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防护林体系景观格局研究进展


防护林体系景观格局研究进展 防护林体系景观格局研究进展? 体系景观格局研究
陈俊华 1.2,慕长龙 2▲,朱志芳 2,郑绍伟 2,张发会 2 (1.成都理工大学, 四川 成都 610059; 2.四川省林业科学研究院,四川 成都 610081)

摘 要:防护林景观格局的研究能为防护林体系空间配置及结构优化提供理论依据。本文
综述了景观分类

、景观格局的分析与评价、景观格局与功能、景观格局研究方法在防护林景 观生态方面的研究现状,指出了防护林景观生态研究目前存在的问题和不足,同时,对今后 景观生态学在防护林的研究方面作了展望。

关键词: 关键词:防护林体系;景观格局;景观分类;景观评价;景观优化;展望 分类号: 文献标识码: 文章编号: 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: Review of Research on the Landscape of Protection Forest System Chen Junhua1,2 Mu Changlong2,Zhu Zhifang2,Zheng Shaiwei2,Zhang Fahui2
(1.Chengdu University of Technology ,Chengdu 610059;2.Sichuan Academy of Forestry,Chengdu 610081)

Abstract:The research of the landscape of the protection forest can provide the theoretica
l base for the spatial allocation and sturctrue optimization of protection forest system.In this paper, landscape classification, landscape’s analysis and evaluation,landscape and landscape function,the research approach of landscape were analyzed in the status of the landscape ecology of protection forest; pointed out the problem and deficiency of eclology research at the present.At the same time,the prospec of the landscape ecology in the futuer of the research of the protection forest was expounded.

Key words:protection forest system;landscape pattern; landscape classification; landscape
evaluation; landscape optimization; prospect 防护林(protection forest)是为了保持水土、防风固沙、涵养水源、调节气候、减少污 染所经营的天然林和人工林[1]。防护林体系空间配置,是指防护林体系的土地利用结构、林 种结构和林分系统的空间布局。 景观(landscape)是一个由不同土地单元镶嵌组成的、具有明显视觉特征的地理实体;它 处于生态系统之上,大地理区域之下的中间尺度;兼具经济、生态和文化的多重价值[2]。景 观格局(landscape pattern)是指景观要素在空间上分散或聚集的展布,它是景观组分的空间分 布和组合特征的表现, 是在景观内部的自然条件约束和人为活动影响双重作用下, 为了适应 [3] 特定的景观功能要求而形成的一种景观整体结构 。景观格局是景观异质性的具体体现,又 是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。 景观格局可以有规律地影响干扰的扩散、 生物种 [2] 的运动和分布,营养成分的水平流动及净初级生产力的形成等 。 防护林景观格局的研究是景观生态学的重要研究内容。 研究防护林的景观格局, 可以为 防护林的空间配置、 结构调整及结构优化提供理论依据。 国内学者对防护林的景观格局做了
基金项目: 基金项目:林业科技支撑项目“长江上游防护林体系空间配置与结构优化技术研究”(2006BAD03A0204) 收稿日期: ;修订日期 修订日期: 收稿日期: 日期 修订日期 ▲ 通讯作者:慕长龙,男,研究员,博士生导师。E-mail: mucl2006@yahoo.com.cn. 作者简介: 作者简介:陈俊华(1972~),男,四川成都人,副研,博士生,主要从事计算机及“3S”技术在森林生态方面的应 用研究。E-mail:chenjh_2005@yahoo.com.cn。电话:013408595554.
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大量的研究, 并且取得了一定的研究成果, 充分显示了我国在防护林景观生态研究方面的实 力。此外,我国防护林景观生态研究与国外相比,在深度和广度上还存在较大的差距,需要 开展进一步的深入研究。

