景觀生態(tài)學講義第4-6章

1、 第四章景觀動態(tài)變化景觀變化的驅(qū)動因子景觀變化是一個與時間和空間尺度有關的過程。如小尺度變化（光合作用）；中尺度變化（群落演替）；大尺度變化（生物進化）。促使景觀變化的主要驅(qū)動力是干擾。分為（1）人為干擾；（2）自然干擾。1.1地貌演變過程地貌過程是景觀變化的最基本的驅(qū)動力，也是影響景觀最久遠的因子。地形變化一般都發(fā)生在大尺度上。山地、平原的形成。黃土高原較為平坦的塬，經(jīng)過流水沖刷形成縱橫交錯的破碎地貌。沙漠的侵襲，使農(nóng)田景觀變?yōu)樯车亍?.2氣候演變過程氣候也是影響景觀最久遠的因子之一。相同的地貌類型，由于氣候的差異，也會造成景觀的差異。在同樣的風沙地貌區(qū)，由于氣候不同，所發(fā)育植被的不同，而使

2、景觀不同。同樣是石灰?guī)r地貌，在南方可發(fā)育成石林，而在北方就不會。生物過程物種進化造成群落結構和外貌的變化。動物種群的遷徙是景觀變化的重要反饋，因此，生物是景觀中的敏感指示物。動物利用景觀異質(zhì)性，同時也為景觀異質(zhì)性作貢獻。景觀的異質(zhì)性有利于物種的分化，形成新的亞種或變種。土壤過程在相同氣候、地貌條件下，由于土壤不同而造成景觀不同，形成隱域性景觀。如高寒草原的沼澤濕地。1.5干擾過程自然干擾：火燒、水災、泥石流、蟲災等。人為干擾：資源利用，農(nóng)業(yè)化過程，國土設施建設，決策因素等。人類活動對景觀的影響自然景觀人類活動影響少，基質(zhì)的連通性高，斑塊和廊道密度低，物種多樣性豐富。多為環(huán)境資源斑塊。管理景觀有

3、一定的人為活動，如牧場、風景區(qū)等。景觀中有小村莊出現(xiàn)，道路建設使基質(zhì)的連通性下降，物種多樣性可能增加，也可能減少，景觀中存在一些干擾斑塊。種植景觀農(nóng)區(qū)為典型的種植景觀。種植景觀中村莊發(fā)展迅速，導致廊道和網(wǎng)絡的發(fā)展，動植物群落大部分為人工群落。與管理景觀相比，斑塊密度增加，干擾斑塊減少，引進斑塊增多，物種多樣性降低。種植景觀與農(nóng)業(yè)發(fā)展密不可分，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和集約化農(nóng)業(yè)形成的種植景觀大不相同。郊區(qū)景觀景觀斑塊類型多樣，異質(zhì)性很強，由于廊道和網(wǎng)絡結構增加，基質(zhì)的連通性很低引進斑塊和殘存斑塊較多，景觀多樣性高。城市景觀完全為引進斑塊，由街道和小區(qū)構成。干擾斑塊殘存斑塊資源斑塊引進斑塊12345從

4、自然景觀到城市景觀的變化，可得出如下發(fā)展趨勢：引進斑塊增加，干擾和環(huán)境資源斑塊減少，斑塊密度增大，廊道和網(wǎng)絡增加。景觀的穩(wěn)定性3.1景觀變化曲線研究景觀變化，主要是研究景觀中某些參數(shù)隨時間變化的規(guī)律。如斑塊形狀、基質(zhì)孔隙度、廊道寬度、生物多樣性、群落演替速率等。曲線波動幅度反映了景觀變化的大小，波動頻率則反映景觀變化是否規(guī)則，從而判斷景觀的穩(wěn)定性。根據(jù)曲線變化的規(guī)律，就可以模擬和預測景觀變化趨勢。如利用時間序列法，馬爾科夫過程等方法。3.2景觀穩(wěn)定性參數(shù)曲線沿水平線上下波動的幅度和周期具有統(tǒng)計特征，則該景觀就是穩(wěn)定的（Stable）；如果一個小的干擾就使曲線不再圍繞中心位置擺動，該景觀就是不穩(wěn)

