范 昊,趙文武,*,丁婧祎

1 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部 地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 1008752 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部 陸地表層系統(tǒng)科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院,北京 100875

連接景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)
——2017年美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)(The US-IALE 2017 Annual Meeting)會(huì)議述評(píng)

范 昊1,2,趙文武1,2,*,丁婧祎1,2

1 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部 地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 1008752 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部 陸地表層系統(tǒng)科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院,北京 100875

美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)于2017年4月9日至13日在美國馬里蘭州巴爾的摩舉行。此次會(huì)議內(nèi)容豐富、氣氛活躍、交流形式多樣,討論了景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。會(huì)議中關(guān)于景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)系的探討主要從景觀格局與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)耦合方法、景觀格局和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)變化過程、景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應(yīng)用三方面展開。對(duì)我國景觀生態(tài)學(xué)研究的啟示主要有以下方面:(1)重視景觀格局變化和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究；(2)加強(qiáng)景觀格局-過程-服務(wù)的多尺度綜合集成研究；(3)加強(qiáng)景觀生態(tài)學(xué)研究在實(shí)際中的應(yīng)用,為政策制定和實(shí)際管理提供支持。

景觀生態(tài)學(xué); 景觀異質(zhì)性; 社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)

1 大會(huì)概況

2017年美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)(The US-IALE 2017 Annual Meeting)于4月9日至13日在美國馬里蘭州巴爾的摩召開,會(huì)議的主題是“人-地-格局：連接景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)”(People, Places, Patterns: Linking Landscape Heterogeneity and Socio-Environmental Systems)。美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)每年舉辦一次,是景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域具有重要影響力的學(xué)術(shù)會(huì)議之一。會(huì)議主要以特邀報(bào)告會(huì)(Plenary)、口頭報(bào)告會(huì)(Oral)、專題討論會(huì)(Symposia)、展板(Poster)四種形式展開。在5天的會(huì)議期間安排了4場特邀報(bào)告,組織了19場專題研討會(huì),共有口頭報(bào)告277個(gè),主題展板60個(gè)。

從會(huì)議主題和專題學(xué)術(shù)報(bào)告情況看,此次會(huì)議關(guān)注的科學(xué)問題為：(1)建立景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)耦合關(guān)系；(2)研究異質(zhì)景觀中的物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)過程；(3)分析土地利用/覆蓋變化過程對(duì)景觀格局過程的影響；(4)完善景觀生態(tài)學(xué)對(duì)政策制定和科學(xué)管理的支撐。將人類和人類活動(dòng)整合到景觀生態(tài)學(xué)研究中一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜抑攸c(diǎn)關(guān)注的研究內(nèi)容[1-2],整合過程的本質(zhì)是自然系統(tǒng)與人文系統(tǒng)的耦合。本文主要對(duì)大會(huì)上景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行介紹和評(píng)述。

2 景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展

景觀生態(tài)學(xué)(Landscape Ecology)強(qiáng)調(diào)空間格局、生態(tài)學(xué)過程與尺度之間的相互作用。將人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相整合是景觀生態(tài)學(xué)的重要學(xué)科特點(diǎn)和研究趨勢(shì)[1]。景觀生態(tài)學(xué)一直與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)緊密相連,涵蓋了自然和人文兩個(gè)部分[3]。在景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展的過程中,科學(xué)地考慮人類活動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素在景觀生態(tài)評(píng)價(jià)、規(guī)劃和模擬的作用,是重要的學(xué)科研究內(nèi)容之一[4]。綜合來看,本屆美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)關(guān)于景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)系的相關(guān)討論和報(bào)告可歸納為三個(gè)方面：景觀格局與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)聯(lián)方法、景觀格局和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)變化過程、景觀異質(zhì)性和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應(yīng)用。

2.1 景觀格局與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)關(guān)聯(lián)方法

多數(shù)景觀生態(tài)學(xué)家將社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)(Socio-Environmental Systems)中的景觀視為人類和自然過程的產(chǎn)物。盡管社會(huì)環(huán)境觀是開展研究的基礎(chǔ),但如何將社會(huì)和自然生態(tài)系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)系和反饋的研究報(bào)道并不多見。

