第五章 景觀變化

1、城市化景觀城市化景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀-1950傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀-18001950歷史鄉(xiāng)村景觀歷史鄉(xiāng)村景觀-11001800鐵器時(shí)代末期景觀鐵器時(shí)代末期景觀-約公元前約公元前1000新石器及青銅時(shí)代新石器及青銅時(shí)代景觀景觀-原始自然景觀原始自然景觀-景景觀觀土土地地利利用用變變遷遷過(guò)過(guò)程程自然自然人工人工遙感數(shù)據(jù)準(zhǔn)備闊葉林針闊混交針葉林灌叢草甸裸地雪云陰影2003年衛(wèi)星影像圖（下）1988年衛(wèi)星影像圖（上）南昌市景觀分類圖19882000 19882000南昌市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張情況示意圖1988年衛(wèi)星影像示意圖2003年衛(wèi)星影像示意圖01年北京市熱島分布圖 景觀始終不斷變化，但同時(shí)又

2、具有相對(duì)穩(wěn)定性。將景觀穩(wěn)定性作為景觀變化的一個(gè)特征加以綜合研究，旨在掌握景觀變化的基本規(guī)律，保持其相對(duì)穩(wěn)定性。 一、景觀穩(wěn)定性的概述若干基本概念穩(wěn)定性: 群落或生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)間維持物種間相互組合及各物種數(shù)量關(guān)系的能力，和在內(nèi)外干擾下恢復(fù)原平衡狀態(tài)的能力。（a）美國(guó)田納西洲阿巴拉契亞硬木林在）美國(guó)田納西洲阿巴拉契亞硬木林在1000年內(nèi)預(yù)測(cè)的生年內(nèi)預(yù)測(cè)的生物量變化物量變化（b）英國(guó)劍橋附近羅金厄姆林地面積）英國(guó)劍橋附近羅金厄姆林地面積400年來(lái)的變化年來(lái)的變化 （c）夏威夷冒納羅亞山上空）夏威夷冒納羅亞山上空22年間大氣中年間大氣中CO2含量的變化含量的變化一、 景觀變化的作用力1）作用力的種類

3、v 人力 比如：采伐、造林、灌溉等v 自然力物理力（比如：地震、洪水、臺(tái)風(fēng)） 生物力（比如：病害、蟲(chóng)害）第二節(jié)第二節(jié) 景觀變化的驅(qū)動(dòng)力景觀變化的驅(qū)動(dòng)力2）不同強(qiáng)度作用力的生態(tài)反應(yīng)按照作用的強(qiáng)度分為四級(jí)：極度：產(chǎn)生新景觀。比如：地震強(qiáng)度：使景觀產(chǎn)生新的平衡。景觀成分未發(fā)生絕對(duì)變化，只是相對(duì)地位有所改變。比如：耕作中度中度：使景觀發(fā)生很大變化，可產(chǎn)生超過(guò)平衡的波動(dòng)，但：使景觀發(fā)生很大變化，可產(chǎn)生超過(guò)平衡的波動(dòng)，但是一旦停止干擾仍可使景觀恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。是一旦停止干擾仍可使景觀恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。比如：連續(xù)幾年干旱，河流干涸，氣候正常，恢復(fù)原有景比如：連續(xù)幾年干旱，河流干涸，氣候正常，恢復(fù)原

4、有景觀。觀。弱度弱度：使景觀產(chǎn)生圍繞中心點(diǎn)的波動(dòng)。比如：小的森林火：使景觀產(chǎn)生圍繞中心點(diǎn)的波動(dòng)。比如：小的森林火災(zāi)。災(zāi)。四種強(qiáng)度產(chǎn)生四種結(jié)果：波動(dòng)、恢復(fù)、建立新的平衡和景四種強(qiáng)度產(chǎn)生四種結(jié)果：波動(dòng)、恢復(fù)、建立新的平衡和景觀替代。觀替代。由于景觀自身由于景觀自身彈性，作用力彈性，作用力的大小對(duì)景觀的大小對(duì)景觀系統(tǒng)產(chǎn)生不同系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響。的影響。（p77)二、 自然干擾1）有關(guān)干擾的概念 干擾是使生態(tài)系統(tǒng)、群落或種群的結(jié)構(gòu)遭到破壞和使資源、基質(zhì)的有效性或物理環(huán)境發(fā)生變化的任何相對(duì)離散的事件。比如：火災(zāi)、洪水、地震 干擾狀況指的是某個(gè)地區(qū)或某種特定立地上，某種干擾因素各種參數(shù)的綜合，可以從時(shí)間和

