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上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 摘要 城市化是当今世界上最重要的生态、社会和经济现象之一，长期 以来一直受到地理学、生态学、人口学、社会学和经济学界的广泛关 注。城市化的普遍定义是：人口向城市集中的过程。城市化不仅是人 类生活方式和经济结构的转变过程，同时也是一个空间变化和生态系 统转变的过程。其不仅表现在城区空间的扩展，土地覆盖的变化，乡 村景观向城市景观的转变，而且也体现在区域生态功能上的转变，其 中物质循环、能量流动等都产生了显著的差异。研究城市化过程中景 观格局特征及其动态过程有着重要的意义。本文采用景观生态学方 法，结合地理信息系统技术和遥感技术，对2 0 0 0 年2 0 0 4 年4 年间上 海市徐泾镇快速城市化的进程进行了研究。 本文的主要研究内容为： 景观生态学中土地利用土地覆盖的研究进展。 徐泾镇镇域概况、城市发展现状和发展规划。 以2 0 0 0 年、2 0 0 4 年的o u i c k b i r d 卫星影像解译的徐泾镇土地 利用类型图为基础，对土地利用类型变化的幅度和土地利用类型 之间转换的空间关系进行了研究，同时选取合适的景观格局指数 对该区域的景观格局进行了分析和评价。 利用2 0 0 4 年q u i c k b i r d 卫星影像解译的徐泾镇同区毗邻的青 浦新城、赵屯两镇的土地利用类型图，选取相应的景观指数与徐 1 东华大学硕一卜学位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 泾镇做比对，进而分析不同城市化发展水平、不同发展速度和发 展定位镇域间的景观格局特征差异，为景观规划作参考。 针对以上研究，提出相应的景观生态对策。 本研究的主要结论为： 整个景观区为一个较典型的居住、公共市政和工业用地城市 景观镶嵌体。两个时段中占主导地位的均是建筑用地，2 0 0 0 年的 面积比例是：3 6 0 6 ，到2 0 0 4 年，建筑用地的面积增加至5 1 4 2 。随着城市化的进展，研究区内各种土地类型不断地向城市用 地转化。研究区的多样性指数和景观破碎度降低，说明该地区越 趋均匀化和合理化。 城市化的迅速进行破坏了大量的自然景观要素，城市景观的 过度聚集不利于生态系统的物质流和能量流的运转，而且在城市 化区域仅维持着以小型绿地为主要特征的弱化了的自然的或半自 然的景观，绿地景观在城内、城外未能形成相互联系的合理布局 带来整体生态功能上的降低。因此要切实加强对湿地、河道、林 地等重要生境的保护以及废弃地的生态恢复，并调整城市形态规 划，引绿进城，最终使植被景观成为城市景观的绿色基质。 关键词：景观格局，景观指数，g i s ，城市生态 东牛人学硕，i ：子s l , 位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 l a n d s c a p er 鲴r 】1 巳r na n a l y z a t i o n0 fx u j i n g t o w na n da p p l i c 加o nd i s c u s s i o n a b s t r a c t u r b a n i z a t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o r t a n te c o l o g y 、s o c i a l i t ya n d e c o n o m yp h e n o m e n o n i nt h ew o r l d t h e g e n e r a l d e f i n i t i o no f u r b a n i z a t i o ni s ：t h e p r o c e s s i nw h i c h p e o p l e m o v et ot h e c i t y u r b a n i z a t i o ni sn o to n l yt h ep r o c e s si nw h i c hp e o p l e l i f e s t y l ea n dt h e s t r u c t u r eo fe c o n o m yi sc h a n g i n g ，b u ta l s ot h ep r o c e s si nw h i c hs p a c ea n d e c o l o g ys y s t e mi sc h a n g i n g u r b a n i z a t i o nn o to n l ym e a n ss p r e a d i n go f u r b a ns p a c ea n dt r a n s f o r m i n gf r o mc o u n t r ya n dv i l l a g el a n d s c a p et o u r b a nl a n d s c a p e ，b u ta l s om e a n sc h a n g i n go fr e g i o n a le c o l o g i c a lf u n c t i o n ， b e c a u s e m a t e r i a