5、定的。穩(wěn)定性需要一定的負反饋。景觀穩(wěn)定性的若干特征（1）景觀中穩(wěn)定和亞穩(wěn)定態(tài)元素占主導；人類活動干擾不超過景觀的承受力。（2）景觀結構的多樣性和復雜性，以及景觀異質(zhì)性有助于保持景觀結構和功能的穩(wěn)定。同質(zhì)性有利于干擾的蔓延，如病蟲害、火災等。（3）景觀系統(tǒng)的開放性有利于景觀穩(wěn)定性，如流域的上下游暢通，可減少洪災，裸地斑塊的恢復需要接受外界種子傳播等。（4）物種和遺傳多樣性有利于景觀穩(wěn)定和恢復。因此，物種多樣性原理是景觀生態(tài)學的重要原理之一。景觀變化力的分析干擾強度就是景觀變化的驅(qū)動力。穩(wěn)定性好的景觀，能忍受較強的作用力，如熱帶雨林；反之，則較差，如荒漠，黃土高原等。景觀的穩(wěn)定性，主要決定于景觀中

6、各個要素的比例及構圖。景觀變化的生態(tài)環(huán)境效應如果將景觀與土地等同，景觀變化實際就是土地利用變化。景觀變化包括土地性質(zhì)變化（草地耕地），土地空間格局變化（斑塊大小、分布）等。在10年的時間尺度上，景觀變化的驅(qū)動力主要是人為活動。景觀變化的負面影響（1）土地利用和土地覆被變化；（2）大氣污染和酸雨；（3）水土流失導致景觀破碎化；（4）水污染，水資源減少；（5）土地沙漠化，植被生產(chǎn)力下降；（6）生物多樣性降低；（7）城市化過程加快，導致自然景觀減少。景觀變化的正面影響合理利用土地成為生態(tài)環(huán)境改善的根本措施。生態(tài)建設的產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)化。黃土高原：自給型農(nóng)業(yè)，生態(tài)型林業(yè)，商品型畜牧業(yè)。山戴帽，樹

7、纏腰，腳穿草。景觀變化的動態(tài)模擬景觀動態(tài)模擬就是把生態(tài)系統(tǒng)真實的空間與時間變化的變量隨機地納入模型中，在不同尺度上解決一個區(qū)域中各種生態(tài)過程，因此，研究景觀變化能更好地了解景觀結構變化對其功能的影響。景觀動態(tài)模擬的特點景觀模型增加了空間維，異質(zhì)性過程導致空間復雜性。不同空間尺度，模型參數(shù)具有不同的含義。因而既要考慮時間，也要考慮空間。（1）在空間動態(tài)模型的基礎上把生態(tài)學機理模型的建摸方法引進；（2）在生態(tài)學模型中引入空間坐標。景觀動態(tài)模型可表述為：X=f（x,y）t+Attt即從時間t到厶t時景觀的空間格局變化。Xt是在t時刻的空間形式，Yt為空間坐標變量，它直接影響景觀類型間的相互轉(zhuǎn)換。目前

8、，景觀動態(tài)模型主要側(cè)重于兩個方面，（1）空間動態(tài)，強調(diào)非生物過程和空間位置變化的描述，（2）側(cè)重種群對景觀變化的動態(tài)反應（Metapopulation）o5.2景觀模型的分類（1）隨機模型隨機模型關注景觀空間變化。隨機模型試圖把空間信息與概率分布相結合，由轉(zhuǎn)移概率模型演化而來，由馬爾科夫過程理論發(fā)展而來，例如地統(tǒng)計學可解決景觀的空間依賴性等問題。一種景觀要素在一定時期內(nèi)分別向其余各種景觀要素類型轉(zhuǎn)變的百分率，稱為轉(zhuǎn)移概率。例如，某一景觀有A、B、C、D四種要素類型，如果轉(zhuǎn)移概率不變，我們就認為它們之間是平衡的，即P12=P21，但就過程而言，景觀顯然已經(jīng)變化了。1954年1978年1991年人

9、工林天然林灌草叢裸地080.374.6124.7378.4721.61236.42451.41598.1571.3771.589.1運用轉(zhuǎn)移概率的方法應十分小心，因為馬氏過程描述的是事物的隨機過程，而景觀變化并不是隨機的，尤其人為景觀更是如此。再者，轉(zhuǎn)移概率在其變化過程中也不應是常量，而是隨時間變化的隨機變量。景觀要素類型轉(zhuǎn)移矩陣形式R時期R+1時期ABCDAP11P12P13P14BP21P22P23P24CP31P32P33P34DP41P42P43P44(2)機理模型注重景觀過程的動態(tài)變化，如動力學模型，強調(diào)尺度轉(zhuǎn)換。機理模型是現(xiàn)在研究的重點。地表動力學模型(Landsurfacedyn

