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A theoretical methodology of landscape eco-classification

景观生态分类的理论方法



全 文 :景观生态分类的理论方法 3
王仰麟  (北京大学城市与环境学系, 北京 100871)
【摘要】 重点讨论了景观生态分类的基本原理, 认为景观生态分类宜采用结构性与功
能性双系列体系, 提出景观生态系统的基本功能类型, 即生物生产、环境服务及文化支
持 3 种. 试图对正在发展的景观生态学尤其是景观生态分类的理论和应用产生一些积
极影响.
关键词 景观生态系统 生态分类 生物生产 环境服务 文化支持
A theoretica l methodology of landscape eco-classif ica tion. W ang Yanglin (B eij ing U ni2
versity ,B eij ing 100871). 2Ch in. J . A pp l. E col. , 1996, 7 (sup. ) : 121~ 126.
T he basic p rincip le of landscape eco2classificat ion is discussed in th is paper. Tw o2series
system of structu ral and functional classificat ion is considered to be favo rab le to land2
scape eco2classificat ion. In addit ion, b io2p roduction, environm ental service and cu ltu ral
suppo rt are pu t fo rw ard as the basic functional types of landscape eco system s. T he
study is expected to be beneficia l to the developm ent of em erging landscape eco logy.
Key words L andscape eco system , Eco2classificat ion, B io logical p roduction, Environ2
m ental service, Cultu ral suppo rt.
  3 国家自然科学基金资助项目.
1995 年 10 月 16 日收到, 1996 年 5 月 30 日改回.
1 引  言
景观生态系统分类既是景观结构与功
能研究的基础, 又是景观生态规划、管理等
应用研究的前提条件, 是景观生态学理论
与应用研究的纽带. 景观生态分类理论和
方法论方面的进展, 在很大程度上能够反
映整个学科的发展水平[6, 11 ].
2 土地分类方法评介
科学的土地分类始于本世纪 30 年代,
德、苏、英、美等国开展了较广泛的土地和
景观研究[2 ]. 经过 60 多年的发展, 土地分
类内容不断扩展, 方法层出不穷, 具体应用
成果更是种类繁多[5 ]. 无论理论还是方法,
土地分类都有了很大发展. 过去 20、30 年,
澳大利亚的土地调查和土地系统, 加拿大
的生态土地分类, 原苏联和德国的景观基
础研究, 中国 1: 100 万土地利用图、土地资
源图及土地类型图的编制及其成果, 还有
近几年由西欧、北美等国率先开展的景观
生态分类, 尤其是联合国粮农组织 (FAO )
所进行的土地适宜性评价及其体系等都是
富有成效和代表意义的土地分类工作.
现存的各种土地分类中, 就其对土地
内在属性认识的差异, 选择分类的指标和
要素不同, 大致可以划分为发生法、景观法
及景观生态法 3 种. 具体使用这些方法时,
为提高研究的客观性和科学性, 往往选择
主导及一些辅助指标, 加以量化并进行分
类, 即为参数法, 并对应于传统的定性分类
法. 现在计算机手段也广泛应用于土地分
类工作中, 为计算机或地理信息系统方
法[8 ].
发生法是着眼于土地的形成过程, 以
发生的关联与相似性为依据进行分类. 土
应 用 生 态 学 报 1996 年 6 月 第 7 卷 增 刊                     
CH IN ESE JOU RNAL O F A PPL IED ECOLO GY, June 1996, 7 (sup. )∶121~ 126
地分类是对复杂土地系统整体属性和特征
抽象综合的结果, 是一种理性的简化透视
过程. 因此, 弄清土地发生和形成过程是必
要的. 土地是复杂开放的等级系统, 其形成
要素的种类多样, 而且不同等级不同类型
间的主要发生形成要素往往各不相同. 在
目前认识水平下, 发生法的可靠依据主要
表现在气候和地质构造两个方面. 大尺度
地域范围的土地分异是以气候和地质构造
分异为主要框架, 发生分类的结果易于统
一且较为严谨. 至于小尺度地域范围土地
分异因素则与地貌形态发生及与之相应的
水文、物质组成等有关. 贯彻发生法着重以
地貌形态及其与之相应的水文状况作为主
导分异因素.
景观法是通过土地空间形态相似相异
性的识别进行土地分类的方法. 其主要依
据是比较确定的、空间上易于确定的土地
特征. 强调同一类型内部特征的均质性和
不同类型之间的异质性, 即景色的一致性
和差异性, 在一定程度上还原了“景观”一
词的原始意义. 对空间形态特征的强调, 使
得遥感影像成为景观法最为重要甚至不可
缺少的手段. 遥感影像上的色阶、色彩、图
式及组合结构等, 能够给研究者提供直观
的土地单元及其镶嵌的完整空间概念, 此
尤其适合于单元边界确定. 但大尺度地域
范围内高层次土地单元类型及其边界识
别, 因其内部异质性强, 任意性也比较大.
