景觀生態(tài)系統(tǒng)是具有一定結(jié)構(gòu)和功能的土地鑲嵌體,在外界干擾和自身演替作用下,其結(jié)構(gòu)和功能呈現(xiàn)著劇烈變動(dòng)。研究表明,在不斷變化的土地利用過(guò)程中,景觀生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其組分也在變化,并使景觀破碎化程度加大,生物多樣性降低[1,2],以及土壤環(huán)境和水環(huán)境質(zhì)量下降[2,3],更為嚴(yán)重的是造成不同程度的土地退化[4,5],從而造成景觀生態(tài)質(zhì)量的下降;但通過(guò)合理的規(guī)劃和管理土地資源,也會(huì)形成較好的景觀生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[6~10]。所以,有必要對(duì)景觀生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),分析不同土地利用結(jié)構(gòu)和人為干擾下的景觀生態(tài)質(zhì)量差異性,為土地規(guī)劃、利用和生態(tài)管理提供理論基礎(chǔ)。

1景觀生態(tài)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)

景觀生態(tài)質(zhì)量(LsEQ,LandscapeEcologicalQuality)是指景觀生態(tài)系統(tǒng)維持自身結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定性的能力,其衡量標(biāo)準(zhǔn)就是景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于景觀生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度和系統(tǒng)干擾程度兩大方面。若干擾程度大于穩(wěn)定程度,景觀生態(tài)系統(tǒng)趨于非穩(wěn)定態(tài),景觀生態(tài)質(zhì)量較低;若干擾程度小于穩(wěn)定程度,景觀生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定態(tài),景觀生態(tài)質(zhì)量較高。生態(tài)學(xué)干擾是土地利用活動(dòng)對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度(圖1),這些干擾都是人為的,主要有土地利用活動(dòng)導(dǎo)致的土地破碎化、城鎮(zhèn)與農(nóng)村居民點(diǎn)以及交通線建設(shè)活動(dòng)對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)的干擾、土地利用過(guò)于單一化等。景觀生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度是指景觀生態(tài)系統(tǒng)自身的一些自然生態(tài)特征所決定的系統(tǒng)穩(wěn)定性。總體來(lái)說(shuō),這些特征適宜于生態(tài)學(xué)過(guò)程的進(jìn)行,對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展演化起到積極作用,主要有土地的植被覆蓋度、自然景觀面積大小和形狀、土地利用形成的有利于生態(tài)學(xué)過(guò)程的土地結(jié)構(gòu)、河流廊道等。

2景觀生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度和穩(wěn)定程度

2.1景觀生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度下列有關(guān)景觀格局事件對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)造成明顯干擾,可做景觀生態(tài)系統(tǒng)受干擾程度的表征。1)景觀破碎化:人們對(duì)土地的利用使得土地形成形狀不同、大小各異的斑塊。景觀破碎化主要表現(xiàn)為斑塊數(shù)量增加而面積縮小,斑塊形狀趨于不規(guī)則,內(nèi)部生境面積縮小,廊道被截?cái)嘁约鞍邏K彼此隔離[11]。景觀破碎化對(duì)一些物種帶來(lái)一系列的影響,如影響種群的大小和滅絕速率、擴(kuò)散和遷入、種群遺傳和變異、種群存活力等;改變生態(tài)系統(tǒng)中的一系列重要關(guān)系,捕食者-食物、寄生物-寄主、傳粉者-植物以及共生關(guān)系等[12,13],對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)中的生物流產(chǎn)生阻礙作用。因此,景觀破碎化是生物多樣性喪失的重要原因之一[14~17]。但也有人認(rèn)為,中等程度的干擾水平能維持較高的多樣性,并不是完全不受干擾的景觀具有最大的生物多樣性。2)建設(shè)用地干擾度:人類(lèi)對(duì)土地的建設(shè)活動(dòng)包括城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)和交通用地建設(shè)等,它們是外部的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的干擾,阻隔了生物的遷移和物質(zhì)能量的移動(dòng),影響了景觀生態(tài)系統(tǒng)的自然純度。從空間尺度來(lái)說(shuō),當(dāng)干擾面積與景觀總面積之比較小時(shí),景觀一般表現(xiàn)出穩(wěn)定態(tài);當(dāng)干擾面積與景觀總面積之比增大時(shí),景觀穩(wěn)定性趨于下降;從時(shí)間尺度來(lái)說(shuō),景觀穩(wěn)定性也表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)[18,19]。交通線路主要是公路和鐵路,公路包括農(nóng)村道路、一般公路和高級(jí)公路三個(gè)不同的等級(jí);鐵路可分為單軌鐵路與雙軌鐵路。交通線對(duì)景觀的影響有:(1)公路的存在方便于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)田塊的干擾(田塊),所以可用行政村公路密度表示人類(lèi)活動(dòng)的干擾度,如公路上行駛汽車(chē)尾氣的排放、噪聲的污染、飛揚(yáng)塵土的污染以及公路上雜物沖刷到兩側(cè)農(nóng)田中等等。(2)交通線成為兩側(cè)斑塊生態(tài)學(xué)過(guò)程的障礙,阻隔了物種交流和物質(zhì)循環(huán)等。所以,交通線密度越大,其影響越大,景觀生態(tài)質(zhì)量穩(wěn)定性越差。3)單一化土地利用度:在景觀生態(tài)系統(tǒng)中,土地利用過(guò)于單一化,景觀生態(tài)質(zhì)量將降低。因?yàn)閱我换耐恋乩脮?huì)導(dǎo)致生物多樣性減少,既包括生境多樣性降低,也包括物種多樣性的下降。這一點(diǎn)在Odum的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略中早已論述過(guò)[20],關(guān)鍵在于確定單一土地利用面積的適度大小問(wèn)題,論文采用Haber測(cè)算的結(jié)果。在分異土地利用戰(zhàn)略中[21],單一的土地利用類(lèi)型不能超過(guò)8~10hm2[22],特別強(qiáng)調(diào)在人口密集地區(qū)。

