人类活动对东灵山山地草甸植被及其景观特征影响的研究课件.ppt

1、人类活动对东灵山山地草甸植被及其景观特征影响的研究常玉涛论文提纲论文提纲1 研究目的意义及国内外研究现状 1.1 研究目的和意义 1.2 国内外研究现状2 研究方法 2.1 数据获取 2.2 数据处理和分析 2.3 技术路线3 研究区自然条件和人类活动的主要特征 3.1 研究区生态环境特征 3.2 研究区植被特征 3.3 人类活动特征4 群落生境及其与群落关系分析 4.1 生境因子分析 4.2 群落与生境关系分析 4.3 小结5 人类活动对山地植被景观影响分析 5.1 人类活动对草甸群落特征影响分析 5.2 研究区主要景观类型、分布及其变化特征的探讨 5.3 群落景观变化与人类活动影响的关系分

2、析6 结论 主要研究内容主要研究内容F通过野外典型样地调查以及GIS手段获取植被群落数据和生境因子数据，分析群落与生境之间的关系，分析植物群落沿人为影响强度梯度的变化规律；F获取不同时期的景观类型分布图，计算和分析每种景观类型的特征指数，研究在人类活动的影响下，研究区的植被景观及其各个景观类型是如何变化的群落特征指标群落特征指标1）丰富度指数：即物种总数2）群落总盖度（单位：%）3）物种的平均高度（单位：cm）4)物种多样性指数：Shannon-Wiener指数：niiippH1ln Simpson指数：niiPD1215Pielou均匀度指数：niiiswnppJ1ln/)ln()1/()1

3、(12npJniisi 其中：i：1,2,n，物种序号；n为群落内物种总数；pi为第i个物种的重要值6）伴人植物小车前和蒲公英的相对盖度及一年生植物相对多度的变化规律。景观特征指标景观特征指标1）斑块总数（PN）：(单位：个)2）平均斑块面积（MPA）：(单位：m2)mjijianMPA113）景观多样性指数（H）：)ln(1iniippH4）均匀性指数（E）：5）优势度指数（D）；6）破碎度指数（F）：其中：i：1,2,n，斑块类型序号 j：1,2,m，斑块序号 aij：斑块面积 pij：斑块周长 ni：景观中类型i的斑块数 pi：斑块类型i所占面积比例 N：景观中的斑块总数 C：景观方格网

4、中栅格的总数 Hmax：最大景观多样性指数，Hmax=ln(K)，其中K为斑块类型数max/HHE HHDmax%100/)1(CNF图2 技术路线图野外植被、生境调查群落调查生境因子调查1:1,000地形图野外绘图群落特征数据99年植被景观生境因子数据不同人类活动干扰强度下群落变化特征群落与生境关系99年景观要素特征数据地形图、DEM模型82年植被景观82年景观要素数据原始植被景观原始景观要素数据景观变化特征人类活动影响人类活动影响强度梯度研究主要人类影响因子选取和调查 室内分析室内分析实验室分析数字化人类活动对植被及其景观特征的影响研究区域地形图研究区域地形图图3 研究区域地形图18001

5、8001500160018001600150016001600200018001600200018001500220018001800200015001600115.52E40.01N0.5Kilometers1040.05N沟沟大地水河豆黑畜牧场江水河村江东灵山陡崖乱石堆115.43E生境因子分析生境因子分析图4 群落生境因子的PCA分析结果PCA分析第一轴 PCA axis 13210-1-2PCA 分析第二轴 PCA axis 21.51.0.50.0-.5-1.0-1.5-2.0515049484746454443424140393837363534333231302928272625

6、242322212019181716151413121110987425316ABCDEF表6 各类生境基本特征生境类型海拔范围（m）有机质（%）全氮（%）pH值7、8月份均温（）A类2000-224010.290.4656.318.42B类1670-190010.430.5276.620.46C类1500-18505.7640.2796.821.61D类1460-16804.5670.2666.923.70E类1600-17109.3280.4436.622.30F类2080-226011.930.5446.217.60 （注：表内有机质、全氮含量，pH值和7、8月份均温值为各个群落生境因子

7、数据的平均值）表5 阴坡和阳坡有机质、全氮含量、pH值以及7、8月份平均温度对比坡向全氮（%）有机质（%）pH值7、8月份平均温度()阴坡0.4038.4266.620.281阳坡0.3717.3596.721.918表7 群落27与群落24、26主要生境因子比较群落号海拔高度(m)有机质(%)全氮(%)pH值7、8月份均温()271770 5.370.3397.420.4924178010.360.6576.820.3726178011.730.5306.420.56表8 同一生境内弃耕地群落和非弃耕地群落生境比较类别有机质(%)全氮(%)pH值7、8月均温()弃耕地3.8920.2126.

