和数据的管理提供了一个具有生态学含义的框架体系。生态分类系统是实现森林生态系统管理的重要过程，空间信息技术是实现森林生态系统管理的有效手段。以生态分类系统和空间信息技术为依托的生态系统管理方法，加上计算机模型和辅助决策界面的支持，构成数字林业的基本框架，是实现林业可持续发展的驱动力。

黑土侵蚀区景观生态建设的水土保持效应

黑龙江省拜泉县是我国黑土侵蚀与综合治理的典型代表。经历了上世纪垦荒初期环境优美、土地肥沃，70年代后期水土流失严重、生态恶化，80年代以来大规模生态治理、环境明显改观的典型发展过程。是人类征服自然——自然报复人类——人类与自然和谐共处等人与环境关系演进的一个小小缩影。本论文以该典型区为研究案例，以景观格局——景观功能——景观生产力关系分析为研究思路，从遥感、统计资料、调查访问和取样实测等获得原始数据，运用景观指数和地理信息系统（GIS）等空间分析方法，结合通用土壤流失方程、地统计学和能值分析，综合评价了黑土侵蚀区景观尺度水土流失治理的区域土壤侵蚀控制效应、区域土壤性质恢复效应及大规模生态建设的农业效应。旨在为区域水土流失治理综合评价探索研究思路，也为该县或同类地区生态建设、环境保护及景观规划决策提供科学参考。本论文取得如下研究成果： (1). 经过多年来的大规模生态建设，拜泉县的生态环境有了明显的改观。区域景观类型数量和空间配置的变化对发挥其水土保持功能起到了很好的调控作用。从1989年到2002年，县域耕地面积减少24731hm2，林草地面积、水体面积分别增加了13568 hm2和1191 hm2，水库和塘坝增加1402座。全县55%的水土流失面积得到治理，82.2%的农田得到林网的防护，43.7%的景观地表超渗径流得到集蓄，土壤侵蚀模数由9.14 下降到6.50 。进一步的景观结构调整要注意增加林草地等类型斑块的聚集度；调节林网连接度、环度及网眼大小；增加水库塘坝的泻洪与灌溉配套设施等。 (2). 通过拜泉县双阳河流域30个子流域景观指数与土壤侵蚀模数的相关性分析，定量研究了景观结构和土壤侵蚀程度的关系。结果表明：农田面积百分比、景观聚集度与土壤侵蚀模数显著正相关，灌木林地和草地面积百分比、香农多样性指数与土壤侵蚀模数显著负相关。梯田、等高垄农田、顺坡垄农田、乔木林地、灌木林地、草地面积百分比，景观分维数、景观聚集度、景观香农多样性9个结构因子与土壤侵蚀模数的复相关系数（R=0.931）大于任一单因子相关系数，景观结构对土壤侵蚀的影响是多因子综合作用的复杂过程，且达到高度相关，9个结构因子与侵蚀模数之间存在线性回归关系。研究区平均土壤侵蚀模数为6.58 ，侵蚀强度较轻，但大于东北黑土区土壤容许流失量标准（2 ）。该流域是典型的农业景观，农田面积占景观总面积的71.8%，而且分布比较集中，它是未来土壤水蚀的主要景观要素，同时也是水土保持的主战场。增加灌草地斑块、实施农田保护性耕作等将是该流域继续控制土壤侵蚀的有效办法之一。 (3). 通过对拜泉县通双小流域土壤性状的空间变异性和空间相关性研究，得到下列结论：全碳、全氮、砂粒、粉粒、粘粒含量和容重具有中度的变异性，而砾石含量变异强烈，它能够表征该流域黑土的侵蚀强度。除砾石外，所有土壤性状之间具有显著的相关性 (P<0.05)。土壤性状主要与坡位、海拔高程和土地类型有关。全碳、全氮、粉粒和粘粒含量具有强度的空间自相关性，而容重和砂粒含量在空间上是中度自相关的。无论在农田，还是在整个流域，均有2/3左右的土地存在氮缺乏，容重和砂粒偏高的现象。地形、土地利用、侵蚀和侵蚀治理综合地影响了土壤性状的空间分异。但过去的土壤侵蚀是最突出的因子。侵蚀治理和土地类型调整在20-30年的尺度上，并没有显著地改善土壤的性质。目前的侵蚀治理对于土壤的移位和流失起到了很好的控制作用，但短期土壤质量恢复并不令人满意。如何提高土壤质量，将是又一迫在眉睫的任务。为了提高土壤质量，保护林地和草地不被破坏，改变农田的耕作方式等是该流域改善土壤性质的有效管理措施。 (4). 在拜泉县农业系统经济特征和生态建设动态分析的基础上，运用能值理论，研究了县域农业生态经济系统在大规模生态建设前后时间序列上的系统生产效率和可持续发展动态。主要结论如下：拜泉县经济发展与生态建设都取得了较大的成绩，但在县域生产生活大环境明显改善的情况下，农业系统自身的环境压力依然存在；农业系统的生产效率不高；农民生活水平较低；但大规模生态治理的农业效应已初步显现；系统的能值可持续发展有良好的趋向。

