（自然地理学专业论文）浑善达克沙地南缘景观变化研究.pdf

摘要 景观变化是景观内部各种矛盾与外部作用力相互作用的结果与表 现，是景观从一种状态过渡到另一种状态的转变过程。从某种角度上 讲，景观的任一种状态都是景观变化过程中的一个片段。景观的内部 结构和作用于景观的各种营力是景观变化的原动力。研究景观在特定 时空尺度上的结构、功能是确定景观特征及其演变趋势的基础。通过 对一个地区不同时段景观结构与功能的比较和分析，可揭示景观变化 的趋势，探究景观变化的机理，为景观的可持续发展及调整人类活动 的强度和方式提供立论依据。 本文利用1 9 9 5 年和2 0 0 0 年两期l a n d s a t 7 e t m + 影像，结合研究 区及其附近的水文、气象台站监测资料以及研究区统计年鉴的资料， 以g i s 为基本的技术平台，分析了研究区的两个时段的景观现状，结 合其动态变化数据，对其景观变化的动态特征进行了研究。在遥感影 像分析和变化因子典型相关分析的基础上，得出如下结论: ( 1 ) 温带亚千旱地区景观变化主要表现为裸地生态系统和草地生 态系统的 变化，耕地生态系统、聚落生态系统的变化较小， 水域生态 系统和林地生态系统变化最小。 ( 2 ) 温带亚干早区景观变化显著， 五年间发生变化的景观斑块重 要值为1 1 .6 %0 ( 3 )景观变化的内因为:自 然结构、自 然过程 ( 风力过程和水力 过程) 。 外因为千扰因素， 包括人类活动、 气候变化 ( 积温、 干燥度和 风速)等的超常变化，他们是景观变化的加速器 ( 外因) 。 ( 4 )自 然地理过程是景观变化的先导， 人类通过干扰自 然地理过 程诱发景观的变化。在生产方式落后，经济欠发达的地区，人类对景 观过程的千扰层次低。 关键词:景 观结 构; 景 观 过 程; 景 观 变化 ab s t r a c t l a n d s c a p e c h a n g e s a r e t h e r e s u l t s a n d p e r f o r m a n c e s o f t h e i n n e r o r o u t e r l a n d s c a p e c o n fl i c t s , a n d l a n d s c a p e c h a n g e i s t h e t r a n s i t i o n p ro c e s s fr o m o n e l a n d s c a p e t o t h e o t h e r . t h u s e v e r y l a n d s c a p e i s o n e p a r t o f t h e p r o c e s s i n t h e l a n d s c a p e c h a n g e . t h e d y n a m i c p r o c e s s o f t h e l a n d s c a p e c h a n g e s i s b a s e d o n t h e i n n e r s t r u c t u r e o f t h e l a n d s c a p e a n d t h e o u t e r f o r c e s , w h i c h a r e t h r o w n o n t h e l a n d s c a p e . t h e a n a l y s i s o f t h e l a n d s c a p e s t ruc t u r e a n d i t s f u n c t i o n i s th e b a s i s o f t h e d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e t r e n d o f t h e e v o l u t i o n . t h e r e f o r e , a n a l y z i n g t h e l a n d s c a p e s t r u c t u r e a n d i t s f u n c t i o n a t t h e d i ff e r e n t i n t e r v a l s , w i t h t h e h e l p o f t h e r e g i o n a l n a t u r e a n d s o c i a l e n v i r o n me n t , w e c a n fi n d o u t t h e f a c t o r s a n d t h e m e c h a n i s m o f l a n d s c a p e c h a n g e , w h i c h c a n s u p p l y t h e r e f e re n c e f o r u t i l i z i n g t h e l a n d s c a p e p ro p e r l y f o r u s t o a d j u s t t h e b e h a v i o r a