全 文 ：沈阳市郊秋菜田的景观生态研究 .秋菜田斑块
与其它相邻景观要素间相互关系*
张 凯1* * 闻大中2* * * 曹志强1 梁文举2
( 1沈阳农业大学农学院,沈阳 110161; 2 中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016)
摘要! 对沈阳市郊区秋菜田斑块与相邻接的其它景观要素的某些相互关系进行了研究, 得出了在某一
时段内通过一秋菜田斑块和一玉米田斑块之间界面移动的节肢动物类群和数量, 观测到 7 个目的昆虫以
平均流量 10. 3 只∀m- 1∀d- 1通过两斑块边界相互流动, 以及一乡村道路交通扬尘对秋菜田上降尘率大小
和范围的影响, 受道路交通影响较大的范围可达菜田内 14m 处. 并以这些观测结果为基础, 讨论了农业景
观中农业生态系统镶嵌的某些原理.
关键词 农业景观 农业生态系统镶嵌 景观生态学
文章编号 1001- 9332( 2002) 12- 1619- 05 中图分类号 S181 文献标识码 A
Landscape ecological studies on autumnal Chinese cabbage fields in Shenyang city suburb . Relationship be
tween Chinese cabbage field patches and their neighboring landscape elements. ZHANG Kai1 , WEN Dazhong2 ,
CAO Zhiqiang1, L IANG Wenju2 ( 1Agronomy College , Shenyang Agr icultural Univer sity , Shenyang
110161; 2 I ns titute of Applied Ecology , Chinese A cademy of Sciences , S henyang 110016) . Chin. J . A pp l .
Ecol . , 2002, 13( 12) : 1619~ 1623.
The relationship betw een autumnal Chinese cabbage patches and their neighbor ing ot her lanascape elements w ere
studied in Shenyang suburb. T he g roups and quantities of ar thropods moving t hrough a boundary between a Chi
nese cabbage patch and its neighboring corn patch in certain period, w er e investig ated and the 7 oders of ar thro
pods moving through the boundary with an aver age flow of 10. 3 indiviaduals∀m- 1∀d- 1 were observed. The
changes of falling dust rates on a Chinese cabbage patch near a countryside road are analyzed. Some principles of
agroecosystems in an agricultural landscape were discussed on the basis of these observ ation results.
Key words Agricultural landscape, Agroecosystem mosaics, Landscape ecology .
* 国家自然科学基金资助项目( 39870151) .
* * 现地址:辽宁省农业科学院园艺研究所,沈阳 110161.
* * * 通讯联系人.
2001- 09- 04收稿, 2001- 12- 20接受.
1 引 言
在农业景观中,农田斑块的邻接状况是体现农
业景观中农田生态系统镶嵌特征的极其重要方
面[ 5] .这不仅与整个景观的镶嵌格局密切相关, 也
在相当程度上影响到农业景观中的一系列生态过
程,进而影响到农业景观的整体功能特征.景观中的
能量、养分和许多物种都可从一种景观要素迁移到
另一种景观要素中[ 1, 7] . 由于这些跨过两种景观要
素边界的迁移普遍存在, 进而引起人们对相邻景观
要素的边缘 ( edge)、边沿 ( border) 和边界或界面
(boundary)研究的浓厚兴趣[ 2] . 沈阳市郊区农业景
观中的秋菜田斑块多数与玉米田斑块相邻接, 绝大
多数秋菜田斑块与较大型的道路廊道相邻接[ 6] . 对
沈阳市郊区秋菜田景观生态方面的研究, 应将视点
放在秋菜田斑块与相邻的玉米田斑块或道路廊道相
互关系上.鉴于其关系极其复杂, 涉及内容广泛, 我
们仅就节肢动物在相邻的秋菜田和玉米田斑块间的
移动和由于道路交通引起的扬尘对相邻秋菜田斑块
的影响情况进行初步观测和研究, 以此作为秋菜田
斑块与其它景观要素相邻接而出现的相互影响的两
个实例.
