全 文 ：草地景观生态研究的几个热点问题及其进展 3
田育红 3 3 　刘鸿雁
(北京大学环境学院 ,北京 100871)
【摘要】　目前我国草地大面积退化、沙化 ,生产力下降 ,环境恶化 ,生物多样性减少 ,直接威胁牧区经济的
发展 ,如何管好、用好草地资源已成为亟待解决的问题. 景观生态学是一门新兴的综合性交叉科学 ,在草地
管理中有着重要的应用前景. 文中以草地景观生态研究中的理论、方法和应用为主线 ,综述了国内外有关
草地景观生态研究的最新进展 ,总结了草地景观格局、生物多样性、景观退化与恢复、景观美学价值等国内
外研究热点的研究状况 ,概括了国内外草地景观研究方法 ,并结合国外草地管理的方法和措施 ,从各个角
度为决策者提供合理建议.
关键词 　草地景观 　景观格局 　生物多样性 　景观退化与恢复 　景观美学价值
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 03 - 0427 - 07 　中图分类号 　Q152. 4 ,S812. 8 　文献标识码 　A
Advances of several selected topics in landscape ecological studies of grasslands. TIAN Yuhong ,L IU Hongyan
( College of Eenvi ronmental Sciences , Peking U niversity , Beijing 100871 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,
2003 ,14 (3) :427～433.
China’s grassland is confronted with a mass degradation , desertification , dramatic declining of productivity , en2
vironmental deterioration , and rapid loss of biodiversity , which directly threaten the sustainable development of
pasture areas. This situation implies that proper management of grassland is essential in China. Based on abun2
dant literatures in landscape ecological research of grassland , this paper summarizes and analyzes the latest pro2
gresses in this field in both China and abroad. Studies on landscape pattern , biodiversity , landscape degradation
and restoration , and landscape aesthetic value as well as the advances in research methods are focused , aimed at
providing references to research in this field in China. Some management strategies from abroad are also summa2
rized to offer references to the Chinese counterparts.
Key words 　Grassland landscape , Landscape pattern , Biodiversity , Landscape degradation and restoration ,
Landscape aesthetic value.
3 国家自然科学基金资助项目 (40171069) .3 3 通讯联系人.
2001 - 01 - 15 收稿 ,2001 - 04 - 16 接受.
1 　引 　　言
我国草地资源非常丰富 ,为世界第二草地大国 [39 ] ,草地
面积 4. 0 ×108 hm2 ,占国土面积的 40 % ,草地类型繁多 ,其
中北方温带地区地带性的草原是我国畜牧业的基础. 但至
20 世纪 50 年代末 ,我国草原所承受的压力已接近于其承载
能力的极限. 由于人们缺乏对草原的科学认识 ,不顾草原承
载力而一味增加牲畜数量 ,自然平衡遭到了破坏. 自 60 年代
以来 ,我国北方草原出现大面积退化、沙化 ,草地生产力日趋
降低 ,生物多样性减少 ,环境恶化 ,直接威胁牧区经济的发
展. 如何把草原管好、用好是涉及牧区持续发展的重大问题.
景观生态学是一门以景观结构、功能和动态特征为主要
研究对象的新兴的交叉学科 ,它将生态学中结构与功能关系
的研究与地理学中人地相互作用过程的研究有机融合 ,形成
了以不同时空尺度下格局与过程、人类作用为主导的景观演
化等概念为中心的理论框架 [64 ] . 由于景观生态学的对象为
地表自然景观 ,其研究立足于宏观尺度 ,在资源管理中具有
重要作用. 因此探讨运用景观生态学的理论和方法解决草地
管理中面临的问题具有重要的实践意义.
