（环境科学专业论文）天津滨海新区景观格局与过程变化研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t i no r d e rt om e e tt h en e e d so fc i t yc o n s t r u c t i o na n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h e i n t e r f e r e n c eo fh u m a na c t i v i t i e so nl a n du s ei sm o r ea n dm o r e i nf a c t ，t h ei m p a c to f l a n du s ec h a n g eo nt h eg l o b a le n v i r o n m e n th a sc a u s e dw o r l d w i d ea t t e n t i o n l a n du s e c a r lb es e e na st h em o s ts i g n i f i c a n tl a n d s c a p es y m b o lo ft h ee a r t h ss u r f a c e i ti sa p r o m i n e n tr e s e a r c ha r e aw h i c ha p p l y i n gt h ep r i n c i p l e so fl a n d s c a p ee c o l o g y t ot h e s t u d yo fl a n du s ec h a n g ea n du s i n g3st e c h n o l o g y t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a n d s c a p ep a t t e r na n dp r o c e s si st h ec o r eo fs t u d yo i l t h el a n d s c a p e a tp r e s e n t ，t h es t u d yo nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a n d s c a p ep a t t e ma n d p r o c e s si sl i m i t e dt ot h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a n d s c a p ep a t t e r na n dn a t u r a le c o l o g i c a l p r o c e s s h o w e v e r , t h es t u d yo nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a n d s c a p ep a t t e r na n ds o c i a l o re c o n o m i ca c t i v i t yi sf e w e r , w h i c hi sm o s tc l o s e l yw i t hh u m a ni n t e r e s t b a s e do n t h i s d y n a m i cc h a n g eo f1 a n d s c a p ep a t t e ma n dn a t u r a l ，s o c i a la n d e c o n o m i cp r o c e s si n t i a n j i nb i n h a in e w a r e aa r er e s e a r c h e di nt h i sp a p e r m o r e o v e r , t h ei n t e r a c t i o no f l a n d s c a p ep a t t e r na n dp r o c e s si nt i a n j i nb i n h a in e w a r e ai sq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e d ， b a s e do nd p s rf d r i v i n gf o r c e p r e s s u r e s t a t e r e s p o n s e ) m o d e l t h em e t h o d p r o p o s e di nt h i sp a p e ri s m o r ea c c u r a t ea n dc o m p r e h e n s i v e d i f f e r e n tf r o mt h e t r a d i t i o n a lr e s e a r c h ，t h ep r e s e n ts t u d yh