孔四新++李?？?+崔建平++王保民++詹延廷

摘要 景觀生態(tài)學作為傳統(tǒng)生態(tài)學研究向宏觀與空間方向發(fā)展的自然延伸的生態(tài)學的分支，近年來發(fā)展迅速。景觀格局、動態(tài)演變的驅動力、生態(tài)環(huán)境效應、數學模型模擬等研究領域進展較快、日漸成熟。國際景觀生態(tài)學界對其在農業(yè)上的應用研究更為重視，景觀生態(tài)學與農村、農業(yè)的結合成為當今景觀生態(tài)學研究的主要趨勢之一，取得多方面成果。景觀生態(tài)學與景觀農業(yè)研究相互促進、完善。近年研究和實際應用的主要問題：群落和生態(tài)系統(tǒng)的研究基礎和景觀格局演變研究不足，RS和GIS技術滯后，研究方法單調，景觀穩(wěn)定性及景觀生態(tài)系統(tǒng)承載力研究不夠，農業(yè)景觀規(guī)劃設計缺乏宏觀實證研究。今后研究發(fā)展方向：重視生態(tài)系統(tǒng)空間關系的研究；重視“3S”技術，即地理信息系統(tǒng)、遙感技術、自動化制圖技術與互聯(lián)網技術的有機結合以及數量化研究和模擬技術的應用；注意自然科學與社會科學的交叉，與當代農業(yè)生態(tài)文明建設融合。

關鍵詞 景觀生態(tài)學；景觀農業(yè)；人工生態(tài)系統(tǒng)；自然生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)文明

中圖分類號 S791.254；S791.38 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0131-03

Abstract As a naturally-extended branch of the traditional study of ecology，landscape ecology has rapidly developed in space and macroscope in recent years.It has been achieved great progress and gradually matures in academic theories and methods of quantitative studies，including landscape planning，dynamic processes，evolution of driving forces，environmental effects and mathematical simulation etc..The applied research of landscape ecology development becomes increasingly important in agriculture in the world，and the combining of landscape ecology and the development of country and agriculture has been one of the major tendencies in the study of this subject.Landscape ecology contributes to various achievements of the applied research in agricultural development，and builds mutual assistance and improvement with landscape agriculture.This article points out the major problems of current research and practical application；for instance，community and ecosystem as well as the evolution of landscape patterns haven't been studied enough，RS（Remote Sensing）techniques and GIS（Geographic Information System）lag，research approaches are monotonous，the studies of landscape stability and capability of landscape ecosystem are not sufficient，and designing and planning of agricultural landscape lack solid research，and so on.Also，the article proposes the solutions to the problems：to pay more attention to the research of the spatial relationships in ecosystem，to focus more on “3S” technology，which includes dynamic integration of Geographic Information System，Remote Sensing Techniques，Automatic Mapping System，IT，as well as application of mathematical quantitative analysis and mathematical simulation，to notice the intersections of natural and social science and to combine these two with agricultural ecological civilization.

Key words landscape ecology；landscape agriculture；artificial ecosystem；natural ecosystem；ecological civilization

景觀生態(tài)學是傳統(tǒng)生態(tài)學研究向宏觀與空間方向發(fā)展的一門新興學科[1-2]。中國對景觀生態(tài)學的研究比歐美起步晚，但發(fā)展迅速。近年來，景觀生態(tài)學與農學的結合則出現了景觀生態(tài)學在實際應用上的新分支——景觀農業(yè)。景觀生態(tài)學理論和方法在農業(yè)生產及農村發(fā)展中的應用，不僅促進了農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農村生態(tài)文明建設，也進一步完善和豐富了景觀生態(tài)學的理論和內涵。本文針對國際景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)起源、研究歷史與現狀，剖析了我國當前在該領域研究、應用上存在的熱點、難點問題，并提出其研究發(fā)展方向及新形勢下的對策，以期為中國景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)在當代全面建設生態(tài)文明新時期的發(fā)展提供參考。

1 景觀生態(tài)學與景觀農業(yè)的起源與發(fā)展歷程

“景觀生態(tài)學”一詞于1939年由德國地理植物學家特羅爾（C.Trol1）在利用航片研究東非土地利用問題時首先提出[1-2]。景觀生態(tài)學的正式研究起源于20世紀50—60年代德國、荷蘭等歐洲國家；20世紀80年代，景觀生態(tài)學得以在全球范圍迅速發(fā)展[3]，1981年在荷蘭召開首屆國際景觀生態(tài)學大會，1982年在捷克斯洛伐克成立了國際景觀生態(tài)學會，1987年該學會創(chuàng)辦國際性雜志《Landscape Ecology》，同年Forman R和Godron M合著出版《Landscape Ecology》，景觀生態(tài)學發(fā)展進入新的階段[4-5]。目前，景觀生態(tài)學已形成了獨立的理論和方法體系。