李博[39 ]较早地就景观生态学与草地生态学的结合进行
了探讨 ,认为景观生态学是在区域尺度上解决草地管理的理
论基础. 目前国内从景观生态学的角度对草地进行的研究主
要集中在空间格局等方面[11 ,12 ,31 ,45 ,47 ,84～87 ] ,对景观功能
(如物种多样性的维持机制) 、景观动态、景观保护与利用等
方面的研究相对较少 ,而国际上这方面的研究则深入而广
泛.本文总结了国内外有关草地景观生态研究的最新理论进
展 ,着重对草地景观格局、物种多样性、景观恢复、景观美学
价值等内容进行了分析 ,并综述了草地景观的研究方法新进
展 ,通过结合国内外草地管理的方法措施 ,可以为决策者提
供合理建议.
2 　草地景观格局的研究
211 　草地植被格局的影响因子
景观格局是指组成景观的各种大小不一、形状各异的斑
块要素在景观空间中的分布规律 ,景观格局的研究目的是在
似乎无序的景观镶嵌上 ,发现潜在的有意义的规律性 ,如聚
集度、均匀性和分形特征等[54 ] . 它和尺度、异质性以及生态
应 用 生 态 学 报 　2003 年 3 月 　第 14 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar. 2003 ,14 (3)∶427～433
过程等组成了景观生态学研究中的核心 [37 ,60 ] . 景观格局是
景观异质性的具体表现 ,同时又是包括干扰在内的各种生态
过程在不同尺度上作用的结果. 可以通过景观格局分析 ,确
定产生和控制空间格局的因子和机制 ,比较不同景观的空间
格局及其效应以及不同尺度上的景观格局特点 [81 ] .
　　植被是景观的核心要素 ,对草地植被空间格局的研究是
草地景观研究中涉足最多的领域 ,其目的是探讨影响植被空
间格局的因子. 研究表明 ,一般小规模格局是种子扩散和营
养繁殖的结果 ,而大规模格局是由于环境因子影响的结果 ,
其中地形条件可能是主要的原因 [45 ] .
一些定量分析的手段也被用于草地植被空间格局研究
中.如 Gao 等[25 ]通过把植物群落的总覆盖的变化分割成由
物种迁移引起的空间上的增量和由于局部生态过程造成的
局部增量 ,建立了植物群落覆盖的变化和反映群落分布格局
的斑块指数之间的半理论的线形关系. 这种关系表明草地景
观的斑块化可加速植物群落的恢复也可促进其退化 ,主要取
决于由一个梯度力 (gradient strength) 描述的环境状况. 又如
Burkat 等[8 ]利用聚类、排列等方法对阿根廷盘帕斯草原上自
然植被异质性的研究表明 ,地形和土壤盐分两个主要生态梯
度决定了群落水平上出现在该地区的植被异质性.
总之 ,影响草地景观中的植被 ,尤其是草本植物的覆盖
情况的因素包括生物因素 (如灌木、乔木的入侵及其分布格
局、动物摄食、杂草入侵和病虫害的威胁等) 、非生物因素 (如
土壤状况 ,包括土壤盐渍化程度、氮素含量等 [85 ] ,地形条件
等)以及人为因素 (如放牧强度和方式 ,火烧情况等) 3 个方
面. 在不同地区不同类型的草地上 ,影响因子不同.
212 　动物栖息地及食物选择的空间格局的影响因子
影响动物栖息地及食物选择的因子主要是景观斑块的
形状、大小、质量 ,适口和不适口食物的数量及分布 ,种内和
种间竞争 ,季节变化、气候、土壤、地形位置等环境条件的情
况 ,人类干扰等诸多因素 [1 ,27 ,29 ,38 ,79 ,88 ] .
在一些自然和半自然的草地景观上 ,动物栖息地及食物
的选择主要受到斑块面积、大小和质量的影响. 如 Hester
等[29 ]研究了在一个石楠和草本植物的镶嵌体上山羊和红鹿
的种间关系及觅食行为 ,发现两个物种在这个高度破碎化的
镶嵌体上广泛觅食并有高度的食物重叠. 由于斑块大小造成
觅食行为的明显差异 ,两种间并不存在竞争. 再如 Baguette
等[1 ]在对具有同样栖息地的 3 种蝴蝶的种群空间结构和迁
移的研究表明斑块面积和斑块质量分别影响了其中两个种
的迁移率.