8、821.709C类非弃耕地7.2600.3616.821.570弃耕地4.4980.2367.023.628D类非弃耕地4.6250.2916.823.814F研究区内海拔2000m以上的区域海拔高，温度低，有机质、全氮含量高，pH值低，分布着以丝柄苔草、珠芽蓼等为优势种的丝柄苔草草甸、珠芽蓼草甸；海拔1700m以下的山地，海拔低，温度高，有机质、全氮含量低，pH值高，人类干扰强烈，分布着以丝柄苔草或杂类草为优势种的丝柄苔草草甸和杂类草草甸；海拔1700-1900间的生境条件处于前两者之间，分布着丝柄苔草+矮紫苞鸢尾草甸和杂类草草甸；F总体来说，在同一生境类型中，群落受人类干扰越严重，其有机质

9、、全氮含量越低，pH值越高；F阴坡土壤有机质、全氮含量大于阳坡，7、8月份平均温度和土壤pH值低于阳坡。生境因子及其与群落关系小结生境因子及其与群落关系小结图5 阴坡群落各项指标00.20.40.60.811.2群落2 0群落3 7群落1 9群落4 0群落1 8群落4 1Simpson指数Pielou指数（J s w)Pielou指数（J s i)0102030405060708090100群落2 0群落3 7群落1 9群落4 0群落1 8群落4 1丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.511.522.53群落2 0群落3 7群落1 9群落4 0群落1 8群落4 1一年生植物相对多度小

10、车前相对盖度蒲公英相对盖度Shannon-Wiener指数00.511.522.533.5群落2 0群落3 7群落1 9群落4 0群落1 8群落4 1旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征表9 阳坡群落特征比较群 落 号Shannon-W iener指 数Simpson指 数Pielou指 数（Jsw）Pielou指数（Jsi）丰 富 度指 数平 均 高度(cm)总 盖 度(%)一 年 生 植物 相 对 多度小 车 前 相对 盖 度蒲 公 英 相对 盖 度393.1540.9360.8870.96

11、43410.9980.1180.0010.051463.1310.8770.9730.914252.08600.0800.3610.121旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征Shannon-Wiener指数2.62.72.82.933.13.23.33.43.5群落2 3群落2 1群落1 7群落2 6群落2 4群落2 2群落2 700.20.40.60.811.2群落2 3群落2 1群落1 7群落2 6群落2 4群落2 2群落2 7Simpson指数Pielou指数（J s w)Pielou指数（J s i)020406080100120群落2 3群落2 1群落

12、1 7群落2 6群落2 4群落2 2群落2 7丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.20.40.60.811.21.4群落2 3群落2 1群落1 7群落2 6群落2 4群落2 2群落2 7蒲公英相对盖度小车前相对盖度一年生植物相对多度图6 阴坡群落各项指标旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征表10 群落43与阴坡相似生境群落的比较群落序号Shannon-Wiener指数Simpson指数Pielou指数（Jsw)Pielou指数（Jsi)丰富度指数平均高度(cm)总盖度(%)一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度432.6190.9060.874

13、0.954205.5500.1000.150.00272.9120.9070.8560.938307.27600.0670.080.04222.9960.9080.8430.9293514.2950.1430.0160.00243.0710.9250.85690.9513620.0980.0830.0010.00263.1000.9130.8240.9354316.4950.0700.0010.00173.0550.8920.8020.9124517.1970.1118E-040.00213.1350.8950.8190.9154620.4970.1520.0010.00233.4020.94

14、70.8840.9674724.5980.1060.000.00旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征00.20.40.60.811.2群落1 5群落1 1群落1 4群落7群落1 6群落2 5群落8Simpson指数Pielou指数（J s w)Pielou指数（J s i)Shannon-Wiener指数2.72.82.933.13.23.33.4群落1 5群落1 1群落1 4群落7群落1 6群落2 5群落8020406080100120群落1 5群落1 1群落1 4群落7群落1 6群落2 5群落8丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.020.040.0