5、空間的分布格局來(lái)說(shuō)明干擾狀況?？臻g上：干擾斑塊的大小、形狀、分散程度等時(shí)間上：干擾重現(xiàn)期、干擾頻率、干擾輪回期等干擾重現(xiàn)間隔期：指的是一個(gè)地點(diǎn)相鄰兩次干擾之間相互作用的年數(shù)。干擾頻率：是重現(xiàn)間隔期的倒數(shù)。干擾輪回期：指的是將與一個(gè)研究面積相等大小的一塊土地全部干擾一遍的時(shí)間。干擾強(qiáng)度：是從干擾因素本身來(lái)看，在一定時(shí)期，一定面積上，該事件的物理力。比如：火災(zāi)時(shí)，單位面積單位時(shí)間釋放的熱量。干擾烈度：從對(duì)有集體、群落或生態(tài)系統(tǒng)的影響來(lái)表示。比如：火燒死的株數(shù)。2）關(guān)于自然干擾的假說(shuō)關(guān)于干擾的生物學(xué)意義有兩種假說(shuō)：中等干擾假說(shuō)：一個(gè)群落經(jīng)歷的干擾呈某種中等水平時(shí)，種的豐富度最大。比如森林中的干擾。關(guān)

6、于干擾頻率與種的豐富度的關(guān)系的表達(dá)：只有干擾發(fā)生得比競(jìng)爭(zhēng)排斥所需要的時(shí)間更加頻繁時(shí)，才能維持種的豐富度。3）干擾發(fā)生及其后果的影響因素（1）群落結(jié)構(gòu) 不同的生活型和外貌，對(duì)干擾發(fā)生及造成的后果有顯著的影響。比如火災(zāi)對(duì)森林和草原。 對(duì)森林來(lái)說(shuō)，樹(shù)種、年齡與干擾有關(guān)。比如老齡林易發(fā)生火災(zāi)，針葉樹(shù)比闊葉樹(shù)易發(fā)生火災(zāi)。（2）立地條件比如草原和沼澤（3）生活史對(duì)策 指在進(jìn)化過(guò)程中形成的，遺傳上決定的生長(zhǎng)速率和光合產(chǎn)品的分配以及生活周期中各種事件發(fā)生的時(shí)間。比如r對(duì)策和k對(duì)策（4）景觀特征 景觀特征指的是景觀要素的類型、大小、分布、隔離程度以及構(gòu)圖等。比如林區(qū)火災(zāi)的蔓延與溪流的分布相關(guān)。4）干擾對(duì)景觀的影

7、響 中等干擾有利于形成景觀的異質(zhì)性。比如林中的火災(zāi)。 景觀格局與干擾狀況相對(duì)應(yīng)。比如大興安嶺森林格局與火災(zāi)。三、 人類對(duì)景觀的影響1、人類活動(dòng)造成的環(huán)境問(wèn)題1）全球氣候變暖化工燃料，CO2排放，工業(yè)化以前280ppm，1990年353ppm，預(yù)計(jì)2030年450ppm，CO2使地表升溫24.2 ，冰山融化，海平面上升。2）大氣污染和酸雨危害大氣污染主要是SO2，固體懸浮顆粒，氮氧化物和各類芳烴化合物。酸雨歐洲1.41億公頃森林，有5000公頃受酸雨危害，瑞典18000個(gè)湖泊酸化，加拿大、美國(guó)。我國(guó)西南、華南嚴(yán)重。酸雨：SO2含量過(guò)高酸雨直接危害植物的葉和芽，使農(nóng)作物和樹(shù)木死亡人們一般把人們一般

8、把pH值小于值小于56的降水稱為酸雨。的降水稱為酸雨。 說(shuō)明：酸雨不單指說(shuō)明：酸雨不單指“雨雨”，也包括雪、雹、霧等各種酸也包括雪、雹、霧等各種酸性的降水形式。性的降水形式。3）森林和其它天然植被減少據(jù)FAO公布，80年代熱帶國(guó)家森林以0.6%速度消失，90年代1.2%，30年后不再有熱帶森林。4）土地退化土壤侵蝕、土地沙化。我國(guó)水土流失面積160萬(wàn)km2,占全國(guó)面積16.7%,嚴(yán)重地區(qū)，西遼河上游，黃土高原，長(zhǎng)江中上游。沙漠化，全球有100多個(gè)國(guó)家，1/3陸地面積面臨沙化，主要分布非洲北部、東部和南部，亞洲大陸中部、南部、西部，我國(guó)主要東北、西北和華北，由于盲目開(kāi)荒、超載放牧和過(guò)度樵采。5）