某些动物的栖息地及觅食则与人类的活动密切相关 ,如
对内蒙古东部草原地区狼洞穴空间分布格局及其生境选择
的研究结果表明影响狼洞穴分布的主要因子为人为干扰和
水源距离 ,其次为隐蔽条件、坡位和坡度 [88 ] .
213 　不同尺度上的草地景观格局特点
格局与过程的时空尺度化是景观生态学研究的热点之
一.景观生态学关注的是空间异质性的原因和结果 ,而不在
于尺度的具体范围 [18 ,82 ] ,然而 ,空间异质性的程度却依赖于
尺度. Di Rietro 和 Balent [19 ]对法国比利牛斯山脉的牧场经营
和景观格局变化在多尺度上的动态进行了观察 ,证实了以上
结论.
尺度问题是复杂的 ,但对区域生态格局和过程的分析以
及对土地管理方式的决策都必须在合适的尺度上进行. Lud2
wig[51 ]在其文章中指出解决尺度问题复杂性的方法是首先
使尺度功能 (scale function)概念化 ,然后提出尺度规则 ,从尺
度方程中得出结论. 他将萨瓦纳景观中的植被斑块大小与资
源危机程度之间非常紧密的关系 (比如土壤养分和水分往往
在这些斑块上聚集等) 作为尺度规则 ,在这样的规则下尺度
功能的特征与物理过程和生物过程 (如地表水流动 ,资源再
分配后植物获得其中的能量并将其转化为生物量的方法及
由此导致的资源集中和斑块大小增加等) 有关 ,在此基础上
建立尺度方程以评价不同的干扰对植被及土壤营养成分保
持的影响.
214 　草地景观与其他景观类型交错地带的研究
　　由于景观是处于比生态系统更高层次的生态空间 ,所以
用景观生态学的观点来研究草地必然要涉及相邻景观类型
的内容 ,如森林、农田、灌丛等 ,在这些方面国际上已有广泛
的研究[21 ,22 ,57 ,65 ] . 其内容涉及生态交错带的生态梯度分析、
生物多样性、动物在生态交错带中的迁移规律等.
　　国内的研究工作通常尺度较大 ,如对农牧交错区的研究
就是如此. 刘俊平[47 ]研究了半干旱区农牧交错带平原区景
观空间格局 ,但没有涉及格局与过程的关系. 常学礼等 [11 ,12 ]
对科尔沁沙地农牧交错区典型景观空间格局进行了间隙度
分析和分形分析 ,探讨了放牧活动和农业活动对景观格局演
变的影响.
3 　草地景观与生物多样性的关系研究
311 　各景观要素对生物多样性的影响
31111 斑块的影响 　碎裂化 (fragmentation)是由于人为因素
或环境变化而导致景观中面积较大的自然栖息地不断被分
隔或生态功能降低而形成的. 主要有两方面的表现 :1) 形态
上的破碎化 ;2)生态功能上的破碎化 [23 ] . 随着人类不合理的
土地利用的增加 ,景观的破碎化程度加大 [40 ] . 景观碎裂化与
物种多样性关系密切 ,但目前没有一致的结论. 一般认为如
果碎裂化程度较小 ,形成大的斑块 ,物种多样性可能会由于
边缘效应而增加 ,而如果碎裂化程度较高 ,就会导致物种多
样性的急剧下降. 物种栖息地的选择往往随碎片 (斑块) 的不
同而不同 ,并与斑块的大小有密切关系 ,一般而言 ,原始的尚
未受干扰的和大的斑块物种多样性高. 由于有着延伸形状、
弯曲边界的斑块的“周长2面积比”比形状紧凑、没有破裂边
界的斑块的“周长2面积比”要大 ,而且小斑块的“周长2面积
比”比大斑块的要大 ,因此在生物保护规划时 ,考虑大斑块的
生境维持的同时 ,也要考虑斑块的特征 ,诸如斑块形状、中心
区面积. 近年来 ,由于人为干扰的加剧 ,草地景观碎裂化程度
越来越高 ,并导致物种多样性的急剧下降 ,这方面的实例很
多[28 ,83 ] .
