黃 霞，林 勇，葛大兵

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)科學(xué)與工程研究所，湖南 長沙 410128；3.洞庭湖區(qū)農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；4.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

農(nóng)業(yè)景觀格局變化及其生態(tài)效應(yīng)研究進(jìn)展

黃 霞1,2,3，林 勇4，葛大兵1,2,3

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)科學(xué)與工程研究所，湖南 長沙 410128；3.洞庭湖區(qū)農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)健康湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；4.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

農(nóng)業(yè)景觀是人類為了生存和生活對土地進(jìn)行長期性、周期性耕種的結(jié)果，既具有一般景觀的基本特征，又突出表現(xiàn)為人類和自然共同作用的結(jié)果。在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的背景下，農(nóng)業(yè)景觀格局發(fā)生了巨大的變化。從農(nóng)業(yè)景觀格局的研究熱點、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對景觀格局的影響、農(nóng)業(yè)景觀格局演變的生態(tài)效應(yīng)3個方面進(jìn)行了綜述，并對現(xiàn)有研究中存在的問題進(jìn)行了剖析，對農(nóng)業(yè)景觀格局發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

農(nóng)業(yè)；景觀格局；生態(tài)效應(yīng)；研究進(jìn)展

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展直接影響著人民生活水平的提高、社會的安定和國家綜合實力的增強。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展以及人口的不斷增長，類似自然資源過度消耗、建設(shè)用地不斷增加、土地資源緊張等問題現(xiàn)實地擺在人們面前。而這些都與農(nóng)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。在這樣的背景下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)景觀格局發(fā)生了重大變化，對農(nóng)業(yè)景觀的生態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

1 農(nóng)業(yè)景觀格局的研究熱點

國際上對景觀生態(tài)學(xué)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用研究較多。如Abdullan等[1]對景觀格局變化特征進(jìn)行分析，研究景觀格局變化對景觀功能和生態(tài)過程的影響。Haase等[2]分析景觀格局與生態(tài)環(huán)境等的相互關(guān)系及其對生態(tài)效應(yīng)的響應(yīng)。

在國內(nèi)，城市景觀格局和生態(tài)環(huán)境是景觀生態(tài)學(xué)家目前關(guān)注的熱點，對于農(nóng)業(yè)景觀格局的研究相對較少，一般采用景觀指數(shù)來定量分析景觀格局的動態(tài)變化。如孔凡亭等[3]通過RS和GIS技術(shù)，采用景觀指數(shù)對濕地景觀格局變化進(jìn)行研究。曹瑞娜等[4]采用邊緣密度、多樣性指數(shù)、斑塊大小變異系數(shù)、核心區(qū)密度、面積加權(quán)平均分維數(shù)等5個景觀指數(shù)聚類分析，探討景觀格局空間差異。Sun等[5]對黑河下流當(dāng)?shù)鼐坝^特點、動態(tài)及影響因子開展相關(guān)研究。吳菊[6]、陳文波等[7]對潘陽湖區(qū)土地利用狀況、景觀格局演變及驅(qū)動力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明景觀格局變化與周邊生態(tài)環(huán)境有著密切的關(guān)系。

2 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對景觀格局的影響

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)景觀格局發(fā)生了巨大變化。人類的開墾導(dǎo)致農(nóng)用地減少，農(nóng)業(yè)景觀格局多樣性也遭到一定程度的破環(huán)。如國內(nèi)學(xué)者傅伯杰[8]在陜北米脂縣泉家溝流域，首次進(jìn)行了農(nóng)業(yè)景觀格局研究。陳頤等[9]研究發(fā)現(xiàn)莆田市的建設(shè)用地不斷增加，而農(nóng)地、林地、水域和裸露地不斷減少，景觀格局破碎化程度日益嚴(yán)重。陽文銳等[10]對北京市近10 a土地覆蓋變化情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)耕地面積比10 a前下降了2.5%，城鎮(zhèn)用地比例逐漸增加。Bonfanti等[11]對土地利用導(dǎo)致的景觀格局變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)景觀類型多樣性有所增加，而草地、林地景觀類型比例分別從10%和4.1%下降到1.6%和3.0%，影響了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及生物多樣性遭到破壞。