l c y c l i n g a n d e n e r g y s f l o wh a v e b e e n c h a n g e d r e m a r k a b l yi n t h ee c o l o g ys y s t e m i ti s v e r yi m p o r t a n tt os t u d y t h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dd y n a m i c so fl a n d s c a p ep a t t e r nd u r i n gu r b a n i z a t i o n p r o g r e s s i nt h i sp a p e r ，g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e ma n dr e m o t es e n s i n g ， t o g e t h e rw i t hq u a n t i t a t i v em e t h o d so fl a n d s c a p ee c o l o g ya r eu s e dt os t u d y t h er a p i du r b a n i z a t i o np r o g r e s si nx u j i n gt o w nl o c a t e di nt h ew e s to f s h a n g h a id u r i n g2 0 0 0 2 0 0 4 t h i ss t u d yi sf o c u s e do n ： 3 东f # 人学硕f j 学位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 s t u d yp r o g r e s so fl a n du s ea n dl a n dc o v e rc h a n g e ( l u c c ) i n l a n d s c a p ee c o l o g y o v e r v i e wd e v e l o p m e n ts t a t u sa n dp l a n n i n go fx u j i n gt o w ni nt e n y e a r sf u t u r e b a s e do nt h e l a n d s c a p e c l a s s i f i c a t i o n m a pi n t e r p r e t e db y h i g h - r e s o l u t i o nq u i c k b i r di m a g e r y , t h el a n d s c a p es t r u c t u r eo fx u j i n g t o w ni sa n a l y z e db e t w e e n2 0 0 0a n d2 0 0 4 ，i na d d i t i o ns u i t a b l ee c o l o g y p a t t e r ni n d e x e s a r ec h o s e nt oa n a l y z et h ee c o l o g yp a t t e r n b a s e do n t h e l a n d s c a p e c l a s s i f i c a t i o n m a pi n t e r p r e t e db y h i g h - r e s o l u t i o nq u i c k b i r di m a g e r y o fq i n g p ud i s t r i c t ，z h a o t u nt o w n a n dq i n g p un e wt o w n ，w h i c ha r ec l o s et ox u j i n gt o w na n dh a v e e v o l v e dt od i f f e r e n tu r b a n i z a t i o nl e v e l ，a r es e l e c t e dt oc o m p a r et h e i r e c o l o g i c a ls t r u c t u r ea n df u n c t i o nb yt h ee c o l o g yp a t t e r ni n d e x e si n 2 0 0 4 t h ec o m p a r e dr e s u l t sc a nb er e f e r e n c e df o rp l a n n i n go fx u j i n g t o w n l a n d s c a p ee c o l o g y m e a s u r e m e n t sa r e p r o p o s e d t os o l v et h e e c o l o g i c a lp r o b l e m s t h ec o n c l u s i o n si nt h i ss t u d ya r es u m m e da sf o l l o w i n g ： t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ew h o l el a n d s c a p ei sat y p i c a lm o s a i co f r e s i d e n t i a ll a n d ，m u n i c i p a lp u b l i cu t i l i t yl a n d ，a n di n d u s t r i a ll a n d i n t h et w op e r i o do fq u i c k b i r di m a g e r y , t h em a i np a t c hi sr e s i d e n t i a l l a n d w i t ht h eu r b a n i z a t i o no fx u jin gt o w n ，m o r ea n dm o r el a n d 4 一 东毕人学硕j ：学位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 b e c o m eu r b a nl a n d t h ed i v e r s i t yi n d i c e sa n df r a g m e n t a t i o ni n d i c e s o ft h el a n d s c a p eb e c o m el o w e r , w h i c hs h o wt h a tt h i sa r e ab e c o m e s m o r ea n dm o r ee q u a l i t ya n dr a t i o n a l u r b a nl a n d s c a p e s o v e r a g ec o n g r e g a t i o ng o e sa g a i n s t m a t e r i a l s c y c li n ga n de n e r g y sf l o w i n gi nt h ee c o l o g i c a ls y s t e m ，t h e nd e b a s e t h ef u n c t i o n so ft h ew h o l ee c o l o g i c a ls y s t e m i t su r b a n i z a t i o nh a s d e s t r o y e dal o to fn a t u r a le l e m e n t ，a n do n l ym a i n t a i n e ds o m es m a l l s c a l eg r e e nl a n d ，w h i c hi sn o tr e a s o n a b l e s ow es h o u l dp r o t e c tr i v e r s w i t he c o l o g i c a lm e a s u r e s ，a d j u s tt h eu r b a nd e v e l o p i n gs h a p ei np l a n ， k e e pa n di n c r e a s eg r e e na r e ai nu r b a nr e g i o n t h eb e s ts o l u t i o ni st o m a k eg r e e nb et h eb a s eo fu r b a n k e y w o r d s ：l a n d s c a p ep a t t e r n ，l a n d s c a p ei n d e x ，g i s ，c i t ye c o l o g y 5 东华人学硕 ：学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名汤孤l 易 日期：叩年o , f 月坳日 东华人学顾i j 学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 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 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密回。 学位论文作者签名：确乙锄 日期：叫年嗍诈日 指导教师签名 日期：砷年 东华人学硕j ：学位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 第一章前言 随着全球变化研究的深人和发展，各国科学家越来越迫切地感到人类活动对 环境变化的巨大影响，尤其是人类为了自身的生存和发展对土地的开发利用引起 的土地覆盖变化己成为全球环境变化的重要组成部分和气候变化的主要原因。因 此，具有全球影响的两大组织“国际地圈生物圈计划”( i g b p ) 和“全球环境变 化中的人文领域计划”( h d p ) - 于1 9 9 5 年联合提出了“土地利用和土地覆盖变 化”( l a n du s e a n dl a n dc o v e i c h a n g e ，简称l u c c ) 研究计划，使土地利用变化研究 成为目前全球变化研究的热点和前测。 土地利用和土地覆盖是两个既有密切联系又有本质区别的重要概念。