824 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
在碎裂化景观中如何维持物种多样性是另一个关注的
焦点. 大西洋雨林被砍伐后形成碎裂化景观 ,即在残留部分
森林碎片的草地上分散着孤立的乔木 ,这些乔木使得喜欢栖
息于其中的蚂蚁种群具有高丰富度 ,在可可农田和森林附近
这些蚂蚁种群已达到优势或亚优势状态 ,如果临近森林的草
地上有害虫爆发的现象 ,这些蚂蚁可能会起到重要的限制作
用 ,因此可以通过保留足够多的森林碎片来使此类蚂蚁尽可
能扩展到草地上以发挥其作用 [52 ] . 另一个例子是割草地的
碎裂化对物种多样性产生的影响 ,结果表明传统的割草地中
残余的碎片对生物多样性非常重要 ,这些碎片上含有周围群
落中所没有的物种 ,并且物种的数量最多 ,即使不太肥沃的
地方也是如此 ,其结论对于割草地的管理具有重要意义 [58 ] .
31112 廊道的影响 　廊道是环境中狭窄的有限区域 ,它使当
地种群间的运动变得容易 [78 ] ,因此在物种多样性的保持方
面发挥着重要的作用. 相对而言 ,生态学理论预测孤立栖息
地斑块具有更大的物种损失率和更低的物种再迁入率 ,而适
宜的栖息地廊道则会减少斑块的孤立性 ,从而减少物种损
失 ,提高物种迁入率. 目前的研究包括有廊道和无廊道时栖
息地斑块上物种的减少和迁入情况的模拟和实际观察 [23 ] .
Collinge 等[16 ]通过改变碎裂化程度和连接度来测定草
地中廊道影响昆虫物种损失、再迁入率和栖息地碎片间昆虫
活动的方式 ,结果表明廊道对物种的再迁入率没有明显的影
响 ,但廊道潜在地提高了生物在栖息地斑块间的活动 ,而这
种功能依赖于物种特征、景观矩质、斑块大小和环境变量.
312 　边缘区的作用
景观生态学将景观生态系统之间有显著过渡特征的部
分称为边缘区 ,简称缘. 边缘效应 (edge effect) 指斑块边缘部
分由于受外部环境影响而表现出与斑块内部不同的生态特
征的现象[20 ] . 斑块边缘是斑块与周围景观要素的过渡带 ,通
常认为具有高的物种多样性. 边缘带的作用对不同的物种影
响不同 ,在不同的尺度上效果也不一样. Luczaj 和 Sadows2
ka[50 ]调查了森林2草地过渡带维管束植物、苔藓和真菌类植
物等不同有机体组的边缘效应. 其中苔藓类植物、灌木、乔木
种的丰富度具有很强的边缘效应 ,而草本植物的丰富度边缘
效应很弱. 然而在大的空间尺度上并不存在类似的规律 ,对
内蒙古高原东南部森林2草地交错带的研究中发现在森林2
草原交错带具有高的β2多样性 ,但物种丰富度介于森林带和
草原带之间[20 ,31 ] . 也有研究表明 ,生态交错带往往成为外来
种入侵的过渡区 ,进而成为物种多样性的源 [70 ] .
