景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)性

1、景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)性農(nóng)業(yè)景觀一般指草地、耕地、林地、樹籬及道路等多種景觀斑塊 的鑲嵌體，表現(xiàn)為物種生存于其中的各類破碎化棲息地的空間網(wǎng)格1 ;廣義的農(nóng)業(yè)景觀包農(nóng)田、果園及廠礦.人工林地、農(nóng)場.牧場.水域和村莊等生態(tài)系統(tǒng)，以農(nóng)業(yè)特征為主，是人類在自然景觀 基礎(chǔ)上建立起來的自然生態(tài)結(jié)構(gòu)與人為特征的綜合體2。景觀空 間格局是景觀生態(tài)學(xué)的重要研究內(nèi)容之一，最常用的定量化研究方法3是用景觀指數(shù)描述景觀格局特征，建立景觀格局與生態(tài)過程之間的聯(lián)系，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指人們能夠直接或者間接從生態(tài)系統(tǒng)功 能中獲取的產(chǎn)品和服務(wù)4,近年來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究逐漸 成為生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。木文參照C 0

2、S t anza等4人提岀的生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法，以景觀之間的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以 冀東平原典型區(qū)域河北灤縣為例分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變 化，并借助土地利用圖進(jìn)行分類，結(jié)合G I S和F r a g S t a t S軟件進(jìn)行計(jì)算與分析，研究農(nóng)業(yè)景觀格局與動態(tài)變化，并簡要探究景 觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相關(guān)性，這些內(nèi)容對深入研究生態(tài)系統(tǒng) 服務(wù)與景觀格局的內(nèi)在變化，進(jìn)一步揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的驅(qū)動機(jī) 制具有重要意義，并可為指導(dǎo)冀東平原區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)景觀生態(tài) 設(shè)計(jì)與發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源灤縣地處冀東燕山南麓，灤河曲畔，總面積1 0 2 7. 6 7 km 2 ,是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)

3、大縣。其地理坐標(biāo)1 1 8。I欽一 1 1 8。4 9卞、3 9。3欽_39O58，N ；轄1 3個(gè)鎮(zhèn)，全縣地勢北高南低，山丘而積約占2 2%,中部、南部為灤河沖積平原，地勢平坦，約占全縣的6 0.4%,縣域河道縱橫，有灤河、沙河、口龍河等1 1條河流。灤縣屬季風(fēng)性大陸氣候區(qū)，全年平均氣溫1 0. 5 0,常年平均降雨量為7 1 5mmo本研究采用1 9 9 6年.2 0 0 9年灤縣土地利用現(xiàn)狀圖及矢量化圖，結(jié)合灤縣區(qū)域的實(shí)際情況，將其農(nóng)業(yè)景觀類型劃分 為6種類型（表I ）：林地景觀、農(nóng)田景觀、園地景觀、建設(shè)地景觀.水域景觀、荒地景觀。使用A r C G I S 9 3將矢量數(shù)據(jù)柵格化（圖

4、1人并將柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入F r a g S t a t S 3 3中進(jìn)行景觀空間格局指數(shù)的計(jì)算。2研究方法2 - I景觀格局指數(shù)景觀指數(shù)是景觀格局信息的高度濃縮，能定量反映其結(jié)構(gòu)組成和 空間配H特征，能建立景觀結(jié)構(gòu)與過程間的聯(lián)系，更好地解釋與理解 景觀功能。許多學(xué)者應(yīng)用該理論和方法在土地利用.環(huán)境和自然保護(hù)、 農(nóng)業(yè)等方而作了大量的工作，依此描述建設(shè)用地景觀的形態(tài)及分布情況，取得了較好效果5-6。木文主要選取表現(xiàn)景觀要素、分布 和形狀特征的指標(biāo)，包括斑塊總面積（C A ）、斑塊密度（P D ）、最 大斑塊指數(shù)（L P I ）、分維數(shù)（P F D ）、穩(wěn)定性指數(shù)（S K ）。各 個(gè)指標(biāo)的表達(dá)公式及其生