a sc o n s i d e r e dm u l t i p l ef a c t o r s ，a n d t h e c a l c u l a t i o nr e s u l t sa r eq u a n t i t a t i v e c o n c l u s i o n so ft h es t u d ya r ea sf o l l o w s ： 1 t h ea r e a so fw e t l a n da n dc o n s t r u c t i o nl a n di nt i a n j i nb i n h a in e w a r e aa r e s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s i n gi nr e c e n t 2 0y e a r s ，w h i l ea r e a so ff a r m l a n d ，f o r e s ta n d g r a s s l a n d ，a n db a r el a n da r cr e d u c i n g o nt h ew h o l e ，t h en u m b e ro fp a t c h e s i sg r e a t l y i n c r e a s i n g ，b u tt h ea v e r a g ep a t c ha r e ai so b v i o u s l yd e c r e a s e d ，m e a n i n g t h a tt h ed e g r e e o ff r a g m e n t a t i o ni si n c r e a s i n g t h eo r d e ro fd e g r e eo ff r a g m e n t a t i o nf r o mh i g ht ol o w i sc o n s t r r u c t i o nl a n d ，w e t l a n d ，f a r m l a n d ，f o r e s ta n dg r a s s l a n d ，b a r el a n da n d s e a 2 b e c a u s eo fc i t yc o n s t r u c t i o n ，e c o n o m i cg r o w t ha n da g r i c u l t u r a ld e v e l o p m e n t ， l a n d s c a p et y p e sh a v eg r e a t l yc h a n g e d a sar e s u l t ，n a t u r a ll a n d s c a p e i s g r a d u a l l y r e p l a c e db yt h e a r t i f i c i a ll a n d s c a p e ，a n de c o s y s t e m ss e r v i c ef u n c t i o nh a sd e c r e a s e d 3 i nd p s ra n a l y s i s ，d r i v i n gf o r c ei n d e xa n dp r e s s u r ei n d e xa r ec o n t i n u o u s l y i l a b s t r a c t r i s i n g ，w h i l es t a t ei n d e xi sd e c l i n i n go v e r a l l i np a r t i c u l a r , p r e c i p i t a t i o n ，a v e r a g e t e m p e r a t u r e ，g r o s sv a l u eo fi n d u s t r i a lo u t p u ta n dg d p a r et h em a i nd r i v i n gf a c t o r s i n t h ef a c eo fe n v i r o n m e n t a lc h a n g e ，h u m a nh a sm a d eas e r i e so fp o s i t i v er e s p o n s e ， e s p e c i a l l yi np o l l u t i o nc o n t r o l ，w h i c hc a nb e s e e nf r o mt h ey e a r l yi n c r e a s i n g r e s p o n s ei n d e x mt h ee n d a c c o r d i n gt ot h es i g n i f i c a n tl a n d s c a p ec h a n g ec h a r a c t e r i s t i c sa n dk e y d r i v i n gf a c t o r s ，l a n d s c a p ep a t t e r no p t i m i z a t i o nc o u n t e r m e a s u r e sa r ep r o p o s e di nt h i s p a p e r i ng e n e r a l ，t h e yr e l a t et ot h es p e c i a lp r o t e c t i o no ft h ei m p o r t a n te c o l o g i c a l l a n d s c a p ea n dt h es c i e n t i f i cm a n a g e m e n to f m a i ne c o l o g i c a lp r o c e s s k e y w o r d s ：l a n d s c a p ep a t t e m ，e c o l o g i c a lp r o c e s s ，d r i v i n gf a c t o r , d p s rm o d e l ， t i a n j i nb i n h a in e w a r e a i i i 第一章绪论 第一章绪论 第一节研究背景和研究意义 1 1 1 研究背景 随着全球经济飞速发展与世界人口迅猛增长，诸如森林锐减、生物多样性 减少、土地荒漠化等全球环境问题日趋严重，这些全球性的环境问题在某种程 度上可以说是不合理的土地利用方式所致，这是人类面临已久并仍将长期面临 的严峻现实问题。土地利用覆盖变化( l u c c ) 对于全球环境的重要影响已引起 世界范围的广泛关注，己被列入“国际地圈与生物圈计划”( i g b p ) 与“全球环境 变化人文计划”( i h d p ) 合作开展的交叉性学科综合研究课题，其目的是探求人 类赖以生存的自然环境系统与受人类干扰程度较大的的社会经济系统两者之间 的关系【lj 。土地利用与土地覆盖可看做是地球表层最显著的景观标志，将景观生 态学原理应用到土地利用覆盖变化研究中，利用3 s 技术研究区域景观的土地利 用格局变化是当今突出的研究领域。 上世纪著名的景观设计大师麦克哈格( m c h a r g ) 在美国社会面临突出城市 化与环境危机的关键时刻，把景观设计学由当时只关注贵族花园的研究思路引 向拯救城市、拯救人类的发展轨道上。中国目前正面临着麦克哈格当年面临的 同样甚至更为严重的城市、区域环境问题，如果我们忽略环境与人类社会的可 持续发展而继续纵容人类足迹的蔓延，这些环境问题将日益严重。因此，我们 有必要深刻认识人类社会、经济活动对区域自然生态系统的影响，借鉴麦克哈 格为解决城市环境问题而提出的景观设计学思路，主动调整活动方式，加强景 观规划与管理，实现积极的生态平衡。 近些年，天津市滨海新区在党中央领导的高度重视下，充分利用地区资源 优势与区位优势，不断加强开发开放，大力推进经济建设与城市化进程，极大 地带动了区域发展。然而，随之而来的环境问题日趋涌现，自然景观逐渐被人 工景观取代，导致生态系统的服务功能逐渐下降。我们有必要对滨海新区的景 观格局加以研究，探寻滨海新区景观格局的动态演变规律，合理优化景观格局 与人类干扰过程，增强景观结构的服务功能，进而科学指导滨海新区的宏观规 划与管理决策。 第一章绪论 1 1 2 研究意义 景观研究多集中于景观格局与过程研究。2 0 0 3 年的国际景观生态学大会提 出，特定景观格局下发生的物质流、能量流及生物流等生态学过程是景观生态 学的十大研究议题之一2 1 。景观生态学研究目的之一就是弄清特定空间格局与该 格局下发生的生态过程二者间的反馈作用。一方面，景观格局是空间尺度上错 综繁杂的自然和社会经济等生态学过程综合驱动形成的，景观斑块的类型、面 积、数量、形状及其空间组合是各种生态学过程共同作用的直观表现；另一方 面，景观结构也决定着各种自然环境因子的空间分布和组合模式，反过来影响 景观内物质流、能量流及生物流的变化，进而制约系统中各种生态过程。由此 可见，景观格局与过程相互影响，只有将二者的研究有机结合起来，才能更全 面地理解区域景观格局的变化特征，更清楚地意识到人类自身活动对生态景观 的干扰，然后更科学地进行人类活动并优化景观格局，使景观结构为人类社会 提供更好的服务。 景观格局与过程研究多为某一时间序列的变化研究，主要是借助一些描述 景观状态及变化的数量指标，定量研究某一空间尺度上不同类型景观单元的分 布格局及其变化特征，从表面上看似无序的景观格局变化中发现其潜在的演变 特征和变化趋势，分析驱动和影响景观格局的作用力，以便寻求更加合理的景 观单元配置。 景观格局及其变化是自然和人为驱动因素共同作用产生的。目前的景观格 局与过程研究大多局限在景观格局与某一自然生态过程的关系研究。例如景观 破碎化与森林生态系统功能关系研究3 1 、土地利用格局与水土流失关系研究【4 】、 湿地景观格局与生物多样性关系研究 5 1 ，而景观格局与人类参与较多的社会、经 济过程之间的关系研究较少m 】，恰巧这一关系与人类利益最为密切。 基于此，本研究旨在探讨天津市滨海新区景观格局随时间变化特征，并系 统分析导致该变化的自然、社会、经济等多方面生态驱动过程。