15、60.080.10.120.140.160.180.2群落1 5群落1 1群落1 4群落7群落1 6群落2 5群落8一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度图7 阴坡群落各项指标旅游和放牧活动影响下的群落变化特征旅游和放牧活动影响下的群落变化特征00.20.40.60.811.2群落29群落4群落31群落35群落45群落5群落2Simpson指数Pielou指数（Jsw)Pielou指数（Jsi)020406080100120群落2 9群落4群落3 1群落3 5群落4 5群落5群落2丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.050.10.150.20.250.30.350.40.45

16、群落2 9群落4群落3 1群落3 5群落4 5群落5群落2一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度00.511.522.533.5群落2 9群落4群落3 1群落3 5群落4 5群落5群落2Shannon-Wiener指数图8 阳坡群落各项指标农业和放牧活动影响下的群落变化特征农业和放牧活动影响下的群落变化特征0102030405060708090100群落1 2群落4 2群落6群落3 0群落1 3丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.10.20.30.40.50.6群落1 2群落4 2群落6群落3 0群落1 3一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度Shannon-Wien

17、er指数00.511.522.533.5群落1 2群落4 2群落6群落3 0群落1 300.20.40.60.811.2群落1 2群落4 2群落6群落3 0群落1 3Simpson指数Pielou指数（J s w)Pielou指数（J s i)图9 阴坡弃耕地上草甸群落各项指标农业和放牧活动影响下的群落变化特征农业和放牧活动影响下的群落变化特征Shannon-Wiener指数00.511.522.533.5群落4 4群落2 8群落9群落1群落1 0群落300.20.40.60.811.2群落4 4群落2 8群落9群落1群落1 0群落3Simpson指数Pielou指数（J s w)Pielou

18、指数（J s i)0102030405060708090100群落4 4群落2 8群落9群落1群落1 0群落3丰富度指数平均高度(c m)总盖度(%)00.511.522.5群落4 4群落2 8群落9群落1群落1 0群落3一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度图10 阳坡弃耕地上群落各项指标不同土地利用方式下群落特征的比较不同土地利用方式下群落特征的比较表11 阴坡弃耕地和非弃耕地上群落特征的比较类别Shannon-Wiener指数Simpson指数Pielou指数（Jsw)Pielou指数（Jsi)丰富度指数平均高度(cm)总盖度(%)一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度非

19、弃耕地3.020.900.8240.92639.5714.8479.430.1140.0160.0104弃耕地 2.930.890.8210.92135.8020.2273.000.2480.0100.0056表12 阳坡弃耕地类型和非弃耕地群落各项指标的比较类别Shannon-Wiener指数Simpson指数Pielou指数（Jsw)Pielou指数（Jsi)丰富度指数平均高度(cm)总盖度(%)一年生植物相对多度小车前相对盖度蒲公英相对盖度非弃耕地2.9730.9140.8430.94335.414.73810.0750.0080.003弃耕地 2.8900.9020.8270.9343

20、2.815.07790.1830.0620.024表13 各个群落主要指标的相关系数Shannon-Wiener指数Simpson指数Pielou(Jsw)指数Pielou(Jsi)指数物种丰富度平均高度总盖度Shannon-Wiener指数1.000Simpson指数0.757*1.000Pielou(Jsw)指数0.436*0.614*1.000Pielou(Jsi)指数0.596*0.953*0.714*1.000物种丰富度0.803*0.403*-0.1570.1651.000平均高度0.069-0.268-0.506*-0.402*0.399*1.000总盖度0.359*0.209-

21、0.1610.0740.497*0.449*1.000（样本数：41；*在0.01水平上显著；*在0.05水平上显著）群落主要指标相关系数群落主要指标相关系数人类活动对草甸群落影响小结人类活动对草甸群落影响小结u研究区的草甸类型无论在哪种利用方式下，随着人类活动强度的增加，群落的物种多样性减少，均匀度、丰富度降低，群落的总盖度、平均高度减小，伴人植物和一年生草本植物在群落中的作用增加；u受人类活动影响深刻的弃耕地上发育的草甸类型，其物种多样性指数、均匀度指数、群落总盖度等指标明显比非弃耕地上发育的草甸类型要小，而小车前、蒲公英的相对盖度和一年生草本植物的相对多度则较大；u群落的Shannon-