友好林业局森林采伐对森林景观格局演变的长期影响

人为活动是森林景观变化的主要驱动力之一，采伐又是人类对森林最主要的干扰活动，采伐影响下森林景观的长期变化动态，是森林经理学的重要研究内容。本文以小兴安岭友好林业局为研究区，充分利用林相图，地形图以及采伐等资料，采用GIS作为数据处理的手段，用空间直观景观模型（LANDIS）模拟了500年的时间尺度上森林景观在各种采伐活动影响下的演替动态。本研究选取五个代表树种：红松、云杉、椴树、落叶松、白桦，主要从分布面积、年龄结构和聚集度三个方面进行了分析，揭示了森林景观变化与采伐之间的定量化关系，为森林管理措施的制定提供理论依据。主要结论如下 ①友好林业局过去的森林采伐造成了严重的生态后果：原始林已经所剩无几，而是变成了以过伐林和次生林为主；友好林业局红松的面积仅占6.3%，云、冷杉分别占9%左右，占优势地位的是落叶松和白桦，分别为27%和29%。红松、云冷杉以及落叶松80%以上的都是中幼龄林。②自然演替状态（无采伐）下，红松、云杉和椴树的分布面积逐年升高，500年内红松增加了24%，聚集程度不断升高；而白桦等阳性先锋树种分布面积则大大降低，500年内白桦减少了近15%，聚集程度逐渐降低。③传统经营下的采伐研究表明，采伐是友好林业局森林景观变化的主要驱动力。本研究中由于树种的生活特性和模型本身的特点，红松、云杉分布面积在三种模拟方案下的差异不明显，落叶松和白桦在各种方案下的差异比较明显。采伐明显改变了各树种年龄结构,采伐后树种林龄级下降。采伐还会造成树种聚集度明显差异，而且树种分布格局和采伐分布格局密切相关，红松、云杉、椴树聚集度指数与采伐分布指数显著正相关，落叶松、白桦聚集度指数与采伐分布指数显著负相关。④本研究中由于树种的生活特性和模型本身的特点，与传统经营相比，分类经营下生态公益林内落叶松和白桦的面积变化比较明显，红松、云杉、椴树的面积变化不明显；然而各树种的年龄结构均发生了显著变化，分类经营下成、过熟林的面积明显增加。⑤不同径级择伐一定程度上引起了采伐面积、采伐强度以及采伐空间分布格局的差异。不同树种由于其生活特性的差异对不同径级择伐反应各异，不同径级择伐下树种分布面积和年龄结构差异较明显，但是各树种聚集度指数在不同径级择伐下的差异较小。

岷江上游不同小流域景观结构对水文过程的影响

研究景观格局与水文过程关系不仅有利于人们认识水循环的特点，而且对于景观格局-生态过程相互关系理论具有重要的意义。岷江上游的景观格局与水文过程之间关系的研究一直是人们关注的热点。 本文选取岷江上游的镇江关流域和黑水河流域，从景观尺度上分析了两个流域主要土地覆盖类型的景观格局对水量平衡的影响。模拟两个流域1988-2002多年平均降水量和多年平均蒸散量的空间分布，利用ARCGIS8.3求算镇江关流域和黑水河流域主要土地覆盖类型多年平均降水量和多年平均蒸散量，比较两个流域主要土地覆盖类型的水量平衡。同时利用ARCVIEW3.3进行流域提取，得到黑水河流域内不同景观结构的小流域，结合两个流域1988-2002年多年平均降水量和蒸散量空间分布，在GIS空间分析技术支持下，统计得到不同景观结构小流域1988-2002年多年平均径流系数，进而比较岷江上游不同景观结构小流域的水文效应。主要结论如下： 1.镇江关流域有林地1988—2002年的多年平均蒸散量与同期黑水河流域相差不多，镇江关流域有林地蒸散降水比大于黑水河流域，这是两流域有林地海拔、坡度、坡向因素共同作用的结果。 2.两个流域草地水量平衡对景观格局的响应模式与有林地基本一致。 3.由于黑水河流域的耕地分布在干旱河谷里,其蒸散量远远大于降水量,使黑水河流域的耕地水量平衡与镇江关流域完全不同。 4.对于平均海拔相近纯林流域和纯灌流域，其多年平均径流系数主要受流域多年平均降水量、多年平均蒸散量、平均坡度的影响。 5.对于平均海拔、平均坡度相近林草流域和林灌草流域，其多年平均径流系数主要受流域多年平均降水量、多年平均蒸散量、林草面积比的影响。