313 　干扰的影响
干扰是阻断生态系统中生态过程的非连续性事件. 它改
变或破坏生态系统、群落或种群的组成和结构 ,改变生态系
统的资源基础和环境状况. 未受干扰的景观 ,水平结构趋于
均质 ,中度干扰迅速增加异质性 ,而重度干扰则可能导致异
质性增加或减少这两种动态变化. 在草地景观中 ,人类活动
对生物多样性的干扰已达到非常严重的地步 ,尤其是近现代
社会 ,随着生产工具、科学技术的飞速发展 ,人类对景观的干
扰已到了无以复加的地步 ,有的已造成草地景观中生物不可
逆的变化 ,如草地动植物的种类和数量急剧下降 ,许多草地
种濒危甚至灭绝. 有关人为干扰对生物多样性的影响的研究
可从牧场管理、土地利用方式的转换两个方面来探讨.
31311 牧场管理对生物多样性的影响 　牧场管理包括放牧
管理和草地资源管理. 牧场管理可以通过影响景观格局进而
影响到其中的生物多样性. 如 Birch[5 ]在研究中发现斑块的
大小和放牧强度之间的关系 (如小的欧洲蕨斑块能够通过放
牧来控制 ,而大的就不行) 极大地影响了空间动态和植被.
Berlin 等[3 ]在对瑞典南部的半自然草地上的植被变化研究
的结果表明 ,毗邻地区土地利用的变化导致森林的增加等大
的景观改变能够导致草地上不典型的草地种的数量增加而
典型的草地种数量减少.
事实上 ,同样的管理措施对不同地区、不同草地上的不
同物种的多样性会产生不同的影响. 对南非 Mpumalanga 省
草地的放牧和火烧管理对鸟类保护的影响的研究中发现 ,研
究区鸟的种群越来越依赖于孤立的原始草地斑块 ,并受到每
年火烧和高强度放牧的威胁. 因此 ,为了保护该地鸟类 ,应该
禁止放牧和火烧 [34 ] . 而一个相反的例子就是在爱沙尼亚西
部 ,由于森林的入侵 ,郁闭度增加 ,造成草地物种丰富度急剧
下降 ,因此需要通过传统的放牧和林木砍伐等管理措施增加
开阔草地的面积 ,从而为草地种提供一个生活空间来维护物
种多样性[62 ] . 对苏万尼河草地的研究同样也证明了放牧可
带来植物种类数量的上升 ,湿润草地植物种的组成主要依赖
于草地管理的方式 [33 ] . 由于管理措施实施的差异性 ,需要认
识不同动植物对放牧的适应性 ,这也是草原地生物多样性对
放牧响应的机制和草地景观持续利用的理论依据 [46 ] .
31312 土地利用空间格局变化对生物多样性的影响 　在草
地景观中 ,人类活动引起的土地利用变化产生出不同的空间
格局 ,然而残余栖息地斑块的特殊空间排列如何影响物种的
生存和繁殖还不是很清楚 [15 ] .
在大尺度上 ,草地景观转化为耕地对物种保护能产生较
大影响. Wakeham2Dawson 等[74 ]调查了英国南部环境敏感区
草地上大尺度的耕地恢复对国家级保护物种云雀的影响情
况 ,结果发现如果将草地转化为耕地的话 ,对云雀种群的恢
复反而有利 ,因为云雀密度随着草地郁闭度的增加反而下
降 ,而且其觅食集中于谷物收割之后的断茬地.
理论上草地沙化对生物多样性不利 ,但事实上并非对所
有的生物种类都是如此. 在一项关于美国北部沙质草地的沙
漠化与动物多样性关系的研究中却得出相反的论断 ,即鸟类
和小型哺乳动物喜欢沙漠化的栖息地和以灌木入侵为特征
的沙化草地上的食物 ,所以沙化地带比含草地带拥有更多的
鸟类和小型哺乳动物的物种多样性 [77 ] .