在此基础上， 基于d p s r ( 驱动力一压力一状态一响应) 模型，对景观格局与过程的相互影响进行 定量评价分析，提出一套较为准确、系统的景观格局与过程研究方法。本文研 究相对于传统研究实现了景观格局与过程的多因素分析与定量评价。 2 第一章绪论 第二节研究区域 新世纪新阶段，党的十七大报告指明：“更好地发挥深圳市经济特区和上海 市浦东新区及天津市滨海新区在国家改革开放与自主创新中的突出作用。”在国 务院下发的关于推进滨海新区开发开放有关问题的意见中，批准把滨海新 区定为全国综合配套改革试验区。滨海新区成为除深圳经济特区和上海浦东新 区外，第三个带动区域经济发展的增长极。滨海新区生态景观的规划与建设对 于区域的经济发展起到积极的推动作用，优秀的生态景观规划与建设将体现出 滨海新区现代化的国际形象和宜居型的区域特色。因此，本文选取天津市滨海 新区作为研究区域，为区域发展和管理决策提供科学依据。 1 2 1 滨海新区自然环境状况 1 2 1 1 地理位置 滨海新区地处天津市东南部，紧邻渤海。以天津市滨海新区为中心，呈辐 射状构成了环渤海经济集中区域。由于其独特的地理位置，滨海新区成为亚欧 大陆通往世界各地的海上运输的东部起点，承接着中国以及相邻内陆国家与世 界范围内其他重要港口的能源、物资运输任务。地理座标为北纬3 8 。4 07 至3 9 。o o ， 东经1 1 7 0 2 0 ，至1 1 8 0 0 0 ，。滨海新区由最初的塘沽区、汉沽区、大港区发展而来， 后来又相继成立了天津经济技术开发区和天津港保税区，再加上天津港区、东 丽区及津南区的部分区域，共同构成了现在的滨海新区。滨海新区由陆域和海 域两部分组成，前者面积约为2 2 7 0 平方公里，后者面积约为3 0 0 0 平方公里， 拥有1 5 3 公里长的海岸线，地理位置如图1 1 所示。 图1 1 滨海新区位置图 第一章绪论 1 2 1 2 气候特征 滨海新区因为其濒临渤海的地理位置，决定了该地区暖温带半湿润大陆性 季风气候的形成。由于季风环流对该地气象影响较大，导致滨海新区四季风向 不一，冬季以西北风为主导风向，夏季则以东南风为主导，而春秋季又盛行西 南风。滨海新区冬季和夏季比较漫长，春秋季时间较短。受季风和环流的影响， 滨海新区四季气候差异显著，春季湿度较低且经常刮风，夏季气温偏高且降雨 较多，秋季气候比较宜人，冬季温度偏低并且降雪较少。 近年来，滨海新区气温年平均值1 2 6 。c ，总体呈现略微上升的趋势；降水 量年平均值为6 0 4 3 m m ，总体上呈现减少的趋势，各年降水多出现在夏季。滨 海新区日照充足，年太阳能辐射量为5 3 9 k j c m 2 ，年日照时数为2 8 9 8 8 小时，成 为全市发展太阳能产业资源最丰富、潜力最大的区域。滨海新区也是天津市风 能资源最丰富的地区，月平均风速为4 m s ，大于3 m s 风速的年累计数约为6 0 0 0 小时，风能密度基本在1 5 5 1 7 0 瓦米以上，这为滨海新区开发风能创造了优势 条件。 1 2 1 3 地形地貌 滨海新区位于滨海冲积平原上，平均海拔为1 3 米高；从西北到东南地势 逐渐降低，地面坡度小于1 1 0 0 0 0 ；地貌类型以滨海平原、滩涂和泻湖为主。滨 海新区是海河、永定新河、蓟运河、独流减河、潮白河等主要河流入海的必经 之处；区内分布着北大港、钱圈、北塘、黄港等大面积的古泻湖、水库、盐田 和坑塘等水域。综上，滨海新区的地形地貌特征以地势低平和大面积水域为主。 1 2 2 滨海新区发展历程回顾 滨海新区依托天津中心市区、因港而兴。为了突破海河航运条件的限制， 适应现代水运对水深的要求，天津市跳跃式地在临渤海的塘沽地区开发了新港， 这是滨海新区发展起来的最大契机。滨海新区的空间格局是同海港城市发展和 地区资源开发相伴而生的。根据天津港i s l 的发展阶段和滨海新区不同时期的发 展特点，滨海新区发展过程大致可分为5 个时期。 1 2 2 1 港口城市雏形形成时期 早在元末，塘沽作为河海联运的中转站和货物的集散地就已形成村落，明 朝中叶在大沽口的屯兵又使其成为军事要地而逐渐发展起来。不过，早期的天 4 第一章绪论 津作为港口城市，主要是作为海河的内河港而存在的。1 8 6 0 年天津开埠时，在 塘沽海河两岸修建了简易码头，1 8 9 8 年唐胥( 各庄) 铁路延长至塘沽，交通条 件的改善使得港口建设和港口工业有所发展，先后建设了大沽造船厂、永利碱 厂等港口工业，但因为主要是起货物转运作用，城市功能并未能得到很好发展。 1 9 3 9 年日本侵华期间，日本人在海河口开挖航道，修建塘沽新港，但直到1 9 4 9 年，市内河港区仍占天津海运吞吐量的7 0 以上。滨海地区城市功能单一，仅 以海运中转、储存、少量的港口工业为主要功能，还不具备一般城市功能，用 地结构单一，城市用地集中于临海河口北岸狭促的范围内。 1 2 2 2 港口城市空间格局形成时期 从2 0 世纪5 0 年代初至7 0 年代初，由于上游来水减少，海河水咸化加剧， 加之后来航道上建设低孔桥等原因，使海河航道通航不再可能，市内港区逐渐 废置，这为塘沽新港的发展提供了机遇。