沈阳市城市扩展分析与模拟研究

城市扩展及其导致的土地利用/土地覆被变化作为全球环境变化的重要驱动因素，日益引起社会各界的普遍关注。新中国成立以来，沈阳市经历了快速的城市化过程，特别是进入21世纪以来，伴随着人口增长和经济发展，中心城区持续向外扩张，导致基本农田大量流失，区域景观和生态环境质量日益下降，给沈阳市的城市增长管理和可持续发展带来严峻挑战。 利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和空间Logistic回归模型对1988-2004年间沈阳市的城市扩展与土地利用变化特征及其驱动力进行深入分析，并在此基础上利用基于细胞自动机(CA)的城市扩展模型－SLEUTH对历史时期(1988-2004年)的城市扩展格局进行模拟与重建，对未来(2005-2030年)不同发展条件下的城市扩展进行模拟与环境影响评估，以期为城市增长管理与区域可持续发展提供决策支持。本论文取得如下研究成果： (1) 1988-2004年间，沈阳市辖区城市面积持续增加，城市扩展强度逐渐增强；2000-2004年城市扩展规模和强度都达到最大；沈阳市城市化进程正在显著加速。城市扩展具有明显的空间分异特征：整个研究时段内，市区西南方向是城市扩展的主方向，中心城区周边(8~10km)及各级经济开发区是扩展的热点区域。 (2) 1988-2004年间，沈阳市辖区土地利用变化最主要的特征是耕地向城乡建设用地的大面积转换。持续的城市扩展导致区域景观日益破碎化和复杂化。城市和其它建设用地的景观影响日益增强，耕地的优势地位减弱，且破碎化程度增加，斑块形状日趋复杂。城市化空间梯度上的土地利用格局变化分析表明，随着城市化水平的提高，景观组成和空间配置发生了明显变化。处在城市化前沿区域的城郊地区，景观格局表现出景观多样性增加、破碎化程度加深和形状日趋复杂等特点。 (3) 1988-2004年间，沈阳市辖区城市扩展主要受到社会经济发展的推动作用和政策因素的激励与导向作用。空间Logistic回归分析显示，开发区建设与行政建制变化、道路与城镇分布、浑河和城市规划是城市空间扩展的主要影响因素。 (4) ROC曲线统计、Kappa统计与多分辨率误差估算以及景观指数从城市扩展总体预测能力、增长数量、空间位置和空间格局上给予SLEUTH模型一个全面、客观的评估。总体上来说，SLEUTH模型具有可信精度，较好地表达了沈阳市1988-2004年间城市扩展的总体趋势，对城市扩展面积的拟合精度很高。但是，与其它城市扩展模型相似，在像元尺度上对城市扩展空间位置的预测和对城市空间格局的表达还有待于提高；随着分辨率的降低，模型对城市发展中空间邻域关系的表达效果趋于提高。SLEUTH模型对城市扩展的总体模拟精度要高于空间Logistic回归模型，但是对城市扩展位置的模拟准确性低于后者。 (5) 通过分析发现，影响SLEUTH模拟准确性的主要因素包括模型结构、地方城市发展特征、模型应用的时空尺度和模型输入数据的获取与误差传递等。通过修改模型组分设置、开展模型敏感性与不确定性分析以及实行城市扩展一体化模拟可以提高SLEUTH模型的模拟效力，而具体实现方法需要深入研究。基于模型评估结果和效力提高的对策，对城市扩展演变的时空格局进行了较为准确的重建，为其相关研究提供了可靠的历史数据资料。 (6) 遵循沈阳市目前和未来的区域开发政策、最新修编的城市总体规划，以及社会对区域生态环境保护的要求，设计了五个城市发展预案，即目前趋势发展预案(CT)、区域开发政策与城市规划预案(PP)、生态可持续发展预案(ES)、紧凑式发展格局预案(CD)和特定增量发展预案(GA)。对不同预案条件下未来(2004-2030年)城市扩展面积和空间格局、城市扩展热点区域、城市景观格局变化及其景观生态效应，以及对其它类型土地资源的消耗四个方面进行了分析和比较，为沈阳市城市规划、生态建设以及可持续增长管理提供了许多有价值的决策信息。

