重庆市主城区森林斑块特征分析与格局优化-硕士论文

西南大学 硕士学位论文 重庆市主城区森林斑块特征分析与格局优化 姓名：黄佳乐 申请学位级别：硕士 专业：园林植物与观赏园艺 指导教师：周建华 20100501 摘要 重庆市主城区森林斑块特征分析 与格局优化 园林植物与观赏园艺专业硕士研究生：黄佳f t 指导老师：周建华副教授 摘要 作为城市生态环境的主要组成部分，森林斑块具有城市“绿肺”的作用，其景观价值、生 态价值、经济价值和社会价值在城市建设的各方面都得以体现，因此对城市森林资源的景观 生态学研究具有重要意义。随着人们对生态环境的要求日益提高，建设生态城市成为重庆市 城市发展的必然趋势，而森林资源的保护和合理规划，是生态城市建设进程之中的重要工作 内容，因此，本文从宏观尺度和中观尺度上，对重庆市主城区的森林斑块进行了调查和研究。 文章在理论部分中，总结了景观生态学、城市森林、景观格局、以及格局优化的研究内 容和研究动态，并结合生态学、园林美学、园林规划等各学科理论，作为论文研究的理论基 础。 宏观尺度上，根据重庆市主城区的实际地理情况和森林斑块现状，通过景观格局分析方 法，运用地理信息系统和相关专业软件，选取景观格局指数对主城区森林斑块的现状特征、 格局特征进行了分析和评价，得出了以下结论： ( 1 ) 重庆市主城区森林斑块主要由少数人型斑块、巨型斑块和多数小型斑块、中型斑 块中大型斑块组成，数量和面积以及位置分布不均匀； ( 2 ) 森林斑块的形状较为单一，边缘褶皱较少，斑块分维数较低，说明森林斑块在局部 区域内，受人为活动的干扰程度较重； ( 3 ) 重庆市主城区森林斑块景观多样性指数为1 0 2 3 1 ，数值较低，这反映了主城区森林 斑块景观异质性较低；而优势度指数较大，为0 7 4 5 3 ，景观均匀度指数为0 5 6 2 4 ，说明森林 景观中不同类型的斑块分配不均匀，存在少数几个斑块类型在一定程度上主导整个景观的现 象。 ( 4 ) 主城区内的森林斑块密度和斑块边缘密度都较小，景观破碎化程度较低； ( 5 ) 森林斑块整体空间关系上聚集度和连接度都较好，生物之间的物质、能量和信息交 换较为顺畅；但最小距离指数表明，森林斑块整体连通性较差，大斑块之间的小斑块分布散 乱，没有达到较好的连通效果。 在总结了主城区森林斑块属性特征和格局特征的基础上，结合其资源优势和功能要求， 针对分析得出的结论，提出了对应的格局优化思路和途径，从森林斑块数量、规模和形状的 调整着手，因地制宜，采取保留、扩展和新建森林斑块的方式，改善森林斑块数量、规模的 T 两南人学硕十学位论文 分布不均情况，丰富森林斑块边缘形态，提高森林斑块的景观异质性和景观多样性，加强景 观连通性，从而完善森林景观格局，为主城区生态环境建设和社会经济发展提供动力。 中等尺度研究时，从生态敏感性、视觉景观性、生物保护性和生物连通性等角度出发， 在城市建成区内选取嘉陵江、长江与内环相交所围绕的范围为中等尺度研究区，对其进行实 地调查和和分析总结，探讨了城市建设和人类活动对森林斑块数量、规模和形状的干扰影响， 并对该地森林斑块分类型进行了生态综合评价，总结了其在景观功能、生态功能、社会服务 功能上的优劣势，并结合土地利用现状和城市规划方向，提出对其进行生态规划的途径，对 中等尺度研究区的生态环境建设和森林景观格局优化提供了一定的理论指导思路和实践方 法。 关键词：森林斑块景观格局格局优化景观指数景观生态学 l I A B S T R A C T A S t u d yO n F o r e s tP a t c h e s ，F e a t u r ea n d p a t t e r no p t i m i z a t i o n o f C h o n g q i n gC i t y M a j o r ：L a n d s c a p eP l a n t sa n dO r n a m e n t a lH o r t i c u l t u r e A u t h o r ：H u a n gJ i a l e S u p e r v i s o r ：Z h o uJ i a n h u a ( A s s o c i a t eP r o f e s s o r ) A BS T R A C T U r b a ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta sam a j o rc o m p o n e n to fu r b a nf o r e s tp a t c h e sw i t ht h e ”g r e e n l u n g ”o ft h er o l e ，i t sl a n d s c a p ev a l u e ，e c o l o g i c a lv a l u e ，e c o n o m i cv a l u e a n ds o c i a lv a l u ei na l l a s p e c t so f u r b a nd e v e l o p m e n ti se m b o d i e d ，S Ot h eE c o l o g ys t u d yo fu r b a nf o r e s tr e s o u r c e sh