n d i n t e n s i ty o f t h e h u m a n a c t i v i t i e s . a c c o r d i n g t o t h e e t m + i m a g e s o f t h e l a n d s a t 7 , w i t h t h e d a t a fr o m t h e h y d r o lo g y a n d m e te o r o lo g y m o n it o ri n g s t a t io n n e a r b y th e s t u d y i n g r e g i o n , a n d t h e s t a t i s t i c a l y e a r b o o k s o f i n n e r m o n g o l i a m u n i c i p a l i ty a n d t h e a n n u a l s o f t h e d u o l u n c o u n t y , t h e s t a t u s q u o o f t h e t w o p h a s e s w a s a n a l y z e d in t h i s p a p e r . t h e d y n a m i c f e a t u r e s o f t h e l a n d s c a p e c h a n g e s w e r e a l s o d i s c u s s e d b y a n a l y z i n g t h e r e m o t e s e n s i n g i m a g e s a n d t h e f a c t o r s o f c h a n g e b a s e d o n t h e c a n o n i c a l c o r r e l a t io n a n a l y s i s . f r o m t h e d i s c u s s i o n a b o v e , t h e c o n c l u s i o n s w e r e d r a w n a s f o l l o w e d : ( 1 ) t h e b a r e l a n d e c o - s y s t e m a n d t h e g r a s s e c o - s y s t e m a r e t h e m o s t o b v i o u s c h a n g e s i n t h e r e g i o n a l l a n d s c a p e o f t h e s u b - a r i d t e m p e r a t e z o n e . a n d th e c u l t i v a t e d l a n d e c o - s y s t e m a n d t h e t o w n e c o - s y s t e m l e s s c h a n g e d . t h e w a t e r e c o - s y s t e m a n d t h e f o r e s t e c o - s y s t e m c h a n g e d l e a s t . ( 2 ) t h e l a n d s c a p e c h a n g e s a r e r e m a r k a b l e i n t h e s u b - a ri d t e m p e r a t e z o n e , t h e i m p o r t a n t v a l u e o f t h e l a n d s c a p e p a t c h e s w h i c h h a s b e e n c h a n g e d i s 1 1 . 6 %. ( 3 ) t h e i n t e r i o r c a u s e s o # t h e l a n d s c a p e c h a n g e s a r e t h e n a t u r a l s t r u c t u r e a n d t h e n a t u r a l p r o c e s s , s u c h a s t h e w i n d e r o s i o n p r o c e s s a n d th e w a t e r e r o s i o n p r o c e s s . t h e e x t e ri o r c a u s e s o f t h e l a n d s c a p e c h a n g e s i n c l u d e t h e h u m a n a c t i v i ty , a c c u m u l a t i v e t e m p e r a t u r e ( -1 0 0c ) , t h e a n d d e g r e e a n d t h e v e l o c i t y o f w i n d , e t c . ( 4 ) t h e h u m a n d i s t u r b a n c e s h a d t h e e f f e c t s o n t h e n a t u r a l p r o c e s s a n d t h e n i n fl u e n c e d t h e l a n d s c a p e c h a n g e s i n d i r e c t l y , e s p e c i a l l y i n t h e u n d e v e l o p e d , u n c u l t u r e d i n t h e m o d e o f t h e p r o d u c t i o n d i s t ri c t . t h e h u m a n d i s t u r b a n c e s a f f e c t t h e l a n d s c a p e c h a n g e s m o r e i n d i r e c t ly , a n d t h e a f t e r e ff e c t i s i n c o n s p i c u o u s . w o r d s : l a n d s c a p el a n d s c a p e p r o c e s s ; l a n d s c a p e c h a n g e s 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名: 刘 聋 茸日期 . 、 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文 的规定，即:东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范 大学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、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学 位 论 文 作 者 签 名 :u p 蓬 日期 ， 一6 . 6 、呼: 娜彝产 日期:石 . l 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 通讯地址:_ 电话: 邮编: 引言 根据经典的景观生态学理论，景观具有动态稳定性，景观在区域 内部各因子之间的相互作用下处于动态稳定状态。但景观是一个开放 系统，它也受区域外部各种自然或人为干扰因子的作用，当压力超出 ia 7 值时，景观的稳定性就会被破坏，超出闭值的物质流、能量流通过 景观因子之间的反馈，可在新的水平上达到一种新的景观平衡。所以， 景观变化可理解为景观从一种稳定状态跃迁到另一种稳定状态的转变 过程 i s 一地区景观格局的变化主要表现在景观基质及其组成要素类型、 面积及其相互镶嵌组合方式的变化。基质是相对面积最大，连结度最 高，对当地生态环境质量起控制作用的景观单元 ( 多为斑块) ，而廊道 可看作是条带状的斑块。因此，通过研究斑块的变化可以反映 一个地 区景观格局的变化 l 6 景观变化实质上是景观结构与功能的变化，从一定意义上说，景 观变化的历史也是土地利用变化的历史。土地利用变化往往和人类活 动及人类社会的文明史相关。人类活动作用于土地生态系统，必然对 地球表层系统的各组成要素、地球物理循环、生物化学循环、水循环 及生态系统的功能等产生重要影响，随着人为活动强度的不断加剧， 景观的结构、功能变化越来越明显。对于人类来讲，景观为人类社会 提供的资源与生态服务功能的质量也日 趋下降，这不仅涉及景观自 身 的稳定性， 也直接影响人类本身的生存质量和人类社会的可持续发展。 为协调人与景观的关系， 获得“ 双赢” ， 必须研究景观动态变化的机理， 以促进景观向着结构稳定、功能完善、动态变化合理的方向发展。 景观变化与人类活动之间的关系是景观生态学研究的热点问题之 一。1 9 世纪中 期， g e o r g e p e r k i n d n a r s h 就开始研究人类活动对地表的 改 变。 v .i . v e m a d s k y 研究人 类活动 对地表主要的 生 物 一地理 一化学 循 环的影响。瑞典从1 9 7 2 年起监测撒哈拉沙漠地区土地的荒漠化和植被 动态，对土地利用和土地覆被的变化进行了 长期的研究。1 9 8 8年美国 生态学会将生态学确定为2 0 世纪最后 1 0年的优先研究领域，提出创 建可持续生物圈规划( s u s t a i n a b l e b i o s p h e r e i n i t i a t i v e : s b i ) ， 研究生态 学在地球资源管理和地球生命支持系统保护中的作用。1 9 9 0年，隶属 于国际科学联合会( i c s u ) 的i g b p 和隶属于国际社会科学联合会( i s s c ) 的i h d p开始筹备全球性综合研究计划，并于1 9 9 5 年将 土地利用/ 土 地覆被变化的科学研究计划列为核心研究计划。 