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国内外研究现状

1.1 景观分类与制图 景观分类与制图是景观生态学研究的主要内容[7-13],景观生态学理论、方法和应用的研 究一直是与景观分类和制图同步进行的。 景观分类是景观制图的基础, 也是研究景观格局与 过程的前提,没有一套成熟的分类体系,景观生态学的发展将会受到很大限制。以 A. P.伊 萨钦科为代表的前苏联一部分景观地理学家曾提出过一套复杂的景观分类命名体系, 对应于 不同的分类等级单元。 美国景观生态学派在生态空间理论方面贡献突出, 但对于景观的分类 似乎较少重视,Forman (1995)在其著的《土地镶嵌:景观与区域的生态学》一书中关于景观 类型只作了简单的论述。他首先指出地形的影响,台地景观应注意区分水域、风域与冰川台 地 3 种类型,继而提出基于主导空间所划分的 6 种景观类型,即城郊、水田、草地、森林、 湖沼和工业景观。Naveh (1993)提出总人类生态系统的概念,涵盖了从生物圈到技术圈:将 最小景观单元定名为生态小区,集中了生物和技术生态系统,最大的全球景观叫生态圈,从 视觉上和空间上贯穿地理圈、生物圈和技术圈。他所建立的景观分类系统分为开放景观(包 括自然景观、半自然景观、半农业景观和农业景观)、建筑景观(包括乡村景观、城郊景观和 城市工业景观)和文化景观,上述各景观有着不同的能源、物质和信息输入,构成了不同性 质和强度的景观驱动力。 中国景观生态学家很早就致力于景观分类和制图工作, 相继取得了大量的研究成果。 如 80 年代全国 1:1,000,000 景观要素图的制作(如土地类型、植被、土壤、地貌、土地利用等)、 90 年代全国 1:1,000,000 土地利用图的编制[10]等等,都是我国景观分类和制图工作的典范, 也为景观生态学的进一步发展奠定了基础。王仰麟(1996)提出划分生产型、保护型、消费型 及调和型 4 种景观生态系统类型, 其对应的功能特征为生物生产功能、 环境服务功能和文化 支持功能。傅伯杰等(1999,2001)从生态系统功能和生态恢复出发提出了生态地理分类和中 国生态区划方案等。 总之,由于对景观定义的理解不同,对于景观的分类也就存在着不同的看法。其分类体 系包括:按人类影响强度的景观分类、以土地利用方式为主的景观分类、据自然度不同的景 观分类、以及植被类型或地貌特征为主的景观分类等分类方式(肖笃宁,1998)。目前尚未形 成一个统一的景观分类原则和方法,一般而言,分类原则可以从以下几个方面综合考虑: (1)景观分类首先必须明确景观单元的等级,根据不同的空间尺度或图形比例尺的要求 来确定分类级别和景观制图单元。 (2)景观分类应突出体现人类活动对于景观演化的决定作用,人类活动改变着土地利用 和景观格局,将自然和半自然景观转变为人工管理的农田。 (3)根据景观生态学原理,以综合性为指导,分类要反映出控制景现形成过程的主要因 子,以引起景观生态系统分异的主导因素为依据建立分类系统。 (4)景观分类应体现出景观的空间分异与组合规律,即不同景观之间既相对独立又相互 联系。 (5)景观分类中生态系统类型的归并以空间形态为指标。 (6)划分出的景观制图单元应具有相同的地貌、地质条件、气候条件、土壤条件和水文 条件以及相同的植被类型。 对于防护林景观生态分类方面的研究,有关文献中未专门提及。但在防护林景观格局、 景观功能等方面的研究中也有利用土地利用现状图、森林资源分布图、卫星遥感图片解译,