土地利 用一般是指人类为获取所需要的产品或服务所进行的土地资源利用活动，是人类 对土地自然属性的利用方式和利用状况，包含着人类利用土地的目的和意图。因 此，农业用地、商业用地、交通用地、居住用地等都是土地利用的概念。土地覆 盖是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况，它强调土地的自然属性以及人 类活动的结果。森林、草原、河流、土壤、冰川等属于不同的土地覆盖1 2 j 。 土地利用是人类活动作用于自然环境的主要途径之一，是不同历史时期土地 覆盖变化的最直接和主要的驱动因子，其变化无论是在全球尺度还是在区域尺度 都不断的导致土地覆盖的加速变化，且其影响远大于其它自然因素的作用。土地 覆盖是陆地生命支撑系统的主要组成部分，其变化是全球环境变化的一个重要方 面，并在很大程度上影响着地球系统其它组成的变化。比如土地覆盖的变化会影 响地面反照率和生态系统的光合作用，进而影响地球的生物地球化学循环、生态 系统的生产力、生物多样性等。由于土地利用与土地覆盖两者间存在密不可分的 联系，且它们对地球系统有着广泛而深刻的影响，所以全球环境变化研究中把它 们联系起来给予关注。 长期以来，人类通过对与土地有关的自然资源的各种利用活动，使天然土地 覆盖格局发生了深刻的变化，造成环境质量的长期退化其中、生物多样性 ( b i o l o g i c a ld i e r s i t y ) 损失就是一个鲜明的例子。土地覆盖变化已经或i f 在导致全球 物种的数量和种类的显著损失，掘w i l s o n d i 计每年仪热带森林的物种损失就达 2 7 0 0 0 种之多，生物多样性损失以多种形式( 结丰 ：的、功能的和过程的) 发生于多 东华大学硕一 ：学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 种层次( 地域、生态系统、种类、基因) ，因而对大范围生态系统结构和功能的影 响尤其重要。 在未来的几十年里，土地利用土地覆盖的变化将是全球变化的主导因素， 它对全球生态系统、人类健康、富裕程度的影响将越来越重要。在已经对土地进 行长期开发的中国来说，其影响可能将会更加突出。尤其是近十几年来，中国的 城市化与工业化迅速发展，一方面为中国经济的快速增长创造了奇迹，另一方面 对我囡的可持续发展造成了一系列严重的环境问题，如气候变化、环境污染、水 质恶化、物种灭绝等。因此，土地利用土地覆盖的变化已成为我国可持续发展 的焦点问题。大力开展土地利用土地覆盖变化研究，有利于实现我国土地资源 的合理利用、开发与保护，达到生态、经济与环境的协调发展1 3 5 1 。 镇区作为一个相对独立的自然地理单元，其土地利用土地覆盖是自然和人 类活动叠加作用的结果；同时，镇区土地利用土地覆盖的演变直接制约着镇区 内的水文过程、水化学过程、生物过程等自然过程的发生发展，维系着镇区的生 态安全和人类的生产生活活动基于区域生态学和景观生态学的思想，以徐泾镇 为研究尺度，分析徐泾镇内景观格局的动态变化，以便在此基础之上制定出合理的 景观调控对策，是进行该镇综合治理的关键之举1 6 j 。 本次研究的徐泾镇是上海市人口比较集中的地区，由于受到高强度的人类活 动的影响，该区域已经成为一个十分脆弱的生态系统。本文将在r s 和g i s 技术支 持下，结合f r a g s t a t 3 0 1 ( 栅格模式) ，分析近4 年( 2 0 0 0 年 2 0 0 4 年) 徐泾镇 土地利用动态变化；同时，采用m a r k o v 预测模式，建立土地利用转移概率矩阵， 进行多时段的景观转移预测和稳定状态下的景观构成状况，同时还将对比临近的 两个镇的土地利用情况，以期为相关决策部门提供科学的决策依据。 东华人学硕l 二学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 第二章景观生态相关研究进展 2 1 景观生态学的概念及发展历史 景观生态学的概念是德国地植物学家t r o l l l 9 3 9 年利用航空像片研究东非土 地利用问题时提出来的，用来表示对支配一个区域单位的自然生物综合体的相 互关系的分析。v i n k ( 1 9 8 3 ) 贝j j 强调景观作为生态系统的载体，是一个控制系统。 r f o r m a n 和m g o d r o n ( 1 9 8 6 ) 在合著 l a n d s c a p ee c o l o g y ) ) 一书中认为：“景观 生态学探讨生态紫铜如林地、草地、灌丛、走廊和村庄异质性组合的结 构、功能和变化。”作者运用生态学的原理和方法系统研究了景观研究的空间 结构，景观动力学，景观的异质性原理。总之，景观生态学以整个景观为对象， 通过物质流、能量流、信息流与价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非 生物的以及人类之间的相互作用与转化，运用生态系统原理和系统方法研究景观 结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、研究景观的空间格局、优化结构、 合理利用和保护。景观生态学强调异质性，重视尺度性，高度综合性( 傅伯杰，。 1 9 9 1 ；陈昌笃，1 9 9 1 a ；刘建国，1 9 9 2 ；肖笃宁，李秀珍，1 9 9 7 ；肖笃宁，1 9 9 9 ； 邬建国，2 0 0 0 ) 。