a v eg r e a t s i g n i f i c a n c e P e o p l eo nt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta st h ei n c r e a s i n gr e q u i r e m e n t st ob u i l de c o - c i t y o fC h o n g q i n g Su r b a nd e v e l o p m e n ti nt h ei n e v i t a b l et r e n d ，t h ef o r e s tr e s o u r c ec o n s e r v a t i o na n d r a t i o n a lp l a n n i n g ，i st h ep r o c e s so fe c o - c i t yc o n s t r u c t i o nw o r ka m o n gt h ei m p o r t a n te l e m e n t s ，I nt h i s a r t i c l e ，f r o mt h em a c r o s c a l ea n dm e s o - s c a l e ，m a k eas t u d yo nt h eC h o n g q i n gu r b a na r e ao ff o r e s t p a t c h e s I nt h et h e o r e t i c a lp a r to ft h ea r t i c l e ，s u m m e du pt h ec o n t e n t sa n dd y n a m i c so fl a n d s c a p ee c o l o g y , u r b a nf o r e s t r y , l a n d s c a p ep a t t e r na n dp a t t e r no p t i m i z a t i o n ，c o m b i n e dw i t he c o l o g y , l a n d s c a p e a e s t h e t i c s ，l a n d s c a p ea n do t h e rd i s c i p l i n e st h e o r y , m a k et h e mb et h e t h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h i s r e s e a r c hp a p e r M a c r o s c o p i cs c a l e ，a c c o r d i n gt ot h em a i nc i t yo fC h o n g q i n ga n dt h ea c t u a lg e o g r a p h yo ft h e f o r e s tp a t c hs t a t u s ，t h r o u g ht h el a n d s c a p ep a t t e r na n a l y s i s ，U S et h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s a n dr e l a t e dp r o f e s s i o n a ls o f t w a r e ，s e l e c tt h el a n d s c a p ep a t t e r ni n d e xo nt h es t a t u so ft h em a i n f e a t u r e so fu r b a nf o r e s tp a t c h ，p a t t e r nc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y z e da n de v a l u a t e dr e a c h e dt h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n s ： ( 1 ) C h o n g q i n gC i t ym a i n l yc o m p o s i t i o nw i t haf e wl a r g ep a t c h e sa n dm o s ts m a l lp a t c h s ，t h e n u m b e r 、s i z ea n dl o c a t i o nd i s t r i b u t e du n e v e n ； ( 2 ) T h es h a p eo ff o r e s tp a t c h e sa r em o r es i n g l e ，e d g ef o l dl e s s ，t h el o w e rp a t c hf r a c t a l d i m e n s i o n ，i n d i c a t i n gt h ef o r e s tp a t c h e si nt h el o c a la r e a ，s u b j e c tt om o r es e v e r ei n t e r f e r e n c ef r o m h u m a na c t i v i t i e s ； ( 3 ) C h o n g q i n gC i t yl a n d s c a p ed i v e r s i t yi n d e xo ff o r e s tp a t c hW a s1 0 2 31 ，i t st h el o w e rv a l u e ， I I I 两南大学硕十学位论文 r e f l e c t i n gt h eh e t e r o g e n e i t yo ft h em a i nu r b a nf o r e s tl 卸d S c a p ci nl e s s ；t h ed o m i n a n c ei n d e xW a s h i g l l e r ，a t0 7 4 5 3 ，l a n d s c a p ee v e n n e s si n d e xw a s0 5 6 2 4 ，N o t et h ed i f f e r e n tt y p e so ff o r e s tl a n d s c a p e p a t c h e su n e v e n l yd i s t r i b u t e d ，t h e r ea l eaf e wp a t c ht y p e sd o m i n a t et h el a n d s c a p et os o m ee x t e n tt h e p h e n o m e n o n ( 4 ) W i t h i nt h em a i nu r b a nf o r e s tp a t c hd e n s i t ya n dp a t c he d g ed e n s i t ya r es m a l l ，l o wl e v e lo f l a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o n ； ( 5 ) F o r e s tp a t c h e so nt h ew h o l ea g g r e g a t i o na n ds p a t i a lr e l a t i o n sa l eb e t t e rc o n n e c t i v i t y , t h e b i o l o g i c a lm a t e r i a l ，e n e r g ya n di n f o r m a t i o ne x c h a n g eW a sm o r es m o o t h ；b u tt h em i n i m u md i s t a n c e i n d e xs h o w e dt h a tt h eo v e r a l lc o n n e c t i v i t yo ff o r e s tp a t c h e si sl e s s ，b e t w e e nt h el a r g ep a t c h e s s c a t t e r e dd i s t r i b u t i o no fs m a l lp a t c h e s ，n o tt og o o dc o n n e c t i v i t y I nc o n c l u s i o no ft h em a i nc i t y p r o p e r t y c h a r a c t e r i s t i c sa n dp a t t e r n so ff o r e s t p a t c h c h a r a c t e r i s t i c sb a s e do nt h ec o m b i n a t i o no ft h e i rr e s o u r c e sa n dc a p a b i l i t i e sr e q u i r e df o rt h ea n a l y s i s o fc o n c l u s i o n sr e a c h e d ，c o r r e s p o n d i n gt ot h ep a t t e r np r o p o s e do p t i m i z a t i o ni d e a sa n dw a y s ，f r o mt h e f o r e s tp a t c hn u m b e r , s i z ea n dp r o c e e dt oa d j u s tt h es h a p e ，a c c o r d i n gt ol o c a lc o n d i t i o n s ，t ot h e r e t e n t i o n ，e x p a n s i o na n dn e ww a y so ff o r e s tp a t c h e s ，t oi m p r o v et h en u m b e ro ff o r e s tp a t c h e s ， u n e v e nd i s