10、amicsmodel):主要用于模擬土壤一植被一大氣系統(tǒng)中能量和水分的動態(tài)平衡。生物地球化學模型(Biogeochemicalmodel):Bottom-Up模型：主要模擬植被生產(chǎn)力形成與土壤養(yǎng)分和水分的動態(tài)變化過程。這些模型將植被生產(chǎn)力形成與土壤碳和氮循環(huán)聯(lián)系起來，從而揭示生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力形成和生物地球化學過程的機理。TEM模型是依據(jù)以下關系建立起來的，其概念模型見下圖。圖1.陸地生態(tài)系統(tǒng)概念模型(TEM)TEM模型的函數(shù)關系為：GPP=Cmaxf(Par).f(Leaf).f(T).f(Ca,Gv).f(Ns)式中：GPP為總第一性生產(chǎn)力，C為最大碳同化率，Par光合有效輻射，Leaf葉面積

11、指數(shù)，T為大氣溫度，Ca為CO2濃度，Gv為植被冠層傳導系數(shù)，Ns是土壤可吸收氮的含量。5.3景觀模擬的步驟（1）數(shù)據(jù)來源航空相片數(shù)字遙感圖象出版物和統(tǒng)計資料空間數(shù)據(jù)基礎數(shù)據(jù)共享和模型交融（2）景觀模型的建立景觀整體變化模型：研究景觀中某一要素值的變化。式中，x是景觀要素的變化量，fx）是變量x的函數(shù)，t是時間。景觀整體模型不提供景觀變化的具體位置和構圖，而只關注景觀要素的變化量。dx/dt=f（x）景觀空間模型：不僅預測景觀要素變化的數(shù)量，還能輸出景觀要素變化的構圖。5.4景觀模型的發(fā)展從景觀空間變化到景觀過程變化從單一尺度到多尺度的景觀變化從現(xiàn)狀模擬到強調(diào)驅(qū)動力分析從宏觀變化到微觀機理的模

12、擬。實例研究我國干旱、半干旱地區(qū)荒漠化土地的動態(tài)變化模擬以甘肅民勤縣和內(nèi)蒙古伊金霍洛旗為例引言荒漠化的成因和機理是荒漠化學科研究的核心內(nèi)容,世界各國的科學家對此進行了許多有益的探討1,2,3,4,他們從不同的時空尺度分析了氣候變化等自然因素和人為活動對環(huán)境變化和土地荒漠化的影響5,6,7,8。就現(xiàn)代荒漠化而言,人為活動對土地資源的破壞,諸如亂墾土地、濫伐濫采林草和過度放牧等不合理的土地利用方式是導致干旱地區(qū)(包括半干旱和亞濕潤干旱區(qū))土地退化的最直接原因3,9,10,11,12。土地利用中的人為因素是人口密度、文化傳統(tǒng)及土地利用方式等因子的函數(shù)5,研究荒漠化的成因和機理,必然要涉及到人為因素對

13、現(xiàn)代荒漠化過程的影響。不少學者對此進行了多方面的研究,包括:人口遷移和數(shù)量變化對土地生態(tài)系統(tǒng)退化的影響2，13;人為活動造成土地退化及其對生物多樣性的影響14;土地開墾及其耕作制度與防止土地退化的關系15;不同的放牧強度與草地退化的關系16,17;荒漠化地區(qū)土地承載力與土地退化的關系2;林木資源的合理經(jīng)營和利用與荒漠化的關系18;干旱地區(qū)地下水資源的不合理利用造成植被退化、生物多樣性變化及荒漠化的關系19等。由于我國荒漠化地區(qū)社會經(jīng)濟狀況相對落后,土地生產(chǎn)力水平不高,人口的增長對糧食和肉食需求的增加,使土地面臨愈來愈大的壓力;對土地投入不足和經(jīng)營管理粗放,使得這些地區(qū)土地退化日趨嚴重。本文試圖