1 9 9 8 年，国际景观生态学会将景观生态学定义为“对于不同尺 度上景观空间变化的研究，它包括景观异质性的生物、地理和社会的因素，它是 一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科”。 景观生态学是8 0 年代以来掘起的新兴学科，是地学与生态学之间的一门交 叉学科。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。著名 的德国地理植物学家c t r o l l 在利用航空像片研究东非土地利用问题时，首先提 出“景观生态学”一词。二战后，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。1 9 6 8 年r i n t e l e n 理论与应用植物社会学私立研究 所所长t u x e n 主持召丌了首届国际景观生态学研讨会。1 9 7 2 年荷兰成立了荷兰 景观生态学会。该学会在1 9 8 1 年组织了首届国际景观生态学大会，还负责筹备 国际景观生态学会( 队l e ) 。1 9 8 2 年1 0 月，在捷克举行的第六届景观生态问题 国际研讨会上成立了困际景观生态学会( n l e ) ，标志着景观生态学走向一个 新的发展水平。国际景观生态学会( n l e ) 成立以来，景观生态学的国际学术 东华大学硕 j 学位论文上海市徐泾镇景走格局分析及应用探讨 交流与合作异常活跃，有关景观生态学的专著、文献等出版物大量涌现。各国专 家开始将景观生态学理论与自然保护工作相结合进行研究。美国景观生态学尽管 发展比欧洲晚，但其在创造景观生态学的基本理论框架上，颇具成绩1 7 1 。 景观生态学研究在中国起步较晚，中国学者在国内积极介绍景观生态学仅始 于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。1 9 8 4 年黄锡畴等在地理学报上发 表长白山高山苦原的景观生态分忻，成为国内景观生态学方面的第一篇研究 报告。此外，林超、童雅文、张雪峰、傅伯杰( 1 9 8 3 ) 以及陈昌笃( 1 9 8 5 ，1 9 8 6 ) 、 景贵和( 1 9 8 6 ) 、李哈滨和伍业钢、金维根、肖笃宁( 1 9 8 8 ) 等人都为景观生态 学在中国的建立起到了开拓奠基的作用。其中黄锡畴、陈昌笃、景贵和等并开始 做了一些理论探讨和研究工作。1 9 8 9 年1 0 月在沈阳召开的第一届全国景观生态 学讨论会标志着我国景观生态学的研究掀开了新的篇章，具有划时代的意义。随 后，1 9 9 2 年中国生态学会景观生态专业委员会成立。之后，我国景观生态学研 究得到了长足发展。肖笃宁等1 9 9 0 年发表的沈阳西郊景观结构变化的研究 开创了我国景观生态学应用研究的先河。1 9 9 6 年5 月在北京召开了第二届全国 景观生态学术讨论会，提交会议的论文有7 0 余篇，大会发言1 1 人，并就景观生 态学与生物多样性保护、景观生态学与农业及生态环境问题，景观生态学与城市 旅游等议题进行了热烈的讨论和交流，认为我国的景观生态研究应在深化理论研 究的基础上进一步拓展应用领域，如土地利用和管理，自然保护区建设，城市与 园林规划，旅游与风景区建设等。我国学者倡导景观生态学的建设，在景观生 态学理论、方法及应用( 1 9 9 1 ) 论文集中得到充分的体现，也j 下在得到国内外 有关人士的认同和参与。1 9 8 8 年，中国科学院沈阳应用生态研究所成立专门的 景观生态学研究室，1 9 8 9 年北京大学城市与环境系设立景观生态研究室等，都 对景观生态学在中国的发展起到了推动作用。目前，中国科学院生态环境研究中 心、中国科学院沈阳应用生态研究所、北京大学以及东北师范大学等在此领域的 研究中处于领先水平。 东华人学硕l 学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 2 2 景观生态学的一般原理 r f o r m a n 和m g o d r o n ( 1 9 8 6 ) 在合著( ( l a n d s c a p ee c o l o g y ) ) 一书中，提出 7 条景观生态学一般原理： ( 1 ) 、景观结构和功能原理 ( 2 ) 、生物多样性原理 ( 3 ) 、物种流原理 ( 4 ) 、养分再分配原理 ( 5 ) 、能量流动原理 ( 6 ) 、景观变化原理 ( 7 ) 、景观稳定性原理 1 9 9 5 年f o r m a n 将其补充为景观与区域；斑块、廊道、基质；大型自然植被 斑块；斑块形状：生态系统的相互作用；碎裂种群动态；景观抗性；粒度大小； 景观变化；镶嵌系列；外部结合；必要格局等1 2 个方面。 我国学者肖笃宁( 1 9 9 9 ) 将景观生态学的核心概念总结为：景观系统整体性 和景观要素异质性：景观研究的尺度性；景观结构的镶嵌性；生态流的空间聚集 与扩散；景观的自然性与文化性；景观寅化的不可逆性与人类主导性及景观价值 的多重性f 舯。 p 2 3 我国景观生态学研究领域的进展情况 我国景观生态学的研究是从2 0 世纪9 0 年代才得到很大的发展，但十多年来， 我国学者做了很多工作，出版了一系列有关景观生态学方面的专著，发表了许多 探讨景观生态学原理和研究方法的论文，并积极把景观生态学原理应用于景观生 态分析、景观生态评价、景观生态设计几景观生态规划等上，对于我国自然资源 的管理、保护及开发利用也起着越来越大的作用。 