2 研究地区与研究方法
2 1 研究地区
研究地区为沈阳市郊区, 自然概况见文献[ 6] .节肢动物
迁移观测用秋菜田斑块和相邻的玉米田斑块位于沈阳市东
郊约 4km 处的辽宁省农业科学院专用试验地内. 秋菜田种
植大白菜,前茬为春播豌豆 ;玉米田为春季播种的单季作农
田.道路扬尘观测地点选在沈阳市东郊约 4km 的榆树屯村
一个蔬菜种植户的秋白菜田. 该菜田斑块面积约 3000m2 , 沿
西侧有一条连接该村与主要公路干线的一条乡村道路,宽度
约 7m, 中间约 5m 铺有柏油路面, 菜田紧连着公路, 中间无
沟渠相隔.
应 用 生 态 学 报 2002年 12 月 第 13 卷 第 12 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Dec. 2002, 13( 12)#1619~ 1623
22 研究方法
2. 2. 1 节肢动物迁移 为了研究在某一特定时期内可能通
过边界从秋菜田移向玉米田或从玉米田移向秋菜田的节肢
动物种类和数量,参考生态学野外调查中较常用的陷阱捕获
法[ 3] ,在两个斑块边界上各设立一个捕获陷阱.沿两个斑块
相邻的边沿, 挖陷阱长 200cm、宽 20cm、深 50cm 的大沟两
个,作为节肢动物捕获陷阱. 沟底部和四壁都敷上聚乙烯塑
料膜. 其中一个陷阱紧靠玉米田,且紧靠玉米田一侧的沟壁
上敷的塑料膜高出地面垂直向上延伸约 100cm,用来阻挡来
自玉米田的节肢动物进入陷阱内,只允许另一侧从秋菜田向
玉米田移动的节肢动物进入陷阱. 另一个陷阱刚好相反, 靠
近秋菜田一侧, 高出地面垂直向上延伸约 100cm 的塑料膜
设在靠秋菜田一侧边,只允许从玉米田向秋菜田移动的节肢
动物进入陷阱.两个陷阱内分别注入约 7cm 深的水,并加入
几滴洗涤剂,以减少水的表面张力. 每 3 天检查一次陷阱, 捞
出落入陷阱内的节肢动物,记载节肢动物种类和数量. 捕获
时间从 2000 年 9 月 9 日起,至 10 月 3 日结束.
2. 2. 2 道路扬尘 在菜田中垂直于西侧道路沿直线方向自
道路与菜田边沿起每隔 1m 放一集尘器,距路边 10m 以外的
菜田中每隔 2m 放一集尘器,到距路边 20m 时为止. 集尘器
直径 30cm, 集尘器上沿距地面 50cm. 集尘器中放适量清水
并加除藻剂( 2ml 0. 5mol∀ L- 1CuSO4 溶液) . 在 2000 年 8 月
27 日起放置集尘器, 每 15d 取回收集的尘埃, 烘干称重, 计
算该期间的降尘量.观测至 10 月 12 日结束.
3 结果与分析
31 秋菜田与玉米田相邻接边界的节肢动物迁移
311 陷阱捕获的节肢动物种类和数量 在整个观
测期内,两个陷阱捕获的节肢动物分属 3纲 7目, 其
中包括昆虫纲中的双尾目、鞘翅目成虫、原尾目、直
翅目成虫和膜翅目 5个目,蛛形纲中的蜘蛛目,以及
唇足纲中的地蜈蚣目.
