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On research progress of forest landscape ecology

我国森林景观生态研究进展


综述了我国森林景观生态研究的5个方面的主要内容:森林景观空间格局分析及影响因素、森林景观生态评价、规划及改造研究、森林边际效应及动态、森林景观水平上的生物多样性保护、森林景观动态模型的构建;从加强景观生态建设、促进森林可持续经营的角度,分析了当前中国森林景观生态研究领域存在的主要问题,提出了今后我国森林景观生态研究的主要动态方向.

Five domains of the research on forest landscape ecology in China were reviewed:the analysis of forest landscape pattern and the influencing factors,the ecological transformation,planning and evaluation of forest landscape,the construction of dynamic models and decision-making models and the edge effect and dynamics of forest landscape,and the biodiversity conservation on the level of landscape.For promoting sustainable development of forest landscape ecology and effective management of forest resource,the main problems of current research on forest landscape ecology in China were summarized.Finally,the authors proposed what challenges the forest landscape ecology in China met with and the future main dynamic directions on forest landscape ecology.


全 文 :第27卷第4期
2008年8月
生态科学
EcologicalS ience
27(4):283·288
Aug.2008
我国森林景观生态研究进展
姜 艳,尹光天,孙 冰,李荣生,杨锦昌,邹文涛
中国林业科学研究院热带林业研究所,广州510520
【摘要】 综述了我国森林景观生态研究的5个方面的主要内容:森林景观空间格局分析及影响因素、森林景观生态评价、
规划及改造研究、森林边际效应及动态、森林景观水平上的生物多样性保护、森林景观动态模型的构建:从加强景观生
态建设、促进森林可持续经营的角度,分析了当前中国森林景观生态研究领域存在的主要问题,提出了今后我国森林景观
生态研究的主要动态方向。
关键词:森林景观;景观生态;研究进展

中图分类号:S718.5 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2008)04.283.06
Onresearchprogressoforestlandscapeecology
HANGYah,YINGuang-tian,SUNBi g,LIRong-shcng,YANGJin-chang,ZOUWen·tao
TheResearchInstituteofTropicalForest,CAEGuangzhou510520,China
Abstract:Fivedomainsoftheresearch011forestlandscapeecologyinChinawe心reviewed:theanalysisofforestlandscape
paRernandtheinfluencingfactors,theecologicaltransformation,planningandev luationof restlandscape,theconstructionof
dynamicodelsandecision-makingmodelsa dthedgeeffectandynamicsofforestlandscape,andthebio iversity
conservation011theleveloflandscape.Forpromotingsustainabledev lopmentofforestlandscapeecologyandeffective
managementoforestresource,themainproblemsofcurrontresearchonforestlandscapeecologyinChinaweresummarized.
