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第十一章森林景观生态原理2【本章提要】理解并掌握：景观的美学、地理学、生态学概念及森林景观的概念，斑块的类型、形态特征及功能；廊道的起源、类型、功能；本底的特征及其意义；网络的特征及其意义。了解：景观生态学的主要特点及景观要素类型。景观异质性及景观格局、森林景观结构指标、景观过程与景观功能、景观生态过程。学习方法在于：知识累积，思维方式的深化，一种能力，一种方法。311.1景观和景观生态学11.1.1景观和森林景观的概念11.1.2景观生态学及其特点11.2景观要素11.2.1景观要素的概念和类型11.2.2斑块11.2.3廊道11.2.4本底11.2.5网络和结点411.3景观结构和格局11.3.1景观异质性和格局11.3.2森林景观结构11.4景观过程和景观功能11.4.1景观生态过程11.4.2景观功能11.5景观动态11.5.1景观稳定性11.5.2景观变化的动力5景观?景观(Landscape)是一个非常大众化的词汇，同时也是一系列相关学科的研究对象。景观在英语中多含义，有美学的，文化的，地理，专业的……空间上大尺度小尺度（毛虫相片）611.1.1景观和森林景观的概念1.1.1景观的美学概念景观(landscape)最早的概念属于视觉美学意义上的概念。（一片或一块乡村土地-陆地上的自然景色-描述自然人文景象-美学风景-感知的景观；山水）美学意义上的景观概念，直接从人类美学观念和身心享受出发来认识客体的特征，进行景观要素的分类、美学评价，并探索协调性的变化和维护71.1.2景观的地理学概念源于德国德国洪堡德(AlexanderHumboldt)——地球表面一个特定区域的总体特征贝尔格(Л．C．Beepr)——类型方向和区域方向“群落之群落”佐讷维尔德（Zonneveld）——landscape=land人类的栖息地8地理学:是地球表面地貌、气候、土壤，生物所形成的综合体。发生上是立的，是地表在地带性和非地带性方面最一致的地域地段，具有自己的形态，单位的质和量的对比关系，并以此与其相邻景观区别。91.1.3景观的生态学概念创始人：德国著名生物学和地理学家特罗尔(CarlTroll、1939)——将地圈、生物圈和智慧圈的人类建筑和制造物综合在一起的，供人类生存的总体空间可见实体。福尔曼(Forman)和戈德伦(Godron)认为，景观是指由一组以类似方式重复出现的、相互作用的态系统所组成的异质性陆地区域其空间尺度在数千米到数十千米范围。10狭义的景观：是指一般在几平方千米到数百平方千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。广义的景观：没有地域空间范围的原则性限定，表示由不同类型的生态系统组成的异质性地理空间单元。11要科学准确科学地理解景观的现代概念必须把握以下4个关键特征:1.景观是一个生态学系统；2.景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体；3.景观是异质生态系统的镶嵌体；4.景观是人类活动和生存的基本空间。121.1.4森林景观森林景观是以各种类型或不同演替阶段的森林生态系统为主体构成的一类景观。森林景观是集参观、游览、娱乐、科教于一身，融人文与自然于一体的森林，将森林要素按美学观点完美结合而构成的画面，通过人的感官给予的美的感受，就是森林景观。1311.1.2景观生态学及其特点景观生态学发展简史1.萌芽阶段（酝酿阶段、史前阶段）19世纪80年代至20世纪30年代2.形成阶段20世纪40年代至70年代3.发展阶段以1982年国际景观生态学会IALE的成立为标志进入起发展阶段141.2.1景观生态学的概念德国地理学家特罗尔——是生物学和地理学的结合福尔曼(R．T．T．Forman)与戈德伦(G．R．Godron)——景观生态学是以景观为对象，研究其结构、功能及变化的生态学科。徐化成——研究内容不仅包括景观的结构、功能和变化，还包括景观的规划管理。