景观生态学课程论文

景观生态学课程论文课程名称： 景观生态学 论文题目：呼伦贝尔草原土地沙漠化的景观生态学分析 学 院： 地理与环境科学 专业班级： 地理科学101班 姓 名： 汪晓翠 学号： 10280113 完成时间： 2012 年 12 月 28 日 指导老师： 陈梅花 成 绩： 呼伦贝尔草原土地沙漠化的景观生态学分析地理与环境科学学院 地理101 汪晓翠 10280113摘要：景观生态学的主要研究对象是景观的结构、功能、变化和景观规划管理, 其基本原理包括:景观结构和功能原理、生物多样性原理、物种流动原理、营养再分配原理、能量流动原理、景观变化原理和景观稳定性原理等。沙漠化发生发展的过程实际上是指在自然和人为因素的作用下, 生态系统结构遭受破坏、功能过程受阻和演变发生异化的过程。所以, 景观生态学原理在沙漠化的研究和治理实践中有着重要的意义。本文从沙漠化与景观干扰、生态系统的稳定性、景观格局过程等方面论述了景观生态学原理在沙漠化的原因及治理方案两方面研究中的应用。关键词：呼伦贝尔草原；沙漠化；景观生态学原理；现象原因；治理方案1、 呼伦贝尔草原沙漠化概况呼伦贝尔草原位于蒙古高原东北缘的呼伦贝尔高平原上，属温带半湿润和半干旱气候，海拔在500800m之间，地势比较平坦，总面积达8.1万平方千米，是欧亚草原区的主要组成部分，也是世界著名的草原之一。草原植物种类繁多有维管束植物1352种，其中可供家畜饲用的野生植物794种，这些丰富的野生植物资源成为呼伦贝尔草原畜牧业赖以生存和发展的物质基础。因此，呼伦贝尔草原是我国重要的畜牧业生产基地之一，也是我国北方重要的生态屏障。呼伦贝尔草原沙漠化土地主要分布于呼伦贝尔高原上的海拉尔河南岸、乌尔逊河与东部辉河之间的地带，由三条沙带组成。北部沙带长约110km，宽630km，除嵯岗以北部分沙丘分布于海拉尔河北岸外,绝大部分分布于海拉尔河南岸；中部沙带沿甘珠尔庙西北沼泽地边缘阿木古朗镇辉河公社一线分布，沙带长约100km,宽约518km不等，呈“L”形沿辉河古河道分布；南部沙带长约50km，宽约10km，东南起伊敏河上游头道桥，西北至甘珠尔庙附近的沼泽边缘。 三条沙带大致沿海拉尔河阶地和辉河阶地分布，大致东西走向，主要由固定、半固定的新月形沙丘和蜂窝状沙丘组成。近十几年来，由于全球性的气候干旱和牧区人口增加，呼伦贝尔草原人为活动频繁，人们只利用、不建设、少保护，长期掠夺式经营利用，草原植被得不到恢复和更新，使原本脆弱的草原生态环境日趋恶化，其中砂质草原已有很大一部分发生了沙漠化，给当地的人民生活和经济发展造成很大危害。可见呼伦贝尔草原沙漠化现象更加严重，因此必须首先探讨沙漠化原因，然后采取有力措施加以预防与整治。 2、 景观干扰与呼伦贝尔草原沙漠化景观生态学中对干扰的研究是非常重视的, 认为干扰是景观异质性的一个主要来源, 它既改变景观格局同时又受制约于景观格局。干扰的后果具有双重性, 它既有建设性的一面, 也有破坏性的一面。景观生态学中将其定义为剧烈影响生态系统、群落或种群结构，并能改变资源和物理环境的相对离散性事件。根据干扰的起源，可将干扰分为自然干扰和人为干扰两种，自然干扰是指自然环境条件下发生，没有人为介入包括偶发性的破坏性事件（泥石流、雪崩、风暴、冰雹等）和环境的波动（气候干湿变化与冷热交替）。人为干扰则指人类的生产活动和对资源的改造利用等对自然生态系统造成的影响（森林砍伐、水库修建、烧荒种地、放牧等）。事实上,无论是自然干扰亦或是人为干扰,生态系统或许会发生变化，变得不稳定，产生景观的异质性，但最终生态系统将趋于一个稳定的状态，即生态系统的稳定性，并且这种性质是相对性的。生态系统的稳定性不仅与生态系统的结构、功能和进化特征有关，而且与外界干扰的强度和特征有关，是一个比较复杂的概念。生态系统的稳定性是指生态系统保持正常动态的能力，主要包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。与景观一样,适度的干扰使沙漠化生态系统的异质性增加,稳定性增强，如农田防护林和防沙林带等人为斑块的引入导致沙漠化生态系统异质性增加的现象；外界的干扰既可能导致异质性的增加,也可能导致异质性的减少。在沙漠化发展的初期,地表被破坏,原来的草原景观被具有不同覆盖的斑块所取代,景观的异质性增加。