岷江上游景观边界网络格局研究及生态效应分析

景观边界是特定时空尺度下相对均质的景观之间所存在的异质性过渡带，作为景观的一个四维组分，边界动态直接反映景观变化，与基于斑块的研究相比，明确景观边界的生态意义是理解景观过程的一个新的切入点。边界效应是景观边界最显著特征之一，也是当前生态学领域的研究热点，但大部分研究集中在生态系统及其以下尺度，对大尺度上的研究涉及内容尚少。 本文以岷江上游地区为例，利用TM影像数据、林相图、土地利用图和野外实测数据，应用RS、GIS、SPSS、Fragstats等软件的数据处理、分析、运算功能，研究了景观边界网络格局的变化，并分析了与之相关的生态过程；研究了类型水平上森林景观的边界效应以及景观尺度上林农复合景观的边界网络效应。旨在揭示岷江上游景观格局的变化趋势及其驱动因子，以及林农复合景观格局的生态效应，从而为研究区土地利用提供科学参考。研究结果如下： （一）在岷江上游地区的13种景观边界类型中，建筑用地边界和农田边界是人工边界，同时也都是清晰边界；但林地、灌木林地、草地等自然景观之间的边界并不都是模糊边界。冰雪边界是典型的随季节变化的变动型边界，其它边界在年内的变化则相对稳定。 （二）在1974-2000年期间，由于人为干扰强度的加剧，岷江上游景观边界网络结构变得更加复杂，在早期以边界长度增加为主，网络连接度变大，在后期以边界数量和结点数量增加为主，网络连接度变小；森林景观与低坡位景观类型间的边界减少，森林下线上移；农田与林地的边界在早期增加，1986年后减少，而与灌木林地的边界持续增加；基于边界特征的格局分析表明，森林景观结构变得简单化，而农田、灌木林地、草地等景观类型的结构变得更加复杂。 在景观水平上，基于边界和结点特征的格局指数与对应的基于斑块特征的格局指数具有基本一致的变化趋势，但基于边界和结点特征的指数对格局的变化更灵敏，在类型水平上，基于结点的格局指数比基于边界的格局指数具有更大的灵敏性，而且前者能够反映出后者反映不出的格局信息。 （三）研究区的农田边界共有5种类型，分别是农田与林地、灌木林地、草地、水体、建筑用地之间的边界，总长6583.4km；其中林农边界长2473.7km，占37.6%，是除灌农边界（占农田边界总长度的44.9%）之外比例最大的农田边界类型，广泛分布在岷江干流及其支流的河谷中，海拔多在1000-3500m之间。 （1）多元线性回归分析结果表明，农田生物量的边界效应深度与海拔和坡度显著相关，与其它因子相关性不大；林地生物量的边界效应深度与海拔和坡向相关性较大，与其它因子相关性不大；林农边界对农田生物量产生正面效应，对林地生物量产生负面效应，且对农田的影响面积大于对林地的影响面积；根据回归方程计算边界效应的影响面积，2000年有14532hm2林地生物量受到林农边界网络的影响，占研究区林地面积的1.2%，有16659 hm2农田生物量受到林农边界网络的影响，占研究区农田面积的22.6%，由于边界位置、长度的变化，不同年间林农边界网络的生态效应也存在差异。 除了生物量，本文还研究了林农边界网络对林地和农田土壤水分和生物多样性的影响： （2）林农边界减少林地和农田边缘的土壤水分，岷江上游有2103 hm2农田和371 hm2林地其土壤水分受到林农边界效应的影响，分别占研究区农田面积的2.3%和林地面积的0.03%。生物多样性受林农边界网络影响的农田面积为4855 hm2，占研究区农田面积的5.37%；生物多样性受林农边界网络影响的林地面积为3401 hm2，占研究区林地面积的0.29%。 上述研究从景观边界网络的角度揭示了岷江上游近三十年的景观变化特征，在印证斑块类型所反映的景观变化特征的同时，还反映出传统格局研究方法反映不出的格局信息，为景观生态学中格局与过程研究提供了新思路，也丰富了边界效应的理论和案例研究，有关结论还可为高山峡谷区土地利用格局优化和实施退耕还林还草工程提供参考依据。