2 3 1 景观生态学基础理论研究 我国景观生态学研究较偏重于基础理论的研究，其中肖笃宁( 1 9 8 8 ，1 9 9 1 ， 1 9 9 7 ，1 9 9 9 ，2 0 0 0 ，2 0 0 1 ，) 、邬建国( 1 9 9 0 ，2 0 0 0 ) 、伍业钢( 1 9 8 8 ，1 9 9 2 ) 、 东华人学硕f ：学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 王仰麟( 1 9 9 0 ，1 9 9 5 ) 、傅伯杰( 1 9 8 3 ，1 9 9 0 ，1 9 9 1 ，1 9 9 6 ，2 0 0 0 ，2 0 0 2 ) 、景 贵和( 1 9 9 0 ，1 9 9 4 ) 、俞孔略( 1 9 8 7 ，1 9 9 8 ，2 0 0 1 ) 、陈昌笃( 1 9 9 1 a ，1 9 9 1 b ) 以及徐化成( 1 9 9 6 ) 等对景观生态学理论的探讨与研究具有代表性。 2 3 2 景观生态学方法论研究 我国景观生态学方法论研究主要包括遥感( r s ) 和地理信息系统( g i s ) 专题、 景观模型以及景观实验三个方面，其中李秀珍( 1 9 9 7 ) 、曾解、常禹、布仁仓以 及张佳华等对迢感及地理信息系统专题的方法论研究，邵国凡、贺红仕( 1 9 9 9 ， 2 0 0 1 ) 、谢志霄、高琼( 2 0 0 1 ) 等对景观动态模型的研究，具有一定的代表性。 2 3 3 景观生态学的应用研究 我国景观生态学发展与我国学者把景观生态学原理广泛应用于不同领域的 努力是分不开的。我国景观生态学应用研究领域主要体现在以下几个方面。 ( 1 ) 景观生态规划与设计 景观生态规划与设计是在风景园林学、地理学和生态学等学科基础上孕育和 发展起来的，并深深扎根于景观生态学，从中不断吸取营养，成为景观生态学的 有机构成，属于景观生态学的应用部分。景观生态规划与设计主要应用在城市景 观生态规划、农村景观生态规划、旅游风景区的景观生态规划和自然保护区的景 观生态规划。景观生态设计类型包括多层利用的桑基鱼塘系统、和谐共生的农林 复合经营、综合利用的农草林立体景观设计、循环利用的庭院景观生态设计和景 观惟美的风景园林设计。城市景观生态的调控( 王如松，周启星等，2 0 0 0 ，王祥 荣，2 0 0 1 ，等) ，城市生态绿地的景观规划( 王丽荣，李贞等，1 9 9 8 ，周志翔等， 2 0 0 1 ) ，城市植被景观多样性( 李贞，2 0 0 0 ) ，城市绿色廊道的生态效应( 宗跃 光，1 9 9 9 ，车生泉，2 0 0 1 ，等) ，乡村景观生念规划( 肖笃宁，2 0 0 1 ，周再知， 蔡满堂，2 0 0 0 ) ，风景旅游区的景观规划( 韩也良，1 9 9 1 ) 和自然保护区的景观 规划设计( 陈利顶，傅伯杰，邱扬，1 9 9 7 ) 等领域运用景观生态学原理进行研究 和规划。 ( 2 ) 景观生态学与生物多样性保护 东华人学硕上学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 生物多样性社人类生存的基础。生物多样性是指生命有机体及其借以存在的 生态复合体的多样性和变异性。广义上的生物多样性包括遗传多样性、物种多样 性、生态系统多样性和景观多样性( 马克平，1 9 9 3 ) 。狭义的生物多样性只包括 遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。景观生态学通过流和过程的研究来 保护整个景观中的生物多样性。景观生态学强调无机环境为基础，以生物为中心， 以人类为主导，正确处理天、地、人、文的相互关系，合理调控现有景观生态系 统和规划设计与建造的景观生态系统。景观生态区域的划分、景观空间格局变化 的研究以及景观生态干扰的研究，都将成为生物多样性保护的基础研究。如陈灵 芝( 1 9 9 3 ，1 9 9 4 ) 对中国生物多样性保护对策进行了景观生态学方面的探讨。傅 伯杰、陈利项、马克明、周华荣等( 1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ，2 0 0 0 ) 对运用景 观生态学原理对生物多样性保护作了深入研究，并进行了自然保护区的规划和设 计。 ( 3 ) 景观生态学与土地利用规划 景观生态学的理论为土地持续利用评价提供了一条新的途径，对土地持续利 用评价概念、原则、理论基础、指标选择、评价方法与过程都有重要影响( 邱扬， 2 0 0 0 ) 。根据景观生态学理论，土地持续利用规划主要表现在以下几个方面： a 综合整体性，不仅包括环境、经济与社会等多因素评价，还指土地利用 方式、土地利用系统与景观或区域等多等级评价； b 尺度性，包括土地利用的时间尺度、空间尺度和重点尺度； c 空问格局与土地生态过程，景观格局与生态过程的关系分析是土地持续 利用的基础； d 干扰与人类影响，干扰是景观或区域的必然因子，而且有助于发展土地 利用系统与景观的适应性机制，人类土地利用的历史经验和教训，对土地的持续 利用有借鉴作用。 e 多重价值与多目标，景观生态学强调土地持续利用的目标是多重的，因 而追求多目标之间的优化，而不是单目标的最大化。 