3 農(nóng)業(yè)景觀格局演變的生態(tài)效應(yīng)

3.1 農(nóng)業(yè)景觀格局演變對土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)包括氮、磷、鉀和土壤有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)元素[12]，影響著植物生長、水資源利用及生態(tài)環(huán)境變化[13]。我國關(guān)于農(nóng)業(yè)景觀格局變化對土壤養(yǎng)分影響研究較少。近年來多關(guān)注于異質(zhì)景觀或不同景觀格局中土壤養(yǎng)分狀況等。研究認(rèn)為，土壤空間格局受土壤質(zhì)地、植被類型和地形等因素的影響較大[14]，農(nóng)田耕作層厚度增加，土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量提高，土壤水分和土質(zhì)有了明顯改善[15]。王云等[16]研究表明，農(nóng)業(yè)景觀面積變化或破壞阻礙了土壤間的養(yǎng)分循環(huán)，其中以林地、園地生態(tài)系統(tǒng)對土壤養(yǎng)分的保持作用較明顯。國外學(xué)者對此也做了相關(guān)性研究，如Pope等[17]分析了美國斯波齊爾維尼亞地區(qū)城市化土壤流失的原因，發(fā)現(xiàn)裸露地的水和土壤流失量大于草地、植被覆蓋區(qū)。

3.2 農(nóng)業(yè)景觀格局演變對熱環(huán)境的影響

熱環(huán)境效應(yīng)是人類活動和景觀格局演變的直接結(jié)果，目前國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為景觀格局與地表溫度有著緊密的關(guān)聯(lián)。學(xué)者們以地表溫度為指標(biāo)對城市的熱環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了一系列研究，以期找到對緩解與改善城市熱環(huán)境效應(yīng)的辦法[18-19]。王敏等[20]在研究上海市土地利用空間格局與地表溫度的關(guān)系時得出，地表溫度與斑塊聚集度、斑塊數(shù)量、斑塊密度具有相關(guān)性，同時與多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)有密切聯(lián)系。近年來，我國建設(shè)用地增長過快，加上人類對林地的破壞，導(dǎo)致景觀類型轉(zhuǎn)變明顯，這也驗證了熱力景觀格局與植被覆蓋呈正相關(guān)關(guān)系的結(jié)論。林地景觀和水域景觀對緩解地表熱效應(yīng)有重要作用。通過分析各農(nóng)業(yè)景觀類型平均溫度，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)熱量分布變化的主要因素是地表植被情況、土壤性質(zhì)、灌溉和耕作方式[21]。

3.3 農(nóng)業(yè)景觀格局演變對水環(huán)境的影響

景觀格局與地表水水質(zhì)之間的關(guān)系一直以來都是國內(nèi)外研究的熱點[22]。自1970以來，國外學(xué)者從點位、河段、河岸帶及流域尺度等方面對景觀格局與地表水水質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行了深入研究，形成了較為完善的研究理論和方法體系，還開發(fā)了非點源污染模型[23]。農(nóng)業(yè)非點源污染是水污染的主要來源，其污染物包括泥沙、重金屬、有機(jī)物等。這些污染物進(jìn)入水體引起水體富營養(yǎng)化，破壞水生物環(huán)境，導(dǎo)致水質(zhì)變差[24]。2000年以后，土地利用景觀格局與水質(zhì)間的關(guān)系也日益引起國內(nèi)學(xué)者的高度關(guān)注[25]，研究集中在水質(zhì)及景觀類型大小以及景觀格局對水環(huán)境的負(fù)效應(yīng)上。由于各地方在周邊環(huán)境、水文特點、氣象條件等方面存在定差異，所以不同地方水環(huán)境效應(yīng)的實施機(jī)制有所不同。國外學(xué)者Stuart[26]認(rèn)為水環(huán)境惡化的標(biāo)準(zhǔn)是不透水面比例大于22%～30%，Leet等[27]認(rèn)為不透水面面積低于12%時不受景觀格局變化的影響。