并采用土地利用分级系统对景观类型进行了分类[14-18]。 例如, 包晓斌[14]利用三个时期(1974、 1983、1992 年)的遥感航片、地形图及土地利用图(1:150,000)对晋西昕水河流域的景观划分 为分为农地、林地、牧地、荒地、居民区、水域六大类型,并对林地再细分为经济林、水保 林、用材林等,对该流域的生态经济型防护林景观格局动态进行了研究。李清河等[18]通过 调查, 采用数量分类与传统分类相结合的方法, 对太行山石质砂岩区的封育植被景观从微观 的尺度划分为人工油松林、人工侧柏林、阳坡灌木林和阴坡灌木林 4 大类型 22 个群丛景观 要素等。 1.2 景观格局的分析与评价 景观格局 格局的分析与评价 1.2.1 景观结构的度量与评价 景观结构(landscape structure)是景观生态学研究的主要内容之一[3],它是指不同生态系 统或景观组成单元的空间与时间的组合关系,即景观组成单元(景观要素)的大小、形状、数 量、类型、多样性及其空间配置、生态过渡带、异质性等。景观结构与景观格局密切相关, 景观格局是站在景观尺度上来考虑问题,而景观结构是站在生态系统尺度上来考虑问题[3]。 对景观内部结构与功能的评价是确保景观发挥其功能的前提, 是在大尺度上开展景观规 [19-20] [21] 划设计,探讨森林生态系统整合问题的基础 。孙晓娟等 以 GIS 为平台,借助于 SPOT 遥感影像建立了景观空间数据库, 在摸清公别拉河流城的植被分布、 水土流失现状及土地利 用状况本底的基拙上, 采用主成分分析和空间系统聚类分析方法, 对公别拉河流城景观生态 功能进行了定量分析评价, 并且利用景观分异的主导因素划分目标景观, 以此进行直观的景 观规划, 并对目标景观水土保持林现有结构进行分析, 按生态功能的得分值将森林资源划分 为良好状态、一般状态和较差状态,其面积各占 38%、43%、19%,提出应分别采取不同的 经营措施加以保护、改良、改造。臧淑英等[22]采用地理信息系统(GIS)技术,借助于大型统 计分析软件包 SPSS 中的主成分分析和空间系统聚类分析方法,对黑龙江省二龙山水库流域 的景观生态环境进行了定量分析与评价,获得了 4 个景观生态评价类型。其中,良好状态的 景观生态类型占全流域面积的比重最大,为 36%,一般状态次之,为 31%;较差状态和理 想状态分别为 17%和 16%。并按景观空间生态结构,将全流域规划与设计为 3 个景观功能 区,即农业景观功能区,其景观过程以作物生产为主,发展方向为兼顾经济、生态和社会多 种效益的生态农业、观光农业和高效农业;生态环境保护功能区,其景观过程以水土流失、 植被覆盖减少等退化过程为主,主要执行生态环境保护功能,大力发展水土保持林,努力提 高植被覆盖率,是本区发展利用的方向;森林景观功能区,森林资源的合理采伐利用、林种 的空间优化配置、森林的抚育以及天然林的保护成为该区发展的主要方向。关文彬等[23]根 据防护林学和景观生态学的原理, 将野外调查与地理信息系统 RegionManagerV4.0 和遥感等 技术相结合, 从林带和林网两个尺度对北京市大兴县北藏乡防护林体系的布局和结构的合理 性,进行了分析与评价。认为该乡主林带防护能力不足,副林带过宽;组成林带的物种类型 单一;整个景观结构与布局不够合理。经过分析论证,对该区防护林的经营管理方向提出了 建议:应适当增加主林带的宽度,减少副林带的宽度,重视混交林的营造,中间乔木树种两 侧辅以灌木的乔灌混交形式较适合,林带透光疏透度应保持在 0.3~0.4,闭合林网数应达到 13 个/km2。此外,张锦春等[15]、费世民等[24]也对防护林景观结构进行了度量与评价。 1.2.2 景观格局的分析 某一地区森林景观格局的分析与景观质量控制的研究,能为该区土地利用的规划决策 和森林资源的可持续管理提供理论依据。 福尔曼及其同事[25,26]对美国新泽西州濒海平原松栎 林景观组成与格局进行了分析, 较为系统和全面地阐述了这一地区森林景观的特点, 并在景 观管理与规划方面得出了一些有益的结论。 我国在防护林景观格局分析方面的研究多集中在分析研究区的景观格局特征、景观格 例如马克明等[27]利用亲和度分析(affinity analysis) 局多样性及其景观格局动态变化等[13,27-35]。

