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1、第十二章 景观生态学应用,第一节 自然保护 第二节 农区景观生态建设 第三节 城市景观生态建设 第四节 矿区生态恢复与重建 第五节 生态旅游与区域开发,第一节 自然保护,一、景观多样性与物种保护,景观多样性是景观水平上生物组成多样化程度的表征。在较大的时空尺度上，景观多样性构成了其他层次生物多样性的背景，并制约着这些层次生物多样性的时空格局及其变化过程。生物多样性包括了遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。根据景观多样性的研究内容可以将其划分为3种类型，即斑块多样性、类型多样性和格局多样性。其中类型多样性最为重要，它是景观异质性的度量，决定了景观空间格局和斑块的多样性。,景观多样
2、性的测定指标包括景观中的斑块数目、面积大小、形状、破碎度、分维数(斑块多样性)，类型多样性指数包括类型优势度、镶嵌度指数、丰富度(类型多样性)、生境破碎化指数、连接度、连通性和修改的分维数(格局多样性)。斑块多样性是指景观中斑块的数量、大小和斑块形状的多样性和复杂程度。,格局多样性多考虑不同类型的空间分布，同一类型间的连接度和连通性，相邻斑块间的聚集与分散程度。它对自然保护的意义主要体现在景观生态规划和设计上。通过景观空间格局对生态过程的影响研究，寻求合理的景观配置，提高景观的物质流的利用效率和营养元素的循环效率；通过景观连接度和连通性的研究，正确地理解景观生态规划与管理的原理，不仅要提高景观
3、中各单元之间的连通性，更重要的是增强景观单元之间的连接度。为了抑制物种多样性的减低，在影响生物种群的重要地段和关键点，应保留生物的生境地或在不同生境地之间建立合理的廊道。道路的建设往往割断景观中动物迁移、觅食的路径，降低景观中各单元的连接度。通过景观连接度的分析，可以发现不同景观单元所起的作用。在动物经常出没的地方，道路可以修建成隧道、桥梁等以减少对动物迁移的阻隔作用。在城市地区，可以在城市外侧的动植物园、自然保护区及野生生物群落之间建立廊道或暂息地，将被保护的动、植物和自然生境斑块联系起来。,二、生物多样性保护的景观生态规划与设计,景观生态规划从景观空间布局和景观要素设计的角度出发提出了一些
4、有利于生物多样性保护的方式，为自然保护区及国家公园的建立和科学管理提供了有效的指导。景观生态安全格局对控制生态过程的战略意义体现在以下3个方面：主动优势，景观生态安全格局组分一旦被某生态过程占领后，就有先人为主的优势，有利于过程对全局或局部的景观控制；空间联系优势，有利于在孤立的景观元素之间建立空间联系；高效优势，为生态过程控制全局，或局部在物质、能量上达到高效和经济的目的。,以生物保护为例，一个典型的景观生态安全格局包含源、缓冲区、源间联接、辐射道和战略点等。具体而言，农业安全格局由农田保护地面积、保护地数目和保护地之间的关系构成，并与人口和社会安全相对应，使农业生产过程得以维持在相应的安全
5、水平；视觉安全格局由对视觉有关键影响的局部、点及位置关系所构成，使环境的视觉过程得以维持在某一水平上；文化安全格局由对乡土文化有关键影响的局部、点及位置关系所构成，使地方精神与乡土文化过程得以维护。,景观生态安全格局的识别，首先是确定源；其次是建立阻力面，并根据阻力面来判别安全格局。最后根据阻力面的空间特征来判别包括缓冲区、源间联接、辐射道和战略点在内的景观生态安全格局的其他组分，并绘制不同安全等级水平的野生生物保护格局图。自然保护区或国家公园的经营目标是通过不同的功能结构来实现的，联合国教科文组织实施的“人与生物圈”(MAB)计划中对生物圈保护区制定了功能分区的标准，即一个生物圈保护区应有核
6、心区、缓冲带和过渡区等3个功能区构成，相互之间构成圈层结构。我国的自然保护区也照此划分，对缓冲带的宽度一般要求不低于500m。,自然保护区的空间结构设计是决定自然保护区经营成功的重要因素，下述设计方式被普遍认为对自然保护是有效的，对克服人为干扰有积极的作用，即：建立绝对保护的栖息地核心区；建立缓冲区以减少外围人为活动对核心区的干扰；在栖息地之间建立廊道；适当增加景观异质性；在关键性部位引入或恢复乡土景观斑块；建立物种运动的“跳板”以连接破碎生境斑块；改造生境斑块之间的质地，减少景观中的硬性边界频度以减少生物穿越边界的阻力。,自然保护区景观规划和设计必须遵循以下原则：生物保护优先原则，考虑保护目
