第五章 景观变化

1、城市化景观城市化景观现代农业景观现代农业景观-1950传统农业景观传统农业景观-18001950历史乡村景观历史乡村景观-11001800铁器时代末期景观铁器时代末期景观-约公元前约公元前1000新石器及青铜时代新石器及青铜时代景观景观-原始自然景观原始自然景观-景景观观土土地地利利用用变变迁迁过过程程自然自然人工人工遥感数据准备阔叶林针阔混交针叶林灌丛草甸裸地雪云阴影2003年卫星影像图（下）1988年卫星影像图（上）南昌市景观分类图19882000 19882000南昌市建设用地扩张情况示意图1988年卫星影像示意图2003年卫星影像示意图01年北京市热岛分布图 景观始终不断变化，但同时又

2、具有相对稳定性。将景观稳定性作为景观变化的一个特征加以综合研究，旨在掌握景观变化的基本规律，保持其相对稳定性。 一、景观稳定性的概述若干基本概念稳定性: 群落或生态系统在一定时间维持物种间相互组合及各物种数量关系的能力，和在内外干扰下恢复原平衡状态的能力。（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生年内预测的生物量变化物量变化（b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化年来的变化 （c）夏威夷冒纳罗亚山上空）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中年间大气中CO2含量的变化含量的变化一、 景观变化的作用力1）作用力的种类

3、v 人力 比如：采伐、造林、灌溉等v 自然力物理力（比如：地震、洪水、台风） 生物力（比如：病害、虫害）第二节第二节 景观变化的驱动力景观变化的驱动力2）不同强度作用力的生态反应按照作用的强度分为四级：极度：产生新景观。比如：地震强度：使景观产生新的平衡。景观成分未发生绝对变化，只是相对地位有所改变。比如：耕作中度中度：使景观发生很大变化，可产生超过平衡的波动，但：使景观发生很大变化，可产生超过平衡的波动，但是一旦停止干扰仍可使景观恢复到原有的平衡状态。是一旦停止干扰仍可使景观恢复到原有的平衡状态。比如：连续几年干旱，河流干涸，气候正常，恢复原有景比如：连续几年干旱，河流干涸，气候正常，恢复原

4、有景观。观。弱度弱度：使景观产生围绕中心点的波动。比如：小的森林火：使景观产生围绕中心点的波动。比如：小的森林火灾。灾。四种强度产生四种结果：波动、恢复、建立新的平衡和景四种强度产生四种结果：波动、恢复、建立新的平衡和景观替代。观替代。由于景观自身由于景观自身弹性，作用力弹性，作用力的大小对景观的大小对景观系统产生不同系统产生不同的影响。的影响。（p77)二、 自然干扰1）有关干扰的概念 干扰是使生态系统、群落或种群的结构遭到破坏和使资源、基质的有效性或物理环境发生变化的任何相对离散的事件。比如：火灾、洪水、地震 干扰状况指的是某个地区或某种特定立地上，某种干扰因素各种参数的综合，可以从时间和

5、空间的分布格局来说明干扰状况。空间上：干扰斑块的大小、形状、分散程度等时间上：干扰重现期、干扰频率、干扰轮回期等干扰重现间隔期：指的是一个地点相邻两次干扰之间相互作用的年数。干扰频率：是重现间隔期的倒数。干扰轮回期：指的是将与一个研究面积相等大小的一块土地全部干扰一遍的时间。干扰强度：是从干扰因素本身来看，在一定时期，一定面积上，该事件的物理力。比如：火灾时，单位面积单位时间释放的热量。干扰烈度：从对有集体、群落或生态系统的影响来表示。比如：火烧死的株数。2）关于自然干扰的假说关于干扰的生物学意义有两种假说：中等干扰假说：一个群落经历的干扰呈某种中等水平时，种的丰富度最大。比如森林中的干扰。关

6、于干扰频率与种的丰富度的关系的表达：只有干扰发生得比竞争排斥所需要的时间更加频繁时，才能维持种的丰富度。3）干扰发生及其后果的影响因素（1）群落结构 不同的生活型和外貌，对干扰发生及造成的后果有显著的影响。比如火灾对森林和草原。 对森林来说，树种、年龄与干扰有关。比如老龄林易发生火灾，针叶树比阔叶树易发生火灾。（2）立地条件比如草原和沼泽（3）生活史对策 指在进化过程中形成的，遗传上决定的生长速率和光合产品的分配以及生活周期中各种事件发生的时间。比如r对策和k对策（4）景观特征 景观特征指的是景观要素的类型、大小、分布、隔离程度以及构图等。比如林区火灾的蔓延与溪流的分布相关。4）干扰对景观的影