表 1 两个陷阱中捕获的节肢动物种类和数量
Table 1 Groups and numbers of catched arthropods in two pitfalls
节肢动物种类群
Arthropod groups
菜田移向玉米田
From veget able
field to corn field
个体数量
Individuals
%
玉米田移向菜田
From corn field
to vegetable field
个体数量
Individuals
%
总 计
To tal
个体数量
Indiv iduals
%
双尾目 Diplura 121 61. 7 172 57. 5 293 59. 2
鞘翅目成虫 Co leoptera( A) 51 26. 0 84 28. 1 135 27. 3
蜘蛛目 Araneida 8 4. 1 27 9. 0 35 7. 1
原尾目 Protura 7 3. 6 5 1. 7 12 2. 4
直翅目成虫 Orthoptera( A) 6 3. 1 4 1. 4 10 2. 0
地蜈蚣目 Geophiomorpha 1 0. 5 6 2. 0 7 1. 4
膜翅目 Hymenoptera 2 1. 0 1 0. 3 3 0. 6
合计 T otal 196 100. 0 299 100. 0 495 100. 0
由表 1可见, 9月 9日~ 10月 3日的 24d内, 共
有 196只节肢动物通过 2m 长的边界从秋菜田移向
玉米田, 其中双尾目昆虫个体数最多,达 121 只, 占
从秋菜田移向玉米田节肢动物总数的 61. 7%; 其次
是鞘翅目成虫,占 26. 0% ;蜘蛛目、原尾目和直翅目
成虫数量很少, 分别占 3% ~ 4% ; 地蚣目和膜翅目
极少,占 1%以下.同期共有 299只节肢动物个体通
过 2m 长的边界从玉米田移向秋菜田. 其中双尾目
昆虫个体数量最多,达 172只,占从玉米田移向秋菜
田节肢动物总数的 57. 5%; 其次是鞘翅目成虫, 占
28. 1% ;再次是蜘蛛目,占 9. 0% ;原尾目、直翅目成
虫、地蜈蚣目和膜翅目个体数皆在 2%以下. 在两个
陷阱内共捕获 495只节肢动物个体, 总平均流量为
10. 3只∀m- 1∀d- 1,其中从秋菜田移向玉米田的平
均流量为 4. 1只∀m- 1∀d- 1,从玉米田移向秋菜田的
平均流量为 6. 2 只∀m- 1∀d- 1. 两个方向的流量不
同,流入流出相抵,形成从玉米田流向秋菜田的净流
量为 2. 1只∀m- 1∀d- 1. 这些迁移的节肢动物中, 双
尾目昆虫和鞘翅目成虫占 86. 5%, 在净流量中占
82%.
312 节肢动物捕获量随时间的变化 9月 9日~
10月 3日的观测期正处于沈阳地区秋季气温开始
逐渐降低时期,沈阳市 9 月上旬的平均气温可接近
20 ∃ ,到 10月上旬则降到 12 ∃ 左右.此时农作物逐
渐成熟.单季作玉米在 10 月 1 日前后收获,秋季的
大白菜也渐成熟,到 10月中旬左右收获. 伴随这些
气候条件的变化以及玉米和大白菜生长发育的进程,
玉米田和秋菜田中的节肢动物种类和数量以及斑块
间移动的节肢动物种类和数量发生了相应变化.
图 1 从秋菜田移向玉米田( a)和从玉米田移向秋菜田 ( b)的节肢动
物捕获量
Fig. 1 Captured arthropod in dividuals moving f rom cabbage f ield to corn
f ield ( a) and from corn field to cabbage f ield ( b) .
% .双尾目 Diplura; .鞘翅目成虫 Coleoptera( A) ; & .原尾目 Protu
ra; ∋.直翅目成虫Orthoptera( A) ; ( .蜘蛛目 Araneida; ) .地蜈蚣目
Geophiomorpha; ∗ .膜翅目Hymenoptera.
1620 应 用 生 态 学 报 13卷
由图 1a可以看出, 节肢动物由秋菜田通过边界
移向相邻玉米田的总个体数在观测期内呈下降趋
势, 9月 12 日和 9月 15 日每次捕获的个体数都在
50只以上, 而到 9月 18 日第三次计数的捕获量则
有明显下降,其捕获量不及第二次捕获量的一半. 此
期间刚好出现了一次降水过程.显然,降水抑制了节
肢动物的活动, 使通过边界移向玉米田的个体数明
显减少.在沈阳地区的秋季, 通常伴随一次降水之
后,气温明显下降,因而此后捕获到的节肢动物个体
数虽又有小幅回升,但 9月下旬后, 随温度降低, 捕
获的个体数亦继续减少, 到 10月 3日第八次仅为第
一次捕获量的 1/ 10左右.数量占明显优势的双尾目
昆虫和鞘翅目成虫与节肢动物总数的变化趋势基本
一致,但二者略有差异.双尾目昆虫自第一次捕获起
明显降低, 到第三次捕获后呈显著回升, 到 9 月 24
日第五次捕获之后又明显减少, 而鞘翅目成虫自刚
开始的两次捕获量都有明显降低之后, 自 9月 18日
起基本稳定.其它种类的节肢动物在不同时期从秋
菜田移向相邻玉米田的个体数量一直保持较低的水
平,且移动很小.