為了解景觀格局與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關(guān)系,構(gòu)建兩者關(guān)聯(lián)的框架和方法,參與研討的學(xué)者從地理學(xué)和生態(tài)學(xué)不同分支學(xué)科進(jìn)行了闡述。例如有學(xué)者通過構(gòu)建毒品販運(yùn)活動(dòng)與景觀格局轉(zhuǎn)型分析模式,對(duì)中美洲生物多樣性減少、森林砍伐率上升和毒品販運(yùn)交易活動(dòng)之間進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),毒品販運(yùn)活動(dòng)造成的森林砍伐可以有效解釋森林損失的空間變化,基于對(duì)中美洲地區(qū)毒品經(jīng)營和販運(yùn)的研究,可以更準(zhǔn)確地研究當(dāng)?shù)厣志坝^變化過程。從生物多樣性角度,有學(xué)者對(duì)野生動(dòng)物保護(hù)和人類社會(huì)關(guān)系進(jìn)行了研究。目前保護(hù)瀕危野生動(dòng)物的主要方式是建立保護(hù)區(qū),但是由于人類需要依賴于這些土地來維持生計(jì),因此保護(hù)區(qū)的建立越來越難。研究者發(fā)現(xiàn)包括老虎在內(nèi)的多種大型食肉動(dòng)物與人類活動(dòng)的時(shí)間和空間重疊性小,在某些條件下人與動(dòng)物可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同地共存。因此,模擬人類和野生動(dòng)物相互適應(yīng)機(jī)制,可以推動(dòng)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)共存理論逐步走向?qū)嵺`。

土地利用/土地覆被變化體現(xiàn)了景觀異質(zhì)性的替代過程,例如研究城市用地的變化,是現(xiàn)階段學(xué)者建立景觀異質(zhì)性與人類活動(dòng)變化關(guān)系的重要切入點(diǎn)[5-6]。與會(huì)學(xué)者對(duì)美國芝加哥從二戰(zhàn)后到現(xiàn)在的城市人口變化、物質(zhì)能量流動(dòng)、淡水和廢水管理等方面情況進(jìn)行場景模擬。結(jié)果表明,在未來商品和能源有限性和氣候變化背景下,人類需要通過主動(dòng)改變生活方式和加強(qiáng)政策干預(yù)來適應(yīng)城市整體及內(nèi)部景觀的變化。還有學(xué)者通過長時(shí)間序列的檔案資料(1870—2016年)和航空影像(1970—2012年)獲取了美國賓夕法尼亞大學(xué)樹木覆蓋情況,與每個(gè)時(shí)期的城市規(guī)劃、城市綠化管理和校園種植活動(dòng)等記錄情況進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,1977年的校園種植計(jì)劃影響深遠(yuǎn),使得校區(qū)產(chǎn)生了顯著的覆蓋增益效果,并且該種植計(jì)劃能繼續(xù)引導(dǎo)著目前的校園景觀管理。校園是一個(gè)城市的縮影,該研究能夠?yàn)榇罱ǔ鞘芯坝^與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系提供方法借鑒。通過以上探討發(fā)現(xiàn),這些關(guān)聯(lián)方法是構(gòu)建景觀格局與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)耦合關(guān)系的有效嘗試,利用景觀格局來解釋社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)中的復(fù)雜動(dòng)態(tài)是未來景觀生態(tài)學(xué)研究的新方向。

2.2 景觀格局和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)變化過程

當(dāng)今全球氣候變化和土地利用/土地覆被變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響,相關(guān)領(lǐng)域的研究是眾多學(xué)科關(guān)注的研究重點(diǎn)[7-8]。因此,正確認(rèn)識(shí)全球變化背景下景觀和社會(huì)環(huán)境變化過程、積極應(yīng)對(duì)變化,成為景觀生態(tài)學(xué)研究的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。本次大會(huì)關(guān)于景觀格局及社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)變化的研究集中在：干旱區(qū)景觀、森林景觀、流域景觀和模型應(yīng)用等方面。