t r i b u t i o no ft h es c a l eo ft h es i t u a t i o n ，r i c hf o r e s tp a t c he d g ef o r m s ，t oi m p r o v et h e l a n d s c a p eo ff o r e s tp a t c h e sa n dl a n d s c a p eh e t e r o g e n e i t yd i v e r s i t y , t oe n h a n c el a n d s c a p ec o n n e c t i v i t y , a n dt h u si m p r o v et h el a n d s c a p ep a t t e r n ，t h em a i nu r b a ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n ds o c i o - e c o n o m i c d e v e l o p m e n tm o m e n t u m M e d i u m s c a l es t u d y , f r o mt h ee c o l o g i c a ls e n s i t i v i t y , v i s u a ll a n d s c a p en a t u r eo fb i o l o g i c a l c o n s e r v a t i o na n db i o l o g i c a lp o i n to fv i e wo fc o n n e c t i v i t y , s e l e c tt h eJ i a l i n gR i v e ri nt h ec i t yb u i l ti n t h er e g i o n ，t h eC h a n g j i a n gR i v e ri n t e r s e c t sw i t ht h ei n n e ra r e as u r r o u n d e da sm i d d l e s c a l es t u d ya r e a , m a k eaa n a l y s i so fi t sf i e l ds u r v e ya n ds u m m a r yo ft h eu r b a nc o n s t r u c t i o na n dh u m a na c t i v i t i e so n f o r e s tp a t c hn u m b e r , s i z ea n ds h a p eo ft h ei n t e r f e r e n c ee f f e c t s ，a n dt h ec l a s s i f i c a t i o no ft h e f o r e s t p a t c hm o d e lf o r t h ee c o l o g i c a le v a l u a t i o n ，s u m m e du pt h ef e a t u r e si nt h el a n d s c a p e ，e c o l o g i c a l f u n c t i o n sa n ds o c i a ls e r v i c ef u n c t i o n so nt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ，c o m b i n e dw i t hl a n dU s e a n du r b a np l a n n i n gd i r e c t i o n ，m a d ei t sw a yt oe c o l o g i c a lp l a n n i n g ，m e d i u m s c a l es t u d i e so nt h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n df o r e s tl a n d s c a p ep a t t e r n sp r o v i d es o m et h e o r e t i c a lg u i d a n c ei d e a sa n d p r a c t i c e s K e yW o r d s ：C h o n g q i n g ，F o r e s tp a t c h ，L a n d s c a p eP a t t e r n ，P a t t e r no p t i m i z a t i o n ， L a n d s c a p ei n d e x ，L a n d s c a p eE c o l o g y I V 独创性声明 学位论文题目：重送壹圭遮区盔盐超迭挂征佥盘皇整屋优丝一 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者彤禾 签字日期：劢，口年厂月多崎日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：时不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位敝储签名兹售禾锄张峒蛘 签字日期：御D年厂月弓口日签字日期：力吖。