图 1b可见, 9月 12日和 9月 15日最初两次捕
获的节肢动物总数较多, 特别是第二次捕获量高达
65只.之后, 虽有微小波动, 但捕获量基本呈迅速减
少的趋势, 从玉米田移向秋菜田的优势类群双尾目
昆虫和鞘翅目成虫捕获量随时间皆呈缓慢的波动性
的降低,蜘蛛类从 9月中旬到 9月下旬,从玉米田向
秋菜田的移动较明显.
32 道路扬尘对相邻秋菜田的影响
321 与道路相邻秋菜田上的降尘量 选作降尘测
量的秋菜田斑块相邻的道路虽属通向村屯居民点的
乡村道路,且道路中间主要部分铺有柏油路面,有相
当的车流量.据实验测定,该道路平均10min有一辆
大型运货卡车、两辆中型货车和两辆小型汽车通过.
该期间通过的货车多为运送砂石、水泥等建筑材料,
加上观测时间正值秋高气爽之时,地面及路边都较
干燥, 使车辆过后产生一定量的扬尘. 在 8月 27 日
~ 10月 12 日一个半月的观测期内, 从菜田中距道
路边沿不同距离的集尘器中所收集到的降尘总量
(图 2)可以明显看出, 秋菜田上的降尘量与道路的
距离密切相关. 相距路边 1m 的菜田边缘的田面上,
集尘器接受到的降尘量最多,其量值接近每月 40t∀
km- 2.随着远离道路, 秋菜田田面上所接受到的降
尘量逐渐降低, 从路边向田地中 3m 左右,降尘量减
少较快; 3 ~ 10m 的区间内降尘量减辐较小; 10 ~
14m的区间内降尘量减幅又明显变大; 到 14m 以
远,降尘量趋于稳定的较低水平. 这表明, 道路交通
引起的扬尘将向路面及附近田面降下. 由于扬尘中
尘埃颗粒大小和重量有所差异, 较大较重的颗粒不
易被气流带到较高和较远处,多在路面和紧靠路边
的田面上降下, 出现了道路边 3m 距离的田面上的
降尘量最大,且降幅也较大. 3m 以远的田面上降下
的道路交通扬尘多为较小较轻的颗粒, 因而能被气
流挟带到较远处, 但这些道路扬尘能散布的范围有
限,距路边 10m 的田面处则开始明显减少, 到 14m
时已基本显现不出来. 由此可以认为, 距路边 14m
以远的田面上所接受到的较低的降尘量 (约每月
20t∀km - 2) , 是较少受该道路交通影响的大气一般
降尘情况.每月 20t∀km- 2左右的降尘量仅略高于辽
宁省较清洁地区的降尘量(每月 16. 7t∀km - 2)的水
平[ 4] . 如果考虑到路边处的最大降尘量及道路扬尘
的影响范围,以及无道路扬尘情况下的降尘量, 可粗
略估计出通过该道路与菜田界面流向菜田内的道路
扬尘流量约为每月 0. 14t∀km- 1.
图 2 在整个观测期秋菜田内距道路不同距离处的累积降尘量
Fig. 2 Cumulative falling dust quantit ies in dif ferent distances f rom road
on the cabbage f ield during the w hole observation period.