干旱區(qū)植被對(duì)氣候變化的響應(yīng)十分敏感,與會(huì)學(xué)者研究表明：中亞干旱區(qū)1998—2013年平均氣溫比1960—1998年高出0.93℃。溫度升高打破了原來的自然平衡,加速了植物蒸散量和土壤水分流失,導(dǎo)致荒漠植物的淺根死亡,從而減少了物種多樣性和植被覆蓋。1998年之后天然植被的NDVI以每十年0.003的速度下降。無獨(dú)有偶,另一位參會(huì)專家在一項(xiàng)關(guān)于美國西部草原生態(tài)系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)：受氣候和管理綜合影響,過去30年中草原景觀退化明顯。

氣候變化也正在改變著森林景觀格局。雖然部分干擾過程(如火災(zāi))的影響效應(yīng)已經(jīng)有了較充分的研究[9],但氣候變化下新興的干擾影響(如降雪以及之后的森林死亡率)尚不清楚。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)加拿大和美國阿拉斯加的黃杉死亡率上升與冬季降雪密切相關(guān)。這提示管理者要正確應(yīng)對(duì)這種不規(guī)律的干擾并及時(shí)采取有效的管理和保護(hù)措施。

土地利用/土地覆被變化對(duì)流域景觀格局變化影響復(fù)雜,例如有學(xué)者在美國馬里蘭州山地、森林和城市等不同區(qū)域分別采集了河流水樣。利用DNA方法發(fā)現(xiàn)河流微生物群落生物多樣性中幾乎沒有明顯的景觀層次模式,但土地利用類型改變會(huì)改變河水pH,溶解質(zhì)和細(xì)小沉積物從而影響微生物群落結(jié)構(gòu)。

關(guān)于土地利用/土地覆被變化過程的研究一直是景觀生態(tài)學(xué)家研究的重點(diǎn)。眾多學(xué)者希望通過建模工具了解這些動(dòng)態(tài)的復(fù)雜原因和后果。本次大會(huì)就廣泛使用的Dinamica EGO平臺(tái)進(jìn)行了討論交流(網(wǎng)址：http://csr.ufmg.br/dinamica/)。Dinamica EGO是一款環(huán)境建模的免費(fèi)軟件,用戶可以自行設(shè)定子模型,實(shí)現(xiàn)土地利用情景設(shè)計(jì)、遙感數(shù)據(jù)集成與分析、景觀格局變化預(yù)測(cè)等眾多功能。新版本的軟件還與R語言實(shí)現(xiàn)了在線耦合功能,這為國內(nèi)學(xué)者學(xué)習(xí)和使用該模型提供了資料。但是使用建模工具進(jìn)行研究還有許多地方不盡如人意,如景觀變化驅(qū)動(dòng)因素在區(qū)域上存在異質(zhì)性、建模工具自身的有限制性、以及如何在模擬過程中實(shí)現(xiàn)多元素耦合問題等。

2.3 景觀異質(zhì)性和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應(yīng)用

景觀生態(tài)學(xué)研究的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)/景觀服務(wù),生態(tài)系統(tǒng)管理以及景觀可持續(xù)研究成為當(dāng)前熱點(diǎn)和前沿方向[8-10]。利用研究的認(rèn)識(shí)和成果服務(wù)于人類生存和發(fā)展是研究價(jià)值的實(shí)際體現(xiàn)[11]。

會(huì)上有學(xué)者提出,從2000年到2010年中國北方農(nóng)牧過渡區(qū)貧困縣數(shù)量減少,但貧困縣的基尼系數(shù)增加。這說明未來扶貧進(jìn)程中應(yīng)考慮居民收入差距,不能僅以收入增長量為標(biāo)準(zhǔn)。該研究體現(xiàn)出對(duì)人類福祉和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注。再例如非洲馬拉維共和國在2006年發(fā)生了一場有爭議的農(nóng)業(yè)投入補(bǔ)貼事件。公共融資的私營市場向60%的農(nóng)民分發(fā)化肥,改良作物種子,但是隨著氣候變化如何向農(nóng)民發(fā)放補(bǔ)貼成為問題。研究人員利用Dinamica EGO平臺(tái)并結(jié)合遙感數(shù)據(jù)來描繪作物覆蓋和生產(chǎn)力變化,以判斷氣候變化對(duì)作物的影響,從而合理指導(dǎo)了對(duì)農(nóng)民的補(bǔ)貼。還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)城市環(huán)境管理團(tuán)體數(shù)量、工作環(huán)境、位置和空間范圍影響著城市環(huán)境管理成效。只有合理控制管理團(tuán)體數(shù)量,倡導(dǎo)和教育社區(qū)內(nèi)部成員公共意識(shí),才能有效維護(hù)城市環(huán)境。因此,為促進(jìn)景觀生態(tài)服務(wù)在實(shí)踐中的應(yīng)用,研究者應(yīng)重視生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可利用性和政策的可行性。