我国学者傅伯杰、陈利顶等( 1 9 8 9 ，1 9 9 1 ，1 9 9 4 ，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，1 9 9 7 ，) 对 黄土高原的土地利用评价、景观空问格局和十地资源结构特征进行了分析和探 东华人学硕士学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 讨。邱扬等( 1 9 9 7 ，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ，2 0 0 0 ，2 0 0 2 ) 对森林土地利用进行了景观生态 学方面的研究。 ( 4 ) 景观生态学与全球变化 全球变化是指可能改变地球承载生物能力的全球环境变化，包括气候变化、 森林减少和退化、荒漠化、水资源减少以及生物多样性丧失等。在斑块、景观和 区域3 种尺度上对全球变化进行研究是必要的。通过利用模型来模拟和预测未来 生态系统的变化，有助于弄清全球变化的机理，从而更好地预测全球变化对生态 系统的影响及其反馈作用。刘国华，傅伯杰等对森林在全球变化的作用和中国生 态环境退化的特征进行了研究( 2 0 0 0 ，2 0 0 0 a ，2 0 0 0 b ) 1 9 _ 1 2 l 。 2 4 城市景观生态学及其研究进展和展望 城市化是人类社会发展的必然趋势，也是经济发展和科技进步的必然产物， 是一个国家实现现代化的重要标志。城市化过程在推动人类文明高速发展，促进 社会物质财富和精神财富迅速增长的同时，也毫无疑问地，给人类带来了一系列 迫切需要解决的生态环境和人居环境问题，并已经成为人类生存和社会经济可持 续发展进程中，面临的主要问题之一。城市景观生态研究，作为宏观领域生态学 研究的重要分支，可以为解决城市景观生态建设中面临的诸多问题，提供理论和 技术支持。它应用景观生态学的原理和方法，对人类活动中心的城市景观进行生 态学研究，为人类全面地认识和把握城市景观中各种生态学过程和机制，尽快解 决当代城市生态环境建设和城市规划设计中的一些理论和实践问题，提供了新的 思路和技术途径。 对于当前城市发展和建设中面临的问题，许多研究人员、城市规划设计人员 和城市管理人员，从不同角度开展了大量研究和探索。所有研究都进一步说明， 城市发展中许多生态环境问题，都与不合理的城市景观生态格局有关1 1 3 j 。 2 4 1 城市景观系统 2 4 1 1 城市景观的特点 ( 1 ) 城市景观的人类主导性 东华人学硕i j 学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 人类活动强烈影响着城市景观的自然条件、水文状况、气象特点、地表结构、 动植物区系等。城市景观的特点，在很大程度上反映了当地的社会经济发展状况 和历史文化特点，也是人类对理想生活环境梦想的现实表现。在城市景观中，主 要的结构成分和景观的整体格局，都是人造的或人为地配置或调整过的；多种主 要生态过程，也是在人为控制或影响下进行的；城市景观的功能需要人类的维护。 这些都决定了城市景观的人类主导性。 ( 2 ) 城市景观的生态脆弱性 城市景观的生态过程，主要靠人为输入或输出不同性质的能量和物质，来协 调和维持。随着社会经济的发展，以及政治、文化等因素的变动，城市景观变化 极快，特别是城市景观边际带的变化尤为明显。由于城市景观系统对人类调控的 高度依赖性，城市的自然生态过程被大大简化和割裂，城市功能的连续性和完整 性都很脆弱，一旦人类活动失失调，就很容易导致城市功能，特别是城市生态衰 退，城市的总体可持续性和宜人性下降。 ( 3 ) 城市景观的破碎性 城市内四通八达的交通网络，贯穿整个景观，将城市切割成许多大小不等 的斑块，与大面积连续分布的农田和自然植被景观形成鲜明的对照。由于城市 景观功能的多样性和城市景观人为活动的复杂性，城市景观要素斑块之间及其 与城市外部之间的，与人类活动相关的能量和物质流通速率很高，而城市景观 中的“自然”生态过程受阻，提高城市景观生态连通性，就成为维持城市景观生 态过程和环境功能的基础。 2 4 1 2 城市景观结构成分 城市景观组成要素按其空间结构特征，也可分为斑块、廊道和本底3 类景 观结构成分。 ( 1 ) 斑块 城市景观中的斑块，是指具有不同功能和属性的、相对同质的地段或空间 实体。对城市景观的生态学属性，有重要影响的景观要素斑块，主要包括城市 公园、城市绿地、小片林地等。 ( 2 ) j t i i i 道 东华人学硕? ：学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 城市廊道是城市景观中线状或带状的景观要素，其中又以交通线路构成的 网络为主。河流、沟渠、林带等廊道，对城市景观的生态学属性具有显著影响。 城市景观中的这些廊道，常常是城市景观中物质、能量、信息和生物多样性集 中或汇集的地方，对维护城市景观功能具有特殊的作用。 ( 3 ) 本底 城市景观的主体是各类建成区，各种不同功能、性质和形状的建筑物，使 城市景观明显地区别于其他景观。城市的道路网把这些建筑物联系在一起，使 城市街区既具有很高的连通度，又具有较高的优势度。因此，一般可以把街道 和街区看做城市景观的本底。 2 4 1 3 城市景观中的功能流 城市景观各要素之间，通过各种“流”相互联系、相互影响，维持着城市生 态系统的功能。从不同的角度可以分为不同类型的流，主要包括：物质流、能 量流、物种流、人口流和信息流等。