对北京东灵山地区森林的景观格局多样性进行了分析,得知该区镶嵌多样性值为 7.1541>3, 意味着该区没有明显强烈的环境梯度,景观是复杂的,由多个梯度控制。并且根据平均亲和 度值将该区森林类型划分为 3 部分。王清春[28]等利用景观多样性指数、景观优势度指数、 景观破碎度指数等对北京喇叭沟自然保护区的森林景观进行了分析。包晓斌[14]利用三个时 期(1974、1983、1992 年)的遥感航片解译成果、地形图及土地利用图(1:150,000)对晋西昕水 河流域生态经济型防护林的景观格局动态进行了分析。 1.3 景观格局的优化 景观格局优化是在景观生态规划、土地科学和计算机技术的基础上提出来的,同时也 是景观生态学研究中的一个难点问题[36]。景观生态规划从产生至今不过二三十年,在我国 的历史更短, 欧洲学者普遍习惯称为景观生态规划或景观规划, 美洲学派则更倾向于使用景 观管理,区域规划等名称[37]。我国进入 20 世纪 90 年代以来,土地利用结构优化成了土地 利用规划的核心内容[38],由原来比较狭窄的农业土地利用研究转入更为广泛、实践性更强 的农林复合与牧业用地、城镇用地、农村住宅用地、旅游用地等土地利用研究领域[39]。景 观格局优化目标是调整优化景观组分、 斑块的数量和空间分布格局, 使各组分之间达到和谐、 有序,以改善受胁受损的生态功能,提高景观总体生产力和稳定性,实现区域可持续发展。 景观格局优化的原则有: (1) 整体生态功能优先原则。景观格局的优化目的是使景观结构达到合理,但因为景观 是由多个相互作用的生态系统组成的,所以我们需要把多个生态系统作为一个整体来研究 [37] 。 (2) 多目标原则。景观作为生态、经济和社会功能的载体,不同格局会产生不同生态、 社会和经济效益,景观格局优化应将多种功能综合考虑,要达到多目标价值综合最优[40]。 (3) 结构优化原则。景观格局是其功能的基础,景观斑块的形状、大小、数目和邻接关 系直接决定了物质和能量在不同组分之间的流动过程, 也就决定了景观功能的发挥, 所以要 对景观格局对生态流和功能的影响方式、 机理分析理解, 从而确定能为景观带来正效应的景 观组分镶嵌分布形式。 (4)尺度适宜原则。自从景观生态学创建以来,尺度一直是景观生态学的一个核心问题, 不同尺度的分析结果可能会产生相当大的差异, 所以, 对于景观不同组分或不同类型景观要 在适宜的尺度上作分析才会带来正确的结果。 (5)平衡原则。景观格局优化通常是一个复杂的系统分析过程,解决这一问题的需要采 用多标准评价,通过多目标分析和优先级确定,在平衡的前提下得出多种备选预案[41]。 景观格局优化的研究方法有: (1) 概念模型 概念模型是最早出现的建立在景观生态学基础理论上的景观规划方法,在生态因子调 查研究的基础上, 考察景观格局与功能关系的一般规律, 以经验的或已有理论的模式对景观 的空间分布格局进行调整,也会有一些比较通用的土地利用模式。如 Forman[42]等提出了两 个景观整体模式,即可替代格局和最优景观格局。我国学者也有这方面的例子。如袁穗波[31] 等通过对湖南衡阳县麻岭小集水区的水土保持林草植被景观格局与生态过程, 以及人类活动 与植被景观的相互作用的研究,在景观生态分析、综合及评价的基础上,按照自然优先、持 续性、针对性、多样性、综合性、整体优先、异质性等原则的基础上提出了该区的植被景观 最优利用方案和对策。朱教君[43]等通过对辽宁省昌图县双井子乡的农田防护林典型林带调 查、试验示范基地林带调查、林带防风效应观测的基础上,通过综合分析,对该区的林带空 间配置及布局进行了优化。 (2) 数学模型 ①线性规划法 线性规划法是一种解决多变量最优决策的数学方法, 在各种相互关联的