9、水資源短缺、水污染淡水僅占地球水量的1%，20世紀(jì)后，用水量劇增農(nóng)用增加7倍，工用增加20倍。6）生物多樣性降低目前3950種瀕臨滅絕，3647種瀕危，7240種成為稀有種。松花江水污染松花江水污染2、 景觀類型與生態(tài)屬性1） 按照人為干擾狀況將景觀分為五種類型：天然景觀：由于天然干擾產(chǎn)生的天然植被，不存在人為干擾。管理景觀：有人定居，并對(duì)天然植被進(jìn)行管理。農(nóng)田景觀：大多數(shù)是農(nóng)田，也有一部分管理植被。城郊景觀：由農(nóng)業(yè)、城市化和管理植被組成的混合體。城市景觀：城市化和工業(yè)化為本底，存在少數(shù)植被。2）景觀類型與生態(tài)屬性1）對(duì)斑塊結(jié)構(gòu)的影響（1）斑塊類型 隨著干擾活動(dòng)的加?。ㄈ甾r(nóng)業(yè)活隨著干擾活動(dòng)的加

10、?。ㄈ甾r(nóng)業(yè)活動(dòng)增強(qiáng)、城市化加?。?，使得環(huán)境資動(dòng)增強(qiáng)、城市化加?。?，使得環(huán)境資源斑塊的數(shù)量在五種類型中逐漸降低。源斑塊的數(shù)量在五種類型中逐漸降低。干擾斑塊在管理景觀中最多，隨著農(nóng)干擾斑塊在管理景觀中最多，隨著農(nóng)田與城鎮(zhèn)的出現(xiàn)又逐漸減少。殘余斑田與城鎮(zhèn)的出現(xiàn)又逐漸減少。殘余斑塊的數(shù)目較小，當(dāng)大部分地面為農(nóng)田塊的數(shù)目較小，當(dāng)大部分地面為農(nóng)田和城鎮(zhèn)時(shí)，它的塊數(shù)最多，但又進(jìn)一和城鎮(zhèn)時(shí)，它的塊數(shù)最多，但又進(jìn)一步減少。步減少。四、人類活動(dòng)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的影響四、人類活動(dòng)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的影響 引入斑塊在天然景觀中不存在，當(dāng)干擾達(dá)到第引入斑塊在天然景觀中不存在，當(dāng)干擾達(dá)到第二級(jí)時(shí)才出現(xiàn)，但以后增加。二級(jí)時(shí)才出現(xiàn)，但以后

11、增加。 干擾斑塊類型相對(duì)塊數(shù)變化的趨勢(shì)是：環(huán)境資干擾斑塊類型相對(duì)塊數(shù)變化的趨勢(shì)是：環(huán)境資源斑塊和干擾斑塊逐步讓位于引入斑塊和殘余斑塊。源斑塊和干擾斑塊逐步讓位于引入斑塊和殘余斑塊。（2） 斑塊的大小 在自然景觀中，斑塊的平均面積大，主要是因?yàn)樗芨蓴_小，主要由環(huán)境資源斑塊所組成。 在城市景觀中，斑塊的平均面積小，主要因?yàn)槭苻r(nóng)業(yè)和城市化的發(fā)展破壞。 隨景觀變化水平（干擾程度的加大）平均斑塊大小和方差均趨于降低。（3）斑塊形狀 在自然景觀中，以環(huán)境資源斑塊和干擾斑塊為主，其形狀多不規(guī)則，在農(nóng)田與城市景觀中，多為人為控制，以引入和殘余斑塊為主，形狀規(guī)則。 斑塊的長(zhǎng)寬比，在農(nóng)田景觀時(shí)較低，而在自然景觀

12、和城市景觀時(shí)較高，因?yàn)樵谧匀痪坝^中，由于氣候、植物侵入等因素，多形成長(zhǎng)條形狀斑塊，城市中，由于路網(wǎng)的建設(shè)也多形成長(zhǎng)條形斑塊。（4）斑塊密度 在自然景觀中，斑塊密度中等，隨農(nóng)業(yè)化與城市化，斑塊密度加大。景觀結(jié)構(gòu)特征變化的總的趨勢(shì)： 一般來(lái)說(shuō)，自然景觀中，斑塊面積大、形狀不規(guī)則、數(shù)目較少，主要是由于環(huán)境資源斑塊與干擾斑塊引起的。在城市景觀中，一般斑塊較小、較窄、形狀規(guī)則、數(shù)目多，主要由引入斑塊和殘余斑塊引起的。2）對(duì)走廊、網(wǎng)絡(luò)和本底的影響在天然景觀中，線狀走廊較小，在定居水平的第二、三級(jí)，人為引入的道路增加，在第四、五級(jí)，林帶、溝渠等線狀走廊進(jìn)一步增加。 帶狀走廊主要是人為活動(dòng)的產(chǎn)物，以中等定居水