4 　草地景观退化恢复的研究
　　景观尺度上的生态恢复研究与干扰研究的结合为传统
上相互独立的研究领域提供了一个相互支持的机会 ,尤其在
环境敏感区要注意草地景观的恢复和维护 [74 ] . 在半干旱区 ,
草地景观的恢复研究主要是指由于沙化或盐碱化等引起草
9243 期 　　　　　　　　　　　　　田育红等 :草地景观生态研究的几个热点问题和进展 　　　　　　　
地退化后植被的恢复. 草地景观早期的退化表现是灌木、乔
木等类型的斑块的入侵 ,然后随着干扰的进一步加剧 ,土地
开始沙化 ,出现沙化斑块 ,该类斑块越多 ,多孔性越高 ,异质
性也随之增加 ,如在巴林右旗南部沙化草地中沙化斑块的多
孔性相当发达 ,并形成最具侵入性的指状构型 ,其原因是在
人为扰动形成流沙后 ,风力扰动使沙化进一步扩张和侵入.
　　恢复的方法应根据实施目标因地制宜. 研究表明控制放
牧对防止沙化是很有效的 ,但由于经济原因 ,很难采取完全
的禁牧 ,因此季节性围栏等措施被认为是植被恢复的有效方
法 ,但当需要灌木或乔木植被去固沙或阻止沙丘移动 ,应该
采取完全的禁牧 [36 ] . 在缺少放牧压力时 ,一些草地类型会向
灌丛转化 ,为了保护物种丰富度 ,应该采取措施阻止这一过
程的发生 ,比如适度放牧 ,控制家畜的活动 ,遏止物种入侵 ,
修复已被灌丛入侵的地区 ,观测新出现的种群等[7 ] . Rosen
等[66 ]对瑞典奥兰岛草地植被恢复的研究就提出了这种方
案.对于农业和民用工程设施所造成的草地退化 ,可以通过
合理的生态规划和管理来解决. 在法国的研究表明 ,草地景
观的恢复必须依赖于周围环境的维持 ,必须保护种子资源库
(seed source reservoirs) ,保护特定的景观格局以保证种子资
源库与需要恢复和重建地区的联系 [55 ] ,另外河谷廊道的物
种源和通道的作用也不能忽视.
5 　草地景观的美学价值
　　据 Antrop 的分析[83 ] ,大多数人所认同的具有高的美学
价值的景观生态特征有 :1) 合适的空间尺度 ;2) 景观结构的
适量有序化 ;3)景观类型的多样性和时空动态变化 ;4) 景观
的可达性和生物在其中的移动自由. 草地景观以其特有的开
阔和绿色 ,再加上一些特意的人工装饰 ,将成为重要的游憩
资源之一.
　　国内在草地的游憩利用方面研究较少 ,主要涉及游憩活
动所造成的生态破坏. 草地旅游在有限范围内可带动当地经
济发展 ,但同时也会加重草地资源负担 ,在缺乏建设和管理
情况下 ,极易导致草地退化甚至沙漠化. 赵雪 [89 ]在其文章中
提出了实现草地旅游业持续发展的关键途径 :1) 合理布局 ,
分散旅游压力 ,避免过分集中 ;2) 按景观、活动场所、生产地
等专用基地进行草地资源建设 ;3)对游客及旅游经营者进行
环保意识教育 ,并科学地规范其经营行为.
　　国外的研究工作还涉及到如何更好地利用草地景观为
游憩活动服务. 其中一项工作是关于草地景观上游憩设施的
颜色评价问题 ,通过调查问卷 ,了解公众最喜欢的草地上游
憩设施的种类、设计外形和颜色等 [72 ] . 草地娱乐设施和道路
的设计还可以通过计算机的手段来辅助支持 [67 ,68 ] . 对草地
景观的游憩价值评价有不同的方法 ,在一种被称为语义区分
法 ( Semantic differential method ,简称 SD) 的方法中 ,研究者
以 50 个包含 3 个适宜性指标的 SD 等级的基础上 ,让公众对
不同景观的 80 个幻灯片进行打分 ,利用因子分析法来评价
打分情况 ,结果表明远处景观元素的种类 ,草地周围景观元
素 ,草地类型、大小、颜色 ,观赏植物的存在 ,草地上便利设施
的种类和颜色等极大地影响了草地景观的美学价值 [35 ] .
