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LOGO景观生态学授课老师：陈菁博士邮箱：联系方式：第五章景观形成要素与构型第一节景观结构形成的自然因素第二节景观构型第五章景观形成要素与构型引言景观是自然界中气候、地貌、土壤和植被组成的综合体。因此，气候、地貌、土壤、植被和自然干扰是景观形成的五个自然因素。景观中任何一点都属于斑块、廊道或者基质，它们构成了景观的基本空间单元。斑块—廊道—基质的组合是最常见、最简单的景观空间格局构型，是景观功能、格局和过程随时间发生变化的主要决定因素。第一节景观结构形成的自然因素气候因素自然干扰土壤因素植被因素地貌因素景观结构形成的自然因素1.地貌的意义：①通过影响一个区域生态因子的质量及其数量，进而决定整个生态环境的结构与功能，从而影响整个景观的特征；②不同的地貌条件下，其中的物质流动和生物移动在质与量上有所不同，尤其是受重力和风力影响的水分和土壤颗粒的流动，在一般情况下，地形被认为是不利于生物体通行的障碍物，但在某些情况下，也可成为便于通行的通道；③地貌条件可以影响各种干扰（如火灾和风等）发生的频率、强度和空间格局，由于地貌过程发生的干扰（如滑坡、泥石流、水土流失、物质的堆积）主要受地貌本身的影响。一、地貌因素2.地貌景观类型可以从不同角度划分和研究地貌类型，按成因分类是最基本的做法。①根据地貌形成的作用力(内营力和外营力）划分为：原始地貌（通过火山作用和构造运动产生）后继地貌（通过各种外营力产生）后继地貌可区分为冰川地貌、海浪地貌、风成地貌、喀斯特地貌、黄土地貌、流水地貌、坡移地貌等。海蚀地貌黄土地貌冰川地貌风成地貌流水地貌②按照地面的高度和形态可将地貌划分为：山地高原盆地平原丘陵对于山地，可按海拔高度和相对高度，划分为极高山、高山、中山和低山。我国地貌总的来说由三大阶梯构成：青藏大高原，由极高山、高山和大高原组成，海拔平均4000-5000m，有“世界屋脊”之称。青藏大高原的外缘至大兴安岭、太行山、巫山和雪峰之间，主要由广阔的高原和大盆地组成我国东部宽广的平原和丘陵是最低一级阶梯，自北向南有东北平原、华北平原、淮河平原、长江中下游平原，它们从东北向西南几乎相互连接，是我国重要的农业区。高级阶梯中级阶梯低级阶梯我国海岸可划分为：平原海岸基岩海岸ContentTitle生物海岸主要分布在南海海区，包括珊瑚礁海岸和红树林海岸。包括杭州湾以南大部分及山东半岛、辽东半岛一部分，极少有滩涂包括三角洲海岸、淤泥海岸和辐射状沙洲，是我国主要海岸类型1.土壤的意义土壤是具有一定肥力，能够生长植物的地球陆地的疏松表层。作用：能为植物提供生长空间、矿质元素和水分。是生态系统中物质与能量交换的场所是生态系统的重要组成成分之一。土壤本身也是一个独立的系统，内部有许多生物生存，并与周围进行物质和能量交换。二、土壤因素（1）土壤类型目前，世界土壤分类体系主要有以原苏联为代表的土壤发生学分类、以美国为代表的土壤诊断学分类和以西欧为代表的土壤形态发生学分类三种。土壤发生学分类的奠基人是俄国学者道库恰耶夫。他的基本思想是土壤的发生发育要受气候和植被的影响。20世纪60~70年代，美国制定出了一个新的土壤分类系统，这个系统是以诊断层和诊断特性作为土壤分类标准。所谓“诊断层”，是指用以识别土壤类别、在性质上有一系列定量说明的土层。（2）土壤的景观分布土壤的地理分布既与生物气候条件相适应，表现为广域的（地带性）水平分布规律和垂直分布规律，也与地方性（地域性）的母质、地形、水文、成土年龄相适应，表现为地域性的分布规律。①地带性土壤（zonalsoil）是由生物气候条件决定而发育的土壤。