景观生态分类是在近 20 年才提出并
开始发展起来的. 主要特点是在景观法中
叠加了发生法的优点, 旨在得到一种更为
综合和实用的土地分类. 英、澳等国的“土
地综合调查”, 加拿大的“生态土地分类”,
实际在很大程度上已具备这种特点. 景观
生态分类方法不仅强调土地水平方向的空
间异质性, 还力图综合土地单元的过程关
联和功能统一性, 把土地视为特殊的生态
系统, 这就与发生法的过程研究殊途同归.
当前的主要任务, 是进一步逻辑序化其理
论, 规范其方法, 并推广应用于实践中.
3 景观生态分类
  景观生态分类是土地分类的深化方
向, 也是新兴景观生态研究的重要组成部
分[10 ]. 无论在基本理论、方法还是应用成果
方面, 都有待进一步地完善. 首要的问题是
确定分类中应共同遵守的原则、使用的术
语及通用方法, 构筑一个符合逻辑又实用
有效的景观生态分类体系[3 ].
现代景观生态学是以人类与地表景观
相互作用为基本出发点, 研究景观生态系
统的结构、功能及变化规律, 并进行有关评
价、规划及管理的应用研究[4 ]. 景观生态分
类应以人与景观的相互关系为着眼点, 即
特别注重景观系统的功能特征. 把人文因
素切实纳入分类中, 并作为分类基本指导
原则, 是景观生态分类人文化基本思想.
结构是功能的基础, 功能是结构的反
映. 景观生态系统是由多种要素相互关联、
相互制约构成的, 具有有序内部结构的复
杂四维地域综合体. 不同的系统类型, 具有
相异的内部结构, 功能自然就不同. 景观生
态分类实际就是从功能着眼, 从结构着手,
对景观生态系统类型的划分. 通过分类系
统的建立, 全面反映一定区域景观的空间
分异和组织关联, 揭示其空间结构与生态
功能特征, 以此作为景观生态评价和规划
管理的基础.
景观的空间异质性, 是其结构的直观
表现, 可以间接反映景观系统的内在功能.
系统的一般功能包括两个方面: 其一是内
部各种流的关联机制和形式; 其二是对环
境的服务内容. 景观生态系统各种流的关
联机制及其形式, 集中表现为它们的发生
过程; 而对环境服务内容则体现为给人类
221 应 用 生 态 学 报              7 卷
提供相应利用方面以及它们之间的相互关
系. 景观生态分类的目的和特点, 就在于综
合反映景观的形态和发生两方面特征. 一
般地, 在单元确定中, 以功能关联为基础;
在类群归并中, 以空间形态作指标.
地球表层或其特定区域都是由各级各
类景观单元组成的空间镶嵌体. 景观的生
态过程一般是连续的, 景观的生态要素往
往是渐变过渡的, 因而景观个体单元的边
界通常具有模糊和过渡性特点. 对单元空
间范围的界定和等级水平的确定, 是景观
生态分类的主要部分之一, 并以此区别于
个体单元既定的植物等分类研究. 实际上,
景观生态分类包括单元确定和类型归并两
方面内容.
分类工作, 一般可以从两个方向入手,
即自上而下的划分和自下而上的组合. 在
单元既定的分类中, 如果所采用的指标相
同, 无论是划分还是组合, 结果应是一致
的, 两种方式可以分别或结合使用. 景观生
态分类所面对的客体, 在地表往往是连续
过渡的, 边界通常是模糊渐变的, 清晰明确
的个体界线比较少见, 多数单元只是相对
独立地存在.
对景观生态系统个体单元的确定, 特
别强调结构完整和功能统一性, 可以通过
划分的途径来实现. 景观生态系统自身的
多层次性, 要求划分出的单元必须隶属于
相应的某一层次等级. 应用研究中, 目的不
同、涉及的地域范围大小不同, 所研究单元
的层次等级就不同. 个体单元的确定, 因而
也包括其所属层次等级的界定内容. 在个
体单元确定的基础上, 依据一定的属性特
征及其指标, 对所及层次单元进行类群归
并, 是景观生态分类的另一重要部分.