在该计划的带动下， 一些国际组织和国家启动了各自的土地利用变化研究项目，取得了一 系列成果，形成几大研究流派:以大尺度研究为主的北美学派、以数 量模型与经济学模型为主的日本学派、以福利分析为基础对未来环境 进行模拟、评价的欧洲学派。 o d u m和t u r n e r 对g e r o gi a 州近5 0 年的 景观 动态变化进行 研究4 1 1 . v o s 对意大利s o l a n o 盆地1 9 3 5 - - 1 9 8 5 年的土地利用状况进行对比 研究 4 z 1 ; f o x 以 热 带雨 林 景 观的 时 空 格局 变 化的 量 化 分 析为 据， 说明 各 种自 然、 生 物和社会经济因 子 对泰国 雨 林的 控制作 用4 3 1 r .e . k e a n e 和r .a p a r s o n 应用空间关系清晰的多向景观演替模型 对景观变化的范围和幅度进行量化分析，探索空间上镶嵌的大小不同 的景观对景观变化范围 与幅度之间的 藕合性规律4 4 1 b r i t a l d o s 和s o a r e s - fi l h 。 等人研究亚马逊地区的 热带雨林， 利用空 间模型论证了景观动态转换的可能性，并用变化趋势图预测景观变化 的 方向 ， 为 景 观 演替 序 列 建 模 4 5 1 c . c . v o s 和j . v e r b o o m提出了生态尺度的景观指针体系。他认为， 对景观变化反映最敏感的是种群，在充分论证种群特征、景观指数及 破碎大种群三者之间关系的 基础上， 建立生态尺度的景观指针体系， 为自 然保护的 景 观规 划提供理论依据4 6 1 国际上也非常重视沙地景观变化的研究。 概括起来，对沙地景观 变化的研究主要集中于四个方面:一是利用历史资料进行景观变化过 程的 复原， 如希腊雅典农业大学m. m a t a t h i a n o u 等 ( 1 9 9 8 ) 的 研究; 二 是在景观尺度上利用卫片和 g i s对景观过程进行宏观尺度上的 研究， 如美国的i .c . g r a y ( 1 9 9 2 , 1 9 9 9 ) “ 景 观变 化调查， 土地是否 退化” ; 三是景观变化过程的微观研究，如美国的g .c . s t a r r ( 1 9 9 9 ) 研究“ 土 壤有机碳循环与荒漠化过程的模式” ，重点研究元素迁移、物质循环与 荒漠化过程的相关关系;四是以土地覆被变化过程为重点的景观变化 过程研究，如 t u me r 等 ( 1 9 9 5 )的 “ 土地利用和土地覆被变化研究” 。 近年，我国开始研究景观的变化，尤其是土地利用/ 土地覆被变化 的研究。如:利用遥感影像对土地利用与土地覆被变化的监测分析、 土地利用与土地覆被变化数据库的构建、土地利用与土地覆被变化对 农业生态系统及全球变化的影响、土地利用与土地覆被变化驱动力研 究及土地利用与土地覆被变化建模等。主要的研究课题包括 “ 景观动 态及其变化因素和效应分析” ( 岳天祥，1 9 9 7 ) , “ 深圳市土地利用变化 机制分析” ( 史培军，1 9 9 9 ) , “ 喀斯特山区土地利用变化的人类变化力 机制研究” ( 蔡运龙，1 9 9 9 ) , “ 人类活动对北京东灵山 地区景观格局影 响分析” ( 傅伯杰， 1 9 9 9 ) , “ 北京土地利用/ 覆被变化机制研究” ( 顾朝林， 1 9 9 9 ) , “ 环 渤 海 地区 土 地利 用 变 化与 土 地可 持 续 利用” ( 傅 伯 杰， 蔡 运 龙， 李秀 彬， 2 0 0 0 ) 等。 刘惠清、许嘉巍等在吉林省西部和西藏地区，利用卫星影像数据， 在 g i s的支持下，研究生态系统健康、生态系统安全的空间变化，并 且对吉林省西部不同时间尺度的景观变化进行详细研究，提出退化景 观恢复与重建的对策与模式。 吕 辉红、王文杰等，利用遥感影像数据建立信息库，应用马尔柯 夫模型对晋陕蒙交界区的景观要素转换进行模拟，得出该区景观破碎 化、 变化显著的结论 l a 常学礼和张德干等在对科尔沁沙地农牧交错区典型景观空间格局 间隙度分析的基础上，得出放牧活动是造成该区景观变化的主要原因， 景观间隙度分析可为研究不同尺度生态过程在景观中的扩散、转移提 供必备的 条件和 依据9 曾辉、唐江等，利用卫星影像对珠江三角洲景观格局动态变化进 行了研究，探讨了该区景观斑块面积、数量、多样性、优势度、均匀 性、破碎化指数、形状指数等的 变化情况 1 0 陈浮、葛小平等，利用卫星影像，采用最大似然法和概率松弛法 对马山景观组分进行测量，分析人为活动与景观组分之间的对应关系 和空 间 变 化 过 程 川 。 曾辉、郭庆华等利用多时相遥感手段，对东莞市景观演化特征进 行了回顾性分析，探讨了景观结构和功能变化与社会经济发展之间的 对 应 关 系 12 1 钱乐祥、秦奋等在 g i s支持下，研究了福建省景观退化的区域分 异，运用数学模型对福建省景观退化区的景观活跃度和景观危险度进 行定性与半定量结合的 综合评估与预测 1 3 1 总之， 无论是国外还是国内，景观变化的研究主要集中于景观结 构变化、景观退化及景观变化研究方法等方面，且多采用遥感手段、 数学模型等方法定量研究景观变化。