土壤纬度地带性土壤的经度地带性土壤正向垂直分布规律道库恰耶夫早在1893年首次提出了平行于纬度的五个土壤带，即北半球欧洲大陆上整齐地由北向南排列着冰沼土、灰壤带、黑钙土带、黄土性土壤间盐渍土带、红壤及砖红壤带。我国的土壤分布规律基本符合纬度地带性，即东部沿海地区从温带至热带森林土壤分布呈现有规律的更替：漂灰土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、红壤、黄壤、赤红壤和砖红壤。中国土壤水平地带性分布模式土壤垂直带谱是指山地土壤各类型的垂直排列顺序结构形式在相似的经度上，从低纬度到高纬度土壤垂直带谱由繁变简，同类土壤的分布高度由高降低的趋势，如福建武夷山与湖北大别山的垂直带谱。在相似的纬度不同的经度的山地，自东（沿海）向西（内陆），带谱组成趋于复杂，同类土壤分布高度逐渐增高，如江西庐山和四川峨眉山。我国青藏高原面向谷底随生物气候变化土壤依次变化，称为土壤负向垂直地带性。②土壤的地域性（地方性）是指在土壤地带性的基础上，由于地形、母质、水文地质及人为耕作影响，土壤发生变异，呈现地带性土壤与非地带性土壤镶嵌分布的规律变化。土壤的中域性分异是指中地形条件下，地带性土类与非地带性土类按不同地形部位呈现有规律的组合现象，一般有枝形、扇形和盆形三种组合形式。土壤的微域性分异是指在小地形影响下在短距离内土种、变种甚至土类和亚类既重复出现又依次更替的现象。如在黑钙土地带的高地上，相应地见到淋溶黑钙土、黑钙土和碳酸盐黑钙土；在黑钙土地带低洼地上，则出现盐化草甸土、盐渍土或盐化沼泽土。土壤中的元素含量不仅决定于成土的化学组成，而且取决于诸成土因素（气候、生物、地形、时间）的综合作用，元素的地球化学过程，即元素的淋溶、迁移、沉积与积累。成土母质和诸成土因素在区域上的明显差异决定了土壤中元素含量的区域性。三、气候因素气候是景观分异的最重要的因素。早在公元前600年，希腊地质学家塔莱斯德米莱特就把地球分为五个主要地带，即北极、北回归线、赤道、南回归线和南极，并表明这些地带是太阳运动的结果，同时借助于气温和水的有效性影响所有的生物。1.气候的意义在影响景观形成的各种自然因素中，气候起着重要的控制作用，这种控制作用主要表现在如下几个方面：①气候通过影响有机体的光合、呼吸作用等生命过程而影响其生长与发育过程；②气候影响岩石的风化过程；③气候影响土壤过程。2.气候类型及对景观的影响（1）气候类型与气候区划不同学者对气候类型的划分采用了不同标准，希腊地质学家塔莱斯德米莱特划分的五个主要地带性就是其中的一种划分方法。斯特拉勒等将全世界的气候按照气团和锋带划分为三大类14个类型，各种类型的差异主要反映在温度和降水状况上。竺可桢于1931年最早提出将中国划分为8个气候区。1959年中国科学院自然区划委员会以热量和干燥度为主要因子，将中国划分为6个气候带和1个高原气候区。根据《中国自然资源丛书·综合卷》（1994），我国可分为三大自然区、七个自然地区和19个主要的自然地带。（2）不同的气候条件由于其水热配置状况不同，对基岩的风化从而对其土壤的形成发育的影响有很大差别，这些差别最终对其上的植被发育及其类型的形成产生影响，使得地球表面上由于不同的气候条件产生了不同的地貌景观。赤道地貌热带气候下的地貌荒漠地貌温带地貌地中海气候的地貌寒冷地区四、植被因素1.植被的意义在生态系统中，植物是自养生物，它吸收光能并制造有机物质，是生态系统中的生产者，消费者和分解者都要依靠生产者生存。动物在生态系统中也起着重要作用，很多动物与植物的某些生活史阶段（如授粉、传播种子等）在进化过程中也形成了密不可分的关系。植被与气候、地形和土壤相互作用。一方面，气候、地形和土壤条件决定植被；另一方面，植被对气候和土壤甚至地形也都有影响。2.植被分布的规律地球表面的热量随所在纬度的位置而变化，水分则随着距离海洋的远近，以及大气环流等特点而变化。