多变量约束条件下, 解决或规划一个对象的线性目标函数最优的问题, 即在一定数量的人力、 物力和资源, 如何应用而能得到最大经济效益。 其中目标函数是决策者要求达到目标的数学 表达式, 用一个极大或极小值表示。 约束条件是指实现目标的过程中资源和内部条件的限制 因素, 用一组等式或不等式来表示。 在景观格局优化中, 要考虑到多个影响景观格局的因子, 该方法可以解决通常规划中人为影响大的现象。杨晓勇等[44]1994 年在以往土地利用线性规 划方法基础上,提出了采用混合整数线性规划方法的思想,保证了规划结果自成体系,互相 配合,联合运用。 ②多目标规划 决策是一个系统过程, 对优化过程进行数量化计算, 包括一系列约束条 件(对属性数据,量化数据等)和一些计算规则。优化过程的数学计算可以理解为不同目标方 程的组合,这些目标之间大多存在相斥性。这种格局优化方法是一个线性过程,最后得出的 是个目标综合最大值, 但是很可能不能满足每个目标都达到最大值, 甚至出现目标最大而其 他目标值都很小的现象。但在现实社会经济系统中,通常决策者面对的是一连串的目标,换 句话说, 衡量一个方案的好坏, 标准不止一个, 也就是说, 问题本身难以用一个标准来衡量, 而需要一个以上的标准来衡量。在这些标准或目标中,彼此之间又往往不是那么协调,甚至 是相互矛盾的、对立的。这些标准的度量单位也常常是各不相同的。景观格局优化正是这样 一个现实问题, 其目标不仅是要经济效益最大, 而且是要注重经济、 生态、 社会的综合效益。 资源环境研究中常用的是有限方案的多目标决策分析方法,有矩阵法和层次分析法(AHP)建 立所分析问题的多层次结构模型, 根据决策问题的性质和要求, 将总目标及备选方案进行正 确合理的层次划分,确定各层要素的组成。在景观水平上,需要考虑诸多生态问题,例如水 土侵蚀、 生物多样性降低、 养分流失和土地生产力下降等多目标规划和管理是解决景观可持 续发展的一种有效途径。 ③灰色系统规划法 一般线性规划要求目标函数中效益系数、 约束条件中的技术系数及 其他限制量都固定下来。 灰色线性规划是在技术系数为可变的灰数、 约束值为发展的情况下 进行的,是一种动态的线性规划,它弥补了一般线性规划的不足。这种方法不仅可以知道既 定条件下的最优结构,还可以知道最优结构的发展变化情况。如李兰海等[45]应用灰色系统 的微分拟合法建立资源配置的动态模型, 并用最优控制理论进行优化, 研究南京市郊北城圩 农场的土地利用规划, 得到资源配置的优化控制模型, 开始将线性规划中引入了灰色系统理 [46] 论。但承龙等 对江苏省启东市土地利用结构的研究,康慕谊等[47]对陕西关中地区土地资 源的优化配置应用灰色线性规划对土地利用结构优化进行了研究, 弥补了一般线性规划的不 足。 ④其它数学方法 微分方程、指数生长到复杂系统和非线性微分方程以及模糊数学在土 地资源利用中越来越多地被利用, 能解决其他方法无法处理的问题, 系统分析的思想也被广 [48] 泛利用。如陈俊华等 利用物元分析法对四川盆地低山丘陵区的阆中市岳家沟小流域的土 地利用进行了结构调整,并采用目标逐次逼近法[49]进行了土地利用优化,使该小流域的土 地利用利用趋于合理,农林牧趋于协调,土地利用效率明显提高。 1.4 景观格局与功能的研究 景观格局与 格局与功能的研究 景观功能(Landscape function)指的是空间景观组分之间的相互作用,即能量、物质、物 种在生态系统之间的流动[2-3]。有关景观组分之间的流动的基本概念有两个:一个是景观组 分的边缘,具有与半透膜一样的功能与作用,通过渗透使能量、物质、物种流进或流出景观 组分。流动可以横穿过边缘,也可以沿着边缘流动。另一个是相邻的景观组分处于不同的成 熟阶段,相对年轻的景观组分释放物质与能量,具有流动源的作用;而相对成熟的景观组分 起着吸收物质与能量的库作用。与景观组分之间的物质、能量、物种的流动有关的媒介或运 输机制包括 5 类:风、水、飞行动物、地面动物和人类。驱动运输机制运转的动力包括扩散 作用、物流和携带运动,这些动力是确定流动的方向和距离时要考虑的因素。扩散作用又称