但目 前对景观变化的因子研究涉 及较少，本文在千年生态评估 ( ma)中 中国荒漠生态系统评估 项目 组提供大量资料的支持下， 应用中国环境监测总站r s 相关 分析主要是研究变量之间关系的密切程度， 及样本与总体之间关系的 相关程度。如果可从一个已知变量推导出另一个变量时，称这两个变 量具有相关性，否则称为相互独立。总之，二者之间的关系既包括确 定关系，又有随机关系。 本文首先应用相关分析法得出景观特征变化与各类干扰因子之间 的相关性;然后根据相关分析的结果，提取影响景观变化的主要因子。 根据景观变化的 特征和主要影响因子， 预测在各项因子综合作用下景 观的变化趋势。 3 . 2资料的标准化处理 原始资料中各因子的量纲、数量级和数量变化幅度均存在差异， 如果不对其进行标准化处理，那么不同性质、不同量纲、不同数量变 化幅度的数值综合在一起，就可能突出某些因子的作用， 特别是大数 量级变量的作用，消弱甚至抵消某些数量级很小的变量的影响。为避 免这些弊病，有利于综合分析，必须对原始数掘进行统一的处理或变 换，以消除量纲不同给分析结果带来的误差，将每一变量都统一在相 对均匀化的数值范围内。这种交换即为数据的标准化。 数据标准化的方法很多，本文主要采用极差标准化的方法，即系 列中任一变量霸与其第j 列中的最小值x 。之差和第j 列中的最大值 x 。与最小值工。；。之差的比值。这样变换后的变量也叫“极差正规化”。 其计算公式为： x 。垒二兰! ! x m 酲一t n “ 3 3 主要变化因子的选择原则 景观交化是在自然因子和人为影响因子的共同作用下发生的。影 响景观变化的自然因子主要有：积温、干燥度、风速等。影响景观变 化的社会经济因素可分为直接因素和间接因素。间接因素包括：人口 变化、技术发展、经济增长、政策、富裕程度和价值取向。它们通过 直接因素作用于土地利用。直接因素包括：对土地产品的需求、对土 地的投入、城市化程度、土地利用的集约化程度、土地利用政策以及 对土地资源保护的态度等。影响景观变化的直接和间接社会经济因素 与土地利用之间的关系不是简单的线性关系。因此，在人为干扰因子 的选择上，应遵循地域性、主导性、可量测性三原则。 3 4 主要变化因子的选择 根据变化因子选择的三原则，采用典型相关分析法选取对景观格 局变化影响最大的因子作为景观变化的主导因子。 3 4 1 自然因子、自然结构与自然地理过程 依据研究区自然环境特征，依据变化因子的选择原则，主要从以 下五个方面进行分析：1 0 1 2 、干燥度、风速、自然地理过程等。 在无人类活动影响的情况下，气候变化对景观的影响相对简单， 自有人类社会以来，气候变化和人类活动交织在一起，对景观变化的 影响越来越复杂；特别是工业化以来，人类的活动强度与范围更大， 气候变化对景观的影响必须考虑人类活动因子。近年来，全球气候变 化对环境的影响已经引起了国际社会的j 。泛关注。 气候波动是客观存在的，根据1 5 0 年前的序列气象观测记录分析 表明，在过去的1 5 0 年间，全球降水量的变化趋势不明显：过去1 0 0 年间，全球的年均温仅提高了05 c ；但从树木年轮、湖面波动以及花 粉的分析表明：在更长的时间尺度上，如2 0 0 0 年内确实存在气候的波 动。但由于资料缺失，尚无明显的长期变化趋势的分析。因此，可以 这样认为：没有人类活动的影响，短期内气候波动对景观变化的影响 不显著。 气候对景观变化的影响，并不是孤立的，它往往与其它因子或相 邻区域的气候变化相关。因此分析研究区内气候对景观的影响，不能 仅选择研究区内的气象监测站，而应该涉及其周边的相关测台进行综 合分析。据此，选择锡林浩特市、二连浩特市、多伦县、阿巴嘎旗、 苏尼特右旗的朱曰和五个站点五年来的气象因子数据，探讨短期气候 变化对土地利用结构、景观变化的影响。站点的位置见表3 1 。 表3 1 监测台站位置及自然状况袭 监测站所在地监测站代码经度纬度海拔高度 二连浩特市 5 3 0 6 81 1 2 o4 3 79 6 5 0 阿巴嘎旗5 3 1 9 2 1 1 5 0 4 4 01 1 2 6 o 苏尼特右旗朱曰和 5 3 2 7 61 1 2 94 2 41 1 5 1 0 锡林话特市 5 4 1 0 21 1 6 14 4 o9 9 0 0 多伦县 5 4 2 0 81 1 6 54 2 21 2 4 5 0 ( 1 ) 1 0 与景观变化 积温作为主要的气候因子对景观的质量有重要影响。l o 期 间，即有效活动积温期间，植物的生长最旺盛，自然过程也最活跃。 图3 1 积温与景理变化图 图3 0 干燥度与景观变化圈 圈3 3 风速与景观变化圈 图3 4 自然结构与景观变化图 i o 。c 的变化对景观可能产生影响。本文用所选5 个气象台( 站) 的1 0 资料，利用a r c g i s8 1 中的k f i g i n g 插值模型进行插值，得 出研究区内l o 的空间分布图，将1 0 的空间分布图与景观 结构空间变化图迭加，获得图3 1 。 ( 2 ) 干燥度与景观变化 下燥度的大小商接关系植物的适生空间。如干燥度小，适合林木生 图3 5 自然过程与景观变化图 圈3 6 城镇密度与景观变化图 长，干燥度大，则林木无法成活。