14、從土地利用的角度,分析荒漠化地區(qū)人口增長與土地荒漠化的反饋關系,并以甘肅民勤縣和內(nèi)蒙古伊金霍洛旗為例,模擬30年內(nèi)我國干旱、半干旱地區(qū)因人口增長導致亂墾土地,進而造成荒漠化土地擴展的動態(tài)趨勢。由于人為活動與土地荒漠化的關系十分復雜,建立一個確定的人口增長與土地退化的關系常常是頗為困難的1,至今尚未見類似的研究報道,本文僅對此作一初步嘗試。研究方法2.1研究區(qū)域概況民勤縣位于甘肅河西走廊東北部的石羊河下游，地理位置107。20,111。30衛(wèi),37。30,39。207。海拔12001500mm左右。氣候?qū)贉貛Ц珊荡箨懶詺夂?；石羊河為全縣地表水資源的唯一來源,進入80年代以來，地表徑流量不足2X1

15、08m3/a;地下水可開采量為1.17X108m3/a。全縣土地總面積159X104hm2,其中耕地7.5X104hm2,林地4.8X104hm2,草地38.7X104hm2?？?cè)丝诩s24萬人。伊金霍洛旗位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原東南部。氣候?qū)贉貛О敫珊荡箨懶约撅L氣候，地下水主要埋藏于白堊系疏松砂巖和第四紀風積洪積巖層中,其補給來源主要來自大氣降水和沙漠凝結水,地下水可開采模數(shù)為2.4X104m3/mk2.a。全旗共有土地面積59.3X104hm2,其中耕地4.5X104hm2,林地13.3X104hm2,草地34.1X104hm2?？?cè)丝诩s15萬人。模型的建立和參數(shù)的選取慈龍駿、劉愛民等將我國荒

16、漠化土地系統(tǒng)劃分為種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和人口等若干子系統(tǒng),分析了這些子系統(tǒng)之間的相互作用機理和反饋關系。并參照生態(tài)系統(tǒng)中多群體相互作用關系模型，建立了現(xiàn)代荒漠化過程的演化模型，可簡單表示如下4,20：.x.l-x，-丫B.(1-x.)-dx，i=1,2,ndtiiiijii其中，xi（i=1,2,n）表示各子系統(tǒng)的動態(tài)；13.（z,j=1,2,n）表示系統(tǒng)的內(nèi)部結構，即各子系統(tǒng)間的相互作用系數(shù)；a.（i=1,2,n）表示外界對系統(tǒng)投入的控制參量。根據(jù)他們的研究結果，本文對甘肅省民勤縣和內(nèi)蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗的土地利用方式和生態(tài)經(jīng)濟過程及其與土地荒漠化的關系進行系統(tǒng)分析，建立土地利用方式和生態(tài)經(jīng)

17、濟過程的反饋模型，并運用系統(tǒng)動力學方法，建立了一個與式（1）等價的系統(tǒng)動力學模型（差分形式），模擬30年內(nèi)該兩地區(qū)因人口增長導致土地開墾面積增加，荒漠化土地面積擴大的動態(tài)變化過程；通過模型靈敏度分析，找出制約其社會經(jīng)濟發(fā)展和土地荒漠化的關鍵因子，并預測土地荒漠化的發(fā)展趨勢。模型參數(shù)主要來源于：甘肅省民勤縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會編甘肅省民勤縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃報告（內(nèi)部發(fā)行,1990）和伊克昭盟農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會編伊克昭盟農(nóng)業(yè)區(qū)劃（內(nèi)蒙古人民出版社,1990）。野外實地調(diào)查。如天然草地生產(chǎn)力、水資源利用系數(shù)、每年的土地開墾面積等。有關科技論文和書籍中發(fā)表的研究成果及數(shù)據(jù)。通過一定的數(shù)學方法，如回歸分析、時間序列分析等

18、獲得數(shù)據(jù),如糧食單產(chǎn)、作物需水量、人口增長量等。結果與討論土地利用反饋模型民勤縣、伊金霍洛旗人口增長與土地利用一生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)反饋模型分別見圖1和圖2。從反饋模型可以看出，民勤縣和伊金霍洛旗的土地系統(tǒng)結構和土地利用方式具有相似的特征,土地的現(xiàn)代荒漠化過程亦頗為相同。一段時期以來由于人口數(shù)量增加導致對糧食和畜產(chǎn)品需求的增加，使得土地系統(tǒng)承受愈來愈大的壓力；受干旱、半干旱地區(qū)自然條件和社會經(jīng)濟狀況的制約，這些地區(qū)對土地的投入還不可能有大幅度提高，因而土地生產(chǎn)力水平在總體上不高，不得不依靠增加耕地面積，擴大家畜養(yǎng)殖規(guī)模來滿足人口增長對食物的需求。這種粗放的生產(chǎn)經(jīng)營方式，以及新墾耕地防護體系建設滯后等原