15研究内容景观结构景观功能景观动态景观规划与管理景观生态学是以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。其研究内容包括4个方面：16①景观结构，即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系；②景观功能，即景观结构与生态学过程的拓扑作用或景观结构单元之间的拓扑作用；17③景观动态，即景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化；④景观规划与管理，即根据景观结构、功能和动态及其相互制约和影响机制，制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划，确定相应的目标、措施和对策。18景观生态学斑块一廊道一本底模式岛屿生物地理学理论空间异质性和斑块性复合种群理论景观结构景观功能景观动态景观连接度临界阀现象和渗透理论等级理论斑块动态格局、过程、尺度人类活动影响图1.景观生态学研究的主要对象、内容及一些基本概念和理论191.2.2.景观生态学的特点(1)整体观和系统观——强调研究对象的整体特征和系统属性(2)异质性和尺度性——空间复杂性和变异性、研究对象的时间和空间维度（分辨率、范围）20(3)综合性和宏观性——宏观尺度问题（高度的空间综合能力）(4)目的性和实践性——来源于现实景观管理中的实际问题，研究成果须在实践中得到应用2111．2景观要素2．1景观要素的概念和类型2．1．1景观要素景观要素——生态学和自然地理学性质各异，而形态特征和空间分布特征相似的景观结构单元。22注意：景观和景观要素的区别景观景观要素同都具有等级结构特征，可在不同的问题或等级尺度上处于不同的地位。异整体景观的组成部分空间实体的整体性组成景观的空间单元的均质性异质性地域单元从属性地域单元表1景观和景观要素异同232．1．2景观要素的类型福尔曼(Forman1995)提出的斑块一廊道一本底模型中，将各类景观要素归结为:斑块(patch)、廊道(corridor)本底(matrix)三类景观结构成分，用来描述和分析景观的结构和景观要素的功能性特征。24表2人类文明演进与景观结构演变人类文明演进阶段斑块廊道本底（基质）人与自然的关系原始农牧渔猎期零星岛状分布的人类活动区各类自然廊道为主，人工廊道少原始自然植被及其他自然景观依附于自然的原始和谐近现代工农业发展时期破碎化、岛状分布的残存自然景观自然廊道遭到破坏，人工廊道作用明显各种人为及人为管理景观人类沙文主义建立可持续生物圈的生态文明时期包容于生态网络中的城镇活动区域区域、大陆尺度生态网络通过生态网络连接的自然、半自然景观和谐共生的生态理论2511．2．2斑块2．2．1斑块的概念（1）Levin&Paine（1974）：“一个均质背景中具有边界的连续体的非连续性”。（2）Wiens（1976）：“一块与周围环境在性质上或外观上不同的表面积”。（3）Roughgarden（1977）：“环境中生物或资源多度较高的部分”。（4）Pickeet&White（1985）：“斑块意味着相对离散的空间格局”，其大小、内部均质性及离散程度不同。26（5）Forman&Godron（1986）：“强调小面积的空间概念”，为“外观上不同于周围环境的非线性地表区域，它具有同质性”，是构成景观的基本结构和功能单元。（6）Kotliar&Wiens（1990）：“与周围环境不同的表面积”。（7）邬建国等（1992）把斑块定义为：“依赖于尺度的，与周围环境（基底）在性质上或者外观上不同的空间实体”。272.2.2斑块的起源环境资源斑块——景观中环境资源的异质性而形成的斑块干扰斑块——在一个同质的景观本底内由于发生局部干扰所形成的斑块就是干扰斑块。残存斑块——当同质景观的本底发生大面积干扰时，只有局部地段得以保持原有状态或受到的干扰较轻，与其周围地段形成明显差异，即形成残存斑块。28引入斑块——人类有意识地对景观进行改造和建设，将当地原来没有的景观要素引入到景观中来，并通过人类活动的干预或物质、能量的投入使其得以保存，这类斑块属于引入斑块。