东北沼泽湿地的潜在分布对气候变化的响应

东北是我国沼泽分布最广泛、类型最多的地区，而该地区也是中国将来气温变化幅度较大的地区，气候趋于暖干化，这些都不利于沼泽的发育和存在。据CGCM3气候变化模型预测：到2100年，温室气体排放浓度增高（排放水平720ppm、大于720ppm和550ppm）的三种排放情景下，气温分别增高3.22℃、4.36℃和2.13℃，年降水量分别平均增长102mm、127mm和74mm，干燥度增大，变化的幅度和排放浓度极为一致。本文将Logistic模型结合CGCM3气候变化数据，以预测未来100年后沼泽湿地的潜在分布。 由于沼泽分布具有地带性和非地带性规律的特点，本文针对整个东北地区、东北山地和东北平原建立了三个Logistic模型，环境因子包括11种地形因子和7种气候因子。三个模型的ROC值分别为0.86、0.92 和0.76，这说明山地区模型的精度最高，平原区精度最低。概率阈值基于ROC曲线设定为0.23、0.24 和0.26。结合CGCM3，预测结果显示：100年后，沼泽分布都趋于减少，尤其在平原地区，沼泽可能会全部消失。在COMMIT模式下，虽然CO2浓度保持不变，但是气候变化造成的后果依然持续进行，平原地区沼泽大量消失，沼泽潜在分布面积将减少34.11%；在SRES B1情景下，沼泽潜在分布面积减少66.46%，南部平原和山地沼泽消失；SRES A1B情景下，沼泽潜在分布面积减少80.11%，松嫩平原、松辽平原、长白山、大兴安岭南部地区沼泽消失，三江平原和小兴安岭地区只有零星存在；SRES A2情景下，沼泽潜在分布面积减少了87.25%，只分布在大兴安岭北部和小兴安岭西部的沟谷地带，其它各地几乎全部消失。通过GIS手段计算沼泽潜在分布与环境因子的相关系数，在东北区域和山地区，影响最大的地形因子和气候因子分别是坡位和寒冷指数；在平原区，影响最大的地形因子和气候因子分别是与河流距离和温暖指数。 MODIS数据是近年来常用的一种适用于宏观区域的遥感数据源。本文利用Logistic模型，多时相数据配合地形辅助数据，对大兴安岭北部地区的沼泽进行提取，分类精度84.63%。利用该数据进行沼泽分布模拟，能取得更高的精度（ROC值为0.957）。模拟结果表明：CO2浓度增高的三种排放情景下，沼泽的潜在分布面积分别减少54.16%、59.62%和73.51%。沼泽分布由南向北、由两侧向中心萎缩，且分布趋于破碎化。

岷江上游干旱河谷景观变化研究

岷江上游干旱河谷是岷江上游地区的生态脆弱带和敏感区，也是存在问题最多，在山区治理中最关键和最困难的一种特殊地域类型，其显著特征是年降水少、蒸发量大、土壤贫瘠、植被稀少，是泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害频发的区域，其恶劣的生态环境条件严重影响当地及下游的工农业生产和群众的生活。 基于RS和GIS，本文研究了岷江上游干旱河谷从1974到2000年间的景观变化情况。主要结论如下： 1.岷江上游干旱河谷高程介于1200-3200m之间，干旱河谷在坡度26º-35º之间分布最广，坡度大于25º的陡坡上干旱河谷的分布面积约占59%左右。干旱河谷边界的上限沿垂直方向迅速抬升,1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m，大约平均每年抬升2m。岷江上游干旱河谷边界的影响域为800米。 2.灌木林地的面积占整个景观面积的60%以上，构成了干旱河谷区的景观基质。耕地是干旱河谷中重要的景观类型,其变化幅度是所有景观类型中最大。耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小，形状简单。耕地大多分布在干旱河谷中海拔1700-3000m的区域，并且陡坡耕种比较严重；居民用地的分布在低海拔地区相对较密，在海拔高的地方分布较分散。 3.干旱河谷的面积在不断的扩大，1995-2000年间干旱河谷面积年变化速率与1974-1995年间相比有所降低。1974-1995年景观的破碎化程度和异质性程度增大，斑块内部的连通性降低；1995-2000年则表现出相反的趋势。具体表现为岷江上游干旱河谷景观的斑块密度、多样性指数先增大后减小，蔓延度指数先减小后增大，而边界密度和分维数一直减小。导致干旱河谷景观变化的驱动因素主要有：自然地理条件、人口增长和政策导向。 4.干旱河谷范围的扩大，对周围景观造成了深刻的影响，如果气候朝着干旱化加剧的方向发展，人为活动强度不断加大，岷江上游干旱河谷的潜在干旱化趋势和潜在次生干旱化趋势将加剧，干旱河谷范围可能进一步扩大。