19、因，極易造成新墾土地的風蝕并使周邊尚未開墾的土地沙化。土地開墾造成草地面積的減少和家畜數(shù)量的不斷增加，使天然草地的過牧現(xiàn)象愈發(fā)嚴重；干旱地區(qū)因耕地面積擴大而過度抽取地下水,使得天然草地的地下水位下降，草地的生產(chǎn)力降低，以上因素更加重了草地植被的退化。3.2開墾對荒漠化土地擴展的影響圖1.民勤縣土地利用系統(tǒng)反饋模型Fig.1ThefeedbackmodeloflandusesysteminMinqincounty民勤縣由于地處干旱區(qū)，耕地用水完全依靠灌溉，因而耕地面積的擴大受水資源總量的限制；而地處半干旱區(qū)的伊金霍洛旗，其耕地除少部分為灌溉土地外，多數(shù)為雨養(yǎng)的旱作農(nóng)地,耕地面積的擴大也主要是旱作

20、土地面積的擴大。圖3給出了民勤縣和伊金霍洛旗模擬期內(nèi)耕地面積變化的模擬結果?？梢钥闯?，兩個地區(qū)耕地面積均表現(xiàn)為隨時間變化而呈指數(shù)級增加的趨勢，但伊金霍洛旗的耕地面積增長幅度要明顯高于民勤縣；兩個地區(qū)模擬初期的耕地面積增長幅度要明顯大于后期,這是因為模擬初期的人口增長率要高于后期,而土地生產(chǎn)力水平較后期落后之故。如模擬初期(19901996年),民勤縣和伊金霍洛旗的耕地面積平均增長幅度分別為1034.45hm2/a和1608.9hm2/a,而模擬后期(20142020年)則分別為154.5hm2/a和248.3hm2/a。圖2.伊金霍洛旗土地利用系統(tǒng)反饋模型Fig.2Thefeedbackmod

21、eloflandusesysteminYijinhuoluocounty根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟發(fā)展水平,以每增加1千人所需開墾的耕地面積(A/P)為指標,可進一步揭示人口數(shù)量變化對耕地面積的影響。從圖4可見,民勤縣1990年和2020年的A/P值分別為329.6hm2/th.P和144.5hm2/th.P,而伊金霍洛旗則為975.2hm2/th.P和423.2hm2/th.P,伊金霍洛旗的A/P值是民勤縣的29倍以上。表明每增加1千人,半干旱地區(qū)需要開墾的土地面積比干旱地區(qū)大得多。這是因為半干旱區(qū)旱作土地的生產(chǎn)力較干旱區(qū)的灌溉土地要低,因而半干旱區(qū)需要開墾更多的土地才能養(yǎng)活相同數(shù)量的人口。隨

22、著社會經(jīng)濟的發(fā)展,土地投入的增加及糧食作物新品種的不斷引進,土地管理的集約化程度的提高,土地生產(chǎn)力有所提高;同時,人口增長速度將有所減緩,因而在模擬后期民勤縣和伊金霍洛旗兩地區(qū)的土地開墾速度有所減25,00020,00015,00010,0005,0000199019962002200820142020年份Theyear年份Theyear圖4.伊金霍洛旗、民勤縣未來30年每增加千人需要開墾的耕地面積Fig.4TheincreasedcultivatedareainYijinhuoluoandMinqincountywithperthousandpeopleincrementinthecomin

23、g30years慢,A/P值也逐漸下降。圖3.伊金霍洛旗、民勤縣未來30年耕地面積的變化趨勢Fig.3TheTrendofcultivatedlandareainthecoming30yearsinYijinhuoluoandMinqincounty.盲目開墾土地使得民勤縣和伊金霍洛旗的荒漠化土地不斷擴大。模擬結果顯示,模擬初期(19901996年)，民勤縣和伊金霍洛旗兩地的荒漠化土地平均增長幅度分別為635.8hm2/a和1275.2hm2/a;而模擬后期(20142020年)，其平均增長幅度則分別為143.9hm2/a和188.7hm2/a,表現(xiàn)為初期荒漠化土地擴展較快,后期有所變緩的趨勢

