景觀生態(tài)學-4-1課件

第四章

反映景觀功能的生態(tài)流一、生態(tài)流的含義與類型二、水流、養(yǎng)分流三、動植物的運動四、景觀空間格局優(yōu)化

－格局與生態(tài)流（過程）一、生態(tài)流的含義與類型1、定義物質(zhì)、能量、物種和信息在景觀中毗鄰的生態(tài)系統(tǒng)之間的流動或運動。景觀功能的主要部分，也是景觀生態(tài)過程的具體體現(xiàn)。2、生態(tài)流的類型

3、生態(tài)流與景觀結(jié)構(gòu)景觀格局與生態(tài)過程（生態(tài)流）的關(guān)系是景觀生態(tài)學研究的核心問題之一。景觀格局通過改變驅(qū)動力大小，媒介密度，傳播線路影響生態(tài)流；同時，生態(tài)流在傳播過程中反作用于景觀格局。

二、水流、養(yǎng)分流1、水流水流是一種重要的生態(tài)流類型，還是其他生態(tài)流的重要介質(zhì)。⑴水流攜帶能力與攜帶的物質(zhì)影響水流攜帶能力的因素主要是流速。影響水流流速因素：地形地貌（坡度），水輸入量及其時間，土壤結(jié)構(gòu)（土壤空隙度），土壤對水攜帶物質(zhì)的過濾作用（物理和化學吸附）。水流攜帶的物質(zhì)顆粒物質(zhì)：其流量與水量和流速呈指數(shù)關(guān)系。土壤侵蝕，滑坡。溶解物質(zhì)：一般其濃度與水流速度呈反比關(guān)系，總搬運量與水流量呈正比。水蝕

⑵土壤侵蝕量水蝕：水沖刷土壤表面顆粒物質(zhì)并使土壤養(yǎng)分淋失的過程。多發(fā)區(qū)域：農(nóng)田；過度放牧區(qū)；采伐、開采礦石、筑路等干擾的陡坡。通用土壤侵蝕方程：

A＝f（R,K,L,S,C）

A－土壤侵蝕量；R－降水量；

K－土壤可侵蝕性；L－坡長；

S－坡度；C－植被蓋度生態(tài)景觀對策：增加植被，樹籬，坡改梯

注意土壤物理結(jié)構(gòu)－可滲透性

2、養(yǎng)分流土壤養(yǎng)分以融解質(zhì)的形式隨水流遷移，屬于土壤流的一部分。

分解植物吸收溶解物理化學吸附

流失地表水地下水養(yǎng)分庫土壤巖石風化物（主要部分）植物體有機質(zhì)農(nóng)業(yè)施肥食物鏈（進行循環(huán)）土壤水體部分被水生生物利用部分沉積下來

養(yǎng)分流的主要去向是河流廊道

穿越廊道進入河流；受到機械阻擋，累積在廊道土壤中；被廊道中的植物吸收。過量的養(yǎng)分進入河流，會對河水水質(zhì)和水生生物多樣性造成不利影響。面源污染－富營養(yǎng)化。保護河岸廊道植被，改善其結(jié)構(gòu)和物種，增加養(yǎng)分吸收量,防止過量養(yǎng)分進入河流。

3、景觀格局對水流的影響

⑴景觀結(jié)構(gòu)的改變對水分、養(yǎng)分在空間上的重新分配

⑵地形地貌對流速、流量的影響

⑶不同景觀要素類型的滲透性差異。河岸林帶與氮的循環(huán)氮在河岸林帶的滯留率為89％，在農(nóng)田的滯留率為8％。景觀組成特點與水流過程4、案例分析重慶奧林匹克花園湖景公園（包括濕地1區(qū)和2區(qū)）規(guī)劃區(qū)位于山體與居住區(qū)之間的溝谷地帶。水文特征分析之前，分析氣象資料，調(diào)查山體與谷地的地形坡度、土壤物理性質(zhì)、植被組成特點，采樣測定分析水體的化學性質(zhì)。濕地1區(qū)的水量平衡分析。水有3個來源（系統(tǒng)輸入）：①北端與西側(cè)山體兩個匯水區(qū)（AB與CD匯水溝）的徑流（包括地面徑流與地下徑流）。地面徑流按近30年平均降雨量、最大年降雨量、最小年降雨量計算，并實地測量徑流量；②上游來水；③濕地1區(qū)范圍的降水。重慶奧林匹克花園湖景公園規(guī)劃濕地1區(qū)的水系示意圖