13、平時(shí)數(shù)量最多。當(dāng)干擾加強(qiáng)時(shí)，和本底融合到一起。 在天然景觀中，河流走廊居多，第二、三級(jí)水平河流減少，到四、五級(jí)時(shí)大為減少。網(wǎng)絡(luò)的情況類似于線狀走廊 聚居地的數(shù)量隨干擾增強(qiáng)增加，但如果以聚居地的周邊或其他周?chē)坝^結(jié)構(gòu)如本底、斑塊和走廊的界面來(lái)說(shuō)，則似乎應(yīng)以農(nóng)田和城郊景觀為最高。在城市景觀中，聚居地彼此相連，因此與其他景觀成分的界面降低。 對(duì)于本底的連接度來(lái)說(shuō)，隨干擾的增加而降低，與網(wǎng)絡(luò)變化相反。 總之，除斑塊外的其他特征受人類的影響更大。線狀、帶狀走廊、網(wǎng)絡(luò)和聚居地均隨人的干擾增加而增加，而河流走廊和本底在天然景觀中豐富，在人類干擾下減少。一、景觀變化的空間過(guò)程一、景觀變化的空間過(guò)程1982年年

14、 1984年 1985年 1986年 1992年 1996年 2003年 再采用簡(jiǎn)單差分分析方法，再采用簡(jiǎn)單差分分析方法，利用不同年份利用不同年份NDVI年平均值圖像，分別生成黃土高原地區(qū)年平均值圖像，分別生成黃土高原地區(qū)NDVI百分比變化圖像（圖百分比變化圖像（圖4-10）：）：百分比變化圖像百分比變化圖像=（NDVI年份年份2NDVI年份年份1）NDVI年份年份1 （4.7）表4-2 不同等級(jí)NDVI變化及其定性描述Table4-2 Classification and qualitative discription of NDVI等級(jí)等級(jí)Grade差分百分比差分百分比Difference

15、 percent植被狀況描述植被狀況描述Discribe of vegetation condition顏色顏色Corlour1-5%5%沒(méi)有變化或者變化很小，無(wú)植被或少植被覆蓋沒(méi)有變化或者變化很小，無(wú)植被或少植被覆蓋綠色綠色2-5%-9%植被退化、減少植被退化、減少藍(lán)色藍(lán)色3-10%-30%植被嚴(yán)重退化植被嚴(yán)重退化黑色黑色46%30%植被部分增加，植被活性中等植被部分增加，植被活性中等紅色紅色530%70%植被較多增加，植被活性較高植被較多增加，植被活性較高黃色黃色（a）19821984 （b）19821985 （c）19821986（g）19821992 （h）19821996 （i）19

16、822003黃土高原地區(qū)植被覆蓋在黃土高原地區(qū)植被覆蓋在19812003年段期間發(fā)年段期間發(fā)生了很大的變化，從整體看，植被覆蓋度在提高，生了很大的變化，從整體看，植被覆蓋度在提高，而且植被覆蓋變化存在明顯的區(qū)域差異，大部分地而且植被覆蓋變化存在明顯的區(qū)域差異，大部分地區(qū)植被覆蓋增加，局部地區(qū)植被覆蓋下降。區(qū)植被覆蓋增加，局部地區(qū)植被覆蓋下降。 植被覆蓋顯著增加的區(qū)域主要植被覆蓋顯著增加的區(qū)域主要分布在黃土高原地區(qū)的北部：分布在黃土高原地區(qū)的北部：鄂爾多斯高原、山西北部、河鄂爾多斯高原、山西北部、河套平原等地區(qū)，同時(shí)，在蘭州套平原等地區(qū)，同時(shí)，在蘭州的北部、渭河的支流葫蘆河流的北部、渭河的支流葫

17、蘆河流域的中東部、涇河的中下游和域的中東部、涇河的中下游和北洛河的下游以及清水河谷地北洛河的下游以及清水河谷地等區(qū)域也存在不同程度的植被等區(qū)域也存在不同程度的植被覆蓋增加趨勢(shì)。植被覆蓋顯著覆蓋增加趨勢(shì)。植被覆蓋顯著提高的河套平原、清水河兩岸提高的河套平原、清水河兩岸是近是近20年來(lái)當(dāng)?shù)毓喔绒r(nóng)業(yè)持年來(lái)當(dāng)?shù)毓喔绒r(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的結(jié)果，鄂爾多斯高原續(xù)發(fā)展的結(jié)果，鄂爾多斯高原植被覆蓋的提高體現(xiàn)了近年來(lái)植被覆蓋的提高體現(xiàn)了近年來(lái)的退耕還林還草、禁牧圈養(yǎng)等的退耕還林還草、禁牧圈養(yǎng)等生態(tài)建設(shè)工作所帶來(lái)的生態(tài)自生態(tài)建設(shè)工作所帶來(lái)的生態(tài)自然恢復(fù)過(guò)程，而黃土高原腹地然恢復(fù)過(guò)程，而黃土高原腹地和山西中西部的植被退化和降和山西中西部的植被退化和降水減少等氣候變化相關(guān)