24、。模擬結果還顯示,地處半干旱區(qū)的伊金霍洛旗在模擬期內(nèi)其荒漠化土地擴展速率要大于干旱區(qū)的民勤縣,例如模擬初期,伊金霍洛旗的荒漠化土地面積平均增長幅度是民勤縣的2倍;模擬后期,前者則為后者的1.3倍。這一結果說明,在相似的人口增長速度和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況下,半干旱地區(qū)的荒漠化發(fā)展速率將比干旱地區(qū)更快,遭受荒漠化危害的程度更為嚴重,因而防治荒漠化的任務也更加艱巨。由此可見,民勤縣和伊金霍洛旗荒漠化土地面積的變化是與人口數(shù)量的變化和土地開墾強度密切相關的,荒漠化土地面積的擴展與耕地的增加趨勢相一致。即模擬初期的平均擴展速率要大于模擬后期。其原因主要是隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,土地生產(chǎn)力有所提高,人口增長率逐漸

25、下降,土地開墾速度減慢,使得荒漠化土地擴展速率趨緩。民勤縣和伊金霍洛旗模擬期內(nèi)荒漠化土地面積動態(tài)變化見圖5,由該圖所示,未來一段時期,該兩地區(qū)的荒漠化面積隨人口的增長將會進一步擴大。圖7.伊金霍洛旗、民勤縣未來30年荒漠化土地面積增長量Fig.7Theincrementofdesertificationareainthecoming30yearsinYijinhuoluoandMinqincounty.模型靈敏度分析表明,對干旱區(qū)的民勤縣而言,其土地利用結構和土地荒漠化的擴展與人口增長率和耕地的灌溉需水量關系較為密切,而地處半干旱區(qū)的伊金霍洛旗則對人口增長率和單位面積糧食產(chǎn)量較為敏感。由此可以

26、認為,決定我國干旱、半干旱區(qū)土地開墾速度并導致荒漠化發(fā)生和發(fā)展的主要人為因子是人口數(shù)量、水資源利用效率和土地生產(chǎn)力狀況。這三者又是與這些地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平、人口和土地管理政策密切相關的,因而控制荒漠化地區(qū)的人口數(shù)量,加大對土地的投入,優(yōu)化土地生產(chǎn)方式和經(jīng)營管理水平,是防治荒漠化的根本戰(zhàn)略方針。實踐上應注重合理布局種植業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)的比例,發(fā)展人工草地,建立集約化的農(nóng)林牧生產(chǎn)體系,使荒漠化地區(qū)的土地資源得以合理利用和保護,以保障其社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。結語荒漠化過程是一個復雜的土地退化過程,人類不合理開墾土地是導致現(xiàn)代荒漠化發(fā)生和發(fā)展的原因之一，由此所涉及的許多問題仍處于探索中,如對風蝕荒漠

27、化而言,土地開墾后的風蝕起沙對周邊未開墾土地的沙埋過程,開墾后土地的退化程度和荒漠化擴展速率與風沙運動及其防護體系建設的關系等問題,對揭示現(xiàn)代荒漠化的發(fā)生發(fā)展過程都是極為重要的。此外,人為活動的其它方面,如樵采、毀林及放牧等對土地退化的影響也是荒漠化機理研究亟待探討的問題。模擬期內(nèi),民勤縣和伊金霍洛旗兩地區(qū)耕地面積呈指數(shù)級增長,伊金霍洛旗的耕地面積增長幅度要明顯高于民勤縣。在現(xiàn)有的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟發(fā)展水平下,地處半干旱區(qū)的伊金霍洛旗每增加1千人所需開墾的土地面積是干旱地區(qū)民勤縣的2.9倍。天然草地面積的下降和家畜數(shù)量的增加,使得民勤縣和伊金霍洛旗兩地每羊單位占有的草地面積在模擬期內(nèi)分別下降了13

28、.1%和12.4%。民勤縣和伊金霍洛旗兩地荒漠化土地的擴展速率表現(xiàn)為模擬初期擴展較快,后期有所變緩。該趨勢說明,未來一段時期,我國干旱、半干旱地區(qū)的荒漠化土地將隨人口的增長而進一步擴大。模擬結果還顯示,地處半干旱區(qū)的伊金霍洛旗在模擬期內(nèi)其荒漠化土地擴展速率要大于干旱區(qū)的民勤縣,在相似的人口增長速度和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況下,半干旱地區(qū)的荒漠化發(fā)展速率要比干旱地區(qū)更快,遭受荒漠化危害的程度更為嚴重,因而防治荒漠化的任務也更加艱巨。模型靈敏度分析表明,決定我國干旱、半干旱區(qū)土地開墾速度并導致荒漠化發(fā)生和發(fā)展的主要人為因子是人口數(shù)量、水資源利用效率和土地生產(chǎn)力狀況。而這三者又是與這些地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平