3.4 農(nóng)業(yè)景觀格局演變對生態(tài)服務(wù)的影響

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)變，目前我國農(nóng)業(yè)正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。在國內(nèi)外景觀研究中，對土地利用、都市農(nóng)業(yè)功能格局變化以及森林、草原、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)的研究較多[28]，但對農(nóng)業(yè)生態(tài)服務(wù)效應(yīng)的研究過少[16]。Sun等[29]研究表明，城鎮(zhèn)化所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)景觀破碎化，使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低；博柏杰等[30]研究表明土地利用變化可以改變生物多樣性、生物系統(tǒng)過程、生物生境，從而引起區(qū)域生態(tài)服務(wù)的變化；同時，解修平等[31]研究分析10 a來土地利用變化的數(shù)量和空間特征以及由此產(chǎn)生的了一系列的生態(tài)效應(yīng)問題，得出大范圍的土地利用變化過程中，其空間特征將隨著農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)過程與景觀格局的變化而有所不同。

4 展 望

現(xiàn)階段，對農(nóng)業(yè)景觀格局變化及其生態(tài)效應(yīng)的研究還存在很多不足：（1）研究主要是對景觀格局演變進(jìn)行分析，常通過不同時期或季節(jié)的遙感影像解譯結(jié)果，再通過景觀指數(shù)來反映結(jié)果，但景觀指數(shù)相關(guān)性高且大多用數(shù)字表示，不能直接反映生態(tài)過程與景觀格局的相互關(guān)系，導(dǎo)致研究結(jié)果有偏差，很難深入了解景觀格局變化對生態(tài)環(huán)境的影響；（2）目前景觀類型劃分模糊，依據(jù)過于簡單，未能準(zhǔn)確反應(yīng)景觀格局特征。

為了完善當(dāng)前農(nóng)業(yè)景觀格局研究，可進(jìn)一步開展相關(guān)工作：（1）采用多種手段和方法開展時空尺度的深入研究，進(jìn)一步探討農(nóng)業(yè)景觀格局與生態(tài)過程的影響因子；（2）加強景觀格局中景觀類型的劃分，特別是景觀分類指標(biāo)和景觀分類技術(shù)的綜合研究；（3）目前常用的研究方法是遙感技術(shù)，在監(jiān)督分類時需要人工解譯來完成，受主觀因素干擾較多，導(dǎo)致研究結(jié)果不客觀，需要探討更多的研究方法；（4）強化農(nóng)業(yè)農(nóng)田景觀格局生態(tài)規(guī)劃的設(shè)計與應(yīng)用，構(gòu)建農(nóng)業(yè)農(nóng)田景觀格局的評價體系，進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Research Progress on the Evolution of Agricultural Landscape Pattern and Ecological Effect

HUANG Xia1,2,3，LIN Yong4，GE Da-bing1,2,3
（1. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Institute of Ecological Science and Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 3. Rural Ecosystem Health Laboratory of Hunan Dongting Lake Area, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 4. College of Horticulture and Hardening, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC）

Agricultural landscape is the results of a long-term and cyclical farming on the land of human beings for their survival through better biological and technical activities. It not only has the basic characteristics of the general landscape, but also highlights the results of the interaction of human and nature. In the context of developing modern agriculture, the landscape pattern of agriculture has changed greatly. This paper reviewed on the three aspects: the current situation of agricultural landscape pattern, in fl uence of agricultural modernization on the evolution of landscape pattern and ecological effects of agriculture landscape pattern change. Then, the existing problems in the current researches are analyzed, and the development trend of agricultural landscape pattern is prospected for the later research.

agriculture; landscape pattern; ecological effect; research progress

S181

：A

：1006-060X（2017）07-0120-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.033

2017-03-31

湖南省環(huán)境保護(hù)廳資助項目（LSHB2015K36）

黃 霞（1986-），女，湖南長沙市人，碩士研究生，主要從事生態(tài)規(guī)劃研究。

葛大兵