但是,当沙漠化发展到一定程度后,初期形成的农田、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和沙丘间低地交错分布的景观为大面积流沙所取代, 景观异质性减小。无论是异质性增加, 还是减小, 沙漠化生态系统的变化与生态系统本身的稳定性有关。稳定性则取决于系统本身的组成、结构、环境条件和干扰。一般来讲,偶然事件常常导致系统的较大波动,而周期性的干扰使沙漠化生态系统处于某种平衡状态。生态系统是否处于稳定状态可以用系统边缘或相邻生态系统间界面层的变化来衡量。 因此，根据景观生态学中的干扰原理，可将呼伦贝尔草原沙漠化的干扰原因分为自然和人为两大类，具体为：（1） 自然干扰（原因）1、 地理位置：深居内陆，远离海洋，海洋水汽难以到达2、 地形：以高原、盆地为主，周围有高大山脉，阻挡了海洋水汽的进入3、 气候：以温带大陆性气候为主，气温日较差、年较差大，降水稀少，蒸发强，大风日数多且集中在冬春两季4、 河流：河流少，多为内流河，水量少5、 植被：覆盖率低，主要为草原、荒漠，对地表的保护作用差6、 土壤：多为沙质沉积物（2） 人为干扰（原因）1、 人口增长迅速，环境压力大2、 过度放牧3、 过度开垦4、 过度毁林开荒、樵采5、 水资源利用不合理6、 不合理的工程建设3、 景观格局过程与呼伦贝尔草原沙漠化景观格局是景观生态学中最重要的研究内容之一, 格局与过程之间的相互关系更是当前生态学研究的主要课题之一。就沙漠化研究而言, 景观格局与沙漠化过程相互关系的研究, 将是分析沙漠化现状、及其发展规律的重要依据。景观格局，一般是指其空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，比如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。它是景观异质性的具体体现，又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。而景观格局过程则指景观动态的过程中，景观格局也随之发生变化，包括景观空间上各要素、各斑块等在形状、大小、数量上的组合排列发生了变化，从而也引发了景观的破碎化及增强了景观异质性。而在此处，则相对应于呼伦贝尔草原沙漠化这一过程中，沙漠化给草原景观带来的作用影响。这一景观格局过程引起了呼伦贝尔草原植被、土壤、气候等多方面的变化，主要指地表物质所产生的异化，使其原有的生态系统随之发生一定变化。一般来讲, 沙漠化的直接结果是使原有生境发生快速变化或破坏。随着生境的破坏, 物种的数量必然减少甚至是灭绝。科尔沁沙地的天然榆树林由于沙漠化的发展逐渐接近消亡, 作为草原优势种的羊草则基本上在科尔沁沙地消失了。沙漠化过程必然伴随着生态系统的破坏,生境的改变, 当然也必然引起沙漠化发生地区的生物多样性的增减。但在沙漠化的治理过程中,人工引入的饲用植物和固沙树种在某种程度上增加了当地植物种类的多样性。例如饲用牧草沙打旺、樟子松和各种杨树栽培品种等在科尔沁沙地引入,不仅改变了原有的沙漠景观,而且为保护和改善这一地区的生物多样性起到了积极作用。在半干旱和半湿润地区, 沙漠化的发生与发展在破坏生境的同时, 也形成了新的生境,为具有不同适应性的物种的生存创造了条件。如在强烈的风蚀作用下形成的低洼地往往因集水形成永久性或季节性洼地,在洼地内发育了由水生、中生到旱生的植物、动物和微生物的不同生活系列。另外, 相同植物种的生活型也发生了明显的变化。如通常被认为是中生偏湿生性的芦草可以利用分布在沙丘底部的根系提供水分,其匍匐茎则穿行于干湿沙层界面,一直生长到沙丘顶部,体现出某种旱生性。 据有关资料，1989年呼伦贝尔草原的沙漠化土地总面积为8065 平方公里，2000年为20893平方公里，2004年比1999年又扩大了4288平方公里。相应地1986年至1996年呼伦贝尔新开垦耕地36.13万公顷，耕地面积增加了34.8%，耕地重心向西北移动了33.5公里。新增耕地的79.7%来自沙质草原区东南部沙漠化土地分布面积最广、沙漠化危险性最大的新巴尔虎左旗和鄂温克族自治旗的沙质草地。与此同时，1989到1999牧业年度食草家畜头数却从192.7万头只增加到386.8万头只，2004年达579.6万头只。呼伦贝尔草原植被及生态地质环境正面临着人类干扰活动持续增强的空前压力。