景观格局对土壤侵蚀的影响研究-以岷江上游的小流域为例

岷江上游地区生态环境脆弱，加之不合理的土地利用，土壤侵蚀问题日趋严重。准确定量土壤侵蚀、产沙模数的空间分布，从而分析土地利用及其空间配置对于土壤侵蚀过程是否合理？对减少长江上游的输沙量具有重要意义，是一个严峻的研究课题。本文以GIS为平台，建立泥沙输移分布模型，模拟流域的侵蚀模数、泥沙输移比和产沙模数的空间分布；结合模型模拟结果，分析不同土地利用/覆被方式的侵蚀和产沙特征，并以景观生态学的“格局-过程”理论为基础，通过景观指数——景观空间负荷对比指数，探讨土地利用/覆被的空间格局对土壤侵蚀过程的影响。泥沙输移分布模型模拟的产沙量与实测值比较，结果十分理想。模拟结果表明：两个流域大部分区域属于微度到中度侵蚀，平均侵蚀模数略低于长江上游的平均值；两个流域的平均泥沙输移比均远小于长江上游的平均值；河流两侧1 km范围内是流域主要的产沙区域；不同土地利用/覆被方式的侵蚀模数不同——裸岩>居民点>草地 >农田>灌木林>林地；侵蚀广泛分布在草地、林地和灌木林地上，占流域侵蚀总量的80%以上；灌木林和林地是流域主要的产沙源，占总产沙量的60%以上。景观空间负荷对比指数的计算结果表明：两个流域土地利用/覆被随坡度的空间配置有利于水土保持，但随相对距离、相对高度和运移距离的空间配置不利于水土保持；两个流域“源”大“汇”小的土地利用/覆被组成方式有利于水土保持，且镇江关流域的组成方式更优；景观空间负荷对比指数能够比较全面客观地反映景观格局对对土壤侵蚀过程的影响：两个流域的景观格局均较为合理；且镇江关流域的景观格局优于黑水流域。

辽东山区森林生态系统服务评价－以本溪县为例

生态系统服务评价可清晰地揭示生态环境问题产生的经济根源。由于生态系统服务的复杂性、多样性、重叠性，需选择合适的研究尺度及方法才可使评价结果进入管理、决策过程。 本文以本溪县森林生态系统服务评价为例，确定适合县域尺度的评价方法，借助GIS技术，揭示森林生态系统提供林木生产、水源涵养、土壤保持、气体调节等四种服务的物质量、价值量及其空间分布规律。不同生态系统服务空间分布规律的研究对于维护和提高区域森林生态系统提供生态系统服务能力具有重要意义。主要研究结果如下： （1）研究区森林面积2.72×105ha，以天然次生林为主，中、幼龄林比重较大，森林郁闭度大。按优势树种可划分为蒙古栎、落叶松、色木、胡桃楸、红松、油松、千金榆、枫桦和杂木林等九种类型。 （2）研究区森林生态系统活立木生长量为2.56 m³•ha-1•a-1，森林水源涵养量为873m³•ha-2，土壤保持量为6.77 t•ha-1•a-1，固定CO2为5.15t•ha-1•a-1；活立木生产价值为200元•ha-1•a-1，水源涵养价值为611元•ha-1，土壤保持经济价值为663元•ha-1•a-1，固定CO2为6411元•ha-1•a-1；研究区总活立木生产价值为5.43×107元•a-1，水源涵养价值为1.66×108元，土壤保持价值为1.80×108元•a-1, CO2年固定价值1.74×109元•a-1。 （3）生态系统服务价值较高的区域在研究区中部偏南、偏北集中分布，在南部、东南部零星分布。

森林管理对动物生境影响的模拟研究——以小兴安岭友好林业局为例

理解森林管理对野生动物生境的累积效应，需要对不同森林管理预案作出预测、分析和评价。本文，以小兴安岭友好林业局为研究区，利用空间直观景观模型LANDIS模拟其在6种森林管理预案—无采伐、皆伐、择伐I（禁伐区不采伐，限伐区和商品林区每10年采伐面积分别为5%和10%）、择伐II（限伐区和商品林区10%和15%）、造林I（采伐同择伐I，伐后人工更新）和造林II（采伐同择伐II，伐后人工更新）下200年内的森林景观变化。在查阅文献、野外考察和咨询相关专家的基础上，以GIS为平台，构建有着不同生境需求的3种动物：松鼠（Sciurus vulgaris）、马鹿（Cervus elaphus）和花尾榛鸡（Bonasa bonasia）在景观尺度上的生境适宜度指数（Habitat suitability index, HSI）模型，利用Arc的宏语言AML（Arc Macro Language）将LANDIS的输出结果与3种动物的HSI模型相结合，借助生境单元和类水平（Class level）上的景观指数（结合度指数等）评价动物生境，以反映不同森林管理预案对动物生境的影响。研究结果表明： 1）对于LANDIS的模拟结果而言，不同森林管理预案往往导致不同的森林演替动态：无采伐和2造林方案下，森林逐渐向成、过熟林演替，且造林方案显著增加了营林树种的分布面积；择伐I和择伐II下，由于成、过熟林被采伐，森林向后期演替的速度较为缓慢，而皆伐下，中、幼龄林的比重较大。定性而言，对于偏好早期演替的动物而言，皆伐下的生境适宜性较高；对于偏好中、后期演替森林的动物而言，2种择伐方案下生境适宜性较高；对于偏好后期演替的动物而言，无采伐和2造林方案下生境适宜性较高。 2）对于松鼠，无采伐和2造林预案下的生境单元和适宜生境（HSI≥0.5）结合度指数较高，适宜生境的平均斑块面积较大，表明这3种预案下的生境适宜性较高，而2择伐预案由于移去了大量成、过熟林，导致松鼠生境适宜性的下降，对于皆伐，尽管采伐量比2择伐预案的小，由于其不利于针叶林的天然更新，对松鼠的生境破坏更为严重。 3）对于马鹿，皆伐和2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，而无采伐下的生境单元和结合度指数整体上又小于2择伐预案下的，这表明，适当的干扰反而利于提高马鹿的生境适宜性，因为，若没有这些采伐、造林等干扰活动，森林的郁闭度会随着树冠的封闭而逐渐加大，下层的许多不耐荫的树种就会消失或减少，降低马鹿的食物来源。 4）对于花尾榛鸡，若不考虑营林活动对其干扰，2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，其次为无采伐预案，而皆伐和2择伐方案下较低，这表明，单纯的采伐的将减小花尾榛鸡的生境适宜性。 生态系统是一复杂的系统，因此，不可能存在适于所有动物的森林管理预案，对于管理预案的选择取决于管理者多方面（经济、生态和社会）的权衡。本文是将LANDIS与HSI相结合模拟评估森林管理预案对动物生境影响的一次尝试，研究结果表明了这一方法的实用性。尽管这一方法存在一定的局限性，但利用这一方法，能够可视化和量化结果，并比较不同森林管理预案，从生物多样性保护出发，为森林管理提供决策支持。最后，需要声明的是，本研究侧重方法的探讨，作为实际应用，还需要大量的野外工作来验证HSI模型。