水热结合导致植被的地带性分布，一方面沿纬度方向呈带状呈现有规律的更替，称为纬度地带性；另一方面从沿海向内陆呈带状呈现有规律的更替，称为经度地带性。（1）植被分布的水平地带性（2）植被分布的垂直地带性我国植被分布的纬向地带性变化可分为东西两部分。在东部湿润森林区，自北向南依次分布着寒温带针叶林、温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林、热带雨林季雨林；西部位于亚洲内陆腹地，在强烈的大陆性气候笼罩下，从北至南依次出现一系列东西走向的巨大山系，打破纬向地带性，因此，西部自北向南植被纬向变化为温带荒漠半荒漠带、暖温带荒漠带、高寒荒漠带、高寒草原带、高寒山地灌丛草原带。小知识3.植被区划植被区划是按照植被类型的区域特征（空间分布及组合）划分出的植被区域单元。进行植被区划时，主要以不同等级的植被类型为依据，同时考虑植物区系和生态环境。五、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：从对有机体、群落或生态系统的影响来表示。比如：火烧死的株数。第二节景观构型一、斑块—廊道—基质构型Forman和Godron在观察和比较各种不同景观的基础上，认为组成景观的结构单元不外乎三种类型：斑块、廊道和基质。景观中的任何一点都属于斑块、廊道或基质，它们构成了景观的基本结构单元。斑块—廊道—基质的组合是最常见、最简单的景观空间格局构型，是景观功能、格局和过程随时间发生变化的主要决定因素。1.景观粒级粒级（grainsize）是景观组分规模大小的量度，主要用于空间测量，是一个与尺度密切相关的概念。景观依据景观要素的大小有粗粒（broadgrain）和细粒（finegrain）之分。森林景观的粒级结构决定于更新单元（林冠空隙）的大小与采伐方式的差异，农田景观的粒级结构则取决于土地利用方式（旱田、水田和菜地）的不同和管理的精细程度。一般斑块平均面积小于1hm2视为细粒景观，斑块平均面积1-100hm2为中粒景观，斑块平均面积大于100hm2为粗粒景观。2.景观对比度景观对比度（contrast）是指相邻的不同景观单元之间的相异程度。如果相邻景观要素彼此差异大，其间过渡带很窄或缺失，就可以认为是高对比度的景观，反之则为低对比度景观。低对比度景观一定是自然形成的。一般来说，由人类活动形成的高对比度景观结构可镶嵌在自然形成的高对比度景观内。用于度量景观对比度的指标有反差矩倒数和对比度。反差矩倒数（inversedifferentmoment，IDM）主要用于描述局部梯度大小，如浓度、强度、绿量等。它是一个加权概率和，所对比的量i与j之差越小，权重值越低。3.景观镶嵌性镶嵌性（mosaic）指一个系统的组分在空间结构上互相拼接成一个整体。通常可分为生物镶嵌性和非生物镶嵌性，后者即环境镶嵌性。（1）镶嵌度指数镶嵌度指数描述景观中相邻生态系统（斑块）之间的生态学对比度，也是景观异质性的一个测度指标。镶嵌度PT值大，表明景观中有许多不同生态系统交错分布，有高对比度；PT值小，表明景观有低对比度。（2）景观镶嵌性原理二、网络—结点构型景观中的许多线状地物相互连接所形成的廊道系统称为网络（network），如道路、沟渠、树篱等均可形成网络，且类型繁多，相互重叠。网络景观由线（廊道）和结点构成，如城市景观中的道路系统就可以用网络—结点构型加以描述和研究。1.网络中的结点网络中两条或两条以上的廊道与斑块的交汇之处称为结点（node），或节点、交叉点（crosspoint）、终点（endpoint），其连接类型是网络的一个重要结构特征，常见的连接类型有“十”字形、“T”形、“L”形和“Y”形。2.网眼大小网络线间的平均距离或