风蚀坑是沙质草原风蚀沙化的主要形式，呼伦贝尔各大沙带都是由风蚀坑及风蚀洼地的坑后沙丘组成的。对海拉尔河沙带沙质草原187个现代风蚀坑的调查发现，87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%、16%。人类定居及相关活动诱发的风蚀坑分布范围最广，翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对当地的地质环境破坏严重且影响深远。放牧不会破坏土层并诱发风蚀坑，但是能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动，也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力是关键。沙丘的固定是困难的，组成呼伦贝尔几大沙带的古沙丘自大约50003000年前形成以来一直处于时强时弱的活动状态，但是至今仍未能形成足够厚度的土层，彻底固定并演化为典型的草原。我们在2004年的野外调查中发现：上世纪6070年代集中形成的现代风蚀坑原本固定的沙丘大部分活化，表明呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和土层不受破坏，是防止风蚀沙化发生发展的关键。促进土层以及草被的形成与恢复是风沙控制的根本途径。 另一方面根据郭坚、薛娴等人发表的呼伦贝尔草原沙漠化土地动态变化过程研究中的资料显示：4个时期的沙漠化监测结果表明,呼伦贝尔草原从1975年以来经历了沙漠化的增加、快速增加和逆转过程(表2)。1975年该地区共有沙漠化土地2 345.7 km2,1984年沙漠化土地增加到2 899.8km2,沙漠化土地年增加率为616 km2/a；2000年是近30 a来沙漠化土地面积最大的时期,共有沙漠化土地4 053.9 km2；19842000年也是该地区沙漠化发展最为迅速的时期,沙漠化土地年增加率为721 km2/a;2000年以后,沙漠化土地进入逆转时期,沙漠化土地年均减少324 km2/a,到2006年共有沙漠化土地3 859.7 km2。 在研究的4个时期内,不同程度的沙漠化土地表现出不同的动态变化及空间分布特征。1975年,沙漠化土地主要以重度沙漠化土地为主,占该时期沙漠化土地总面积的435%,而轻度沙漠化土地所占份额最少,为176%;而在这一时期,沙漠化土地主要集中分布在3条沙带上(图1)。北部沙带长约110 km,宽630 km ,除嵯岗以北部分沙丘分布于海拉尔河北岸外,绝大部分分布于海拉尔河南岸;中部沙带沿甘珠尔庙西北沼泽地边缘阿木古朗镇辉河公社一线分布,沙带长约100 km ,宽约518km不等,呈“L”形沿辉河古河道分布;南部沙带长约50 km,宽约10 km ,东南起伊敏河上游头道桥,西北至甘珠尔庙附近的沼泽边缘;这3条沙带本为固定沙地,由于不合理的人类活动而出现沙丘活化,是该地区生态最为脆弱、最易发生沙漠化的地区。到了1984年,轻度、中度和严重沙漠化土地都持续增加,尤以严重沙漠化土地增长最为迅速,增长率达到了563 km2a-1,贡献了这一时期沙漠化土地增加率的914%;同一时期的中度沙漠化土地却大面积减少,总共减少了2404 km2。但是通过Arcgis的空间分析后我们发现,这减少的2404km2重度沙漠化土地绝大部分转化成了严重沙漠化土地,这也是严重沙漠化土地快速增加的原因之一。而该时期沙漠化土地的空间分布也不再局限于3条沙带,沿着伊敏河的两岸新增了许多沙漠化土地;19842000年这一段时期是沙漠化土地增长最为迅速的时期,4种程度沙漠化土地都一致性地增长,尤以轻度沙漠化土地的增长速度最快,共增加了7540 km2,占这一时期增长总面积的653%。沙漠化土地的空间分布范围进一步扩大,在3条沙带内的丘间低地、周围的草地、湖泊周围,以及在西部主要道路的两侧、居民点附近,出现了大量的沙漠化土地。根据空间分析的结果,增加的轻度沙漠化土地主要来自于这一地区;20002006年,呼伦贝尔草原的沙漠化土地出现了较快的逆转。轻度沙漠化土地减少最快,达到了416 km2/a,中度和重度沙漠化土地则分别以184 km2/a和214km2/a的速度减少。