这一期间，塘沽新港先后进行了两期 修复与扩建，吞吐量迅速增加。随之，塘沽港口工业也得到了很快发展，建立 起了以制盐、造船、海洋化工和机械制造为主体的工业体系。港口和港口工业 的发展，带动了城市规模的不断扩大，塘沽城区的生活、服务功能得到不断充 实，逐步形成一港、一区两大功能区，开始向综合的城市功能发展。与此同时， 汉沽在当时规模较大的天津化工厂基础上改造并建设成为一个带有生活居住功 能的工业小城区。海河下游地区则由于天津市内工业布局调整和卫星城建设计 划的实施，本地区的葛沽镇、军粮城等随着冶金、发电、化工等大型企业的建 立也开始渐渐发展起来。这一时期，围绕着塘沽城区的繁荣而带动周边地区发 展的滨海地区城镇网点开始形成。 1 2 2 3 “一心三点”式地域空间格局初步形成时期 从2 0 世纪7 0 年代初开始，塘沽新港开始了新一期大规模的扩建，港口规 模较以前有了很大增长，至8 0 年代中期，已有货运泊位4 6 个，其中万吨级以 上泊位2 8 个，是当时我国最大的人工港。伴随着港口的发展，塘沽区建起了一 批生活配套服务设施，以铁路、公路为主体的对外交通网络形成了较为便捷的 外部交通联系，塘沽城市规模因此不断扩大，成为拥有3 0 余万人口的中等城市 规模的城区，对周边地区的辐射功能进一步增强。这一时期引起滨海地区空间 格局发生较大变化的是由于大港油田的开发建设，在大港建成了以石油化学工 第一章绪论 业为主体的石油工业新城区大港城区；海河下游工业区不断成长，以有色 金属冶炼为主体的工业生产初具规模；汉沽区发展则较为滞后，城区规模增长 不大。各功能组团之间初步建起了公路交通网络，较前一时期，交通联系大为 加强；初步形成了以塘沽城区为“核心”，以环绕四周的汉沽城区、大港城区以 及海河下游工业区为“三点”的地域空间格局。这一时期总的特点是各功能组 团之间的相互作用力不强，但已逐渐显露出各功能组团的不断发展与壮大势头。 1 2 2 4 地域空间结构调整与快速发展时期 自2 0 世纪8 0 年代中期以来，由于改革开放力度的不断加大，随着天津市 打造“全方位开发开放的、现代化、国际化港口大都市”战略目标的实践，滨海新 区开始体现出得天独厚的区位与资源优势，获得空前发展。 国务院曾于1 9 8 4 年底批准天津市成立了工业经济开发区，以此作为国家早 期的一个对外开放窗口。当时的规划面积仅有3 3 7 8 k r n 2 。开发区牢牢抓住国家 改革开放的大机遇，充分利用国家为鼓励对外开放而提供的一切便利条件，再 加上当地政府的正确引导与科学管理，地区经济进入了大踏步前进的发展时期。 经过近十年的飞速发展，开发区1 9 9 3 年底累计实现g d p1 3 9 4 1 亿元，这为区域 往后的发展及其参与国际竞争奠定了坚实的经济基础。同时，开发区由成立之 初的弱小生命到成长变化为一个经济实力雄厚的成熟特区，这一历史进程在一 定程度上催生了滨海新区的萌芽。1 9 9 1 年，为适应当时的发展需要，成立了保 税区，占地面积只有7 k m 2 。尽管面积很小，但已成为除上海浦东外高桥保税区 之外，我国的第二大自由贸易区。保税区兼具着国际进出口贸易、保税物流仓 储以及出口生产加工三大特殊功能，于1 9 9 1 年开展招商引资项目，随后于1 9 9 2 年正式进入运行阶段。作为国家重要的对外开放平台和国际贸易窗口，保税区 繁荣的国际物流进出口运输活动不仅促成了滨海区域集中式的经济发展格局， 还为天津市营造了良好的投资氛围，大大增加了天津市滨海地区招商引资的能 力，也增强了环渤海经济区域发展的领导作用。 在认真总结开发区、保税区改革开放取得成功经验的基础上，为积极执行 党中央布置的战略任务，天津市委、市政府依据天津港口的区位与资源优势， 不断促进滨海新区的建设与发展。在1 9 9 4 年3 月召开的市人大十二届二次会议 中，确定了“用十年左右的时间以基本建成滨海新区”的发展规划目标。天津市委、 市政府领导同期成立了“滨海新区领导小组”；次年6 月，单独设立了专职的“滨 6 第一章绪论 海新区领导小组办公室”。到了2 0 0 0 年9 月，天津市委、市政府在“滨海新区领 导小组办公室”的基础上，成立了专门的滨海新区工作委员会和管理委员会；它 们作为天津市委、市政府的派出机构，主要发挥滨海新区开发建设的领导、规 划、组织和协调等政府职能。 这一阶段，滨海新区空间格局的变化概述为五个方面：以港口为依托， 以开发区、保税区为代表的开放经济成为带动滨海新区发展的动力源，而作为 港口、开发区、保税区所在地的塘沽城区的综合服务功能得到不断充实，规模 迅速扩，使得核心区的辐射功能大为增强，正在发展成为辐射整个滨海新区、 与天津中心市区相抗衡的反磁力中心；区内的交通网络和基础设施得到较大 改善，各功能组团之间的社会、经济联系进一步加强；传统的大型工业企业占 据城市空间结构演变的主导地位逐渐让位于外向型高新技术产业和商业服务等 第三产业；各功能组团的商业服务功能进一步发展，初步形成了以塘沽城区 为中心的不同等级强度、不同服务范围的商业服务网络等级体系；区内各功 能组团之间向心发展趋势逐步形成，并沿临海岸南北轴向与沿海河东西轴向展 开。 