29、、人口和土地管理政策密切相關的。第五章景觀生態(tài)分類與評價景觀生態(tài)分類土地分類方法評價（1）土地屬性分類按土地發(fā)生的固有屬性進行分類。分為植被途徑、自然地理途徑、綜合屬性途徑（2）土地景觀生態(tài)分類類似于自然區(qū)劃或分區(qū)。除最低一級是同質(zhì)斑塊以外，其余的分類均采用相似斑塊合并的方式。土地景觀分類在空間上沒有重復性。（3）土地能力分類以土地生產(chǎn)能力為出發(fā)點，對土地進行分類。實際是土地進行等級劃分。以質(zhì)定等，以量定級。1.2土地屬性分類（1）植被途徑如我國的植被分類。中國植被分類系統(tǒng)采用三級分類。群落外貌、環(huán)境水熱條件和植物種類組成是植被分類的基本指標。植被型植被亞型群系組群系亞群系群叢組群叢（2）自然

30、地理途徑綜合考慮自然地理和人為因素，對土地進行分類。表5-1黑龍江省三江平原土地分類編號土地類型編號土地類型1棕壤低山丘陵地4黑土高平地2沙質(zhì)棕壤平崗地5泥炭土洼地3黑土緩坡崗地6草甸沼澤土山間谷地（3）綜合屬性途徑更為綜合的自然分區(qū)。如Canada的生物地理分類。首先基于氣候植被關系，劃分氣候大區(qū)、生物地理氣候區(qū)、生物地理氣候帶等其次，將水分環(huán)境分為旱生、中生、濕生和水生四類。土地景觀生態(tài)分類（1）景觀分類的特點分類等級與制圖比例尺相聯(lián)系高等級分類單位覆蓋面積大，低等級分類單位覆蓋面積小具有自然區(qū)劃的特點土地形態(tài)在景觀分類中最為重要利用遙感影像進行判讀和制圖（2）Netherland的土地分

31、類Zonneveld提出，在區(qū)域自然單元下（共同的地質(zhì)和地貌過程，以及共同的區(qū)域氣候），劃分為如下等級系統(tǒng)：土地系統(tǒng)組合，土地系統(tǒng)，土地片，生態(tài)立地（site）。（3）我國的土地分類土地類中地貌、植被型、土類土地型中地貌、植被亞型、土壤亞類土地組群系組、土層厚度等生態(tài)系統(tǒng)的服務功能及其評價生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵（1，生態(tài)系統(tǒng)服務功能的概念由自然生境、物種、生物學特性和過程所產(chǎn)生的物質(zhì)及其所維持的良好生活環(huán)境對人類的服務性能，稱為生態(tài)系統(tǒng)服務（ecosystemservice）。（2，生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵Costanza給出了17種生態(tài)服務功能，包含4個方面，生態(tài)產(chǎn)品、生態(tài)功能、生態(tài)效益、生態(tài)

32、美學。表現(xiàn)在：大氣化學成分調(diào)節(jié)氣候調(diào)節(jié)干擾調(diào)節(jié)水文調(diào)節(jié)水資源供應控制侵蝕保持水土土壤形成養(yǎng)分循環(huán)廢物處理傳粉生物防治物種避難所食物生產(chǎn)原材料供應基因資源休閑娛樂文化藝術2.2生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估生態(tài)系統(tǒng)功能與效益是地球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展要素。人們對生物資源的索取和利用是十分廉價的，往往只注重自然資源的直接消費價值，而忽略了生物圈和生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)價值，正是這種廉價導致了人們對生態(tài)系統(tǒng)功能的漠視和對資源利用的無度，往往忽略了其本身的實在價值。正確認識生態(tài)系統(tǒng)的價值，將生態(tài)價值納入經(jīng)濟體系，并給予正確地估價，使人們正確認識生態(tài)系統(tǒng)服務功能，以及對生態(tài)系統(tǒng)進行保育的重要意義