因此 于燥度的大小是衡量一个地区宜农宜 恢及旱作农业收益的最简单、最直接的 气象因子。将5 个气象站点的干燥度数 瞩，利用a r c g i s8 1 中的k r i g i n g 插值 膜型进行插值，绘制干燥度空间分布 图，将景观空间变化图与干燥度空间分 布图叠加，获得图3 2 。 ( 3 ) 风速与景观变化 风速对土地沙漠化及沙漠化的蔓 图3 7 人均g d p 与景麓变化圈 延起到了加速的作用，图3 , 3 为应用所 选5 个气象站的风速监测数据，经插值后绘制的风速空间分异图和景 观变化图的叠加。研究区主风向为西北风，年均风速为2 6 5 8 m s 。 据统计年大风日数5 0 7 0 天，风季集中在1 1 月至翌年5 6 月，尤以 3 -5 月最强， 常形成扬沙， 沙尘暴天气。 部分地区沙尘暴日 数多达2 0 - 2 5天。大风为土地沙漠化发展提供了动力条件，丰富的第四纪松散沉 积物为沙漠化提供了 重要沙源。风速是本区景观变化的重要因子之一。 ( 4 )自然结构与景观变化 地貌对景观的变化在短时期内不起制约作用，但区内 地貌单元空 间分布的差异， 造成地表物质流、 能量流流动方向和流动强度的变化， 进而影响景观结构的变化。 要研究景观的变化， 应重视区内地貌单元 的差异对自 然过程的影响。依据研究区的地貌特征， 将其地貌单元分 为:窄谷、窄底宽谷、宽底宽谷等不同类型。利用遥感影像和数字地 形模型 ( d e m)绘制本区地貌图与景观变化图 迭加，生成图3 .4 0 ( 5 )自 然地理过程与景观变化 自 然地理特征既包括组成地球表层的五个圈层的各自 特征，如岩 性、 地貌形态、 水文、 土壤、生物群落、 气候等要素特征，也包括地 球表层整体的结构、 功能等综合性特征。自 然地理特征产生与消亡的 变化称作自 然地理过程。 研究区的自 然地理过程是指该研究区物质、能量迁移转换过程， 主要指风力、水力等地球外营力的侵蚀、搬运、堆积过程。 本文利用景观退化过程资料， 分析对该研究区景观变化影响较大 的风力和水力等因素引 起的景观变化。 如图3 . 5 0 3 . 4 . 2人为因子 景观变化既受自 然因子影响，同时也受人为因子的作用。人为影 响强度不同，景观变化的速率各异。人为因子对景观变化的影响具有 速度快、变量大等特点。大尺度的自 然因子 ( 气候、水文等)自 身的 空间变化是景观变化发生的前提条件，但其变化速度慢，短期内对景 观变化的影响小;而人为因子的变化往往加剧景观过程的变化，进而 加 速 景 观的 变 化 。 对同 一 景 观 而 言 ， 城 镇 密 度、 人 均g d p 及 不同 政 治 、 文化背景不同，景观变化的趋势可能不同。 当代，现代科学技术发达，人类活动的空间不断扩大，在时间尺 度较短的时段内，人类对景观变化的影响已 超过自 然因子对其的作用。 地球表层几乎找不到没有人类影响的地方。因此研究景观的变化，特 别是短期间内景观的变化必须充分考虑人类活动的影响。 ( 1 ) 人口因素、城镇密度与景观变化 根据内蒙古统计年鉴、内蒙古年鉴和多伦县统计年鉴、县志提供 的统计资料，对研究区人口、城镇密度进行分析。 解放以来，全区人口一直呈持续增长之势。但不同的发展阶段， 人口 增长速率不同。如解放初期，人口 增长速率较低，人口自 然增长 率不足0 . 2 %; 6 0 - 7 0 年代， 人口 增长速度快， 人口自 然增长率达2 .5 %; 进入2 0 世纪八十年代后期，人口处于稳定、平缓的增长期，人口自 然 增长率为 0 . 5 %。但由于人口 基数大，人口 增长的幅度还是过，由此导 致两种后果。一是人均资源占有量下降。在粮食单位面积产量提高与 人口增长速率不协调的前提下，为保证粮食产量，只能滥垦以扩大耕 地面积。滥垦的直接后果是植被破坏、土地沙化、土地生产力下降; 土地生产力下降又导致大规模的开荒，如此，循环往复，土地退化严 重。二是随着人口的增长，城镇用地面积增加，城镇密度加大。一般 城镇用地多为宜农地，城镇密度增大，使耕地的空间变化加剧，进一 步加快了景观的变化。综上表明，人口增长已成为土地利用结构变化、 景观变化的诱发因子。本文选择城镇密度作为反映人类作用的一个因 子，绘制城镇密度图与景观变化图迭加，生成图3 .6 0 ( 2 )社会经济因素与景观变化 随着社会经济的 快速发展，人类利用自 然的能力不断提高。人类 同自 然环境之间的物质与能量交换、 转化的规模和速度也在迅速扩大， 交换的方式也由 低层次向高层次转化。社会经济的发展对于景观变化 而言，是又一诱发的变化因子。 本文以统计年鉴为基础，提取直接反映经济发展水平的人均 g d p 指标， 将其绘制成人均g d p 空间分布图与景观变化图迭加， 生成图3 .7 . 3 . 5景观变化因子分析及结果 3 . 5 . 1变化因 子典型相关分析 运用水力过程越剧烈，景 观变化越大。景观变化典型变量与其他景观变化因子之间的变化不明 显。 第二个典型变量将草地生态系统的变化量分离出来，典型载荷为 0 .8 6 8 ， 与 其 对应的因 子 变量中 含 自 然 结 构 ( - 0 .8 6 3 ) 、 风 速( - 0 .6 4 1 ) 和干 燥 度 ( 0 . 