7、标物种的生态特性和种群最小生存能力，根据生物物种对自然环境的需求进行核心斑块、缓冲区和廊道设计； 系统与个体相结合的原则，自然保护区的建立不仅是针对某一目标种群，而且也要考虑目标种群所赖以生存的景观空间，因此必须注意不同斑块之间的相互联系，建立合理的缓冲区和生境廊道，在加强栖息地之间联系的同时，促进生物种群之间的基因交流； 综合性原则，影响生物生存的景观因子十分复杂，设计时不能仅仅考虑某一个或几个景观因子，要综合考虑所有的因子及其组合类型。在景观适宜性评价的基础上，设计合理的核心区、缓冲区和生境廊道。,第二节 农区景观生态建设 一、欧洲农业景观生态建设的发展,近年来，随着现代农业的发展，欧洲出
8、现粮食过剩，有越来越多的农田无需耕种，从1965年到1983年，欧洲退耕的农田达11107hm2山，占总面积的8。多余的农田为退耕还草还林，建设风景旅游区提供了机会，使人们可以去改善景观。对此，是让多余的农田自行演替，还是重新进行景观规划和建设，将决定欧洲未来的农业景观质量。1988年在荷兰召开了“欧洲景观的未来”国际会议，其中心议题便是“变化着的农业，变化着的景观”。,丹麦学者研究了现代技术对农业的影响，提出了景观发展的两种前景：分离的景观，即视觉、功能和经济高度分离；异质化景观，有大小不同的租用地，建立保护性的廊道格局，增加永久性草地等特征。在此基础上提出了农业景观发展的综合战略。 英国对
9、环境敏感地区实施景观监测方案，将评价结果作为农业景观规划和管理的依据。 荷兰则提出一项长期政策的建议，其要点是：对该地区的景观结构是维护还是更新做出明确判断；促进土地其他潜在用途的发挥，特别是自然和旅游价值的潜力；肯定和加强高度城市化地区农业的地位。,欧洲的景观生态学家对各类景观的固定格局和影响因素进行了分析，并与各种农业系统发展趋势进行叠加研究，总结出未来景观变化的几种类型，如持续型、退化型、断裂型等。在此基础上采取积极介入的方式提出欧洲农业景观4种体现不同政策的前景，每一种前景都用地图加以说明。第一种前景强调了自由价格和市场经济的影响，生产集中，对环境质量和景观的舒适程度带来较明显的消极影
10、响；第二种前景是提高专业化生产和环境现有质量；第三种前景则强调维护景观的自然和文化价值；第四种前景将改善景观和环境质量放在第一位。总体来看，欧洲农业景观建设的策略有两种，一种是低投入低产出的持久系统的替代性策略，有利于保持农业的灵活性和恢复生产的能力，一旦粮食开始不足的话，农业生产可以较容易地适应新的形势；另一种是退耕还林还草，取代机械化、化肥化的消耗性农业，以减少集约化农业造成的环境压力，造成一个物种丰富，景观适宜的生态系统。,二、中国农业景观生态建设,中国作为一个文明古国，农业历史长达8000年。我国劳动人民在长期的生产实践中创造出许多成功的景观生态建设模式，比如珠江三角洲的基塘系统，黄土
11、高原的小流域综合治理，北方风沙半干旱区的林、草、田镶嵌格局和平原农田区的防护林网络。这些农业景观生态建设模式至今仍然充满了丰富的科学内涵，体现了中华民族尊重自然，追求与自然和谐，注重持续发展的“天人合一”的哲学思想。,五种景观生态建设类型 ：,（一）湿地基塘体系景观模式 （二）沙地田、草、林体系景观模式 （三）平原区农田防护林网络体系景观模式 （四）南方丘陵区多水塘系统景观模式 （五）黄土高原农、草、林立体镶嵌景观模式,第三节 城市景观生态建设,一、城市空间扩展与景观动态,城市物质形态的空间发展以向外部扩展和内部重组的方式进行，形成新的城市形态结构来适应城市现代化发展的需要。城市将通过用地和空
12、间的扩展来增加城市容量，以接纳新的活动内容，支持城市的活力。伴随着城市在地域上向外扩张，城市内部将根据运转效率规律进行城市功能的重新组合，其主要表现为城市中心地区或区位优越地区的公共性加强，第三产业的职能不断强化，地价上升，均质度提高；工业区逐步向外围迁移，居住区则相应扩大或调整，城市的功能分区日显突出；同时在城市的外部出现了一个城乡交错带，突破了传统的城市工业和乡村农业这种截然分明的地域经济结构。,城乡交错带从空间上来看，不稳定和不确定性强；从时间上来看，则比较短暂。它既是我国目前社会经济发展十分活跃的地带，又是人地关系严峻，矛盾比较尖锐的区域。环境公害、生态价值区和可开发资源都主要发生在这