1 2 2 5 新时代深度发展时期 在党的十六届五中全会及十届全国人大四次会议上，通过了国家“十一五” 规划建议及发展纲要。规划纲要中特别提出了“推进天津滨海新区开发开放”的规 划任务，要将滨海新区的发展上升到全国总体发展的战略高度上。国务院于2 0 0 6 年5 月发布了国务院关于推进滨海新区的开发开放有关问题的意见( 国发 2 0 0 6 1 2 0 号) ，这象征着国家对滨海新区给予的高度重视与深切厚望。天津市委 在八届八次全会上就有关“推进滨海新区开发开放”问题进行了深入探讨并做 出详细安排，这意味着天津市滨海新区作为一个国家级的经济发展新区，其完 整的建设实施进程将从此步入正式的发展轨道上来。为了给滨海新区的开发开 放与科学管理提供良好的政治体制保障，2 0 0 9 年1 1 月，国务院又批复同意天津 市新增下设统一的滨海新区行政区域，配套相关独立的行政管理机构。 滨海新区自步入新时代以来，始终以国际先进水平为目标，在稳步发展资 源型工业与生产者服务业的前提下，充分发挥先进制造业的重点支撑作用，积 极推进新兴工业和新型服务业的先导影响力，努力建设以先进制造业和新型服 务业这两大特色产业为“主导驱动”的先进示范区，构建能源高效利用、资源 7 第一章绪论 节约利用，科技深入渗透的高标准产业化体系，为实现区域战略目标开辟一条 光明的道路。滨海新区摈弃原先的以牺牲环境为代价而发展工业的指导思想， 坚持以新型工业化道路为发展方向；大力加强电子信息、生物制药、新能源等 战略新兴产业发展，在汽车和装备制造、石油和海洋化工、石油钢管和优质钢 材、航空航天等领域不断创新，综合提高了现代制造业的发展水平与国际竞争 力。滨海新区还不断建设国际物流中心、国际航运中心，并配套发展金融、休 闲旅游等服务业以及沿海都市型农业与海水养殖业。 滨海新区在党中央领导的高度重视下，经济持续高速增长，常住人口逐年 增加，生产性用地显著扩大，战略性重大项目逐一落户，这都为滨海新区努力 构建现代化国际港口都市奠定了雄厚的基础。 1 2 3 滨海新区功能定位和发展目标 通过分析“十一五”以来滨海新区各项规划，简述滨海新区的功能定位、发 展目标及主要职能如下： 滨海新区的功能定位是：依托京津冀、辐射“三北”、面向东北亚、服务环 渤海：努力建设成为我国北方的对外开放门户、北方国际化航运中心与物流中 心、高水准的现代化制造业基地与研发转化基地；逐渐发展成为经济发达、社 会和谐、环境优美的生态型宜居新城区。 滨海新区的发展目标和主要职能包括：北方金融中心；现代化制造业 与研发转化基地；区域现代服务业中心和休闲旅游中心；我国北方国际航 海运输与物流中心；海滨宜居的生态城区；服务和带动区域经济发展的综 合配套改革试验区。 第三节研究内容和技术路线 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 滨海新区景观格局动态分析 利用滨海新区1 9 9 0 年6 月15 日、1 9 9 5 年9 月1 日、2 0 0 0 年9 月1 日、2 0 0 5 年2 月2 2 日和2 0 0 1 0 年3 月4 日共5 个时期的l a n d s a tt m ( 或e t m ) 影像数 据，应用e n v l 4 5 、e r d a s 9 1 、a r c g i s 9 2 软件，提取滨海新区近2 0 年景观 格局的动态变化信息；将处理后的遥感影像数据输入到景观指数分析软件 第一章绪论 f r a g s t a t s 3 3 中，定量分析描述滨海新区景观格局的各项指标动态变化，从 而准确地识别出滨海新区近2 0 年景观格局动态变化特征。 ( 2 ) 滨海新区景观格局驱动因素分析 从自然驱动和人为驱动两方面来全面分析导致滨海新区近2 0 年景观格局变 化的驱动因素，其中自然驱动因素主要包括气候变化和海河流域水文变化，人 为驱动因素主要包括城市扩建、工业发展及农业转型。本部分内容只定性描述。 ( 3 ) 滨海新区景观格局与过程相互作用机制研究 引入d p s r ( 驱动力压力状态响应) 模型，构建景观格局与自然、经济、 社会三方面生态过程相互作用机制评价指标体系。在该评价体系框架下，对滨 海新区近2 0 年自然变化、人口扩张、经济发展、景观变化、人类响应的统计数 据加以分类评价，识别驱动景观格局变化的关键因素及显著景观变化特征。 ( 4 ) 滨海新区景观格局优化措施探讨 根据己识别的导致景观格局变化的关键因素及显著景观变化特征，探讨滨 海新区景观格局优化措施，包括对重要生态景观的特殊保护和主导生态过程的 科学管理。 1 3 2 技术路线 9 第一章绪论 _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ - _ 基础资料收集 0 研究进展综述 。一。1i 。