研究城市的各种功能和过程及其调控手段， 就是要研究这些流的流向、路径和速率，研究它们与景观格局的关系，以及如 何通过调整景观格局进而优化城市功能。 ( 1 ) 城市景观中的物质流 城市是物质和能量的消费中心，又是重要工业产品的生产中心，城市景观 中的物质流和能量流，相对于其他景观来说，流通量大，流动速率高。城市景 观中近自然生态系统主要出现在城市园林、公用绿地和水域，人为经营管理强 度高，物质和能量的人为投入量大，同时受大气、水体和土壤污染的威胁也大。 城市景观中的食物流是维持城市正常功能的基本物流之一，城市人口的食物大 部分来自城市以外，而城市生活垃圾和粪便等，又绝大部分输出到城市以外， 对城市郊区或其他景观的依赖性极大。除食物之外，为满足城市人口穿衣、住 宿、卫生和娱乐等方面的生活需要，形成了城市景观中另一类生活用品流，其 中又以人工合成的物质为主，多属于难降解物质。城市景观还具有，产功能， 城市生产过程需要从外部输入原材料、能源和设备等，并向城市景观和外部输 出产品和生产过程中的废弃物。如何实现城市生产生活物资的有效供嘘、废品 东华大学硕 ：学位论文 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 的循环利用或合理处理，避免对城市景观和相邻景观造成污染是城市景观生态 研究的重要内容。 ( 2 ) 城市景观中的能量流 城市景观的能流也是以物质流为载体的，而物质流动也必然伴随着能量流 动，但城市景观的能流中电力和燃料占有更重要的地位，需要一个良好的能源供 应网络和分配系统，以支持城市的发展。 ( 3 ) 城市景观中的物种流 城市景观中的物种流是保证城市生态可持续性的基础。由于城市的人类主导 陛，城市景观中的生物多样性保护受到越来越多的重视。城市景观中的大型公 园、保留的自然绿地、某些生产绿地能起到物种“源”的作用。而多数城市的“源” 在城市外围的其他景观中，所以，近年来将城市周围绿地建设也纳入城市建设规 划中，并通过河流及其河岸绿化带、道路绿化带，保留绿地廊道，连续的小型绿 地斑块等，将城市景观中的生物生境斑块连接起来，建设物种运动的通道，以保 护城市生物多样性，保持城市的自然风貌。 ( 4 ) 城市景观中的人口流 城市景观中的人口流动十分频繁，而且与相邻景观间人口的输入输出流量也 很大，需要发达的交通运输体系作支撑。保证城市景观中人口流动的畅通，既要 研究人口流动的时间变化和波动特点，更要研究人口流动的空间特点和“源”一 “汇”关系，应用网络分析和连通度分析方法，通过增加有效结点和连线，提高景 观连通度。 ( 5 ) 城市景观中的信息流 如果把以电台、电视台、报刊等新闻媒介和电话、传真等通讯设备为载体， 传播的各类信息作为城市信息流，景观生态学很少涉及，对保证城市信息流的畅 通贡献不大【1 4 】。 2 4 1 4 城市景观的异质性及其维持 ( 1 ) 城市景观异质性 景观异质性是指个景观中对一个种，或更高级生物组织的存在起决定 性作用的资源，在空1 h j 或时i 日j 上的变异程度。景观层次上的空间异质性，通 东华人学硕i j 学位论文上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 常表现为空间组分异质性、空间构型异质性和空问相关异质性。空间组分异 质性，是指组成景观的各类生态系统的类型、数量及其面积比例关系。空间 构型异质性是指景观中各类生态系统的空间分布、斑块大小和形状、景观对 比度和连接度等。空间相关异质性则是各生态系统在景观中的空间关联程 度、整体或参数的关联程度、空问分布梯度和趋势等。景观异质性除了受环 境资源的自然地理异质分布格局的控制外，其主要来源还包括自然干扰、人 类活动及植被的内源演替或种群的动态变化。 城市景观的异质性，首先表现为城市公园、绿地、水面、建筑物、街道 等性质各异、功能不同的景观要素斑块的多样性，及其空间配置格局上。属 于自然或半自然的城市公园和绿地，具有更多生态学和美学功能的景观要 素，自然的、人工开挖或整修过的水体，也是城市景观中的“自然”组分，起 着制造氧气、净化空气、供人娱乐、美化城市的作用。这类景观要素斑块的 数量、大小和分布状况对城市景观整体的功能、质量和生态承载力有很大的 影响，增加各种大小、形状和内在结构的自然斑块，调整和优化它们的空间 分布格局，将会极大地改善城市景观的生态功能。 城市景观中的各种建筑或建成区斑块，强烈地改变了城市下垫面的属 性，使城市热力学性质和水文状况，相应地发生显著变化，阻断或割裂了多 种生态学过程，并给相邻斑块输入废弃物和环境毒素。在城市景观中的不同 功能区，由于其建筑物类型和地面覆盖物的性质和面积比例有很大差异，使 得城市景观的生态环境效应也有明显差别。如城市工业区，特别是重化工区， 常常是现实或潜在的恶性污染源。目前的许多城市商业区的污染物排放量也 很大，但其性质和扩散方式与工业区的污染物有很大差别。如何有效地就地 处理污染物，阻止污染的扩散，是城市景观规划设计关注的重要问题。 人类需要在多种景观中满足其生存和发展的需要。如，经常在商业区、 政府机关办公区、工业区等地工作的人们，需要贴近自然的感觉，在近自然 的景观中得到休憩。这不仅需要人工建筑明显的公园，更需要森林公园、植 物园，甚至自然的山野林地。因此，通过利用和提高景观的异质性，满足人 类自身发展的需要，对于保障城市的可持续发展具有重要意义。 ( 2 ) 城市景观异质性的维扩 东华人学硕：l ：学位论义 上海市徐泾镇景观格局分析及应用探讨 a