33、。生態(tài)價值的本質(zhì)，就是把生態(tài)保育與經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)系起來，使人們正確認識對生態(tài)建設的投入將得到巨大的生態(tài)回報?；谶@一認識，美國學者Costanza(1997)等人提出了生態(tài)系統(tǒng)價值評價的指標和估算方法。表52全球生態(tài)系統(tǒng)服務功能的年平均價值生物群落面積(106hm2)每1hm2價值($/hm2.yr)全球總價值(109$/yr)海洋36.355720.9河口18022.84.1森林4.99694.7濕地33014.84.9草原3.9232906陳仲新、張新時等人(2000)研究，中國生態(tài)系統(tǒng)效益價值如下表。由下表可見，中國生態(tài)系統(tǒng)每年提供的效益價值為1994年國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的1.73倍。僅

34、陸地生態(tài)系統(tǒng)就為當年GDP的1.25倍。全球生態(tài)系統(tǒng)效益價值為GDP單位1.82倍。Table53.中國生態(tài)系統(tǒng)效益的總體評價生態(tài)系統(tǒng)類型面積/km2單位價值/US$.hm-2.a-1總價值/108.US$.a-1森林129117713871790.75草地43498442321009.16紅樹林5759,9905.74沼澤濕地158597195803105.33河流/湖泊508438498432.06荒漠1499473耕地180291092165.87海洋47300005332521.96全國143300006309030.88中國陸地生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)效益價值低于全球平均水平。這與中國

35、人口眾多，對自然生態(tài)系統(tǒng)破壞較為嚴重有關。（1）南方省份ESV大于北方省份；（2）濕地面積大的省份ESV較高，如黑龍江?。唬?）邊遠省份ESV較高，如云南、海南等省，上海的ESV排名最低；（4）華北平原農(nóng)業(yè)歷史悠久，ESV較低。生態(tài)系統(tǒng)健康評價生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵生態(tài)系統(tǒng)健康的概念提出只有十余年，但現(xiàn)已成為生態(tài)學研究極具活力的領域健康的生態(tài)系統(tǒng)具有對干擾的彈性（resilience），保持著內(nèi)穩(wěn)定性（homeostasis）。生態(tài)系統(tǒng)健康的管理原理動態(tài)性原則等級原理有限性原理多樣性原理人類屬于生態(tài)系統(tǒng)原理生態(tài)系統(tǒng)健康評價由三項指標來測量，即：系統(tǒng)的活力、組織、彈性。表54生態(tài)系統(tǒng)健康度量內(nèi)容健康

36、成分有關概念相關度量起源領域可能的方法活力功能凈生產(chǎn)力生態(tài)學直接測量生產(chǎn)力凈生產(chǎn)力生態(tài)學組織結構多樣性指數(shù)生態(tài)學網(wǎng)絡法生物多樣性多樣性指數(shù)生態(tài)學彈性生長范圍生態(tài)學模擬模型生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)：HI=VxOxR式中：V為系統(tǒng)活力；0為組織指數(shù)，界于01之間；R為系統(tǒng)彈性指數(shù)，界于01之間。由于三種指數(shù)的具體統(tǒng)一標準還沒有制訂出，因此，生態(tài)系統(tǒng)健康評價還存在很大的人為性。生態(tài)系統(tǒng)綜合評價的內(nèi)涵對不同生態(tài)系統(tǒng)及其影響因子進行評價，深入了解生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)及其服務功能如國家和地區(qū)的生物多樣性評價、森林資源評價、草地資源評價、農(nóng)業(yè)資源評價等。（1）綜合評價的指標體系表5-5毛烏素沙地沙質(zhì)草地荒漠化現(xiàn)狀判定指標荒漠化評價指標生態(tài)系統(tǒng)尺度等級景觀尺度等級輕度中度重度極度輕度中度重度極度植被蓋度40-3030-2020-101040-3030-2020-108080-6060-407070-6060-400.40.4-0.30.3-0.20.2斑塊狀裸地占地率60草地開墾面積占調(diào)查區(qū)總面積30中度荒漠化面積占調(diào)查區(qū)面積1010-2020-3030-402）綜合評價的時空尺度轉(zhuǎn)換生態(tài)系統(tǒng)評價應包括各個尺度，不同尺度的生態(tài)平價指標應當不同。第六章景觀生態(tài)規(guī)劃與設計景觀生態(tài)規(guī)劃的概念與內(nèi)涵1.1概念與內(nèi)涵應用景觀生態(tài)學原理，通過景觀格局與