森林和草原生態(tài)系統(tǒng)也是景觀服務(wù)管理的重點(diǎn)研究對(duì)象,會(huì)上有學(xué)者對(duì)北美草原生態(tài)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),北美草原只有30%—50%仍保持原有動(dòng)物的棲息地能力。由于草原生態(tài)系統(tǒng)中80%以上的土地是私人所有,所以在管理分析中加入了土地所有者的土地價(jià)值觀、土地利用態(tài)度和人口流動(dòng)信息。這為草原可持續(xù)發(fā)展實(shí)踐中的應(yīng)用提供了依據(jù),并取得了顯著成效。還有學(xué)者對(duì)加拿大安大略省森林景觀的規(guī)模擴(kuò)大進(jìn)行了長期研究。在制定森林采伐計(jì)劃時(shí),將管理和保護(hù)生物多樣性的知識(shí)傳遞給林業(yè)一線人員,使得森林經(jīng)營政策得到改進(jìn)。通過多尺度監(jiān)測(cè)管理,減少了經(jīng)濟(jì)和政治利益干擾造成的誤導(dǎo)。這些研究是對(duì)森林草原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理方法的有益探索,為自然植被生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理提供了新思路、新方向。

3 會(huì)議啟示

本次會(huì)議對(duì)于我國景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展的啟示如下：

(1)重視景觀格局變化和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究。目前對(duì)景觀異質(zhì)性、景觀格局變化、景觀管理與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)聯(lián)系的有了相關(guān)探索[12-13],但尚處于初期階段。將人類的價(jià)值觀、行為、文化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)政策等融合到景觀生態(tài)學(xué)研究中,分析辨識(shí)社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)與景觀異質(zhì)性和格局的關(guān)系,仍需要與景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)的自然和人文多學(xué)科學(xué)者們的共同努力。

(2)加強(qiáng)景觀格局-過程-服務(wù)的多尺度綜合集成研究。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是銜接生態(tài)系統(tǒng)和人類需求的有效紐帶。在早期景觀生態(tài)學(xué)研究中,往往針對(duì)不同尺度探討景觀格局與生態(tài)過程的相互作用機(jī)制,但是對(duì)不同尺度格局-過程-服務(wù)的有效連接研究不夠,忽視了全球或大洲尺度的相關(guān)研究。在進(jìn)一步的研究中,有待針對(duì)不同尺度,深化格局-過程-服務(wù)的耦合機(jī)制,逐步發(fā)展“格局-過程-服務(wù)-可持續(xù)性”的研究范式。

(3)加強(qiáng)景觀生態(tài)學(xué)研究在實(shí)際中的應(yīng)用,為政策制定和實(shí)際管理提供支持。此次大會(huì)討論交流的一個(gè)重點(diǎn)就是景觀生態(tài)學(xué)支持多領(lǐng)域管理和政策制定。景觀生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要目的就是合理利用自然資源,保證生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。如目前制定并落實(shí)生態(tài)紅線是我國進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容,景觀異質(zhì)性和社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)耦合研究能夠?yàn)樯鷳B(tài)紅線的劃定提供知識(shí)基礎(chǔ)和保障。

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國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFC0501604); 地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目

2017- 04- 26

10.5846/stxb201704260756

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaoww@bnu.edu.cn

范昊,趙文武,丁婧祎.連接景觀異質(zhì)性與社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)——2017年美國景觀生態(tài)學(xué)年會(huì)(The US-IALE 2017 Annual Meeting)會(huì)議述評(píng).生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(14):4919- 4922.