同一时期,严重沙漠化土地却以490 km2/a的速度持续增加,严重沙漠化土地因而成为该时期最主要的沙漠化土地类型,占总沙漠化土地的352%。这一时期的沙漠化土地空间上表现为整体逆转,局部发展。在19842000年这一时期内形成的轻度沙漠化土地得到了有效的治理,转变为非沙漠化草地,说明轻度沙漠化土地是最易得到有效治理的沙漠化土地类型。而同一时期在北部的道路两侧以及湖泊、河流的周围又新增了不少沙漠化土地。纵观4个研究时期,轻度、中度和重度沙漠化土地面积都是波动变化,但严重沙漠化土地却是持续增加的。这一方面说明严重沙漠化难于治理,一旦沙漠化程度恶化到严重沙漠化土地,生态环境的恢复就是一个极为漫长而艰辛的过程;另一方面说明,虽然在2000年后沙漠化土地出现了逆转,但是该地区的沙漠化现状依然不容乐观,怎样抑制严重沙漠化土地的快速发展是今后沙漠化治理的重要难题。4、 防治措施1、重新树立并强化保护土层的观念。北方游牧民族，特别是游牧蒙古人，曾经把土壤根系层的保护作为环境保护中最重要、最紧迫的事情在习惯法、成文法中明确规定，以国家意志强力实施。游牧蒙古人的土层保护意识还体现在生活习俗、文学艺术、伦理道德等方方面面，形成了独特的生态文化。我们应当继承和发扬这些优秀的文化传统，重新树立并不断强化土层保护的观念，将土层保护作为沙质草原区环境保护的最重要原则，贯穿于人类在沙质草原区的一切活动中。2、响应环境变化，根据草原承载能力调整和安排资源利用，为草原植被自我恢复留下余地，以缩短生态恢复周期并节省治理费用：（1）将大兴安岭林区及其以西的地区划定为禁垦区。在沙质草原区建设现代化道路网络体系，禁止机动车随意碾压草原破坏土层的做法；（2）生态状况较好的沙质草原地带，可以安排放牧生产，但是必须严格控制载畜量；生态状况危险的沙质草原地带，应当迁出超载居民。由留守居民承担生态保护义务，结合民族文化和生态旅游业，只放牧指定限额的的牲畜；生态状况严重恶化的沙质草原地带，停止一切草地资源利用行为，迁出绝大部分居民，建立生态保护区，保留少量人员看护建设。3、持续扩大通过太阳能、风能获取能源的份额。将强太阳辐射及其派生的风害转化为电能和风利，最大限度地保护草原植被以充分发挥其生态价值。4、开展北方民族生态文化旅游业、资源环境科学研究基地和生态警示教育基地，以及野生动植物园区建设。在努力保持和恢复草原植被原生态的前提下，寻求一条符合沙质草原区生态特点的循环经济发展模式。5、高度重视呼伦贝尔草原区的水生态安全。提倡发展节水产业，保护珍贵的水资源用于保障草原生态用水的需要，防止湿地垦荒、水资源过度利用、以及不合理水利工程设施建设对地表水、地下水及二者联系和动态平衡的不良影响，及其对森林、草原生态系统的联系及相互作用的破坏造成生态恶化甚至生态灾难的发生。6、针对呼伦贝尔的具体情况制定并实施符合当地生态保护需要的绿色GDP考核体系，引导经济活动、行政管理、社会生活等方方面面为生态建设和环境保护而共同努力。7、积极争取国家、自治区的支持，争取资金和优惠政策，大力扶持环境影响小、附加值高的新能源利用、矿产品精深加工和转换、绿色健康食品、高新技术、生态文化旅游等产业的发展。5、 结束语呼伦贝尔草原沙漠化生态系统退化的根本原因是恶劣的气候条件和不合理的人为活动,这也是干旱、半干旱、半湿润地区景观变化的动力因素。该地区沙漠化发生发展的过程伴随着生态系统结构、功能的变化过程。在变化过程中,由于生境的破坏,系统的功能受阻或不能正常进行,其生物多样性也遭到威胁或破坏。在呼伦贝尔草原沙漠化过程中,生态系统的养分空间结构变化除了通过水分介质的作用在植物和土壤间进行的垂直变化外, 还包括以风力为主要动力的水平方向的变化,主要通过风蚀和沉积过程来完成。风力是该地区沙漠化生态系统变化的主要动力之一,也是景观变化的动力之一。由此可见,呼伦贝尔草原沙漠化过程中融合着此地区景观的变化过程；沙漠化的研究同样包含着景观生态学的研究内容,即系统的结构、功能变化及生态作用的研究。所以景观生态学原理在沙漠化的研究过程中有着重要的意义。但是应该注意的是沙漠化研究包括宏观、中等和微观尺度的变化,而景观生态学的研究一般以中等和宏观尺度的变化为主。沙漠化研究中涉及的斑块,特别是小尺度斑块,不具有景观生态学研究中所定义的斑块完整的结构与功能。总之，防治呼伦贝尔草原沙漠化是一项长期而艰巨的任务，在社会主义现代化建设中，只有坚决反对只