年J 。月：j D 日 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 景观生态学 1 1 1 景观的定义 景观( 1 a n d s c a p e ) 一词源于德文L a n d s c h a f t ，泛指自然景色和景象，但其定义 有多种表述，“景观”一词最早可以追溯到希伯莱文本的圣经( t h eB o o kP s a l m s ) 中，或许与他的犹太文化背景有关，该词最初是用于对圣城耶鲁撒冷总体美景( 包 括所罗门寺庙、城堡、宫殿在内) 的描述；景观在中文文献中的最早出现未曾考 证，但在东西方文化中，“景观”最早的含义更多具有视觉美学方面的意义，与“风 景”( s c e n e r y ) 同义或近义。1 9 世纪初，德国地理学家、地植物学家V o n H u m b o l d t 将景观作为一个科学名词引入到地理学中，并将其解释为“一个区域的总体特征” ( N a v e ha n dL i e b e r m a n ，1 9 8 4 ) ，后来，地理学和生态学拓展了景观的内涵，以“地 域综合体”作为他们共同的概念基础。 发展至今日，不同研究领域的学者和专家对“景观”提出了不同的含义，地理学 家将其定义为一种地表景象，作为一种类型单位的统称，如城市景观、森林景观 等( 辞海，1 9 9 5 ) ；艺术家把景观作为表现与再现的对象，等同与风景；建筑师则 把景观作为建筑物的配景或背景；旅游学家把景观当作资源：生态学家把景观定 义为生态系统或生态系统的系统( 如N a v e h ，1 9 8 4 ，F o r m a n ，1 9 9 5 ) 。而本文所研究 的景观，主要是生态学范畴的含义。 在生态学中，概括而言，景观有狭义和广义的两种定义【1 I 。狭义的景观是指几 十到几百平方公里范围内，由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元，以及 反映气候、地理、生物、社会和文化综合特征的符合体( 区域) ，统称宏观景观 ( F o r m a n 和G o d r o n ，1 9 8 6 ；F o r m a n ，1 9 9 5 ) 。广义的景观则指出现在从微观到宏 观不同尺度上的具有异质性或缀块性的空间单元，突出了空间异质性和生态系统 多尺度、多结构的特征( W i e n s 和M i l n e ，1 9 8 9 ；邬建国和L e v i n ，1 9 9 4 ；P i c k e t t 和C a d e n a s s o ，1 9 9 5 ) 。其中，广义的景观概念强调了空间异质性，因为其体现了 生态学系统中多尺度和等级结构的特征，所以越来越广泛地为生态学家所接受和 关注，并且应用于多学科、多途径的研究之中。 1 1 2 景观生态学的定义 景观生态学是一门新兴的多学科相互交叉的学科，其主体是生态学和地理学， 具有独特的生命力和高度的综合性。德国地植物学家T r o l l 在1 9 3 9 年首先提出了 景观生态学的概念 2 , 3 1 ，他将其定义为“对景观某一地段上生物群落与环境间的主要 的、综合的、因果关系的研究，这些相互关系可以明确的分辨组合( 景观镶嵌、 两南人学硕十学何论文 景观组合) 和各种大小不同等级的自然区划表现出来”( T r o l l ，1 9 6 8 ，1 9 7 1 ) 。 此后，P i c k e t t t 4 1 ，W i e n s ，俞孔坚【5 J ，肖笃宁 6 1 ，邬建目1 1 等学者都对景观生态学 的定义提出了自己的看法，在综合众家之说的基础上，景观生态学被定义为以生 态学的基础理论为支撑，以景观为研究对象，运用生态系统原理和系统方法研究 景观的形态特征、空间结构、功能、动态变化，以及生物与非生物以及人类之间 的相互作用、相互影响的科学。它是现代生态学体系中的一个年轻而活跃的分支， 是研究和改善空间格局与生态和社会经济过程相互关系的整合性交叉学科 7 1 。 1 1 3 景观生态学的研究范畴和基本原理 ( 1 ) 景观生态学的研究范畴 景观生态学的研究对象和内容可以概括为三个基本方面，即景观结构、景观 功能和景观动态 7 1 。 景观结构 7 1 是景观的组分和要素在空间上规律的排列和组合形式，表现为景观 类型、景观斑块间的数量比例与时空方面的关联方式。景观生态学用斑块( p a t c h ) 、 廊道( c o r r i d o r ) 、基质( m a t r i x ) 这一基本模式来对景观结构加以描述。其中斑块是指 不同于周围背景的、相对均质的非线性区域，通常是物种聚居地，其大小、类型、 性状和数量都影响着景观的多样性；廊道是指不同于两侧基质的狭长地带，即为 线状或带状的斑块，具有通道和阻隔的双重作用；基质是除斑块和廊道外的景观 背景地域，一般面积较大，因此具有高度的连续性，决定着景观的性质。 景观功能【7 】即是景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相 互作用。