辽宁中部城市群人口空间分布格局及动态演化

本文根据1992年和2006年Landsat TM影像，利用Erdas和ArcGIS软件，对辽宁省中部城市群的居民地、交通道路及人口分布格局进行了研究。 结果表明： 居民地分布格局： （1）辽宁省中部城市群居民地在斑块数量上主要以小型斑块为主，沈阳等几个大型城市在斑块面积上占主要地位。 （2）依据居民地面积的空间比重将辽宁省中部城市群居民地划分为东部地区、沈阳地区和西部地区3个特征区域，其中沈阳地区平均斑块面积最大，城市化程度最高；西部地区斑块密度最大，居民地最为密集；东部地区平均斑块面积和斑块密度均最小，居民地发育程度最低。 （3）尽管居民地在3个区域内都呈随机分布，但其指示参数——最邻近点指数还是体现出明显的区划差异。 （4）居民地分布受中心城市的影响显著，各中心城市的辐射范围不同，大小依次为沈阳>鞍山>铁岭>营口>辽阳>本溪>抚顺。 交通道路： （1）辽宁省中部城市群地区二级路所影响面积最大，一级路最小，影响的居民地斑块数目则为二级路>一级路>高速路。总体上二级公路的修建对居民地斑块数目和面积的变化贡献率最大。而对于辽宁省中部城市群七个城市来说不同等级的公路对各个地区有不同的贡献率。 （2）通过简单相关和偏相关分析，从定量角度阐明居民地和不同类型道路之间的相关关系和相关程度。其中，在简单相关系分析中, 高速公路与居民地面积最为相关，二级公路与居民地斑块个数最为相关；在偏相关分析中, 高速公路与居民地面积、高速公路与居民地斑块个数都最为相关，且表现出极显著相关（p<0.01）。 人口分布： （1）辽宁省中部城市群人口从1992-2006年来呈现递增趋势，人口继续向不均衡发展，东部人口聚集相对较少，西部人口则较为密集。 （2）从人口密度的增长幅度来看，变化最显著的是人口密度为150-200人/km2的地区，沈阳作为中心城市，是人口增长的热点。人口密度在200人/ km2以上的地区逐渐缩小，而面积渐次扩大，表明辽宁省中部城市群人口更加趋近于聚集性。 （3）人口重心向西南方向偏移， 且仅在沈阳地区内变动，重心移动路径大约3.77km，表明十四年来人口分布变化较小。 本文还对辽宁省中部城市群人口统计数据空间化的方法做了些探讨，设计了以GIS确定量化影响因子、以居民地信息和交通道路信息相结合的方法，成功建立了辽宁省中部城市群的人口数据格网分布表面，并用面插值方法进行平滑。其优势为：①建立的模型更接近于实际的人口分布。②通过面插值平滑方法可以使整个区域的人口数量保持一致。③所建立的模型数学形式简单，更容易设计和改进。