弥散作用,指溶解或悬浮物质从高浓度区域流向低浓度区域的运动,其方向是随机的。物流 指物质沿着能量(势能和动能)梯度的运动,包括河流、地表和地下径流。物流受重力支配, 并受土壤、地形、植被等因素的影响。携带运动指动物和人在景观中的活动对能量、物质与 生物体在空间上的重新分配,与前两种形式相比,携带运动常常造成能量、物质和生物在空 间上的高度聚集。一般而言,种群动态、生物多样性和生态系统过程等都不可避免地受到景 观空间格局的制约或某种影响。如李清河[18]等通过对太行山典型石质砂岩区-北京九龙山林 场的植被调查和传统与典型取样技术, 综合阐述了九龙山地区景观特点。 在把该区封育植被 划分为 4 大类型 22 个群丛的景观元素基础上,分析了封育植被景观的结构、类型与物种多 样性及地形对格局的影响; 并通过测定土壤贮水量和径流量两个指标, 分析了九龙山地区现 有封育植被景观格局下的水源涵养和保持水土两大功能。 通过该项研究进一步深刻认识了景 观的结构与功能的反馈作用关系。这为太行山石质山区水土保持林景观规划和管理提供依 据。 1.5 防护林景观格局生态学研究方法 防护林景观格局生态学研究方法 景观格局 景观生态学研究方法是促进景观生态学理论发展和保证景观生态学得到有效应用的手 段和保障。因此,在景观生态学研究中,方法的研究是一个难度较大同时又是最为活跃的阵 地,国内外学者十分重视这一方面的研究。我们国家在这一方面的研究比较薄弱,从总体上 看,我国在开展景观生态学研究中,基本上都是采用国外尤其是美国景观生态学的原理、方 法;在景观格局研究中,多是采用景观指数或国外开发的计算机软件包,如 SPANS、Le、 LSPA、FRAGSTAS 等,其中以 FRAGSTAS 功能最强,使用最广。FRAGSTATS[50]是由美国 俄勒冈州立大学森林科学系开发的一个景观指标计算软件, 它有两种版本, 矢量版本运行在 ARC/INFO 环境中,接受 ARC/INFO 格式的矢量图层;栅格版本可以接受 ARC/INFO、 IDRISI、 ERDAS 等多种格式的格网数据。两个版本的区别在于:栅格版本可以计算最近距 离、邻近指数和蔓延度,而矢量版本不能;另一个区别是对边缘的处理,由于栅格化的地图 中,斑块边缘总是大于实际的边缘,因此栅格版本在计算边缘参数时,会产生误差,这种误 差依赖于网格的分辨率。FRAGSTATS 软件功能强大,可以计算出几十个景观指数。这些指 数被分为三组级别,分别代表了三种不同的应用尺度:(1)斑块级别(patch-level )中单个斑块 的结构特征,也是计算其它景观级别指数的基础;(2)景观类型级别(class-level)指数,反映景 观中不同斑块类型各自的结构特征;(3)景观级别( landscape-level )指数,反映景观的整体结 构特征。在使用 FRAGSTATS 时,用于分析的景观是由使用者来定义的,它可以代表任何空 间分布特征,FRAGSTATS 定量化景观中斑块面积大小和空间分布特征,只能分析类型数据 (如各种类型图)。如同任何其他计算机软件一样,数据的生态学涵义是不可能“编入”软件包 中,而只能靠研究者将各种信息汇总并经大脑加工后而获得。因此,使用者必须根据景观数 据的特征和所研究的问题合理地选择所分析景观数据的特征, 并根据所研究问题合理地选择 所分析景观的幅度(Extent)和粒度(Grain),进行适当的斑块分类及其边界的确定。同时,由 于许多指标之间具有高度的相关性, 只是侧重面有不同, 因而使用者在全面了解每个指标所 指征的生态意义及其所反映的景观结构侧重面的前提下, 可以依据各自研究的目标和数据的 来源与精度来选择合适的指标与尺度。 与此同时,我国学者也结合自己的研究专题,提出了一些创新的思路,如肖笃宁等[51] 通过构造城市化指数评价区域的城市化趋势;赵景柱[52]建立了包括 13 个指标的景观生态格 局动态度量指标体系;郭晋平等[53,54]设计了两种适用于 GIS 技术进行数据库管理及空间分 析的样方取值方法,即基准面积法和样方斑块数法,还提出了景观要素空间关联指数;傅伯 杰[7]实现了景观多样性的空间制图;杨学军等[55]基于生态系统和物种两个水平的条件性研 究,尝试以 W 和 Z 两个指标对森林景观的生物多样性进行评价;江源[56]将测定温度的转化 糖方法引入到景观生态学研究中等。尽管这些方法、手段乃至基本思路不是十分完善,但已