6 3 5 ) ， 说明草地生态系统的 变化也与也与三个因子相关， 在三因子的 驱动下，草地生态系统发生明显变化。其中风力过程与草地的变化为 负相关，水力过程与草地的变化为正相关。水分是影响草地生态系统 变化的重要因子。 3 . 5 .2景观变化相关分析结论 通过遥感影像( l a n d s a t 7 e t m+ ) 解译得出的景观变化结果与典型 相关分析得出的景观变化结果基本相似。景观变化遥感影像解译景观 变化结果表明 ( 图2 . 1 1 , 2 . 1 2 ) ， 变化大小的 排序依次为: 裸地生态系 统、草地生态系统、 耕地生态系统、聚落生态系统、水域生态系统和 林地生态系统。( 图2 . 5 , 2 .6 , 2 .7 , 2 . 8 , 2 .9 , 2 . 1 0 , 2 . 1 1 , 2 . 1 2 ) . 景观变化典型相关分析中第一典型变量和第二典型变量的结果同 样显示裸地生态系统和草地生态系统的变化最明显。其次为耕地生态 系统的变化。 3 .5 . 3景观变化的主要变化因 子 综上所述:影响本区景观变化的主要变化因子为: ( 1 )影响该区域景观变化的最主要变化因子:在裸地生态系统变 化中，也是变化最明显的生态系统中，自 然结构、风力和水力过程为 最主要的因子。在草地生态系统变化中，自 然结构、风力和水力过程 也同样重要。即本研究区最主要的变化因子是:自 然结构和自 然地理 过程。 ( 2 ) 其次，影响本区域景观变化较大的因子无论在裸地生态系统 变化，还是在草地生态系统变化都是:城镇密度和人均g d p e ( 3 ) 对本区域景观变化影响不大的变化因子为: 积温、干燥度和 风速。无论在哪类生态系统类型变化中，他们所起的作用都较小。 3 . 6景观变化趋势 诱发本区景观变化的最主要因子( 自 然 结 构 、 自 然 过 程) 相对稳定，如 果没有人类的干预，景观不会有大幅度的变化。只所以 在较短的时段 内，景观发生明显的变化，是城镇密度和人均g d p 的 变化，即人类活 动强度的变化是诱发景观变化的主要因子。人类不合理地利用自 然资 源是使景观向 裸地增加和草场退化方向发展的主导因素。 ( 1 ) 耕地生态系统和聚落生 态系统面积呈增加的 趋势。 随着经济 的发展和人口 压力的增大，在未来一段时间内，本区生态环境所面临 的生态压力还会加大。 “ 民以食为天” ，随着人口的增加，必然要求 扩大耕地面积。人类的衣、食、住、行缺一不可，城镇用地和居住用 地的面积也会大幅度地增长。为控制现有景观退化的速率和未利用地 面积减少、聚落即城镇和农村居民用地增加的态势，必须合理规划农 用地、城镇用地的比例和空间 位置。 ( 2 ) 裸地生态系统、草地生态系统、 水域生态系统和林地生态系 统呈减少的趋势。随着经济发展和人类科学技术水平的提高，人类作 用于生态系统的压力增大，结构简单、自 身就很脆弱的草地生态系统、 裸地生态系统非常容易发生变化，还会呈减少的态势。林地面积稍有 减少，原因是本区经济欠发达，对木材的消耗不会购自 系统之外，必 须靠区内自 给。难利用地还会减少。难利用地是人类用地的后备资源， 随着人类对自 然环境认知水平的提高，水域附近的裸地生态系统或水 域生态系统自身都可开发为耕地和城镇居民用地。但过牧、滥砍滥伐、 耕地的退化都也可成为后续的裸地生态系统。随着人类生态环境意识 的增强，如何保护生态环境并对退化生态系统进行恢复和重建，已成 为共识。若对景观实施科学规划和管理，对其进行生态恢复与重建工 程，就有可能扼制生态系统退化的速率，裸地生态系统的面积就会有 所减少。 另外，政策、法律、法规的实施也在一定程度上影响到该地区景 观变化情况。随着 草原法 、 森林法 、 土地法等自然资源管理 法规的实施和管理力度的增强，对该区域的生态环境质量的退化在一 定程度上起到了减缓的作用。 综上所述，在自 然结构、自 然过程以及人类活动的共同作用下， 本区域自 然环境将在脆弱的生态环境基础上进行不断的变化。人口的 增长以及经济的发展在一定程度上给生态环境带来了一定的负面影 响， 但是伴随人类保护生态环境意识的 增强， 将会出 现一丝丝生机。 因此，如何可持续的利用好现有的资源和环境，实现经济的持续稳定 增长是该研究区经济发展过程中的一个重要问题。 4景观的恢复与稳定 4 . 1景观恢复与稳定的原则 本区在短短的五年内，景观发生明显变化。景观结构的变化，影 响到景观功能的发挥，景观的稳定与恢复迫在眉睫。 4 . 1 . 1生态恢复与生态建设并重的原则 自 然生态系统是生物与环境之间相互适应的结果。与人工生态系 统相比，自 然生态系统具有生物多样性高、抗干扰能力强、生产力高、 恢复力强的特点。从与环境的关系方面看，自 然生态系统比人工生态 系统更共生、更和谐，结构更稳定，功能更持久。所以，要恢复已 被 破坏和濒临破坏的草地生态系统，必须仿 “ 自 然原型” ， 注重对其垂直 结构的恢复与重建。具体对策为:一是实施围栏封育，让其自 然恢复; 二是模拟自 然演替过程，人工种植适生草种，加快退化生态环境的恢 复与重建;三是在水、热、土适宜的地段，仿效自然结构，建设人工 绿洲生态系统。 