13、一地区。城乡交错带一方面通过建立若干现代化城镇居住区，以吸引大量城市核心区的疏散定居人口，使核心区的城市化能量向边缘地区转移积聚；另一方面，当这一地区的城市化能量集聚到一定的程度，就要向外扩张，使核心区向外围扩大，以外延型的城市化转为核心区，变郊区农业人口为城区非农业人口。因此城乡交错带的空间并不是固定的，而是城市化过程的体现。,肖笃宁等(1990)定义了基于土地利用的城市化指数(Iu)： 式中： A=(工业仓储+城镇居住+文教+交通+公共绿地+待开发)/N B=(菜地+果园+鱼塘)/N N=农业用地(水田+旱地+菜地),一般而言，城市化的过程对城乡交错带的景观格局有显著影响，在城市化初期，当
14、异质性的城市景观进入以农业景观为基质的区域时，将使景观的多样性和均匀度逐渐增加，景观被分割，导致区域破碎度增加，斑块数量多而面积较小；城市的进一步发展，大量的农田、水面和农村居住景观斑块迅速减少；进入城市化末期，注重规模效应和滚动开发使城市景观成片出现，斑块面积增加，破碎化降低，景观的多样性和均匀度减少，景观变得单调，到处充满着鳞次栉比的建筑物。 城市物质形态的扩展是以城市结构扩展为基础的，城市结构的扩展方式主要有单核生长的同心圆扩展、轴向生长的带状扩展模式、多核生长的延连扩展模式和多核生长的结构重组模式。,城市景观的出现，是以大量的大田、菜地和水体在内的半人工和自然景观消失为代价的。大田和菜
15、地不仅在数量上减少，在斑块的规模上也逐渐减小，但水体的破碎度则进一步加大。成为最终消失前的反弹。以公共绿地景观为代表的城市中半自然景观的增加则远低于半自然景观的减幅。由于大片城镇景观是逐渐向外扩张的，因此随着区域城市化水平的增加，城市干道两侧地带的景观呈现出多样性和均匀度先上升后下降，而破碎度则持续减小，表明区域城市化的发展最终将被大量人工建造的同质景观所占据。城市干道两侧河流廊道和植被廊道对创造良好的景观格局和维持城市生态环境具有很大的意义。,二、城市景观生态建设,城市是典型的人工景观，将它与代表人工自然景观的农村进行对比，在空间结构上它属于紧密汇聚型，斑块组成大集中、小分散；而农村景观则表
16、现为一种离散空间的镶嵌格局，斑块组成小集中、大分散。在功能上，城市景观表现为高能流、高容量，信息流的辐射传播以及文化上的多样性；而农村景观表现为低能流密度与低容量，信息的波动传递以及生态上的多样性；在景观变化的速率上二者更是相差甚大，城市景观变化快速，而农村景观变化相对缓慢。城市景观生态建设应注意将自然引入城市，使文化融人建筑，实现多元汇聚、便捷沟通、高密高流、绿在其中。,（一）城市绿地景观建设绿地是城市景观中最重要的生态要素，一般常用人均绿地面积和绿地覆盖率来衡量城市的绿化水平。但是以上指标有两个明显缺陷，一是由于建成区界限划分的人为性使基数面积变化产生绿地率的差异，二是未反映绿地分布的空间
17、格局，未考虑到居民实际上所能享用绿地的情况。景观可达性是指从空间上任意一点到达该景观的相对难易程度，可用距离、时间、费用等指标衡量。可达性实际上反映了景观对某种水平运动过程的阻力，因而可通过绿地景观的可达性来衡量绿地为城市居民提供服务的可能性或潜力。,（二）城市景观廊道建设不同的城市结构形态可以产生不同的环境效应，在同心圆、带状、方格状、环射状与星状等城市形态中，以星状城市景观对消除大气污染的效果最好。由于城市中心梯度场和廊道效应梯度场的存在，在单纯经济利益的驱动下，城市空间扩展通常存在着“摊大饼”的现象，这将严重破坏城市合理的景观结构与生态平衡。城市廊道效应是指建成区扩展沿交通干线呈触角式增
18、长，其强度随廊道等级高低而变化。城市景观由初级同心圆结构经过带状、十字状、星状、多边形等演化阶段达到高级同心圆结构，形成了成熟期大城市所特有的同心圆状扇形扩展的环射型蛛网结构。自然廊道的存在有利于吸收、排放、降低和缓解城市污染，减少中心区人口密度和交通流量。因此，将自然廊道体系纳入城市发展规划，形成自然廊道与人工廊道相间分布的星状分散集团式景观格局，可以有效地阻止建成区摊大饼式发展所造成的生态恶化。这种景观格局意味着在充分发挥人工廊道经济效益的同时，根据廊道最大综合效益理论，使部分水面、农田向大型公园、游乐场、度假村以及现代化蔬菜生产保护地等高效益用地等级转化，迫使位于廊道附近的分散集团向远处扩散。,
