景观格局演变及其生态效应研究进展

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1、葛方龙等：景观格局演变及其生态效应研究进展2519景观格局演变及其生态效应研究进展葛方龙1,2，李伟峰1，陈求稳11.中国科学院生态环境研究中心，北京10008；2.中国科学院研究生院，北京100039摘要：区域景观格局演变及生态效应研究一直是景观生态学研究的重点，对人类、自然的可持续发展具有重要的意义。文章从景观格局－过程－生态效应的相互驱动机制及当前的研究进展进行了系统的分析，综述了国内外景观格局及其生态效应研究相关进展，集中分析了当前研究中的热点和难点。景观分类是景观格局研究的基础，空间统计分析、转移矩阵分析和景观指数分析是研究景观格局演变的主要手段，新兴的元胞自

2、动机理论和方法在景观格局演变研究中有很大的发展空间。景观格局演变驱动力研究需对自然驱动力、社会驱动力进行综合考虑。不同时空尺度下，景观格局与生态过程的内在机制也不一样。在此基础上，提出了今后研究的一些方向，重点是：（1）景观格局演变的内在驱动机制研究；（2）多尺度下景观格局和生态过程（如土壤侵蚀、养分流失等）的耦合研究；（3）“3S”技术、野外调查监测与格局－过程演变模拟模型结合的应用推广潜力。关键词：景观格局；生态效应；土壤侵蚀；土壤养分中图分类号：X171.1文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）06-2511-09葛方龙等：景观格局演变及其生态效应

3、研究进展2519景观生态学是一门新的多学科之间的交叉学科，在过去二三十年间得到了飞速的发展[1]。空间格局、生态过程与尺度之间的相互作用是景观生态学研究的核心问题之一[1]，而景观格局的演变及其带来的生态效应是生态学家十分关注的问题。土地是人类赖以生存与发展的重要资源和物质保障，在“人口—资源—环境—发展(PRED)”复合系统中，土地资源处于基础地位，土地利用反映了人类与自然界相互影响与交互作用最直接和最密切的关系。1993年国际地圈生物圈计划（IGBP）和国际全球变化人文因素计划（IHDP）共同发起对“土地利用与全球土地覆被变化”的研究，并提出了土地利用的变化机制、土

4、地覆被的变化机制以及区域和全球模型三个研究重点[2]。在IGBP和IHDP的推动下，土地利用/覆被研究成为全球变化研究的热点，许多国际组织和国家都启动了各自的土地利用/覆被变化研究项目。人们逐渐认识到，人类在利用土地发展经济和创造物质财富的同时，也对自然资源结构和生态环境产生巨大的影响[3]。这种影响包含两个方面的内容，一种是有利的影响，合理的开发利用土地，能够改善生态系统结构，提高植被覆盖率，有利于水土保持的良性运作和生态系服务功能价值的提升；另一方面，不合理的干扰如毁林开荒、过度放牧等导致景观破碎化，从而造成严重的水土流失，降低土地生产力[4-5]，导致生态系统服务

5、功能价值的逐步丧失。现代景观格局的形成通常不再是单一的自然干扰所致，而往往是自然过程与社会因素共同作用的结果。由于自然因素与人文社会经济的影响，土地利用结构及土地资源的质量不断发生变化，从而影响区域生态环境和全球环境的变化。分析研究区域土地利用变化过程、规律及驱动因素，了解景观格局的形成原因与作用机制，明确景观格局演变对生态系统的影响，能够让人类审视与重新规划其对自然的行为，为合理的开发自然环境，保护生态环境，推动自然经济社会的良性发展和调控人类行为提供科学的决策依据[6-7]。1景观格局研究进展1.1景观分类景观组分和要素在景观中是不均匀分布的，从而构成不同的景观生态

6、类型[8]，具有异质性；同时，景观在自然界中不同尺度上有着不同的意义和内容，具有等级性。正是由于景观生态系统的异质性和等级性，使建立景观生态分类系统具有可能性和必要性。景观分类是景观格局及其动态过程研究的基础，景观异质性则是景观分类的基础。葛方龙等：景观格局演变及其生态效应研究进展2519在一定的空间尺度上，每一个景观类型是相对均质的，其内部组成和结构具有相对一致性。在景观分类过程中通常将具有显著异质性的部分确定为不同的景观或景观要素类型，而将相对均质的部分确定为相同的景观或景观要素。如在区域尺度上，黄土丘陵区土地利用通常可以划分为森林、灌丛、草地、农用地、建设用地、未

7、利用土地以及水域这几种主要类型。土地利用分类对景观格局有非常重要的影响，如对同一景观采取不同分类方案能够产生不同景观格局，但其影响机制目前尚不清楚[9]，这也是实际工作中应当注意的问题。景观分类最重要的是对景观类型进行准确的识别，这直接决定了景观分类的精度，也是进行景观格局分析的基础。提取景观类型的方法有很多，早期的研究通常是集中国土、林业、测绘部门的土地覆被/利用的数据。随着技术的进步，遥感数据大量应用于景观格局研究，成为提取景观信息的重要手段。监督和非监督分类方法是两种最传统的遥感图像分类方法，这两种方法都是基于光谱信息统计模式分类的