沈阳市城市景观生态学研究

全球正在迅速工业化、城市化和现代化，当今世界一切环境污染、生态破坏问题无一不与工业化、城市化过程相联系。城市的发展对生态学提出了挑战。同样，景观生态学如何服务于城市，如何为城市的可持续发展，解决城市所面临的各种环境问题，这是广大景观生态学工作者义不容辞的责任。本文应用GIS技术，以沈阳市城市核心区（三环高速公路以内区域）为研究对象，应用景观生态学的理论与方法，探讨城市景观结构及景观与生态环境质量的关系，运用尺度分析方法来进行景观分区，探讨城市景观生态规划问题，以增加城市景观生态研究实例，补充与完善景观生态的理论与方法，为沈阳市城市景观生态建设提供理论依据。通过对其空间结构分析得出，该研究区内的景观多样性指数为2.847，优势度指数为1.059，聚积度指数为0.803。研究表明，在城市景观中存在着一明显的交错带，在该带中，景观多样性最大，。斑块数破碎化指数最大，优势度最小，均匀度最大，表明该带异质性最大，它处在郊区农业生态系统向城市中心过渡的过渡带，由于两个系统各自的能流与物流特征都可在该带内出现，所以集中了城市系统内部信息和郊区农业生态系统信息，使得该带内信息量最大，生态过程最强，这一交错带是信息流集中和汇集的焦点，是景观生态的活跃地带，对沈阳市而言，该带是一环路与二环路之间的区域。城市中人为利用开发程度从市中心向周边地区扩张，沈阳市建成区用地扩张的主要特点是条带发展带动区域扩张，局部突出促进整体发展，局部带动区域，区域带动全市，使城市用地规模不断增加，城区界限不断外延。尺度分析在景观生态学中越来越受到重视，本文应用尺度分析方法把沈阳市城市景观分为12个景观区，通过分区研究表明，沈阳市景观区布局不合理。结构决定功能，沈阳市城市环境质量状况与其景观结构有着密切的关系。不同类型的景观中，污染物含量的高低，因污染物的不同而异。TSP、SO2、NOx是工业景观中最多，绿地景观中最少，CO是道路中最多，绿地中最少。工业景观是环境污染的主要来源之一，这与工业本身的特点密切相关。沈阳市大气环境质量的空间分布状况与其景观结构密不可分。最后对城市景观生态规划的理论问题作了探讨，并提出了沈阳市城市景观生态规划的基本思路。

土壤水文过程与农业非点源污染数学模型研究

本文以探讨农业非点源污染形成的主要机制和预测流域农业非点源污染为目标，从研究方法和实践应用两方面进行了深入的研究。在阐述土壤水文过程的基础上，进一步指出土壤水文界面过程对农业非点源污染形成的重要影响，重点研究了发生在大气－土壤界面上的降雨－地表径流－土壤相互作用，以及土壤水分与溶质在饱和－非饱和界面上运行的特点。通过实验观测，分析了辽西地区典型农业小流域非点源污染形成的特点，从而为揭示流域农业非点源污染的形成提供了一套系统的研究方法论。在此基础上，将机与建模理论相结合，通过建立一个包含流域水文模型、产污模型、汇污模型等子模型的模型系统，进行农业非点源污染的预测，应用结果显示了该模型系统具有良好的适用性和灵活性。此外，针对流动内非点源污染现象的空间差异，采用了分散参数结构的建模思想，运用了一种以等级为基础，兼顾尺度效应的流域空间单元划分方法，同时还探讨了GIS与模型相结合的途径，包括利用GIS进行空间分析，建立和管理模型所需的数据库等。

土地荒漠化驱动力分析与生态工程对策-以科尔沁左翼后旗为例

土地荒漠化是全球性的重大环境问题，其造成的生态环境恶化和经济贫困成为21世纪人类所面临的最大威胁，成为关系人类生存发展和影响全球稳定的重大问题。本文以科尔沁沙地的典型地区—科尔沁左翼后旗为例，对区域内土地荒漠化产生的自然、社会和经济驱动力进行了系统的分析，并提出了相应的生态工程对策。结果表明：千旱化趋势是土地荒漠化的自然驱动力；相对较小的经济资源承载力是经济驱动力，不恰当的政策、土地利用监督不力和农牧民文化素质低是最根本社会驱动力；经济驱动力和社会驱动力属于人为驱动力的范畴，这些驱动力共同作用于脆弱的生态环境导致了土地荒漠化；应用系统诊断分析确定了科尔沁左翼后旗土地荒漠化成因分为4个层次，分别为表现层、间接原因层、直接原因层和根源层；利用系统动力学模型，预测了该区域土地资源承载力范围，为土地荒漠化的治理提供了科学依据；以经济驱动力指数（人口、牲畜和人均纯收入）为基础，采用GIS手段将研究区域划分为强、中、弱驱动力区和自然保护区，提出了不同分区荒漠化治理的原则和削减这些驱动力的生态工程模式，并对部分生态工程模式进行了深入的研究。