中國于20世紀80年代初引入景觀生態(tài)學概念、理論與方法，并迅速在國內掀起了研究熱潮，1989年在沈陽召開中國首屆景觀生態(tài)學術討論會[3]；20世紀90年代以后，景觀生態(tài)學研究在國內蓬勃發(fā)展。中國生態(tài)學會景觀生態(tài)專業(yè)委員會成立于1992年，之后分別在北京、昆明召開了第二、三屆全國景觀生態(tài)學會議，1998年在沈陽舉辦了亞洲及太平洋地區(qū)景觀生態(tài)學國際會議[3-5]。截至2015年，我國共召開了7次全國景觀生態(tài)學學術討論會，承辦了2次國際景觀生態(tài)學大會。第七屆全國景觀生態(tài)學術討論會主題是“景觀生態(tài)學與美麗中國建設”。

景觀生態(tài)學與農業(yè)、農村發(fā)展的結合成為近年景觀生態(tài)學研究的主要趨勢之一。景觀農業(yè)快速發(fā)展不僅豐富和完善了景觀生態(tài)學，也促進了生態(tài)農業(yè)研究水平的提高[6-10]。進入生態(tài)文明建設新時期，中國的景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)研究方興未艾，農村城鎮(zhèn)化及創(chuàng)意文化產業(yè)的融入賦予景觀農業(yè)新的發(fā)展機遇。

2 景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)的研究現狀

2.1 景觀生態(tài)學研究方面

2.1.1 理論研究方面。德國生物地理學家 C.Trol1于1939年提出并開始研究“景觀生態(tài)學”，最初是為了協(xié)調統(tǒng)一生態(tài)學與地理學2個領域的研究。此后的景觀生態(tài)學演變?yōu)閷坝^的結構、功能和變遷研究的一門學科，以所關心的生態(tài)過程和目的為中心，是研究大區(qū)域內多元生態(tài)系統(tǒng)所組成的整體（即景觀）空間結構、相互作用、功能協(xié)調和動態(tài)變化的生態(tài)學新分支。20世紀80年代，我國地理學家林超、黃錫疇、董雅文等在有關地理學刊物上發(fā)表介紹國外景觀生態(tài)學概念、原理、研究方法和研究成果的譯文和論文[1-2]。此后，更多研究者通過對景觀及景觀生態(tài)學概念與基礎理論以及綜合思想闡釋、景觀生態(tài)學與生物多樣性的關系、景觀生態(tài)學和保護生物學中的景觀結構關系及景觀生態(tài)安全格局等方面研究[3-5]，奠定了我國景觀生態(tài)學理論基礎。

在具體研究上以整體論和系統(tǒng)論為理論基礎，主要圍繞結構、功能、動態(tài)三方面開展研究，除此之外，還包括景觀規(guī)劃與管理，即根據景觀結構、功能和動態(tài)及其相互制約和影響機制，制定景觀恢復、保護、修復、建設管理計劃和規(guī)劃，確定其目標、措施、對策[2-3]。

2.1.2 方法研究方面。國際景觀生態(tài)學研究方法主要有：遙感技術（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）應用；景觀指數法（鑲嵌度、聚集度、分維度及間隙度）；空間統(tǒng)計學和地統(tǒng)計學方法等。景觀格局研究中，多采用景觀指數或計算機軟件包，以FRAGSTAS軟件使用較廣。我國對該領域研究方法的創(chuàng)新研究開發(fā)相對薄弱。近年來，研究者通過構造城市化指數評價區(qū)域的城市化趨勢、研究建立復合指標的景觀生態(tài)格局動態(tài)度量體系及人為影響指數、開發(fā)適于GIS技術進行數據庫管理及空間分析的樣方取值方法（基準面積法和樣方斑塊數法）、建立景觀要素空間關聯(lián)指數、景觀多樣性的空間制圖及生物多樣性評價體系構建研究，探索和創(chuàng)新景觀生態(tài)學研究新方法[3-7]。其中最具潛力的是遙感技術（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）對景觀動態(tài)模擬[6-9]。計算機模擬和景觀模型的建立成為新的趨勢。我國在遙感技術和地理信息系統(tǒng)開發(fā)和應用上落后于發(fā)達國家，因而導致景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)研究的廣度、深度不夠。