这些作用主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过 程中。 景观动态川即指景观在结构和功能方面随时间的变化。具体地讲，其包括景观 结构单元的组成成分、多样性、性状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、 物质和生物在分布与运动方面的差异。 景观结构、功能和动态是相互依赖和制约的，结构决定着功能，功能影响着 机构的形成和发展，功能的变化可以导致结构的变化，而动态可以造成景观结构 和功能的破坏。 ( 2 ) 景观生态学的基本原理 在各国学者的专业研究中，对景观生态学的基本原理进行了总纠1 1 ，其中， 在F o r m a n 和G o d o n 合著的景观生态学一书中，对这些原理加以归纳和概括为 七条，分述如下。 景观结构和功能原理 每一个景观均是异质性的，在不同的斑块、廊道和基质之间，种、能量和物 2 第1 章文献综述 质的分配不同，功能也不同。 生物多样性原理 景观异质性使稀有内部种的多度减少，边缘种的多度增加，因此提高了物种 总体共存的潜在机会。 物种流动原理 物种在景观要素之间的扩展和收缩，和景观异质性是相互影响和制约的。 营养再分配原理 由于风、水和动物的作用，矿物营养可以在某一景观中流入和流出，并且在 景观中不同的生态系统之间再分配，其分配的速度受干扰的强度增加而增加。 能量流动原理 在景观内，随着空间异质性的增加，会有更多的能量流通过景观要素之间的 边界。 景观变化原理 在不受干扰的前提下，景观水平结构逐渐向同质性方向发展，适度干扰可以 增加异质性，而严重干扰则会使异质性降低。 景观稳定性原理 稳定性是指景观对干扰的抗性及其受干扰后的恢复能力。 上述七条基本原理中，第一、二条属于景观结构方面，第三、四、五条属于 景观功能方面，第六、七条属于景观动态方面。 ( 3 ) 景观生态学的斑块原理 在景观生态学中，关于斑块的特征原理主要包括其数量、规模、形状等，这 些特征决定着斑块在景观结构中的地位，也决定着其内部的物质流、能量流、信 息流的畅通，以及生态系统的平衡稳定【1 1 。 斑块数目原理 减少一个自然斑块，就意味着抹去一个栖息地，从而减少景观和物种的多样 性和某一物种的种群数量。增加一个自然斑块，则意味着增加一个可替代的庇难 所，增加一份保险( O p d a m ，P , 1 9 9 1 ) 。一般而言，两个大型的自然斑块是保护某一 物种所必须的最低斑块数目，4 - - 5 个同类型斑块则对维护物种的长期健康与安全 较为理想。 斑块规模原理 一般来说，只有大型的自然植被斑块才有可能涵养水源，联接河流水系和维 持林中物种( i n t e r i o rs p e c i e s ) 的安全和健康，庇护大型动物并使之保持一定的种 群数量，并允许自然干扰( 如火灾) 的交替发生( P i c k e t ta n dT h o m p s o n 1 9 7 8 ) 。 总起来说，大型斑块可以L L d , 型斑块承载更多的物种，特别是一些特有物种只有 3 两南大学硕十学位论文 可能在大型斑块的核心区存在。对某一物种而言，大斑块更有能力持续和保存基 因的多样性。 相对而言，小型斑块则不利于林内种的生存、不利于物种多样性的保护，不 能维持大型动物的延续。但小斑块可能成为某些物种逃避天敌的庇难所，因为小 斑块的资源有限，不足以吸引某些大型捕食动物，从而使某些小型物种幸免于难。 同时，小斑块占地小，可以出现在农田或建成区景观中，具有跳板( s t e p p i n gs t o n e ) 的作用。 斑块形状原理 一个能满足多种生态功能需要的斑块的理想形状应该包含一个较大的核心区 和一些有导流作用及能与外界发生相互作用的边缘触须和触角。圆整形的斑块可 以最大限度地减少边缘圈的面积，而最大限度地提高核心区的面积比，使外界的 干扰达到尽可能的小，有利于林内物种的生存。但圆整的斑块不利于同外界的交 流。 1 1 4 景观生态学研究现状 ( 1 ) 国外研究现状 国外的景观生态学研究开始得较早，在十九世纪中期( 1 9 3 9 ) ，欧美学者就开 展过基础性研究工作 6 1 。自T r o l l 提出景观生态学概念之后，尤其是二战后，景观 生态学开始在欧洲发展起来，中欧成为景观生态学研究的主要地区，德国、荷兰、 捷克成为三大研究中心。 七十年代，景观生态学在欧洲已经发展得较为成熟，并从地理学中发展出了 景观生态学两大学派之一的欧洲学派，其研究强调人类在景观中的作用，并且把 人类作为景观的主要组分，这一学派的研究侧重于景观规划、建筑和管理以及制 定土地开发政策，景观美学观点和城市景观也是其主要研究课题。 美国在景观生态学方面的研究虽然较晚，2 0 世纪7 0 年代末才有人从事这一专 业，但发展迅速，后来居上，形成了美国学派，大大扩展了景观生态学的研究范 围。其主要形成包括景观空间格局分析、景观功能研究、景观动态预测等在内的 一系列方法。 随着景观生态学的发展，涌现出了很多新的理论著作，1 9 8 4 年，Z N a v e h 和 L i e b e r m a n 出版了他们的景观生态学专著景观生态学：理论与应用，该书是世 界范围内该领域的第一本专著。