Finally,theau orsp oposedwhatchallengestheforestlandscapeecologyinChinametwithandthefuturemaindynamic
directionsonforestlandscapeecology.
Keywords:Forestlandscape;landscapeecology;researchprogress
收稿日期:2008-07.1I收稿,2007一08一lo接收
作者简介:姜艳(1981一),女,硕士,研究方向:森林群落生态学。E-mail:ginger_2006@126.com电话:15992490145
万方数据
1引言(Introducion)
景观生态学(1andscapeecology)是研究景观单元
的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用
的综合性学科llJ。强调空间格局、生态学过程与尺度
之间的相互作用是景观生态学研究的核心所在【213’4】。
景观生态学起源于中欧和东欧,其发展历史可追溯
到20世纪30年代。1939年,德国区域地理学家Troll
于创造了“景观生态学”一词。随后,景观生态学在欧
洲和北美发展迅速,其原理在森林景观研究中也得
到广泛应用。在欧洲,景观生态学一直与土地和景
观的规划、管理、保护和恢复密切联系,强调以人
类的需求为核心,注重大区域上的土地开发利用研
究p6J。在北美,景观生态学主要被应用于景观规划
设计和公园管理等,更注重于生物、生态过程、尺
度、空间格局的因果关系研究,重视森林景观生态
的研究。
在我国,景观生态学虽然起步较晚,但近年来
的发展还是相当引人注目的。20世纪80年代初,
陈昌笃等将景观生态学介绍到中国。经过多年的发
展,景观生态学已从局限于中、东欧的地区性应用
学科发展成为生态学的热点问题并有广泛影响的综
合性前沿学科。随着生态学各学科间的交互渗透,
景观生态学在理论、方法和应用上都得到极大的丰
富和多样化。
森林景观生态研究是景观生态学的重要研究
内容,也是我国开展景观生态学研究较早的领域
之一,其主要任务是研究以森林生态系统为主体
的景观结构、功能及其变化。森林景观生态是多
学科的融合,具有明显的广泛性、不确定性以及
研究方法的多样化,同时,在森林景观生态研究
成果的基础上形成和发展起来的新思想、新观点、
新方法也比较多【71。徐化成等‘8·9,101则是林业工作
者中较早将景观生态学原理、方法应用到森林景
观生态研究中的学者;郭晋平等人首次对森林景
观生态进行了比较全面、系统和深入的研究,其
研究成果《森林景观生态研究》也是我国森林景
观生态研究领域的第一部专著。森林景观生态的
发展对森林资源管理和森林生物多样性保护起到
了极大的促进作用,它正在改变着传统的林地管
理观念和方式,即从林分管理上升到景观管理层
次【111。
2森林景观研究内容及现状(Forestlandscape
researchcontenta dpresentsituation)
2.1森林景观空间格局分析及影响因素
森林景观空间格局分析长期以来一直是国内学
者所关注的热点。马克明等【l2】对北京东灵山地区森
林的物种多样性和景观格局多样性进行研究,揭示了
物种多样性的差异与环境因子的关系及其空间分布
规律。管东生等【l3】采用多样性指数,分析了广州市
城市森林的景观类型、格局和斑块破碎度等特征因
子,进而说明城市化与森林景观格局的相关性。彭月
等【14J运用GIS软件与地面资料相结合的方式,并利用
Fragstats3.3计算景观格局指数,开展了鼎湖山自然
保护区的森林景观格局及其变化的研究。上述三位作
者都集中于运用景观指数对森林景观格局及其变化
的研究,仅限于景观描述与分析,缺乏景观格局与生
态过程之间相互联系的研究。杨慧等【l5】则把景观格
局和生态过程简单的结合起来,对北京东灵山地区白
桦种群生活史特征与空间分布格局进行分析,并提出
了生物因素和环境因素是影响白桦种群空间分布格
局的两个主要原因。
景观异质性和多样性都是自然干扰、人类活动和
植被内源演替的结果。干扰和演替是时空异质性的关
键驱动因素,直接影响森林景观格局的动态变化【l引。
相对于未受干扰的区域,干扰可以产生镶嵌格局,并
且在受干扰的区域内产生复杂的空间变化。自然干扰
对景观的影响能够持续几十年到几百年,如导致林分
变化的林火是美国黄石国家公园针叶林景观的控制
性干扰。Paine等m】指出,同时发生的干扰或者连续
发生的干扰可以使生态系统发生变化,甚至可以改变
整个生态系统的本质。长期以来,由于气候变化所引
起的灾害性天气如冰冻、火灾频繁、森林破碎化和不
合理采伐、开发等使得我国北方地区的森林数目骤
减。干扰对森林景观具有扩散和调控机制,理解并加
强对干扰引起的森林变化的管理具有重要意义,同时
干扰应是森林景观破碎化的主要原因。
温庆忠等【l8】从森林景观格局、景观多样性、景
观功能等方面分析了社区人为干扰活动对珠江源自
然保护区森林植被的影响,他认为长期人为干扰对于
森林景观有两种作用:一是人为促进恢复,使得多样