22、Wiener多样性指数受物种丰富度指数的影响较大；Simpson多样性指数受均匀度指数的影响较大。00.5Kilometers1疏林、灌丛针叶林草甸栎林研究区原始植被景观类型分布图研究区原始植被景观类型分布图研究区研究区1982年植被景观类型分布图年植被景观类型分布图100.5Kilometers桦林草甸疏林、灌丛弃耕地研究区研究区1999年植被景观类型分布图年植被景观类型分布图0.50Kilometers1极度退化草甸极度退化草甸桦林疏林、灌丛草甸弃耕地人类活动影响下景观特征的变化人类活动影响下景观特征的变化表14 研究区各景观类型的斑块数量、斑块面积和斑块平均面积斑块数量(个)斑块面积（k

23、m2）斑块平均面积（km2）景观类型原始82年99年原始82年99年原始82年99年耕地、弃耕地 01180.000.530.850.000.050.11草甸1771.094.864.711.090.690.67疏林、灌丛1322220.643.212.760.090.150.13桦林013130.007.858.150.000.600.63栎林1007.120.000.007.120.000.00针叶林4008.710.000.002.180.000.00（原始植被景观数据仅做参考）表15 研究区不同时期的总体景观特征指数时期斑块总数(个)斑块平均面积(km2)多样性指数均匀度指数优势度指数

24、破碎度指数原始210.790.940.6780.4460.0061982年530.301.140.8240.2440.0151999年500.321.160.8360.2280.014主要结论主要结论4通过对研究区内植物科、属等的分析，研究区植物区系的北温带性质十分明显。研究区的植物区系同整个北京地区以及华北植物区系具有一致的区系组成特点。4根据植物群落的聚类结果，遵循中国植被分类原则及系统，将研究区内调查的群落归为3个植被型、13个群系和28个群丛。4研究区内各群落生境因子的分析表明：研究区内海拔高度对群落生境特征具有很大影响，海拔从低到高，生境中的有机质、全氮含量增加，温度和pH值降低；坡

25、向对生境特征也具有一定的影响，阴坡的土壤有机质、全氮含量高于阳坡，7、8月份平均温度和土壤pH值低于阳坡；通过比较弃耕地类型群落和非弃耕地群落的生境特征，得出，同一生境类型中，受人类活动干扰越严重，其土壤有机质、全氮含量越低，pH值越高。主要结论主要结论4通过分析群落与生境的关系总结出：研究区海拔2000m以上的区域，温度低、土壤有机质和全氮含量多，pH值低，分布着以丝柄苔草、珠芽蓼为优势种的丝柄苔草草甸和珠芽蓼草甸，群落中出现一些比较耐寒的物种；海拔1700-1900m的范围内，分布着以丝柄苔草和矮紫苞鸢尾为优势种的丝柄苔草+矮紫苞鸢尾草甸以及以杂类草占优势的杂类草草甸；海拔1700m以下的

26、区域分布着以丝柄苔草为优势种的丝柄苔草草甸和以杂类草占优势的杂类草草甸。4人类活动导致了草甸群落的退化，其群落物种多样性减少，均匀度降低，总盖度、平均高度减小，一年生草本植物相对多度和小车前、蒲公英的相对盖度增加；受人类活动影响深刻的弃耕地上发育的草甸类型，其多样性指数、均匀度指数、群落总盖度等指标明显比非弃耕地上发育的草甸嘈鸵小，而小车前、蒲公英的相对盖度和一年生草本植物的相对多度则较大。主要结论主要结论4通过对群落的各项指标进行相关分析得出，草甸群落的Shannon-Wiener多样性指数受物种丰富度指数的影响较大；Simpson多样性指数受均匀度指数的影响较大。4根据群落的分布规律同时参

27、考有关文献，推测出研究区的植被演替规律，在中山大致为草甸-灌丛-栎林；在亚高山的演替系列大致为草甸-灌丛-桦林-华北落叶松林或云杉林。4在景观尺度上，分析了景观的变化规律。从原始植被景观到1982年植被景观，景观中的斑块总数增加了32个，斑块平均面积减少了0.49km2，多样性指数、均匀度和破碎度指数分别增加了0.2、0.246和0.009，森林面积减少了7.89km2，疏林和灌丛的面积增加了2.57km2，所有这种情况都表明，人类活动造成了研究区植被景观的破碎化，导致了植被景观的退化；通过比较1982年景观和1999年景观的特征，可以看出由于采取了一定的保护措施，研究区的森林斑块面积、平均斑块面积都有所增加；总体景观中，斑块总数有所减少，斑块平均面积、多样性指数有所增加，破碎度指数有所减小，这说明研究区的生态环境总体上有所改善。