R T T f o r m a n 和M G o d r o n 于1 9 8 6 年出版了作为 教科书的景观生态学一书，该书的出版对于景观生态学理论研究与景观生态 学知识的普及作出了极大的贡献。1 9 8 7 出版了国际性杂志景观生态学，使得景 观生态学研究人员从此有了独立发表自己研究成果、进行学术思想交流的园地。 4 第1 章文献综述 除此之外，M GT u r n e r 和R H G a r d n e r 主编的景观生态学的定量方法( 1 9 9 0 ) 和R T T f o r m a n 的土地镶嵌一景观与区域的生态学( 1 9 9 5 ) 以及I S Z o n n e v e l d 的土地生态学等著作都对景观生态学的研究起了很大的促进作用，并且大大 推动了景观生态学在世界范围内的传播和发展。 ( 2 ) 国内研究现状 我国景观生态学的发展始于2 0 世纪8 0 年代初，1 9 8 1 年黄锡畴和刘安国在地 理科学上分别发表的德意志联邦共和国生态环境现状及保护和捷克斯洛 伐克的景双生态研究是我国国内正式刊物上首次介绍景观生态学的文献。之后， 陈昌笃( 1 9 8 5 ) 、李哈滨( 1 9 8 8 ) 、肖笃宁( 1 9 8 8 ) 等学者也对景观生态学的理论、 方法与应用进行了介绍和讨论，1 9 8 8 年在沈阳召开了全国首届景观生态学学术研 讨会。 我国景观生态学研究工作的真正起步开始于1 9 9 0 年，该年，肖笃宁等在应 用生态学报第1 期上发表了沈阳西郊景观结构变化的研究一文，该文是我 国学者参照北美学派的研究方法而开展的景观格局研究的典范著作，也是我国首 次把景观生态学理论应用到实践之中。 近年来，我国的景观生态学研究取得了较大发展，研究范围已经涉及到各种 类型的经过，如城市景观生态研究，区域与流域性景观研究，森林景观及寒区、 旱区景观研究等0 3 - 2 s 1 。这一时期的研究开始结合地理信息系统与遥感分析景观，开 始与国际接轨，也涌现了很多优秀研究文章，其中较为突出的有：伍业钢和李哈 滨的景观生态学的理论发展( 1 9 9 2 ) 和景观生态学的数量研究方法( 1 9 9 2 ) 、 傅伯杰的黄土区农业景观空间格局分析( 1 9 9 5 ) 、景观多样性分析及其制图研 究( 1 9 9 5 ) 、景观多样性的类型及其生态意义( 1 9 9 6 ) 、王仰麟渭南地区景观 生态规划与设计( 1 9 9 5 ) 、景观生态分类的理论方法( 1 9 9 6 ) 、陈利顶景观连 接度的生念学意义及其应用( 1 9 9 6 ) 、黄河三角洲地区人类活动对景观结构的影 响分析( 1 9 9 6 ) 、王宪礼等辽河三角洲湿地的景观格局分析( 1 9 9 7 ) 、马克明 等景观多样性测度：格局多样性的亲和度分析( 1 9 9 8 ) 、邵国凡等应用地理 信息系统模拟森林景观动态的研究( 1 9 9 1 ) 。 但与国际研究水平相比，我国的景观生态学研究较为分散，没有形成一定的 规模效应【1 2 1 ，我国的生态学的研究要与国情特点相结合，把人工和自然景观的管 理作为重要研究对象，景观和尺度的规划建设作为研究重点，丰富和发展景观生 态学的研究进程f 1 2 1 。 5 两南大学硕十学何论文 曼曼曼曼曼I 皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇量曼皇量舅曼皇曼曼量量鼍曼皇曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼舅皇詈曼量量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼曼舅 1 2 景观格局 1 2 1 景观格局的概念 随着景观生态学的发展，衍生了景观格局( L a n d s c a p ep a t t e r n ) 的概念，景观 格局逐步成为景观生态学研究的核心内容和热点问题之一，其一般是指空间格局 ( S p a t i a lp a t t e r n ) ，即大小和形状各异的景观要素在空问上的排列和组合，包括景 观组成单元的类型、数目及空间分布与配哥1 1 ，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。 许多因素和过程共同作用形成了景观格局【2 5 1 ，因此对景观格局的研究，旨在 分析景观元素的空间格局和景观异质性，从而建立空间格局与景观过程之间的相 互影响关系，使景观过程得以更科学的诠释。 1 2 2 景观格局的研究内容和研究方法 景观格局的研究对维持景观生态过程的完整性，保证森林生态系统的合理性， 保护生物多样性等方面都具有重要的意义，因此受到森林学、资源管理学、生物 保护学、环境学和林学等学科领域的高度重视【1 8 i 。 在不断的探索和发展过程中，景观格局研究内容得到了进一步的完善和丰富， 主要包括：景观格局的时间变化规律和控制要素、景观格局对干扰扩散的影响、 景观格局生态功能的指标度量、景观变化的模型模拟预测、景观格局的尺度转化 规律等【1 4 i 。其中，景观格局研究的基础是景观异质性，景观异质性包括空间异质 性和时间异质性，空间异质性是空间内一个系统的复杂性和变异性( L i a n d R w y n o l d s ，1 9 9 4 ) ，也可看作是一种静止或动态的景观格局( K o l a s a ，R o l l o ，1 9 9 1 ) ， 对空间异质性的研究包括景观指数及其空间统计特征的分析；时间异质性可以理 解为空间内某一点不同时间景观结构和组分变化的量度，即常说的景观动态；空 间异质性是时间异质性的反映。 