2.2 景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)融合與應用研究方面

2.2.1 農業(yè)景觀和景觀農業(yè)研究方面。農業(yè)景觀和景觀農業(yè)是2個不同的概念。農業(yè)景觀是受人類活動干擾較嚴重的人工景觀或半人工景觀，人類活動給景觀帶來的影響及由此引發(fā)的土地利用方式變化是景觀生態(tài)學在應用研究領域的熱點問題。農業(yè)景觀分為4個發(fā)展階段，即農業(yè)前景觀、原始農業(yè)景觀、傳統(tǒng)農業(yè)景觀和現代農業(yè)景觀。原始農業(yè)作為自給自足、自我維持的內穩(wěn)定系統(tǒng)，人地矛盾不突出。而傳統(tǒng)農業(yè)向現代農業(yè)景觀地轉變過程中，人口劇增，人工輔助能流大量導入，人類活動過程和自然生態(tài)過程交織，導致生態(tài)特征和人為特征的鑲嵌分布[10-13]。集約化導致景觀中生物棲地多樣性降低、自然景觀的破碎化，土地利用、土地覆蓋方式改變使農業(yè)景觀美學和生態(tài)受損。化肥、農藥等的大量施入，導致土地的生產率快速提高，景觀異質化，土地利用多樣化、均勻化，同時水土流失加劇、有機質減少、土地板結、鹽堿化等造成景觀惡化。農業(yè)現代化、產業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進，使得農村各產業(yè)迅速發(fā)展，由于自然和經濟條件有限，加劇了各產業(yè)間競爭，物質、能量、信息在各景觀要素間流動和傳遞，不斷改變著區(qū)域景觀格局，資源和環(huán)境問題日益顯現、突出[14-16]；時空格局變化導致小尺度農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不能滿足農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要[17-19]。

景觀農業(yè)作為農業(yè)景觀中調節(jié)物質與能量的一個系統(tǒng)，將農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)在一定自然景觀上有機結合，人工干擾與自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展有機結合，按景觀生態(tài)學原理規(guī)劃為具有自我調節(jié)能力、高穩(wěn)定性、實現能量與物質平衡的新型農業(yè)系統(tǒng)，即人工生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)綜合體，從而為農業(yè)生產提供較穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，實現農村區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[10]。景觀格局的多樣化可以為生物提供更多生境，有利于生物多樣性保護、旅游開發(fā)，從而提高綜合效益。

國內對景觀農業(yè)的研究主要圍繞以下幾個方面：通過區(qū)域景觀格局與土地利用格局變化趨勢、土地的生產力現狀與潛力分析，建立區(qū)域景觀預測模型；以景觀格局指數分析人類活動對景觀結構的影響；用信息熵法和空隙度指數法對景觀異質性研究；通過人為影響指數的構造，用網格采樣法和地統(tǒng)計學方法對人工改造活動的空間特征進行成因分析；通過設立生態(tài)帶研究“城區(qū)—郊區(qū)—農業(yè)”系統(tǒng)環(huán)境變化[10-11，19]。近年來，對于區(qū)域農業(yè)的物質、能量、信息在各景觀要素間流動和傳遞方面的研究也逐漸深入[10]。

2.2.2 森林景觀研究方面。森林景觀研究包括森林景觀結構、空間格局、動態(tài)及群落生態(tài)效應、邊際效應及生物多樣性等方面[17-18]。森林景觀生態(tài)研究是我國景觀生態(tài)學研究開展較早的領域，20世紀90年代徐化成等將景觀生態(tài)學原理和方法應用到森林景觀生態(tài)學研究中[3-4]。郭晉平主持的國家自然科學基金課題“森林景觀動態(tài)及其群落生態(tài)效應的研究”首次對森林景觀生態(tài)進行了比較全面、系統(tǒng)和深入的研究，其研究成果《森林景觀生態(tài)研究》是我國森林景觀生態(tài)研究領域的第一部專著[16]。近年來，該領域的研究主要集中在森林斑塊動態(tài)與物種共存機制、森林生物多樣性、森林景觀格局多樣性、植被景觀斑塊特征等方面[12，16]。