性提高;二是逆行演替,引起多样性降低,并延缓了
森林植被恢复的进程。王绪高等【l9】应用LANDIS模
拟了大兴安岭森林景观(1987年特大火灾后)在不同的
万方数据
4期 姜艳,等:我国森林景观生态研究进展 285
火干扰条件(不模拟火、火烧轮回期为150年和325
年)和不同的更新方式共9种模拟方案下的动态变化,
指出不同火干扰条件会影响森林种群规模,而且还会
造成其年龄结构的巨大差异;不同更新方案对于改造
区域的群落结构有显著影响。以上多种森林景观实验
都显示出,外来干扰对于森林景观的形成和空间格局
有十分复杂的影响而且这种影响将继续下去。
森林群落演替对其景观格局变化、物种多样性、
景观稳定性等功能变化有重要影响。这方面的研究取
得许多进展,其中尤为突出的是周先叶等[2021’221对广
东黑石顶自然保护区森林演替系列3个不同演替阶段
群落的稳定性进行的详细研究,王本洋等【23】贝0将分
形分析运用到植被种群空间格局动态的变化中,使得
森林景观生态空间理论在森林景观空间格局中充分
运用的同时,加强了景观生态方法论在森林群落演替
对森林景观格局影响中的应用。
景观格局和生态过程关系是森林景观生态核心
和关键内容,也是学科难点和热点,但现有森林景观
动态研究大多停留在格局的描述分析阶段,亟待向过
程研究深入。
2.2森林景观生态评价、规划及改造研究
随着我国居民生活水平的提高,人们对生活质量
的要求也越来越高,亲身体会自然的原始生态成为大
多数居民的梦想,森林景观的开发就应运而生。森林
景观生态的理论基础在林业研究当中的深入,同样使
得森林景观资源迅速发展,但是开发规划的程度良莠
不齐。只有通过景观设计对景观资源进行全面的调
查、准确的评价、科学和艺术的分析与发掘,才有可
能为景观开发和保护制定一套科学合理的远景目标
与切实可行的实施方案,同时也是森林公园生态保护
和可持续发展的有力保证。胡欣欣等【24|,廖小英掣巧1
都运用了不同的景观资源评定标准对研究区域的森
林景观资源进行了定量与定性分析,但均以定量分析
内容为主,定性分析内容明显不够充足,无法为森林
公园或保护区发展提供有实践意义的参考。而在之后
郭泺等【26J应用GIS空间分析构建各景观要素的专题
图层,建立了森林景观生态模拟的人工神经网络
(射州)模型,为森林景观结构变化的非线性对应关系
提供了一条有效的途径,是森林景观格局预测、模拟
分析及景观规划的新方法。郭晋平等【z¨也运用了人
工神经网络(A1州)模型对对关帝山林区景观进行
了研究,保证了林区规划、发展的科学性、生态性。
随着景观生态学的发展,对森林景观进行生态规划,
已经成为基本要求,进行生态规划不仅可以协调森林
在生态、社会、经济方面的功能,同样更有利于促进
森林可持续经营和景观规划与管理水平的提高。同时
森林景观生态规划使得森林经营和资源管理活动不
再局限于某一尺度上的决策,而是在景观、区域尺度
上的进行综合分析。
2.3森林边际效应及动态
边缘效应是景观生态学的重要概念,它在研究群
落景观的能量流、物质流和有机体流等生态过程中起
着重要的作用。边缘格局的相互作用机理与特征,是
景观生态学理论探讨的热点之一。随着森林破碎化程
度的加深,森林斑块的大小和形状也随之变化,边缘
效应影响范围和深度不断增加,这种变异会进一步影
响种群内部的动态【2引,甚至还能导致景观尺度上生
态系统的改型2930t311。
彭少麟【32】于1991年就提出森林景观中的边缘效
应影响问题;黄世斛33】等在海南岛尖峰岭热带山地
雨林的群落学研究中,应用基于分割线段模型的边缘
效应测度公式来分析采伐迹地边缘的次生林及保留
林的边缘效应强度及其作用距离。Matlack04J在美国
宾夕法尼亚州东南部研究栎类(QuercusL.)林的边缘
效应时,以林内与边缘不同距离处的取样中主要植物
种的多度为指标,用Gini系数(一种测定累积频率分
布不等性的指数)来表示边缘效应的强度。而我国王
伯荪【35】提出的边缘效应强度测度模式,较好地反映
了群落交错区的种群数量和结构上的效应强度。
新的空间分析模型的开发、引入及应用都极少,
阻碍了边缘效应研究的深入,而目前森林景观破碎化
水平越来越高,景观水平上的边缘效应研究将是森林
景观生态研究的热点内容。
2.4森林景观水平上的生物多样性保护
生物多样性作为地球的生命支持系统,其不可估
量的资源、环境和经济价值是全人类的共同财富,并
在维持全球和区域生态平衡、可持续发展方面具有十
分重要的意义【36j37】。生物多样性资源本身的生态整体
性和所依存的空间客体的空间异质性特征,均涉及到
景观生态学的理论核心。随着生物保护战略由目标物
种途径转向区域景观径【38,39】,森林景观生态在生物多
样性保护中的意义日益引起人们的重视国内外学者
相继提出了一些关于生物多样性保护景观规划的途
万方数据
径和方法,如Forman的“集中与分散相结合”及“必要
的格局’’的原则【4‘H2】;我国学者俞孔坚【43朋1的“景观生
态安全格局”等。李晓文等一副于1999年介绍了生物多
样性保护的地理途径(GA_P分析)、景观生态安全格
局、区域和大陆尺度的生态网络等一些新的概念和方