目前，结合景观格局的研究内容，其研究的重点可以归纳为以下几个方面1 1 5 - 2 3 1 ： ( 1 ) 对景观格局理论问题的探讨：在理论研究上，专家和学者们提出了较为完善 的理论系统，F o r m a n 、G o r d o n 、N a w e h 和L i e b e r m a n 等人都对景观格局的概念打 下了良好的研究基础，T u e n e r 则进一步对干扰进行了研究；( 2 ) 对景观格局的尺 度问题研究：生态学家对生态过程、尺度及景观格局指数的关系进行了研究，以 确定在不同尺度上如何选取适宜的指数来描述当前景观格局【2 6 1 ；( 3 ) 对新的研究 手段和研究技术的应用：近年来，景观格局的研究新技术主要以地理信息系统 ( G I S ) 和遥感系统( R S ) 为代表，其广泛应用于对大尺度下的景观格局研究和生 态监测；( 4 ) 对空间模型的研究。 6 第1 章文献综述 研究景观格局的方法是指用以分析景观结构组成特征和空间配置关系的方法 2 6 - 硎，主要分为以下几个步骤：( 1 ) 通过资料收集、野外调查和测量、遥感和图像 的处理等方式，获取和整理景观数据。( 2 ) 将所获得的景观数据数量化，并选用 不同的方法进行分析，以便建立景观格局与过程之间的相互关系，使景观格局的 表达变得客观和直观，得出科学可信的研究数据和结果，数量化的途径可以归纳 为三类：文字描述、图表描述以及景观指数表达，其中备受关注的是景观指数表 达方法。( 3 ) 对分析的结果加以解释和综合整理，得出研究结论。 1 2 3 景观格局研究现状 景观格局作为景观生态学的一个重要概念，对于景观格局的研究长期以来都 是生态学家们关注和努力的一大方向，主要注重于对空间格局定量指标的建立和 完善、景观空间格局的测定和统计 z 7 - 2 9 j 。 近年来，我过许多专家和学者针对不同的地区和范围，对景观格局进行了深 入的研究，取得了重大成就 3 0 - 3 引。丁立仲等人应用3 S 技术和景观指数分析了3 9 年 内( 1 9 6 4 2 0 0 3 ) 千岛湖库区土地利用和土地覆盖格局的变化，多年来生态保护措 施的实施使生态系统的功能等到提高，包括生境恢复、生物多样性增加、水土流 失减少：张明阳等人根据白洋淀流域不同高程就按景观格局指数、空间格局特征 随高程分异的规律；欧阳勋志等人以江西婺源县为研究对象，对森林景观空间格 局及其与美学质量的关系进行了分析；张素红等人以荒漠为研究背景，选取生态 环境比较脆弱的乌鲁木齐作为研究对象，从绿地斑块组成和格局以及城市自然廊 道系统方面分析了城市景观空间格局的特点及生态环境现状，提出了绿地系统内 部结构和空间布局的调整措施；娄彩荣等人对比了1 9 9 4 和2 0 0 2 年徐州市的景观 丰度、多样性指数、斑块密度和平均斑块分维度等景观指标，利用相关分析方法 对景观空间格局与城市生态效应问的关系进行了初步探讨。 国内外的研究文献和理论资料表明，在研究景观空间格局、格局和过程的相 互关系、景观异质性以及景观空间理论的实践中，很多景观生态学者利用R S 和 G I S 地理信息系统技术，分析和探讨过景观空间的结构和组成 3 9 4 3 l 。在他们的研究 和实践中，有人在时间尺度上，重点研究不同的时间断点的格局差异及其成因， 并根据这些成因和动源，提出相应的优化途径和措施；有人在空间尺度上，以某 一具体的区域中某一时段的景观空间结构为研究对象，对其自然环境、生物种群 以及人类活动之间的相互关系进行了分析研究。具体而言，从9 0 年代开始，研究 人员就对景观格局较为关注，并注重提高和完善研究的技术和方法，景观格局和 景观过程的研究将成为景观生态学发展过程中的一大重点。 7 两南人学硕十学位论文 1 3 景观格局优化 1 3 1 景观格局优化的概念和内涵 在景观生态规划、土地科学和计算机技术的基础上，提出了景观格局优化的 概念，景观格局优化是指通过对原有景观要素进行优化组合或引入新的成分，来 实现土地利用格局的优化，同时也可以实现景观管理、规划和设计的优化f 4 4 1 。景 观格局的优化不仅要根据生态因子对景观斑块的类型进行调整，而且还要运用景 观生态学的理论和方法对景观的管理方法进行优化，在合理的土地利用和管理措 施下，实现区域可持续发展，与维持区域生态安全。景观格局优化是景观生态学 研究的重点和难题之一4 5 1 。 在对景观格局进行优化时，结合区域实际情况对其进行调整或重新构建，可 以增加景观的异质性和稳定性，创造出大于原有景观生态系统的综合效益，从而 形成新的的高效和谐的人工自然景观或管理景观M 。景观格局优化本质上是利用 景观生态学原理解决土地合理利用的问题，通过调查研究取得自然与社会数据， 并分析相应的景观类型空间合理的分布格局，调节景观组分在空间和数量上的分 布，使景观综合价值达到最大化。 1 3 2 景观格局优化的研究方法 景观格局优化的方法有三种，即概念模型法、数学模型法和计算机空间模型 法m 1 。 ( 1 ) 概念模型法 概念模型是最早出现的建立在景观生