5、態(tài)學(xué)意義可以參見文獻(xiàn)7 9 。2 - 2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)的選取是以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為基礎(chǔ)。在 本研究中，參照D a i I y 10.聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估（MA） E 1 1 和謝高地等12的方法，將灤縣生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能劃分為產(chǎn)品服務(wù)和生命支持服務(wù)2個(gè)層而，服務(wù)類型包括供給、調(diào) 節(jié)和文化服務(wù)3大類型，形成食物生產(chǎn)、原材料.氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào) 節(jié)、水源涵養(yǎng)、廢物處理、土壤保持、生物多樣性保護(hù)、娛樂文化9 項(xiàng)評估指標(biāo)。2 - 3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估方法食物生產(chǎn)與原材料價(jià)值rti凈第一性生產(chǎn)力、標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格求算13 1根據(jù)植被凈初級生產(chǎn)力.光合作用反應(yīng)方程式與瑞典碳稅率及工業(yè)

6、制氧價(jià)求算氣體調(diào)節(jié)價(jià)值14；依照單位而積綠地改善區(qū)域 溫度.濕度等能力及改善所需人工費(fèi)用來估算氣候調(diào)節(jié)價(jià)值；通過降 雨徑流率與植被覆蓋度以及庫容成本求算水源涵養(yǎng)價(jià)值15；依據(jù)植物對S 0 2.滯塵等的吸收能力及治理費(fèi)用估算廢物處理的潛在價(jià)值I 6 ；依據(jù)潛在和實(shí)際土壤侵蝕量估算土壤保持星17,結(jié)合土壤中N, P, K含量和化肥平均價(jià)格估算土壤形成與保護(hù)價(jià)值18；依據(jù)費(fèi)用支出法考慮用于生物多樣性保護(hù)所需要經(jīng)濟(jì)價(jià)值成木來測算生物多樣性的經(jīng)濟(jì)價(jià)值19 1通過市場價(jià)值法估算區(qū)域旅游娛樂綜合收入測算娛樂文化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值20。3結(jié)果與分析3. I農(nóng)業(yè)景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣分析由表2可以看出，研究區(qū)的各農(nóng)業(yè)景觀類型

7、而積在1 9 9 6 -20 0 9年間均發(fā)生較大變化。林地主要集中于西北坡地區(qū)域，而積較小，占研究區(qū)比例為5. 5 9 %,其2 0 0 9年面積達(dá)到2 6.81km 2,面積增加主要是由農(nóng)田和荒地轉(zhuǎn)變來，這主要是由于研究年份間增加了農(nóng)田防護(hù)林的建設(shè)與加大了荒地綠化利用，荒地與林地的 轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在西北坡地區(qū)域。農(nóng)田景觀面積最大，兩期而積均占到 總積的5 0 %以上，但1 9 9 6 - 2 0 0 9年總而積比例降低了 10.7 3%,分析農(nóng)田的轉(zhuǎn)出方向可以發(fā)現(xiàn)，該類型用地在研究時(shí)期內(nèi)主要轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，其次是園地和林地，相較于農(nóng)田用地的 轉(zhuǎn)岀狀況，其轉(zhuǎn)入面積并不顯著。建設(shè)地快速擴(kuò)展，從1 9 9 6年的10 8. 9 1 k m 2 增加為 2 0 0 9 年的 1 8 4. 2 2 k m 2 ,主要由農(nóng)田和荒地轉(zhuǎn)化而來，農(nóng)田與荒地對2 0 0 9年建設(shè)地貢獻(xiàn)比例分別為3 9 . 3 2 %和7. 2 5%,1 9 9 6年原有建設(shè)地貢獻(xiàn)為4 6 . 0 2%。園地景觀面積略有上升，從1 9 9 6年的4 1.35k m2增加為2 009年的49. 42km2,主要是和農(nóng)田進(jìn)行而積轉(zhuǎn)換。水域和荒地面積呈減少趨勢，研究時(shí)段內(nèi)分別降低了 12.3 2 %和2 3. 2 0 %,