322 不同时段的秋菜田降尘量 设置在菜田内集
尘器中的降尘是每隔 15d收集测量一次, 整个观测
期共 45d, 3个时段( 8月 27 日~ 9月 12日、9 月 13
日~ 9月 27日、9月 28日~ 10 月 12日) . 不同地点
的集尘器 3次收集到的尘埃量(图 3)表明, 3个时段
距道路不同距离的降尘量的变化趋势相似,也与总
降尘量图 2的变化趋势相一致, 即路边到向菜田内
3m 左右降尘量最大, 且减少较快; 3~ 10m 降尘量
仍较大,但减幅较小; 10~ 14m 区间内降尘量减幅明
显加大;至 14m 以远,降尘量趋于一稳定水平.由此
表明,道路交通扬尘所引起的菜田降尘量增加, 其影
响范围和变化趋势在秋季不同时段中是一致的, 仅
不同时段在降尘绝对数量上有所差异, 但同一地点
相差最多不过每月2t∀km- 2. 不同时段道路交通流
162112 期 张 凯等: 沈阳市郊秋菜田的景观生态研究 . 秋菜田斑块与其它相邻景观要素间相互关系
图 3 在秋菜田距道路不同距离处不同时段的降尘量
Fig. 3 Falling dust quant it ies in dif ferent distances from road on the cab
bage f ield during dif ferent periods.
1) 2000. 9. 12; 2) 2000. 9. 27; 3) 2000. 10. 12.
量的差异、风向的变化、降水情况等都可对降尘量产
生影响.但 3个不同时段降尘量差异呈规律性变化,
即从 8月下旬到 10月中旬的 3 个时段同一地点的
降尘量呈逐渐降低趋势, 即使在远离道路、道路扬尘
影响较小的地点亦如此. 由此可以看出,这种不同时
段出现的降尘量的变化基本上不是由于菜田附近道
路交通状况所致,而是较大区域范围的环境条件的
变化,其中特别应考虑到风向的影响.通常在 8月末
开始,该地区盛行西南风, 且有时风力较大. 随着秋
季的进程,该地区西北风出现的频率逐渐增加,而西
南风出现的频率逐渐减小. 这种变化将会改变整个
区域内的降尘状况.
4 讨 论
在农业景观中,不同生态系统所构成的景观要
素在其相互邻接的界面处相互关系十分复杂. 由于
基质特征和构成各农业景观要素的生态系统结构
(包括外形结构、主要生物种的组成和相互搭配等) ,
以及这些系统管理上的差异, 进而使其功能上有明
显差异,使镶嵌格局中的两个不同的景观要素之间
界面处形成了一系列复杂的相互关系和影响. 在农
业景观中, 这些关系和影响可发生在地面上一定高
度的空间, 也可发生在地表面或地表以下的一定范
围.如本研究中所涉及到的乡村道路廊道与相邻的
秋菜田斑块之间扬尘与降尘的关系就是在相邻界面
上一定高度的空间发生的. 秋菜田斑块与相邻的玉
米田斑块间一些节肢动物通过两斑块相邻界面的相
互移动是在地表面进行的. 我们还可以设想灌溉比
较充分的秋菜田斑块与相邻的雨养旱作玉米田斑块
在界面处地表以下的一定范围的土壤中, 存在着水
分以及随水分移动的一些物质, 从秋菜田斑块向玉
米田斑块的流动.相邻两景观要素通过界面而发生
的相互关系和影响多种多样,难以简单计数.
界面的物质流、能量流和信息流是两相邻的不
同景观要素之间相互关系最基本的体现. 一个农业
生态系统的功能主要是以其内部各组分间,以及系
统内部与外部之间的物质流、能量流和信息流来体
现.同样,两个相邻的景观要素之间的相互关系和影
响也是通过二者之间界面的物质流、能量流和信息
流来体现.在两种不同的农业景观要素相邻的界面
处,通过复杂的相互关系和影响, 可造成一些生物
质、有机质和各种无机元素通过界面的地面上一定
范围的空间, 地表面或地下的一定范围的空间相互
流动.伴随着这些物质的流动,能量(主要是热能、动
能和生物质中的化学能)也通过界面而相互流动.各
种信息特别是生物体中所含有的遗传信息等,也伴
随着物质和能量的相互流动而流动. 本研究中的秋
菜田斑块与玉米田斑块之间地表界面处节肢动物的
相互移动,即是生物质(及其中所含的各种元素)通
过界面的物质流, 也是节肢动物体所含的生物质化
学能通过界面的流动, 更是生物体所包含的遗传信
息通过界面的流动. 乡村道路廊道扬尘通过界面而
落向秋菜田斑块, 体现了尘埃作为多种成分的元素
的物质通过界面向秋菜田的流动, 也显示出道路车
辆扬尘的动能通过界面向秋菜田斑块的流动.