引入斑块包括种植斑块和聚居地29环境资源斑块环境资源斑块30干扰斑块31残存斑块32引入斑块332.2.3斑块的形态特征(1)斑块大小斑块大小是指斑块的面积。对于同一类型景观要素斑块来说，可以用斑块的平均面积、斑块面积结构(粒级结构)和斑块面积的各种统计量加以描述和分析。34(2)斑块形状①圆形和扁长形斑块②环状斑块③半岛内缘比率（interiorratio）——斑块面积与周长的比值352.2.4斑块的功能斑块的功能主要取决于斑块作为景观要素的属性。对于同一类型的景观要素斑块，其功能还受斑块大小、形状的影响，更为重要的是它还要受斑块在整个景观中的空间分布模式及其与其他景观要素的空间配置关系的影响。3611．2．3廊道也称为廊带，廊道是斑块的一种特殊形式，是指与两边的景观要素或本底有显著区别的带状地段。廊道既可以是孤立的，也可以与某种类型斑块相连接；既可以是天然的，也可以是人工的。37环境资源廊道廊道起源干扰廊道残余廊道种植廊道2.3.2廊道的起源38三纵四横廊道39干扰廊道40残余廊道41环境资源廊道42种植廊道432.3.3廊道的特征及其意义(1)廊道的类型按起源分：人工廊道和自然廊道；按功能分：为河流廊道、输水廊道(渠道)、物流廊道、能流廊道按廊道宽度分：线状廊道和带状廊道44(2)廊道的功能廊道的功能纵向的通道功能横向的屏障功能过滤功能观赏美学功能其他社会经济功能45(3)廊道的结构①曲度②宽度③连接度或连通性④内环境4611．2．4本底本底（基质、模地或背景）：其中面积最大、连接度最高、对景观功能的控制作用最强的景观要素。472.4.2本底的特征及其意义(1)相对面积最大(2)连通性最高(3)动态控制作用最强4811．2．5网络和结点2．5．1网络的概念廊道的相互连通或交叉就可以形成网络。道路、沟渠、防护林带、树篱等均可形成网络。492．5．2网络的起源人工网络：防护林网、道路网、灌溉渠道网自然网络：河流、动物通道502．5．3结点结点是网络中网带的交点、连接点或者终点。512．5．4网络的特征及其意义(1)网络格局和网络连通性方格状网络和树枝状网络是最为常见和普遍分布的网络景观类型。连通性是网络的重要特征，是反映网络连接关系和网络复杂度的一个指标。52(2)网眼大小在研究中人们把网带间的平均距离或网络所包围的景观要素的平均面积称为网眼的大小。网眼大小与物种之间的关系比较复杂，物种对网眼大小相当敏感。53(3)结点特征和网带结构结点特征和网带结构都属于生态系统水平上的问题，都属于特定类型的生态系统，具有组成结构、垂直结构、发育阶段等方面的特点。同时，结点斑块的大小和形状、网带的宽度和横向纵向结构都对整个网络的结构和功能有显著影响。5411．3景观结构和格局3．1．1景观异质性(1)概念空间异质性是指某种生态学属性或变量在空间分布上的不均匀性及复杂性。景观空间异质性包含景观空间构成异质性、空间构型异质性和空间关系异质性。高度异质的景观是由丰富的景观构成和对比度高的分布格局共同决定的。55(2)来源和意义来源：主要是环境资源异质性、生态演替和干扰。意义：不仅是景观结构的重要特征和决定因素，而且对景观的功能及其动态过程有重要影响和控制作用，决定着景观的整体生产力、承载力、抗干扰能力、恢复能力，对景观的生物多样性也有重要影响。景观异质性可以影响资源、物种，或干扰其在景观上的流动与传播，进而对景观功能过程产生显著影响。56异质性与稳定性的关系:在一定范围内，增加系统的多样性将有利于提高其稳定性，这一点在景观尺度上有更明显的表现。由于景观的空间异质性能提高景观对干扰的扩散阻力，缓解某些灾害性压力对景观稳定性的威胁，并通过景观系统中多样化的景观要素之间的复杂反馈调节关系使系统结构和功能的波动幅度控制在系统可调节的范围之内。57景观的异质性和同质性景观异质性是绝对的，它存在于任何等级结构的系统内。同质性(homogeneity)是相对的，在某一尺度上的异质空间，而在比其低一层次(或小一尺度)上的空间单元(或斑块)，是相对同质的空间单元。58(3)景观异质性的测度景观多样性指数景观优