1、 研究区基本概况研究区发展历程 、 ! ! ! _ ii 一1 研究区遥感影像研究区统计年鉴i i i 国内外景观生态学研究进展i i 国内外景观格局与过程研究进展j l、：照：? ：? ：一l i 结论与展望： 二- ：- 图1 2 滨海新区景观格局与过程变化研究技术路线 1 n 第二章国内外景观格局与过程研究进展 第二章国内外景观格局与过程研究进展 第一节国内外景观生态学研究进展 2 1 1国外景观生态学研究进展 在欧洲区域地理学与植被科学的研究基础上，德国著名地理学和生物学家 c t r o l l 早在1 9 3 9 年就已提出“景观生态学”的概念，将其定义为“地理学与生物学 之间的交叉学科，旨在探讨某一生态景观中不同生物群落间纵横交错的相互影 响机制” 8 】。二战后，由于面临人口数量上升、粮食需求增加、环境问题严重等 压力，原捷克斯洛伐克、德国以及荷兰等一些中东欧国家开展了关于土地资源 调查研究和开发利用方面的工作，这时便出现了以土地为核心研究对象的景观 生态学萌芽，这些学者为景观生态学作为一门新兴的学科在理论上和研究方法 上奠定了基础【9 】。其中，荷兰生态学家z o n n e v e l d 将景观生态学看作是地理学研 究的一个方面，只不过它侧重一定数量的相互作用的景观单元所组成的某一空 间地理区域的整体特性；通过应用遥感图像的解译与分析方法，z o n n e v e l d 开展 了大量的景观生态学研刭1 0 】。c g l e e u w e n 等人丰富了景观生态管理方面的基础 理论与实践指导。r u z i c k a 提出“景观生态规划”的思想，并详细阐述了景观生态 规划的方法体系，这对于规划区域经济发展及配置国土资源都具有积极有效的 作用【1 1 1 。可以看出，景观生态学的发展初期是紧紧围绕土地资源和生态景观的 规划管理展开的。 直到2 0 世纪8 0 年代，景观生态学才步入了普遍繁荣发展的时期，这一时期 才真正掀起了全球性的景观生态学研究热浪。1 9 8 1 年，在荷兰举办了“第一届国 际景观生态学大会”，寓意着景观生态学在国际范围内的认可，促使了相关理论 的国际性交流。1 9 8 3 年，美国伊利诺斯州的a l l e r t o n 公园举办了“国际景观生态学 年会”，标志着景观生态学在北美的兴起以及全世界范围的成熟发展。这次会议 指出景观生态学是区别于传统生态学而强调空间尺度和空间异质性的学科，并 对系统阐述了景观生态学的重点研究方向和分析手段。这一时期具有重要意义 的成果是美国生态学家r t t f o r m a n 仓, 造性地提出了“镶嵌体廊道基底”模式 【1 2 】。景观生态学可以借助这一语言，系统描述地表景观的异质性空间单元，即 斑块、廊道和基质的结构组成，定性或定量分析这些景观单元的类型、面积、 第二章国内外景观格局与过程研究进展 数量、形状和空间分布，以及这些空间结构属性对景观中的物质流、能量流、 生物流等过程的影响。通过对景观空间结构与景观中生态过程的研究，景观生 态学进一步发展了关于景观结构与生态系统服务功能关系的普遍性理论，这为 景观规划提供了更加科学的理论依据。 2 0 世纪9 0 年代，景观生态学进入了另一个百花齐放的发展阶段，涌现了极 为丰富的学术论著，其中最具代表性的有：z o n n e v e l d 和f o r m a n 于1 9 9 0 年发表的 c h a n g i n gl a n d s c a p e ：a ne c o l o g i c a lp e r s p e c t i v e 、m g t u m e r 矛1 r h g a r d n e r - 于19 9 0 年发表的q u a n t i t a t i v em e t h o d si nl a n d s c a p ee c o l o g y 、h a n s o n 于19 9 2 年发表的 l a n d s c a p eb o u n d a r i e s ：c o n s e q u e n c e sf o rb i o t i cd i v e r s i t ya n de c o l o g i c a lf l o w s 、 r i c h a r d 和f o r m a n 于1 9 9 5 发表的l a n dm o s a i c ：t h ee c o l o g yo f l a n d s c a p ea n d r e g i o n s 及r c s z a r o 于19 9 5 年发表i 拘b i o d i v e r s i t yi nm a n a g e dl a n d s c a p e ：t h e o r y a n dp r a c t i c e 等 13 1 。其中，影响较大的有t u m e r 矛1 g a r d n e r 主编的q u a n t i t a t i v e m e t h o d si nl a n d s c a p ee c o l o g y 著作，该书极大地促进了景观生态学的定量化研 究；而在t h ee c o l o g yo fl a n d s c a p ea n dr e g i o n s 这一著作中，作者不仅系统详尽地 综述了最新的景观生态学研究成果，还就景观生态规划的理论与实践进行了阐 述；更有意义的是，在可持续理念的指导下，作者从景观尺度的角度探讨了关 于营造可持续环境等方面的具有前瞻性的问题【1 4 】。 