农业景观中湿地两栖类生物多样性与环境因素的尺度依赖性关系研究

The efficiency and stability of agricultural ecosystem function depends on the reasonable landscape structure and biodiversity level. Biodiversity is the key to reflect and modulate the ecosystem structure and functions. The lower reaches of the Yellow River is an important grain production area in China, and also the regions with serious human disturbance and biodiversity loss. In the lower reaches of the Yellow River, what are the characteristics and distribution patterns of plant species diversity and amphibian biodiversity in different types of wetland in agricultural landscape? How is scale-dependence of the relationships between wetland amphibian biodiversity and environment factors within agricultural landscape? How to promote wetlands biodiversity protection in agricultural landscape and wetland amphibian biodiversity by landscape structure regularizing? These are issues urgently need to be solved in agriculture landscape in the lower reaches of the Yellow River. The aims of this project is to (1) explore agricultural landscape heterogeneity, the characteristics and distribution pattern of wetland amphibian biodiversity; (2) illuminate the interaction mechanism and scale effect of agricultural landscape heterogeneity, environment factors and wetland amphibian biodiversity; (3) promote the agricultural landscape wetlands and wetland amphibian biodiversity protection based on the agricultural landscape function connectivity.

农业生态系统功能的高效和稳定依赖于合理的景观结构和生物多样性水平，生物多样性是反映和调节生态系统结构和功能的关键。黄河下游地区是我国重要的粮食生产区，也是人类活动干扰和生物多样性下降等问题最严重的地区之一。在黄河下游地区，农业景观中不同类型湿地、湿地植物物种和两栖类生物的多样性特征及分布格局如何？农业景观环境因素对湿地两栖类生物多样性影响的尺度效应是怎样的？如何通过改变景观结构来促进农业景观湿地生物多样性的保护？这些都是农业景观湿地保护中迫切需要解决的问题。本项目拟以黄河下游典型地区封丘县农业景观系统为研究对象，研究农业景观异质性、农业景观中湿地和湿地两栖类生物多样性的空间分布；探讨农业景观异质性、环境因素与湿地两栖类生物的相互作用机制及尺度效应；寻求基于景观功能连接度的方法来促进农业景观湿地和湿地两栖类生物的保护，为黄河下游农业景观生态系统的调控和生态安全建设提供依据。

探讨农业景观异质性和环境因素对湿地两栖类生物的影响具有重要意义。项目开展了如下工作：农业景观组成和构型对生物多样性的影响、农业景观异质性对两栖类生物栖息地可用性的影响、农业景观中两栖类生物分布与环境因素的多尺度相互关系、农业景观中两栖类生物栖息地评价。农业景观中，在林地面积比例高的区域(>50%)，林地面积比例是决定栖息地可用性程度的重要影响因素；在林地面积比例中等的区域(50%-30%)，林地面积比例、林地斑块隔离度和平均斑块大小是主要影响因素；在林地面积比例<30%时，依据物种扩散能力的不同，需要考虑平均斑块大小和林地斑块数量的影响。研究区域两栖类物种主要有：中华大蟾蜍(Bufo gargarizans)、黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculata)、金线侧褶蛙(Pelophylax plancyi)、泽陆蛙(Fejervarya multistriata)和北方狭口蛙(Kaloula borealis)5种。中华大蟾蜍的分布主要与栖息地变量中的幼虫捕食者(PRE)、2000m半径缓冲区内林地面积(AW2000)、与最近道路的距离(DR2000)，及1000m半径缓冲区内景观多样性指数(SHDI1000)和蔓延度指数(CONTAG1000)相关；黑斑侧褶蛙的分布与栖息地变量中的池塘挺水植被盖度(EMER)和500m半径缓冲区内景观多样性指数(SHDI500)关系密切；金线侧褶蛙的分布则主要与栖息地变量中池塘内植被盖度(VEGinterior)和幼虫捕食者(PRE)相关；泽陆蛙的分布则主要考虑2000m半径缓冲区内农田面积(AF2000)和景观多样性指数(SHDI2000)；两栖类生物总体主要与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)相关。两栖类生物完整性指数(AmphIBI)与植被完整性指数(VIBI)之间相关关系显著（R2=0.46，p<0.001），VIBI是预测AmphIBI变化的最好指数；池塘综合水质指数(CWQI)和VIBI之间相关性显著（R2=0.39，p<0.0001）。农业景观中保护两栖类生物，特别要保护和恢复池塘内及池塘周边的植被。