生态恢复与重建必须重视水平结构的完善与构建。本区属温带半 干旱的针茅草原景观，大的气候条件决定本区的景观基质是草原。因 此在耕地斑块、草地斑地、林地斑块和城镇斑块的组合和空间构型上， 应提倡自 然生态系统与人工生态系统的合理组合与科学布局。不同的 地貌区，斑块之间的组合比例与构型应仿效自 然结构，科学配置人工 生态系统，尽量保持原有自 然生态系统的数量和构型，发挥自 然生态 系统对人工生态系统的屏障和调剂作用。 如没有自 然生态系统( 河流) ， 人工绿洲也难以支撑。 进行区域生态环境恢复与重建，应该遵从保护自 然的原则，对研 究区内不同的小流域、小生态区进行物流、能流、信息流的协调，实 现区际之间、流域之间的互惠共生。这样不仅有利于生物多样性的保 护，也可实现自 然资源的高效利用。 4 . 1 .2发展 经济与生态保护并重的 原则 经济落后是造成生态破坏的重要原因。改革开放前，本区经济十 分落后，部分地区还没有解决温饱问题。为解决吃饭、穿衣和住房等 基本的生活需求，往往采取粗放经营的方式对自 然资源实施掠夺式开 发，如盲目 扩大耕地面积，广种薄收;盲目 增加牧场载畜量等。人类 的野蛮行为必然遭到自 然界的报复:自 然植被破坏，土地发生盐渍化 和沙漠化，生态环境急剧恶化。生态环境的恶化使土地生产力和环境 承载力下降，阻碍了地区经济的发展和社会的进步，人民生活更加贫 困。如此持续，区域陷入一种恶性循环。 生态环境的保护与重建需要大量的资金、物质和技术力量投入， 对于经济落后地区，只能通过发展经济才有可能增加生态保护与建设 的投入。本区草场资源丰富、发展潜力较大，但生态环境又十分脆弱， 要发展经济，必然在保护生态环境的前提下发展经济，使经济发展与 生态环境建设同步。 4 . 1 .3整体与部分相结合的原则 景观系统是有等级的。研究区是一个完整的景观区域，具有自己 独特的结构与功能。研究区内又可分为东北、中部、西南不同的生态 小区，每一小区又有自己独特的结构与功能。同样，每一生态小区又 是由不同的生态类型组成的，如沙丘上的耕地生态类型、沙丘上的低 覆盖草地生态类型、宽谷上的聚落生态类型等，每一生态类型也有自 己的结构和功能。景观生态类型一生态小区，景观区域是一个具有内 在联系的等级序列。 进行景观恢复与重建时，必须协调不同等级间景 观单元的 镶嵌关系， 不能 “ 头痛医头、 脚痛医 脚” ， 进行局部治理时， 必须考虑其在整体中的地位和作用。 而在整体规划时也必须考虑其对 局部的影响和制约。单一生态系统类型的治理既要结合实际情况，更 要视其在整体中的地位和作用进行恢复与重建，以 此实现区域的整合、 协调发展。 4 . 2景观稳定与恢复对策 4 . 2 . 1景观变化主要因子的调控 就自 然结构和自然过程来讲，就目 前人类自身能力而言，人类还 无法在短时期内对其进行大规模的改变，但是，在影响景观变化的方 向上，人类还是可以对其进行小幅度影响的。 ( 1 )不同结构区景观稳定与恢复对策 窄谷地区: 生态环境较好， 在不破坏现有自 然生态环境的前提下， 以自 然恢复为主。 窄底宽谷地区: 本区部分生态系统已被破坏， 生态环境质量呈恶 化的势头。为控制生态恶化的趋势，应采取生态恢复与重建并重的原 则，实施林、草、田复合生态系统的建设模式。即草地生态系统、林 地生态系统和农田生态系统同步发展，在宜农的地段发展农业，但必 须有林地对其保护，牧业应适当增加圈养的比例，以过腹还田的方式 为农业提供有机养分。通过林、草、田的互利互惠，实现本区生态环 境的恢复与重建。 宽谷地区:本区生态系统破坏严重，必须加快生态恢复的速度。 生态恢复采取发展林、草，限田的模式;即在进行林地生态系统和草 地生态系统恢复与建设的同时，限 制耕地生态系统的发展。 ( 2 ) 不同自 然过程发生区的景观稳定与恢复对策 风力与水力过程复合发生区以生态与工程并重的恢复与重建措 施为主。工程措施采用修建拦水坝，截留夏季多余降水，补充春季缺 水的问题，以利于植物生长;通过林地和草地的恢复减少风力过程。 风力过程为主的区域，以生态恢复为主， 采用林草田复合生态系 统的模型增加地表的植被覆盖度，提高其抗风蚀的能力。 4 .2 .2景观变化次要因 子的调控 ( 1 ) 人类活动的调控 人类活动是本区景观变化的次要因子，它对生态系统的演变有正、 负反馈的双重作用。减少人类负面干扰，增强人类正面干扰是调整人 类活动的相应对策 人类不合理的经济活动可以加剧沙地生态系统沙化的程度，采取 工程和生物相结合的措施治理沙化土地，可实现沙地生态系统的恢复 与重建。 在质量较好破坏较轻的草场，建草库仑对草地实施封育;在己出 现退化症状的草场实施人工种草与围栏相结合的措施恢复草场;局部 退化严重的草地，应模拟生态系统的演替序列，引进先锋物种，促进 生态环境的恢复与重建。有资料显示，东北西部的稀疏草原，在停止 人为破坏的前提下，草地可在较短的时间内自 然恢复。因此，加强草 场保护、避免草场过度放牧等措施对草地生态系统的恢复可有显著的 改善效应。 在轻微盐碱化的地区，应实施生物措施，种植耐盐、碱植物，改 善土壤结构，平衡土壤中各元素之间的比例，使己 碱化的生态环境得 以恢复。在低覆盖草地，采用飞播、围栏保护等措施优化草地生态系 统的结