充分显示了我国学者的探索精神。 在景观生态学方法的研究中, 最值得一提也是最具发展潜 力的是遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)以及地理信息系统(GIS)。遥感技术可以为景观生 态学提供必需的基础数据资料,如空间位置、植被类型、土地利用状况、土壤类型等特征因 子, 这是景观生态学研究所必需的基本技术条件; 全球定位系统能为景观类型提供精确的地 理坐标,根据定位采集的解译标志可为遥感图片的解译、分类提供方便;而地理信息系统具 有强大的空间数据管理、 分析和显示功能, 在景观格局分析和景观动态过程和模拟等应用方 面具有重要的意义。 如果没有遥感技术和地理信息系统的应用与发展, 景观生态学将难以有 效地对大尺度的景观结构、功能和过程开展研究。我国不少学者已经认识到这个问题,而且 已在不断探索 RS、GPS 和 GIS 在景观生态学中新的应用。如邵国凡[57]应用 GIS 对森林景观 动态进行了模拟;彭少麟等[58]、马荣华等[59]则利用 RS 和 GIS 研究广东植被光利用率、海 南植被的变化情况;常禹等[60]在概括了基于个体的空间直观模型的发展历程后,分析了在 栅格 GIS 内部开发基于个体的空间直观模型的过程及其所涉及的几个问题;赵光等[61]则首 次运用 RS 和 GIS 研究中国东北一原始针阔混交林的破碎过程,这些成果充分展示了 RS、 GPS 和 GIS 在景观生态学研究中的发展潜力和光明前景。由于受客观条件的限制,我国的 遥感技术和地理信息系统的应用与发展一直处于滞后的地位, 从而限制了我国景观生态学研 究工作的广度和深度。

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我国防护林景观生态学研究存在的问题

20 年来,我国的景观生态学研究不仅发展迅速,研究工作也卓有成效,充分展示了景 观生态学在我国的发展前景。但是,与国外相比较,我国的景观生态学研究还有着较大的差 距,主要存在以下几个方面的问题: (1)研究基础薄弱,技术手段相对落后。群落和生态系统的研究基础不足以及基础资料 积累不够,使得在阐明景观结构与功能之间关系时力不从心,而 RS、GPS 和 GIS 技术普及 的滞后则阻碍了景观生态学研究的深入; (2)研究方法单调、不完善,尚未建立我国的景观生态学理论体系。研究方法基本上停 留在各类景观指数的计算和分析上, 方法上没有实现质的创新, 尚未形成我国的景观生态学 理论体系和景观生态学流派; (3)研究专题过于集中,缺乏尺度的连续性。目前,我国的景观生态学研究多集中在中、 小尺度上,在较大尺度、大尺度以及跨尺度上的系统研究还比较少; (4)研究深度和广度不够。研究多集中在景观结构和格局的研究上,缺乏景观格局与生 态过程间相互关系的研究;

3 我国防护林景观生态学研究展望 我国防护林景观生态学
针对以上问题,今后我国防护林景观生态研究应加强以下几个方面: (1)景观格局的数量化研究方法应得到进一步的发展。近年来,对景观格局所作的定量 分析包括空间异质性、空间相关性、空间规律性(趋向性和梯度)和景观格局的等级结构等参 数。 (2)应着重加强对典型林区的跨尺度综合研究,深入探索景观结构与功能的关系,为森 林景观研究提供可借鉴的指标和方法。 如森林景观空间格局及动态分析, 及分析的深度和广 度;确定森林景观生态规划的目标、步骤、深度、广度等,均有待进一步深入探讨。 (3)应加强以“3S”技术以及为代表的新技术在景观格局研究中的应用,智能地理信息系 统(IGIS,即地理信息系统与专家系统的结合)及其三维可视化多尺度分析也应受到重视。 (4)研究切实有效的数学模型,对景观的动态进行生态监测和计算机模拟。

参考文献: 参考文献:
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