2.2景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度1)土地利用結(jié)構(gòu):土地利用結(jié)構(gòu)是指一定景觀單元中各土地利用類(lèi)型及其面積的對(duì)比關(guān)系。不同土地利用類(lèi)型對(duì)景觀生態(tài)質(zhì)量的作用是不同的,其中,林地最好、草地和園地其次、耕地與水域再次、建設(shè)用地最差。同時(shí),土地利用結(jié)構(gòu)也包含景觀連接度,在景觀單元中,動(dòng)植物生境彼此連通,將促進(jìn)動(dòng)植物遷移或運(yùn)動(dòng),增加景觀單元中的生物多樣性。如果主要土地利用類(lèi)型的面積超過(guò)一定的比例,構(gòu)成景觀中相互連通的景觀斑塊(連通斑塊),則使景觀破碎化對(duì)種群動(dòng)態(tài)的影響大大降低。所以,景觀連接度與生物多樣性呈正相關(guān)關(guān)系[23]。本文取值為60%[24],即景觀基質(zhì)面積達(dá)到60%,就構(gòu)成連通斑塊。2)自然景觀多度:自然景觀多度代表了野生動(dòng)植物與人類(lèi)和諧相處的程度,自然景觀面積越大分布越均勻,則野生動(dòng)植物與人相處的和諧程度越好。自然景觀主要是指自然植被覆蓋的土地或受保護(hù)的土地,如林地、草地、葦?shù)睾蜑┩康扔玫亍?)農(nóng)業(yè)土地利用多樣性:農(nóng)業(yè)土地利用多樣性表示景觀中生產(chǎn)系統(tǒng)的多樣化程度,包括畜牧業(yè)和農(nóng)區(qū)林地系統(tǒng)等。多樣性化的農(nóng)業(yè)用地有利于生物的遷移,而且農(nóng)業(yè)土地利用多樣化通常是農(nóng)民抵抗風(fēng)險(xiǎn)的管理策略的一部分(防止作物欠收和經(jīng)濟(jì)崩潰),但它也是衡量區(qū)域農(nóng)業(yè)系統(tǒng)靈活性和恢復(fù)力以及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)抵抗波動(dòng)和抓住機(jī)遇的能力的有用指標(biāo)[25]。在具體研究中,農(nóng)業(yè)土地利用類(lèi)型主要包括耕地、園地、林地、牧草地和其它農(nóng)用地。4)河流密度:單位面積河流長(zhǎng)度越長(zhǎng),對(duì)耕作業(yè)和其它行業(yè)所釋放的污染物的吸納能力和稀釋能力將增大,而且有利于水生生物生長(zhǎng)發(fā)育繁衍和生物擴(kuò)散,滿足動(dòng)植物對(duì)水的需求,提高了生物多樣性,保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。5)植被覆蓋度:植被覆蓋度的提高,有利于生物的遷移和生存環(huán)境的改善,也有利于防止水土流失。所以,植被覆蓋度是影響景觀生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度的重要因素之一。

3景觀生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.1評(píng)價(jià)單元景觀生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)考慮的是景觀的生態(tài)學(xué)特征,而生態(tài)土地分類(lèi)是一個(gè)描述和劃分地球表面具有不同生態(tài)學(xué)特征區(qū)域的過(guò)程[26],所以景觀生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)單元的確定應(yīng)從生態(tài)土地分類(lèi)的角度來(lái)確定。參照加拿大和美國(guó)的生態(tài)土地分類(lèi)分級(jí)方法,選取生態(tài)組(生態(tài)土地類(lèi)型集)作為景觀生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)單元。為資料收集方便,評(píng)價(jià)單元采用與生態(tài)組相對(duì)應(yīng)的村級(jí)行政單位。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.2.1指標(biāo)選取原則(1)系統(tǒng)性原則。選取的指標(biāo)應(yīng)反映景觀生態(tài)質(zhì)量的主要內(nèi)涵,既包括生態(tài)學(xué)干擾方面的指標(biāo),也包括穩(wěn)定程度方面指標(biāo);(2)主導(dǎo)因素原則。選取影響景觀生態(tài)質(zhì)量的主導(dǎo)因素,這既可減少評(píng)價(jià)的工作量,同時(shí)也可保證評(píng)價(jià)精度;(3)差異性原則。景觀生態(tài)質(zhì)量的每一方面都可以用多個(gè)指標(biāo)衡量,但這些指標(biāo)往往相互重復(fù),且有些指標(biāo)在評(píng)價(jià)區(qū)域變化不大。因此,指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)選擇那些在評(píng)價(jià)區(qū)域有明顯變化且能代表景觀生態(tài)質(zhì)量變化的指標(biāo);(4)可量度原則。有些指標(biāo)可能對(duì)景觀生態(tài)質(zhì)量影響比較大,但無(wú)法獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),在評(píng)價(jià)中很難發(fā)揮其作用,且容易受到主觀影響,因此在具體評(píng)價(jià)中應(yīng)盡量避免選取這些指標(biāo)。