　　美本身会带来经济价值 ,因此草地旅游所能带来的收益
问题也是管理者非常关心的对象之一. Shoji 等[69 ]运用叉分
选择偶然评价法 ( dichotomous choice contingent valuation
method (CVM) )对半自然草地景观的经济效益进行了评价 ,
通过问卷调查分析了如果需要基金去维护草地旅游者最愿
意付的钱数 (WTP) ,从而可计算旅游收入情况.
6 　草地景观研究方法与手段
611 　GIS与遥感技术的应用
　　对于信息源的获取 ,传统的研究方法是植被图分析结合
遥感影象分析. 在对草地景观动态即景观要素在时间序列上
的变化的研究中往往需要借助以前的影象、地图、航空相片、
植被图等信息源 [9 ,62 ] . 由于遥感影象出现的历史较短 ,而且
不同地区遥感影象在时段上不匹配 ,因此当分析长时间尺度
(100 年以上)景观动态时 ,需要借助于多种信息来源. Partel
等[62 ]利用 1705 年的历史地图、1951 年的航空相片以及
1991～1996 年的植被图研究了爱沙尼亚喜钙灌丛草地的景
观历史 ,论述了该草地景观由开放的草地到包含小的森林斑
块 ,直到现在由于禁止放牧草地仅占 30 %的演化过程. 在非
洲萨瓦纳上乔木植物侵入草地的动态研究中 ,航空遥感影象
技术发挥着重要的作用 ,结合因子分析法 ,该研究调查了由
草地向灌丛演替的过程中乔本植物入侵的情况和由此导致
的生态功能的潜在的变化[32 ] . 国内也开展了类似的研
究[31 ] .
　　GIS技术是最新兴起的一种空间分析技术 ,它以其强大
的空间分析功能逐渐在景观生态学中发挥其不可取代的作
用 ,并广泛的运用到草地景观分析中的各个领域. GIS 不仅
可以将景观格局数字化、分析并输出分析图 ,而且可以对图
形进行叠加、网络分析和邻区比较等处理 ,工作效率高. 例如
刘学录[48 ]利用 GIS技术研究了盐化草地景观中的斑块形状
指数及其生态学意义. Mast 等 [53 ]利用遥感影象和 GIS 模型
分析了松林2草地过渡带乔木的入侵情况 ,在这一研究中
GIS技术被用来观测乔木入侵的地形方位和定居地格局的
变化. 从目前国内外所开展的工作来看 ,总的来说 GIS 在草
地资源和草地景观中的应用主要有以下几个方面 :1) 草地景
观和草地资源制图[61 ] . 2) 草地景观和草地资源动态监
测[13 ,41 ,43 ,73 ] ;3)草场建设 ,特别是利用遥感等技术指导飞
播、围栏和沙漠化治理等 [43 ] ;4) 草场管理 ,如建立专门的畜
牧业或区域土地利用信息系统 [13 ,76 ,87 ] ;5) 辅助分析草地景
观中有害动植物的动态 [4 ,17 ,56 ] ;6)评价土地开发利用的适宜
性[2 ] .
　　GIS在草地生态系统的应用主要是与遥感相结合 ,有时
要用到 GPS ,即通常所说的“3S”系统 ,再加上传统的植被分
析方法[14 ,61 ] ,构成现代草地景观研究强大的技术支持体系.
它能在人员少、监测调研经费短缺、完成任务量大、涉及地域
范围广的情况下 ,得到可信度好的结果 [42 ] ,因此越来越多地
运用到草地景观研究中 [24 ,41 ,44 ,57 ,73 ,75 ] .