法,为我们确定生物多样性保护的策略和优先等级提
供了依据。臧润国等【拍l从生物多样性的丧失概况、
物种的濒危机制、物种及种内生物多样性的保护、种
群动态与生物多样性保护、群落水平上的生物多样性
保护、生境破碎与景观水平的多样性保护6个方面对
森林生物多样性保护原理进行综述。
目前关于景观水平上生物多样性保护的综述性
文章较多,应用性研究较少。应有效利用GIS、空间
分析等方法,推动定量分析与模拟在生物多样性保护
中的应用和发展,了解其动态变化,进行景观区域生
态风险综合评价,并优化景观生态区域,建立生物多
样性的区域生态安全格局。
2.5森林景观动态模型的构建
历史数据或遥感数据利用、野外调查、实验研究
和模型模拟等是森林景观研究的常用方法,而模型和
数据的结合是该学科的特色。景观水平上的空间直观
景观模型在80年代后期发展起来,成功地模拟森林
空间格局及其变化(LANDSIM、LANDIS)。卢景
龙‘471,郭晋平等(1999年)[48,491,邵国凡[50】等应用
GIS或RS软件的部分功能对森林景观动态进行模拟
和预测;赵光等【51】则首次运用RS和GIS研究了中国
东北一原始针阔混交林的破碎过程。在此期间部分有
影响力的模型的新版本和新模型不断涌现,说明模型
本身的开发和更新仍是重要研究内容,随之而来的模
型的应用也必不可少。
我国的森林景观模型研究却相对落后,处在对已
有模型进行应用的起步阶段。人工神经网络(ANN)
模型以及马尔可夫模型模拟森林景观动态现象在我
国的应用也较为广泛[27龆娜J。目前亟待在多个应用案
例的基础上,发展适合我国林区特点的空间直观模型
以增加森林景观生态研究工作的广度和深度。
3问题与未来动态(Existencequestionsand
fortune)
3.1存在的问题
近年来,我国的森林景观生态研究获得了很大的
发展并取得了较为显著的成绩,充分展示了森林景观
生态在我国的发展前景。但是,与国际先进水平相比,
我国的森林景观生态研究队伍过于分散,没有形成一
定的规模,与国际先进水平还有着较大的差距,主要
存在以下几个方面的问题:
(1)研究专题的集中性:过多集中于对森林景
观格局的研究,缺乏景观格局与生态过程间相互关系
的研究;
(2)研究方法的单调性:我国的森林景观生态
研究还多集中于对各类景观指数研的计算和分析上,
在实验、景观模型以及GIS和RS等多种方法的综合运
用上尚为欠缺;
(3)研究尺度的不连续性:我国的森林景观生
态多集中于孤立的中、小尺度及短时期的研究上,尚
缺乏较大尺度、连续的、系统的研究。
3.2未来发展动向’
自20世纪80年代景观生态学的概念和基础理论
引入我国开始,森林景观作为景观生态学的一个研究
对象发展迅速,相关的森林景观生态的基础理论研究
层出不穷。随着我国社会经济发展程度的提高,人们
的生态意识、环境意识逐步增强,森林景观生态在我
国的应用也越来越广这也体现了我国居民对良好生
态环境的需求。本世纪初,景观生态学的方法论在森
林景观生态研究的诸多案例中得到广泛应用,我国生
态学者以人工.自然景观、管理景观作为主要研究对
象。现在GIS和RS等数据模型在森林景观生态中的应
用研究也日渐增多。
未来森林景观生态研究的主导方向是:
(1)研究森林景观空间格局形成的多重驱动因
素及其相互关系;
(2)研究森林干扰的不同种类与不同尺度之间
的交互作用:
(3)加强森林景观空间格局与森林景观生态过
程(景观功能)之间的研究;
(4)各种模型的开发、应用仍方兴未艾,中国
处在模型应用的起步阶段,亟待发展适合自身特点的
空间直观模型;
(5)面向经济建设、生态环境建设中的热点
和难点问题开展研究,为森林资源可持续经营、天然
林保护以及流域生态安全建设以及流域管理等提
供服务。
万方数据
4期 姜艳,等:我国森林景观生态研究进展 287
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SUN Bing, LI Rong-sheng, YANG Jin-chang, ZOU Wen-tao
作者单位: 中国林业科学研究院热带林业研究所,广州,7510520
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGICAL SCIENCE
年,卷(期): 2008,27(4)
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引证文献(3条)
1.陆孝建 我国森林景观生态研究进展[期刊论文]-科技信息 2011(1)
2.车腾腾.冯益明.蔡道雄.张万幸.张显强.吴春争 热带林业实验中心人工林区景观格局变化分析[期刊论文]-浙江
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3.邵技新.张凤太.苏维词.曹欢 基于集对分析的喀斯特生态景观退化诊断研究——以毕节地区为例[期刊论文]-水
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