4 景观生态分类体系与指标选取
根据景观生态分类的特征及指标选
取, 分类体系的建立宜采取功能与结构双
系列制. 功能性分类, 是据景观生态系统的
整体特征 (主要是生态功能属性) 来划分归
并单元类群, 同时要考虑体现人的主导和
应用方向的意义. 这里的功能至少包括两
方面内容: 一是类型单元间的空间关联与
耦合机制, 组合成更高层次地域综合体的
整体性特征; 二是系统单元针对人类社会
的服务能力. 从理论上讲, 个体景观生态系
统的功能一般都不是单一的, 但却往往具
有一个基本体现其自身整体结构特征的主
要功能, 这是功能分类的基本立足点. 结构
性分类是景观生态分类的主体部分, 包括
系统单元个体的确定及其类型划分和等级
体系的建立, 是以景观生态系统的固有结
构特征为主要依据. 这里的结构意义, 不只
是空间形态, 也包括其发生特征. 相对于功
能性分类, 结构性分类更侧重于系统内部
特征的分析, 其主要目标是揭示景观生态
系统的内在规律和特征. 在体系的构成方
面, 功能性分类主要是区分出景观生态系
统的基本功能类型, 并归并所有单元于各
种功能类型中, 分类体系是单层次的. 景观
生态系统发生过程的多层次性, 形成了结
构的多等级层次, 要求结构性分类只能是
次等级的. 地球表层地域空间单元的层次
由 生 物 圈 ( b io sphere ) 到 生 态 立 地
(eco tope)可以划分出许多层次. 具体区域
研究中, 以 2 个或 3 个层次为宜, 景观生态
系统 ( landscape eco system , 简 L ES) 与景
观生态立地 ( landscape eco tope, 简L ET ).
两者之间还可插入景观生态单元 1 级
( landscape ecoun it, 简 L EU ). 其中 L EU
是L ET 的空间组合型, L ES 又是L EU 的
空间组合型. L ET 是区域中能够确定的最
低层次地域综合体, L ES 则是区域中最高
层次水平的空间单元体. 它们的范围和内
部构成随研究区域的大小和制图比例尺的
321增刊            王仰麟: 景观生态分类的理论方法     
不同而异.
景观生态系统特征可分 4 个方面来考
察: 1) 空间形态, 2) 空间异质组合, 3) 发生
过程, 4) 生态功能. 景观生态系统的整体综
合属性, 能通过这 4 个方面的各种指标综
合反映. 其中前两个方面具备直观性和易
确定性, 可以直接观察, 分类上的优越性很
强. 发生和功能方面的特征, 具有抽象和可
推断意义, 主要反映系统的内在综合属性,
难以直接观察. 通常是通过对形态和空间
异质关联观察基础上演绎而得出的. 传统
的景观法分类, 强调空间形态和空间异质
组合特征, 而发生法分类则片面侧重于景
观的发生本质. 景观生态分类的特点是结
合了前两者的分类依据, 综合地体现景观
生态系统的形态、空间组合、发生及功能等
多方面特征, 具有更高层次的综合意义.
实际上, 景观生态分类过程中, 要获取
一致看法和共同理解, 就必须选择具有直
观性的一些指标和属性. 而进行景观生态
系统及其等级结构内在本质和过程关联的
客观透视, 则有必要选取与发生直接相关
的特征和因素. 景观生态分类服务于应用
目的并试图探析单元的空间关联本质, 就
必须使用其功能指标和特征[7, 9 ]. 任何分类
工作都是综合性的, 它们的基本要求也都
是以尽可能少的依据和指标反映尽可能多
而全面的对象性质. 景观生态分类的基本
内容就是选取能代表景观生态系统整体特
征的几个综合性的指标, 这也是进行有效
而可靠分类的前提. 对复杂景观生态系统
的分类, 选取多个指标是必要的, 但并非指
标越多效果越好. 在对复杂系统组成要素
相互关联无法定量确定时, 就难以确定不
同指标对系统整体特征的贡献率. 太多的
指标相互干扰就多, 更难把握分类的可靠
性.
具体区域的景观生态分类, 一般包括 3
个步骤: 首先是根据遥感影像 (航、卫片) 解
译, 结合地形图和其它图形文字资料, 加上
野外调查成果, 选取并确定区域景观生态
分类的主导要素和依据, 初步确定个体单
元的范围及类型, 构建初步的分类体系. 第
2 步, 详细分析各类单元的定性和定量指
标, 表列各种特征. 通过聚类分析确定分类
结果, 逻辑序化分类体系. 第 3 步, 依据类
型单元指标, 经由判别分析, 确定不同单元
的功能归属, 作为功能性分类结果. 实际
上, 前两步是结构性分类, 第 3 步属功能性
分类.
初始分类的主要指标: 一是地貌形态
及其界线; 二是地表被覆状况, 包括植被和
土地利用等. 地貌形态是景观生态系统空
间结构的基础, 是个体单元独立分异的主
要标志. 地表被覆状况间接代表景观生态
系统的内在整体功能. 两者均据直观特点,
可以间接甚至直接体现景观生态系统的内
在特征, 具有综合指标意义. 区域不同, 景
观生态系统的单元分异要素就不相同, 类
型特征指标中选择的内容就应有所区别.