7、响 中等干扰有利于形成景观的异质性。比如林中的火灾。 景观格局与干扰状况相对应。比如大兴安岭森林格局与火灾。三、 人类对景观的影响1、人类活动造成的环境问题1）全球气候变暖化工燃料，CO2排放，工业化以前280ppm，1990年353ppm，预计2030年450ppm，CO2使地表升温24.2 ，冰山融化，海平面上升。2）大气污染和酸雨危害大气污染主要是SO2，固体悬浮颗粒，氮氧化物和各类芳烃化合物。酸雨欧洲1.41亿公顷森林，有5000公顷受酸雨危害，瑞典18000个湖泊酸化，加拿大、美国。我国西南、华南严重。酸雨：SO2含量过高酸雨直接危害植物的叶和芽，使农作物和树木死亡人们一般把人们一般

8、把pH值小于值小于56的降水称为酸雨。的降水称为酸雨。 说明：酸雨不单指说明：酸雨不单指“雨雨”，也包括雪、雹、雾等各种酸也包括雪、雹、雾等各种酸性的降水形式。性的降水形式。3）森林和其它天然植被减少据FAO公布，80年代热带国家森林以0.6%速度消失，90年代1.2%，30年后不再有热带森林。4）土地退化土壤侵蚀、土地沙化。我国水土流失面积160万km2,占全国面积16.7%,严重地区，西辽河上游，黄土高原，长江中上游。沙漠化，全球有100多个国家，1/3陆地面积面临沙化，主要分布非洲北部、东部和南部，亚洲大陆中部、南部、西部，我国主要东北、西北和华北，由于盲目开荒、超载放牧和过度樵采。5）

9、水资源短缺、水污染淡水仅占地球水量的1%，20世纪后，用水量剧增农用增加7倍，工用增加20倍。6）生物多样性降低目前3950种濒临灭绝，3647种濒危，7240种成为稀有种。松花江水污染松花江水污染2、 景观类型与生态属性1） 按照人为干扰状况将景观分为五种类型：天然景观：由于天然干扰产生的天然植被，不存在人为干扰。管理景观：有人定居，并对天然植被进行管理。农田景观：大多数是农田，也有一部分管理植被。城郊景观：由农业、城市化和管理植被组成的混合体。城市景观：城市化和工业化为本底，存在少数植被。2）景观类型与生态属性1）对斑块结构的影响（1）斑块类型 随着干扰活动的加剧（如农业活随着干扰活动的加

10、剧（如农业活动增强、城市化加剧），使得环境资动增强、城市化加剧），使得环境资源斑块的数量在五种类型中逐渐降低。源斑块的数量在五种类型中逐渐降低。干扰斑块在管理景观中最多，随着农干扰斑块在管理景观中最多，随着农田与城镇的出现又逐渐减少。残余斑田与城镇的出现又逐渐减少。残余斑块的数目较小，当大部分地面为农田块的数目较小，当大部分地面为农田和城镇时，它的块数最多，但又进一和城镇时，它的块数最多，但又进一步减少。步减少。四、人类活动对景观结构的影响四、人类活动对景观结构的影响 引入斑块在天然景观中不存在，当干扰达到第引入斑块在天然景观中不存在，当干扰达到第二级时才出现，但以后增加。二级时才出现，但以后

11、增加。 干扰斑块类型相对块数变化的趋势是：环境资干扰斑块类型相对块数变化的趋势是：环境资源斑块和干扰斑块逐步让位于引入斑块和残余斑块。源斑块和干扰斑块逐步让位于引入斑块和残余斑块。（2） 斑块的大小 在自然景观中，斑块的平均面积大，主要是因为所受干扰小，主要由环境资源斑块所组成。 在城市景观中，斑块的平均面积小，主要因为受农业和城市化的发展破坏。 随景观变化水平（干扰程度的加大）平均斑块大小和方差均趋于降低。（3）斑块形状 在自然景观中，以环境资源斑块和干扰斑块为主，其形状多不规则，在农田与城市景观中，多为人为控制，以引入和残余斑块为主，形状规则。 斑块的长宽比，在农田景观时较低，而在自然景观