山體地面徑流模擬估測數(shù)值匯水溝面積（m2）徑流量（m3）最大徑流量（m3）最小徑流量（m3）（30年年均）（1998年）（2001年）AB662851937125816.714042.3CD243157105.89470.25151.1小計9060026476.835286.919193.4輸出包括蒸發(fā)蒸騰、流出、側(cè)面滲漏。滲漏量根據(jù)湖景公園Ⅰ區(qū)的底部與側(cè)部的土壤滲透系數(shù)來估算。該地土壤入滲系數(shù)介于10－2~10－4cm/s，滲透性較強。底部及下方側(cè)部選擇相應的防滲措施，保證滲透系數(shù)控制在10－6以下。

水量平衡分析項目最大值m3/a最小值m3/a設計值m3/a設計值125％m3設計值設計值75％m350％m31總進水量24299216575120353724398417816496670徑流量AB23222126311742521433160758037CD852646376398787059022951降雨量690037535177517751775177上游20434414473017453721468116101080505來水量2水面面積（高程）

4606m24606m2

3648m2

3648m2

(324.5m)(324.5m)(322m)(322m)3蓄水量

160451604578117811(324.5m)(324.5m)(322m)(322m)4總輸出量24299216575120353724398417816496670蒸發(fā)量671941845094509450945094流出量23585714427218958822782216642987149側(cè)面滲漏147582951885511068664144275交換周期(天)352429

重慶是濕潤地區(qū)，降雨量大于蒸發(fā)量；從測定的來水量看，湖景公園的進水量充足，可以保證所需水量；交換周期為29天，最大交換周期為35天，最小為24天，都小于1:1的水體交換指標。因此，來水量能滿足控制水位線水量需求，能保證較大的水體交換量，降低富營養(yǎng)化發(fā)生的可能性。建議濕地面積和蓄水量：最深為6.5m，最淺4.5m，波動水位2m，湖面面積為4606m2，蓄水量為16045m3。另外可以看出，按照設計水量的75%計算，Ⅰ區(qū)水位降低2m，湖面面積為3648m2

，蓄水量為7811m3

；50%水量設計值與75%水量設計值時水面面積，水位保持一致。

1-1氨態(tài)氮含量為0.62mg/L，小于（GB3838－2002）III類標準；全磷含量為0.55~0.75mg/L，高于Ⅴ類標準，即存在一定程度的富營養(yǎng)化。在濕地植物茂盛的荒廢池塘出水處（1-3采樣點），全磷含量為0.32~0.45mg/L，說明規(guī)劃區(qū)水系上游的現(xiàn)有濕地植物具有一定的水體凈化效果。因此，建議將此地現(xiàn)有的池塘改建成一個以濕地植物為主的生物濾過區(qū)。匯水區(qū)的土壤侵蝕與流失量分析。根據(jù)年降雨侵蝕力、地形地貌、土壤類型、植被覆蓋條件，估測土壤侵蝕模數(shù)：A區(qū)為無明顯侵蝕（430.44t/km2?a），C、D區(qū)皆為輕度侵蝕。從小流域匯水區(qū)角度看，AB、CD溝均為輕度侵蝕，年土壤流失量分別為36.39t與22.21t。建議在濕地1區(qū)前端建一個相應要求的攔淤壩。三、動植物的運動1、動植物在景觀中的運動模式

連續(xù)運動:（加速，減速，勻速）間歇運動:動植物在運動過程中作暫時的停留，之后繼續(xù)向優(yōu)良生境遷徙。主要模式。人類在熱帶雨林中的刀耕火種；動物在運動過程中停歇，覓食；植物種子的跳躍式傳播等在間歇運動中，動植物會對停留處的環(huán)境產(chǎn)生較大影響，有時甚至會給環(huán)境帶來毀滅性的影響，而連續(xù)運動影響相對較小。2、動物的運動范圍巢域內(nèi)運動：斑塊大小和形狀對動物的運動有一定影響，主要反映在斑塊的邊緣效應上。這主要是邊緣種與內(nèi)部種覓食運動需要的生境條件不同所致。動物疏散：物種擴散的重要形式之一。遷徙：3、景觀格局與動物運動。景觀中食物資源斑塊的空間分布～食物的可獲取性～動物的習性和運動。廊道與動物運動。4、植物的運動媒介:風（槭樹，蒲公英等），水，動物，重力，自傳播。鳥類：構(gòu)樹、黃葛樹，等。