034 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
612 　模型建立与评价及计算机辅助技术
　　模型建立与评价是主要的研究方法之一 ,如 Gao [26 ]在
对草原带沙地景观研究中建立了降雨量再分配模型. 在另一
项研究中 ,他利用以坡度 (slope)为因子的一维空间模型分析
了多丘陵沙质草地景观的土壤水分和生物量生产等的动态
问题. Wu 等[80 ]则利用 PA TCHMOD 模拟模型对一年生植物
为主的草地景观的格局和过程作了空间斑块动态模型评价 ,
指出景观斑块随着其年龄、大小、形状和内容的不同而不同.
Birch 等[5 ]则在其研究中给出了一种新的植被动态空间模拟
模型 ———“Vege Tate”模型. 该模型可以模拟种群的空间动态
来反映植被的空间变化及其影响因素.
　　计算机决策支持系统也是不可忽略的草地景观管理的
重要手段. 在一项草地土地利用的研究中 ,一个包含数据准
备子系统和模拟子系统的计算机系统使决策者能够观测目
标地区的土地利用情况和事先估计饲料生产力 ,在获得评价
所需的基础数据的基础上 ,该系统对牧场决策者是一个非常
有用的工具[68 ] .
613 　定量分析方法的应用
　　景观生态学正朝定量的方向发展. 传统的统计分析法如
回归分析、聚类分析、因子分析、方差分析等是草地景观生态
研究中数据处理不可缺少的方法 [63 ] ,随着研究的深入 ,景观
生态学中常用的间隙度分析、空间自相关分析 (Spatial Auto2
correlation Analysis) 、分形分析 ( Fractal Analysis) 、波谱分析
(Spectral Analysis)和半变异矩分析 (Semivariogram Analysis)
等地统计学分析等方法也被广泛应用到草地生态学领
域[11 ] .
　　由于草地景观是一个复杂的非线形体系 ,分形理论可以
用简洁的手段对非线性系统的层次性和复杂性进行数量描
述[6 ,71 ] ,因此分形分析也是草地景观研究中不可缺少的方法
之一. 辛晓平等[84～86 ]基于松嫩平原草地群落恢复演替过程
的格局监测数据 ,用分形方法研究群落格局及动态 , 并通过
尺度转换 ,分析不同尺度上群落格局的自相似规律及其与生
态学过程的关系以及该群落格局的分形性质. 分维数则含有
斑块面积的信息内容 ,通过斑块面积与周长的关系可以表征
景观斑块的多样性 [11 ] ,在分维数的基础上增加斑块间的相
邻性和平均性等信息 [10 ] ,即修改分维数 ,还可以反映景观中
不同斑块的空间关系 ,体现景观格局的多样性[59 ] . 侯扶
江[30 ]等在其研究中采用了分维数、修改分维数指标 ,并结合
景观多样性指数、优势度指数分析和比较了临泽盐渍化草地
轻盐度和高盐度的景观空间格局 ,认为修改分维数指标与其
他 3 种指标相比是较为全面和准确的综合指标 ,其分析结果
表明土壤全盐含量的升高使斑块形状的复杂性降低 ,并且使
与放牧关系密切的群落面积增加而空间格局多样性程度降
低 ,而与放牧关系疏远的植物群落的变化趋势恰恰相反. 这
种空间格局的变化既有土壤盐渍化的作用 ,又有人类活动的
影响.
　　20 世纪 80 年代开始引入生态学的地统计学 ( Geostatis2
tics)方法也在草地景观研究中得到应用. 如 Lobo 等 [49 ]利用
遥感影像 ,通过半变异函数 (semivariogram) 来反映了小尺度
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作者简介 　田育红 ,女 ,1978 年生 ,硕士生 ,主要从事植被生
态学方面的研究 ,发表论文多篇. Tel :010262756394 , E2mail :
betty2t @263. net or pyramid999 @etang. com
3343 期 　　　　　　　　　　　　　田育红等 :草地景观生态研究的几个热点问题和进展