12、和城市景观时较高，因为在自然景观中，由于气候、植物侵入等因素，多形成长条形状斑块，城市中，由于路网的建设也多形成长条形斑块。（4）斑块密度 在自然景观中，斑块密度中等，随农业化与城市化，斑块密度加大。景观结构特征变化的总的趋势： 一般来说，自然景观中，斑块面积大、形状不规则、数目较少，主要是由于环境资源斑块与干扰斑块引起的。在城市景观中，一般斑块较小、较窄、形状规则、数目多，主要由引入斑块和残余斑块引起的。2）对走廊、网络和本底的影响在天然景观中，线状走廊较小，在定居水平的第二、三级，人为引入的道路增加，在第四、五级，林带、沟渠等线状走廊进一步增加。 带状走廊主要是人为活动的产物，以中等定居水

13、平时数量最多。当干扰加强时，和本底融合到一起。 在天然景观中，河流走廊居多，第二、三级水平河流减少，到四、五级时大为减少。网络的情况类似于线状走廊 聚居地的数量随干扰增强增加，但如果以聚居地的周边或其他周围景观结构如本底、斑块和走廊的界面来说，则似乎应以农田和城郊景观为最高。在城市景观中，聚居地彼此相连，因此与其他景观成分的界面降低。 对于本底的连接度来说，随干扰的增加而降低，与网络变化相反。 总之，除斑块外的其他特征受人类的影响更大。线状、带状走廊、网络和聚居地均随人的干扰增加而增加，而河流走廊和本底在天然景观中丰富，在人类干扰下减少。一、景观变化的空间过程一、景观变化的空间过程1982年年

14、 1984年 1985年 1986年 1992年 1996年 2003年 再采用简单差分分析方法，再采用简单差分分析方法，利用不同年份利用不同年份NDVI年平均值图像，分别生成黄土高原地区年平均值图像，分别生成黄土高原地区NDVI百分比变化图像（图百分比变化图像（图4-10）：）：百分比变化图像百分比变化图像=（NDVI年份年份2NDVI年份年份1）NDVI年份年份1 （4.7）表4-2 不同等级NDVI变化及其定性描述Table4-2 Classification and qualitative discription of NDVI等级等级Grade差分百分比差分百分比Difference

15、 percent植被状况描述植被状况描述Discribe of vegetation condition颜色颜色Corlour1-5%5%没有变化或者变化很小，无植被或少植被覆盖没有变化或者变化很小，无植被或少植被覆盖绿色绿色2-5%-9%植被退化、减少植被退化、减少蓝色蓝色3-10%-30%植被严重退化植被严重退化黑色黑色46%30%植被部分增加，植被活性中等植被部分增加，植被活性中等红色红色530%70%植被较多增加，植被活性较高植被较多增加，植被活性较高黄色黄色（a）19821984 （b）19821985 （c）19821986（g）19821992 （h）19821996 （i）19

16、822003黄土高原地区植被覆盖在黄土高原地区植被覆盖在19812003年段期间发年段期间发生了很大的变化，从整体看，植被覆盖度在提高，生了很大的变化，从整体看，植被覆盖度在提高，而且植被覆盖变化存在明显的区域差异，大部分地而且植被覆盖变化存在明显的区域差异，大部分地区植被覆盖增加，局部地区植被覆盖下降。区植被覆盖增加，局部地区植被覆盖下降。 植被覆盖显著增加的区域主要植被覆盖显著增加的区域主要分布在黄土高原地区的北部：分布在黄土高原地区的北部：鄂尔多斯高原、山西北部、河鄂尔多斯高原、山西北部、河套平原等地区，同时，在兰州套平原等地区，同时，在兰州的北部、渭河的支流葫芦河流的北部、渭河的支流葫

17、芦河流域的中东部、泾河的中下游和域的中东部、泾河的中下游和北洛河的下游以及清水河谷地北洛河的下游以及清水河谷地等区域也存在不同程度的植被等区域也存在不同程度的植被覆盖增加趋势。植被覆盖显著覆盖增加趋势。植被覆盖显著提高的河套平原、清水河两岸提高的河套平原、清水河两岸是近是近20年来当地灌溉农业持年来当地灌溉农业持续发展的结果，鄂尔多斯高原续发展的结果，鄂尔多斯高原植被覆盖的提高体现了近年来植被覆盖的提高体现了近年来的退耕还林还草、禁牧圈养等的退耕还林还草、禁牧圈养等生态建设工作所带来的生态自生态建设工作所带来的生态自然恢复过程，而黄土高原腹地然恢复过程，而黄土高原腹地和山西中西部的植被退化和降和山西中西部的植被退化和降水减少等气候变化相关