5、動植物遷移與景觀格局規(guī)劃—鳥類農(nóng)田、城市景觀中的濕地、林地斑塊。四、景觀空間格局優(yōu)化

－格局與生態(tài)流（過程）

在生態(tài)流及生態(tài)過程分析的基礎上，將景觀生態(tài)學原理與不同的土地規(guī)劃任務相結(jié)合，以發(fā)現(xiàn)景觀利用中的生態(tài)問題，尋求景觀格局的整體優(yōu)化。背景分析：自然和人文過程的特點及其對景觀的影響。生態(tài)流特點與景觀空間結(jié)構(gòu)，“源”、“匯”的作用。景觀中性模型（neutralmodel）景觀總體布局模式：基礎格局關(guān)鍵點（地段）的識別。景觀格局空間配置的調(diào)整1、背景分析源－匯分析在物質(zhì)遷移運動中，有的系統(tǒng)單元作為物質(zhì)遷出源，而另一些系統(tǒng)組成單元則是作為接納遷移物質(zhì)的聚集場所，被稱為匯。如，流域水文狀況，土壤侵蝕一沉積，污染物質(zhì)的運移等。

將出生率高于死亡率并且遷人率大于遷出率的種群稱為源，反之為匯種群。包含源種群的生境視為源斑塊，匯種群所占據(jù)的生境作為匯斑塊。確定生境斑塊的源一匯特征對研究種群動態(tài)至關(guān)重要。需要考慮生境在生物學方面的適應性，以及從生境斑塊的大小、形狀和邊際特征等方面分析其源一匯屬性，斑塊面積大時源效應較顯著。2、景觀中性模型景觀中性模型:不包含任何具體的生態(tài)學過程或機理，只產(chǎn)生統(tǒng)計學組望值的單純數(shù)學模型。滲透理論基于簡單隨機過程,并有顯著的、可預測的閾值特征,是理想的景觀中性模型?？蓪坝^中的生態(tài)過程進行理論估測，隨機估測與野外觀測數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計差異反映了空間格局的特征。滲透理論：物理學中研究流體在聚合材料介質(zhì)中運動的理論，認為當介質(zhì)密度達到某一臨界密度時，滲透物突然能夠從介質(zhì)的一端到達另一端。影響因子或環(huán)境條件到達某一閾值而發(fā)生的從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)的過程——臨界閾現(xiàn)象。如，景觀連接度對于種群動態(tài)、水土流失和干擾蔓延等的影響，生物多樣性衰減與生境破碎化程度之間的關(guān)系。滲透理論應用于研究景觀的生態(tài)流所表現(xiàn)出的臨界閾值特征，以及景觀連接度與生態(tài)過程的關(guān)系，并發(fā)展為“景觀中性模型”。景觀～二維柵格，生境單元隨機散布其中(生物個體只能在同一生境斑塊中運動，生境單元是否相鄰用四鄰規(guī)則來判定)。生境斑塊＜60％總面積：以離散性為主要特征；生境斑塊面積>60％,出現(xiàn)呈橫貫通道形式的較大生境斑塊,標志著景觀從離散狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨冗B續(xù)狀態(tài)，為生物個體的運動和種群動態(tài)創(chuàng)造了一個全新的環(huán)境。在滲透理論中，允許連通斑塊出現(xiàn)的最小生境面積百分比稱為滲透閾值或臨界概率，其理論值為0.5928。由于實際景觀中生境斑塊多呈聚集型分布，臨界景觀連接度通常比經(jīng)典的隨機滲透模型所得出的理論值為低。生物種群在景觀中的“滲透”不但依賴于景觀結(jié)構(gòu)，還取決于物種的行為生態(tài)學特征。當景觀結(jié)構(gòu)變化時，生境面積的減少對于生物個體和種群遷移有生境損失效應與生境隔離效應兩種影響，其中后者表現(xiàn)出明顯的臨界閾值現(xiàn)象。3、景觀總體布局模式⑴Forman(1995)理想的景觀總體布局模式以集中與分散相結(jié)合的原則為基礎，在生態(tài)功能上具有不可替代性，景觀規(guī)劃的一個基礎格局。中心思想是將相似用地類型集中起來，在建成區(qū)保留一些自然廊道和小的自然斑塊，在大型自然斑塊的邊緣布局一些小的人為活動斑塊。⑵景觀結(jié)構(gòu)模式特點包含大型自然植被斑塊：優(yōu)先考慮保護和建設的格局應該是幾個大型的自然植被斑塊作為物種生存和水源涵養(yǎng)所必需的自然棲息環(huán)境，緩沖干擾；粗粒與細粒要素相結(jié)合：主要用地類型之間的邊界過渡帶有