2.2.3 水土保持景觀研究方面。水土流失幾乎給世界上所有國家?guī)順O大危害，尤其是農田侵蝕，每年使2 100萬hm2土地的肥力迅速衰退，產量連年下降，260億t肥沃土壤流失入海，土地日趨貧瘠。近年來，我國學者對黃土高原水土流失地區(qū)景觀進行研究，從土壤侵蝕角度出發(fā)，分析不同立地類型的景觀格局，按斑塊大小、斑塊形狀和斑塊排列順序等指標，判斷這些指標對土壤侵蝕的影響；還有的基于土壤侵蝕問題用尺度、格局、異質性及連接度等理論在流域規(guī)劃中應用[3]；從景觀格局角度研究土壤養(yǎng)分運動與水土流失[4]；從土地利用結構與土壤水肥、土壤侵蝕等生態(tài)過程間關系研究景觀格局與生態(tài)過程的關系[20]。近年來的水土保持措施與景觀農業(yè)結合的理論與實踐成為水土保持研究熱點之一[21-25]，主要包括：①依據坡面徑流調控理論，水土保持措施與農藝措施結合；②侵蝕坡地近地表林下景觀植被建設；③地帶性規(guī)律對群落的影響及先鋒植物群落配置；④水土保持特色的景觀體系構建：水土保持防護林景觀、生態(tài)溝坡面景觀、水土保持經濟林景觀、溝谷生態(tài)濕地景觀、淤地壩景觀、生態(tài)農田景觀、水庫生態(tài)景觀、流域景觀，水土保持景觀設計理念。趙芹珍等對小流域水土保持措施配置景觀結構及其變化特征進行數量化分析，確定流域主要景觀基質，然后提出流域特色的景觀模式。這些都積極推動了國內水土保持景觀學研究的縱深發(fā)展。

2.2.4 干旱區(qū)和濕地景觀研究方面。沙地景觀格局和荒漠綠洲景觀格局是干旱區(qū)在該領域的研究重點。沙地景觀格局在時空尺度上表現為異質性突出，自然過程、人為活動的影響強烈。綠洲作為干旱區(qū)的特殊景觀，是旱區(qū)生態(tài)最敏感部分，也是區(qū)域尺度上旱區(qū)最大的人工干擾源。除了自然因素（水資源）對綠洲景觀格局影響外，人為干擾起決定性作用。研究沙漠綠洲景觀格局，揭示沙漠化的形成機理，對人類科學有效控制沙漠化、保護拓展綠洲有重要意義。沙漠化過程中，景觀格局趨向簡單；沙漠化逆轉過程中，景觀格局趨向復雜；不合理的人類活動是荒漠化擴展及景觀格局顯著變化的主要驅動因素；綠洲景觀格局多樣性、均勻度隨著干擾時間的延長而下降，而優(yōu)勢度、聚集度指數則相反；水資源減少直接導致整個景觀結構、空間格局的變化，是景觀過程的主動力[4，9]。

濕地兼有陸地與水生環(huán)境2種系統(tǒng)的景觀特征，其作為珍貴鳥類、水禽繁殖和棲息地有獨特的觀賞保護價值，是近年來的社會關注和學術界研究的熱點。其中，遼河三角洲濕地景觀開發(fā)中對景觀格局、生態(tài)決策系統(tǒng)、景觀規(guī)劃對珍稀水禽適宜性、濕地承載力等方面的研究在我國濕地景觀生態(tài)研究中具有示范意義[4]。

2.2.5 景觀生態(tài)評價與規(guī)劃設計應用研究方面。通過生態(tài)評價，對景觀狀況、局部系統(tǒng)敏感性、干擾水平和等級、生產力水平格局等的全面認識，使景觀生態(tài)規(guī)劃更為科學。農村景觀生態(tài)規(guī)劃設計類型包括?；~塘系統(tǒng)、農草灌喬立體景觀設計、循環(huán)利用的庭院景觀生態(tài)設計等；風景名勝區(qū)嘗試用景觀生態(tài)規(guī)劃方法解決開發(fā)、保護、利用中存在的問題；城市景觀生態(tài)的調控研究、城市生態(tài)綠地景觀規(guī)劃、城市綠色廊道生態(tài)效應研究及鄉(xiāng)村景觀生態(tài)規(guī)劃研究設計等，拓展了我國景觀生態(tài)規(guī)劃設計實踐[6-7，12]。農業(yè)景觀規(guī)劃涉及結構和功能兩方面，強調景觀的自然屬性，主要對區(qū)域各種資源實施空間再配置進行研究，尋求區(qū)域可持續(xù)農業(yè)景觀的空間途徑。

3 我國景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)研究存在的問題及對策

3.1 主要問題

3.1.1 理論體系缺陷。景觀生態(tài)學是覆蓋地理、生物、農業(yè)、林業(yè)、景觀建筑與美學、區(qū)域規(guī)劃發(fā)展等的交叉學科；景觀農業(yè)是以景觀生態(tài)學的理論和方法體系為基礎，以建立人工生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)相和諧的綜合體為目標。作為新興學科，其理論體系尚有爭議；特別是進入全面建設生態(tài)文明的新時期，人們對于景觀目標會有更高的要求；對景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)而言，學術界需要對其理論框架和目標評價體系形成一致意見。