纵观景观生态学发展的历史长廊，景观生态学就是一门研究由不同类型的 景观斑块组成的景观镶嵌体的空间结构与生态功能、以及特定格局下的景观镶 嵌体与生态学过程相互影响机制的综合性学科。景观生态学最核心的研究在于 某一特定景观空间格局与该格局下发生的生态学过程之间互为因果的反馈作用 机制研究。 2 1 2 国内景观生态学研究进展 不同于国外景观生态学研究与实践，国内景观生态学研究萌芽较晚，主要 集中于景观空间结构、景观镶嵌体随时间变化研究。研究中应用的定量化方法 和科学技术不够成熟，相对于国外高水平研究还有待于进一步提高。 我国首次介绍景观生态学研究的文献记载是1 9 8 1 年在地理科学杂志上， 黄锡畴发表的德意志联帮共和国的生态环境现状与保护，以及刘安国论述 的捷克斯洛伐克景观生态研究 1 5 。进入8 0 年代以后，北京大学林超等人依 次对t r o l l 、n a v e h & l i e b e r m a n 以及n e e f 发表的优秀著作景观生态学、 景 1 2 第二章国内外景观格局与过程研究进展 观及景观生态学的定义以及景观生态学的发展等文章进行了研究并翻译， 这使得国外景观生态学的完善理论在我国得以传播并填补了国内景观生态学基 础理论的空白 16 1 。1 9 8 5 年，在植物生态学与地植物学杂志上刊登了陈昌笃 的评价z o n n e v e l d 等著的景观生态学，在这篇文章中我国学者试探性地就景 观生态学的基础理论体系进行了归纳综述。伴随着国外景观生态学研究成果的 不断丰富，我国学者密切关注国际科学研究动态，如李哈滨于1 9 8 8 年发表了景 观生态学生态学领域中的新概念构架，这篇文章实时地将北美学派中景 观生态学的创新方法与研究成果引入本国，这有力地促进了景观生态学理论在 我国的渗透与深化【l 7 1 。除了文献成果，中国科学研究院沈阳应用生态研究中心 于1 9 8 8 年成立了景观生态研究室，在国内领先展开了对景观生态学的系统研究。 次年，在沈阳举行了中国的第一届景观生态学学术研讨会议，并将会议的所有 成果整理成为景观生态学理论、方法及应用。1 9 9 0 年，由肖笃宁主持 翻译的r i c h a r df o r m a n & m i c h e lg o d r o n 的著作景观生态学出版，本书系统阐 述了景观生态学的理论、方法及应用【l 引。2 0 世纪8 0 年代被认为是国内景观生态 学的发展初期，研究的主要内容与成果主要是针对国外的创新理论与科学实践 进行翻译并整理综述。 进入2 0 世纪9 0 年代，我国景观生态学的研究才真正起步，涌现出了大量的 高水平科研成果。肖笃宁等人以航空像片为原始资料，采用斑块数量和大小、 景观异质性及斑块转移矩阵三项指标，对沈阳西郊区近3 0 年的景观格局变化进 行了分析研究。研究结论指出人为活动的干扰对区域景现格局的演化起到了决 定性驱动作用，并提出土地利用城市化指数可以作为景观空间分析的重要指标 19 1 。肖笃宁等人的研究案例是我国学者借鉴国外先进的景观生态学研究方法而 展开的景观格局研究的成功典范。 1 9 9 2 年以后，我国景观生态学的研究硕果累累。比较突出的研究有：傅伯 杰以地理信息系统分析为基础，再结合分维分析与统计分析等数学分析手段， 以1 ：1 万的土地利用现状图为原始资料，选取斑块面积、斑块分维数、斑块伸 长指数、景观多样性、景观优势度、相对丰富度，景观破碎度等指标，对陕北 米脂县流域的农业景观格局进行了研究 2 0 。王仰麟以景观生态学原理为理论基 础，对渭南地区的生态景观进行规划与设计，并提出了完整的景观建设方案和 优化对策 2 1 1 。陈利顶、傅伯杰以土地利用现状资料为基础，对黄河三角洲地区 经济活动对景观结构的影响进行了深入分析 2 2 1 。王宪礼和肖笃宁等人先后研究 1 3 第二章国内外景观格局与过程研究进展 了辽河三角洲湿地的破碎化程度、景观格局变化 2 3 】。随后，肖笃宁和胡远满等 人运用数学手段建立了辽河三角洲湿地生态系统的养分削减的空间模拟模型； 该研究还将湿地调整与生境更新理论应用到湿地景观规划中，提出了“总量平 衡、动态管理、生态补偿、功能相当”的湿地景观规划原理与建设方案【2 4 】。除了 学术论文的百花争艳，白国内第一届景观生态学学术研讨会召开以来，北京又 相继于1 9 9 6 年5 月举办了第二届景观生态学学术研讨会，并同时成立了“国际景观 生态学会中国分会”，此次会议促进了我国景观生态学研究同国际范围内景观生 态学的交流与合作。伴随着全国景观生态学学术研讨会的不断开展与深化，可 以预见，景观生态学在我国科学研究领域的影响力将不断扩大与增强。 从上述科研成果来看，我国景观生态学的研究大多是关于景观结构与功能、 景观格局与生态学过程研究。只有把握正确的研究方向，才能使我们的研究更 有现实意义和参考价值，才能使该学科的发展壮大更具生命力。因此，本研究 基于传统的景观格局与生态过程关系研究，更多考虑人类社会、经济活动的实 际干扰过程，使科学研究更具有客观性。 第二节国内外景观空间格局与过程关系研究进展 特定的景观格局与该格局下发生的生态学过程之间的因果反馈机制始终是 景观生态学研究的热点与难点。特定的景观格局决定着资源和环境要