通过界面的各种物质流、能量流或信息流的强
度和影响范围随流的具体情况而变化. 农业景观中
两个相邻景观要素间通过界面的多种类型的流, 其
产生原因和传递机制各不相同, 因而通过界面的流
量和影响范围亦不同. 本文研究的沈阳郊区秋菜田
斑块与相邻玉米田斑块之间通过界面流向对方的节
肢动物的流量就存在明显差异, 因而形成了在观测
期间内从玉米田斑块向相邻的秋菜田斑块的节肢动
物净流量( 2. 1 只∀m- 1∀d- 1 ) . 由于观测时条件所
限,我们尚未进一步观测相互间的节肢动物流必然
会造成两个斑块紧靠边沿一定范围内的节肢动物的
密度和种类组成与斑块中间的差异. 我们研究的乡
村道路廊道扬尘通过界面移向秋菜田的流量估计可
达每月 0. 14t∀km- 1. 这些扬尘可一直波及和影响到
距道边 14m远的农田的降尘量.
农业景观中各景观要素相邻接所产生的相互影
响应当成为农业景观和农业土地利用规划设计的重
要依据. 农业景观中各景观要素相邻接产生多种多
样复杂的相互关系和影响,其中有些影响无论从强
度和影响范围看都较小, 不足以对受影响的景观要
素生态系统整体功能产生明显的影响. 有些影响的
1622 应 用 生 态 学 报 13卷
强度和范围很大,对受影响的景观要素生态系统整
体功能产生明显影响, 并直接影响到农业景观的整
体经济、生态和社会效益, 对此须给予充分的重视.
应通过合理的农业景观和农业土地利用规划设计,
实现各景观要素合理镶嵌,兴利避害,有效增强农业
景观的整体功能和效益. 尽可能消除或减少易产生
有害影响的农田斑块间或与其它景观要素间的相邻
接界面的长度, 尽可能增大受到不利影响的农田斑
块的面积等,使景观要素镶嵌时出现的不利影响减
弱.反之, 在一定程度上增加能产生有益影响的界面
长度或减小受到有益影响的斑块面积, 也使景观要
素镶嵌时出现总的有益影响增强. 在沈阳郊区,为使
秋菜便于运输, 使秋菜田斑块的一侧与道路廊道相
邻接是必须的. 然而,为了使道路交通产生的扬尘和
汽车尾气对秋菜田的污染影响尽可能减少, 则应尽
可能避免在交通十分繁忙的大公路下风侧设置菜田
斑块,即使在一般道路一侧设置秋菜田,亦应尽可能
设于道路的上风一侧, 并且尽可能使秋菜田的短边
与道路相邻.
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致 读 者 ∀ 作 者
,应用生态学报−系中国科学院沈阳应用生态研究所和中国生态学会主办的国内外公开发行的学术性期
刊,科学出版社出版.国际标准刊号为 ISSN10019332. 专门刊载有关应用生态学(主要包括森林生态学、农
业生态学、草地牧业生态学、渔业生态学、自然资源生态学、景观生态学、全球生态学、城市生态学、污染生态
学、化学生态学、生态工程学等)的具有创新性的综合性论文、研究报告和研究简报等.
本刊创刊于 1990年,现为月刊,采用国际标准开本( 210mm . 285mm) , 160面,每期 36万字. 本刊系中
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当高度,在国内外应用生态学界的影响日益扩大. ,中国科学引文索引−、,中国生物学文摘−、美国,生物学文
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,应用生态学报−编辑部
162312 期 张 凯等: 沈阳市郊秋菜田的景观生态研究 . 秋菜田斑块与其它相邻景观要素间相互关系