3.1.2 技術手段相對落后。群和生態(tài)系統(tǒng)的研究基礎不足以及基礎資料積累不夠，在景觀結構與功能之間關系闡述上缺乏有力支撐。而RS和GIS技術滯后則阻礙了景觀生態(tài)學研究的深入。同時缺乏創(chuàng)新技術和新方法的應用。

3.1.3 景觀穩(wěn)定性景觀生態(tài)系統(tǒng)承載力的研究不夠。包括景觀空間結構的擁擠程度、景觀中主要生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可更新自然資源的利用強度、環(huán)境質量和人類身心健康的適應與感受性，缺乏系統(tǒng)研究。

3.1.4 農業(yè)景觀規(guī)劃設計缺乏宏觀實證研究。目前，農業(yè)景觀規(guī)劃設計僅局限于微觀系統(tǒng)或較小的生態(tài)單元，區(qū)域性景觀農業(yè)規(guī)劃設計實證研究欠缺。在農村生態(tài)環(huán)境的土地利用景觀規(guī)劃、高效的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃建設、農村土地的集約經營、農田斑塊的保護和鄉(xiāng)村生態(tài)景觀的保護、生態(tài)文化創(chuàng)意等方面也缺乏深入研究和實踐。

3.2 對策

3.2.1 要運用景觀生態(tài)學綜合整體思維的理論優(yōu)勢，實現學科交叉和創(chuàng)新。中國景觀生態(tài)學應以人工—自然景觀為主要研究對象，以景觀和區(qū)域尺度上的景觀生態(tài)建設為研究重點，堅持景觀生態(tài)學的開放性，善于吸收相關學科的新理論、新技術、新方法，特別是RS、GIS和空間模擬模型的研究應用，加強景觀生態(tài)學在環(huán)境、土地利用的變化與規(guī)劃、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展、氣候變化及其效應、生態(tài)系統(tǒng)恢復與生物多樣性保護、土地退化過程與治理、人與自然和諧發(fā)展等方面的拓展。今后應重視生態(tài)系統(tǒng)空間關系的研究，把握住空間結構與生態(tài)過程相結合，促進生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和協(xié)調發(fā)展；地理信息系統(tǒng)、遙感技術、自動化制圖技術、互聯(lián)網技術的有機結合以及數量化和模擬技術的應用，文化創(chuàng)意產業(yè)的結合，將促進景觀生態(tài)學的人工—自然景觀研究的快速發(fā)展。

3.2.2 促進水土保持與景觀生態(tài)學的融合。清潔小流域是未來水土保持研究的重要方向，景觀生態(tài)應當是水土保持發(fā)展的高級階段。清潔小流域規(guī)劃和建設可以從系統(tǒng)性、空間異質性、尺度和生態(tài)交錯帶等方面著手研究水土保持景觀，建設景觀生態(tài)型的水土保持工程。而當前建設項目要真正實現水土保持景觀，尚有難度，這是由建設項目占地的隨機性決定的。水土保持景觀生態(tài)學目前依然是在探索階段，格局—功能—過程原理應用于流域非點源污染控制和水土保持研究應作為主要研究方向。

3.2.3 隨著現代農業(yè)的發(fā)展和農村城鎮(zhèn)化建設加速，特別是進入生態(tài)文明全面建設新時期和大數據時代，農業(yè)景觀將發(fā)生新的變化。景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)的研究中自然科學與社會科學的交叉將成為該研究領域的新亮點。要促進學科融合、城鄉(xiāng)融合和理念融合，使學術創(chuàng)新、科技創(chuàng)新與創(chuàng)意文化有機結合，在科學研究、規(guī)劃設計實踐中引入大數據技術，為景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)帶來一次革命性的發(fā)展。

3.2.4 農村各產業(yè)蓬勃興起，各產業(yè)相互競爭，物質、能量、信息在各景觀要素間流動和傳遞，必然不斷改變區(qū)域內農業(yè)景觀格局，農業(yè)資源和環(huán)境問題日益突出，景觀農業(yè)必將成為未來的發(fā)展方向，區(qū)域性景觀農業(yè)和景觀農業(yè)宏觀規(guī)劃設計實證研究具有很好的發(fā)展前景[27]。景觀生態(tài)學和景觀農業(yè)在新時期農村城鎮(zhèn)化建設和生態(tài)文明建設中將發(fā)揮重要作用。

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