一般包括地形、海拔、坡向、坡度、坡形、地
表物质、构造基础、pH 值、土层厚度、有机
质含量、剥蚀侵蚀强度、植被类型及其覆盖
率、土地利用、区位指数、气温、降水量、径
流指数、干燥度、土壤主要营养成分含量以
及管理集约程度等等.
5 景观生态系统的功能类型
在普通生态系统理论中, 根据所起作
用的不同, 能够区分出其生产者、消费者及
分解者 3 个主要组成分. 生产、消费及分解
就是几个形象的功能概念. 这些功能类型
的相互耦合、互相关联, 组成了具有整体性
特征的生态系统. 地球表层生态圈、区域生
态综合体是具有不同功能类型景观生态系
统的空间镶嵌体, 其整体功能是各类个体
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单元异质功能的耦合. 功能类型的认识是
从相互关联角度出发, 对功能分异的识别.
作者曾从农业生产角度出发 (1989) [1 ] , 把
区域内景观的功能类型划分为生产性、保
护性及消费性 3 种, 进而提出生产型、保护
型、消费型及调和型 4 种景观 (土地) 生态
系统类型. 人类社会对景观生态系统的基
本要求是尽可能多的产品输出, 生物生产
功能被认为是最重要的功能类型. 一定生
产性功能的维持, 是景观生态系统自组织
调节及其与环境平衡调节的结果, 这种调
节作用即为景观生态系统的保护性功能.
生产性功能与保护性功能相互制约又相互
作用, 往往表现出“此长彼消”的特点. 城镇
居民点是人类的聚集之所, 是各种生物产
品的集中消费地. 另外还需其它景观生态
系统提供良好的生态环境, 表现出对生物
生产和保护性功能的消费过程, 是为消费
性功能. 几种功能并重的景观生态系统, 称
之为调和型类型. 生产性、保护性及消费性
功能在区域生态系统的整体特征中所起作
用是不同的, 但在系统整体平衡中却是同
等重要和不可替代的. 就农业而言, 生产性
功能是主导, 保护性功能是基础, 消费性功
能则具有对前两功能的调解强化作用. 农
田生态系统、人工管理的具有经济开发意
义的林地与草地系统, 是具有生产性功能
的景观生态系统. 自然林地、草地及其它原
始自然景观, 是典型的保护型景观生态系
统. 城镇、居民点及工矿用地等人工建成
物, 是为消费型景观生态系统. 及至普通景
观生态调查和分类, 若以人类社会的功能
需求为立足点, 区域中景观生态系统可划
分为城镇居住与工矿景观、农业景观及自
然与自然保护景观三大类. 各自的功能特
征可以概括为: 文化支持功能、生物生产功
能及环境服务功能 (图 1). 文化支持功能主
要体现在城镇2工矿景观中, 是各种人类要
图 1 景观生态系统基本功能类型及其与人类需求的负
反馈调节关系
F ig. 1 Feedback loop betw een hum an dem ands and the
basic functional types of landscape eco system s.
素的自生再生场所. 依靠来自农业方面的
食物、纤维、木材等的供应, 也离不开自然
生态系统的纯洁空气、水及矿物质的供应.
不具备自维持能力, 是人类建成并支持的
系统, 受制于人的直接支配. 生物生产功能
主要体现在各种农业景观中, 如农田、经济
林地、牧草地、养殖水面等, 是人类生物产
品的源地, 主要依靠自然生态系统的气候、
水、矿物质等的供应, 也要使用来自城镇2
工矿景观中的技术、农药、化肥、除草剂、市
场服务等, 具有一定的自维持能力, 是受人
类调节的半自然半人文生态系统. 自然和
自然保护的景观生态系统, 体现着环境服
务功能, 包括环境调节和环境资源供应两
个方面, 是地球表层生态圈和区域生态系
统整体协调稳定不可缺少的组成部分, 表
现为不直接受人类控制调节的自维持系
统. 显然, 如果只从农业生产角度出发, 环
境服务功能、生物生产功能及文化支持功
能与前面提到的保护性、生产性及消费性
功能有一一对应关系. 三大功能的异质与
相互关联是景观生态整体性的基础, 能够
体现不同类型景观生态系统的空间镶嵌关
联特征, 是构成协调稳定地表生态圈和区
域生态系统的前提条件.
致谢 承北京大学 林 超 教授启发并提供资料,
陈传康教授指导, 同时得到蔡运龙、傅伯杰博士帮
助, 谨致谢意.
521增刊            王仰麟: 景观生态分类的理论方法     
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