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Landscape sustainability and landscape sustainability science

景观可持续性与景观可持续性科学



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 员园期摇 摇 圆园员源年 缘月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
景观可持续性与景观可持续性科学 赵文武袁房学宁 渊圆源缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
生态系统服务付费的诊断框架及案例剖析 朱文博袁王摇 阳袁李双成 渊圆源远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湿地植物根表铁膜研究进展 刘春英袁陈春丽袁弓晓峰袁等 渊圆源苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
水生生态环境中捕食信息素的生态学效应 覃光球袁卢豪良袁唐振柱袁等 渊圆源愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
脊椎动物传播植物肉质果中的次生物质及其生态作用 潘摇 扬袁罗摇 芳袁鲁长虎 渊圆源怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
中亚热带天然林土壤 悦匀源吸收速率对模拟 晕沉降的响应 陈朝琪袁杨智杰袁刘小飞袁等 渊圆源怨愿冤噎噎噎噎噎噎
塔里木盆地南缘旱生芦苇生态特征与水盐因子关系 贡摇 璐袁朱美玲袁塔西甫拉提窑特依拜袁等 渊圆缘园怨冤噎噎噎
黄刺玫叶片光合生理参数的土壤水分阈值响应及其生产力分级 张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊圆缘员怨冤噎噎噎噎
亚热带杉木和米老排人工林土壤呼吸对凋落物去除和交换的响应 余再鹏袁万晓华袁胡振宏袁等 渊圆缘圆怨冤噎噎噎
施钾提高蚜害诱导的小麦茉莉酸含量和叶片相关防御酶活性 王摇 祎袁张月玲袁苏建伟袁等 渊圆缘猿怨冤噎噎噎噎噎
高浓度 韵猿及太阳辐射减弱对冬小麦 孕杂域光合活性及光能耗散的影响
孙摇 健袁郑有飞袁吴荣军袁等 渊圆缘源愿冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
蜡样芽孢杆菌 月猿鄄苑在大田小麦根部的定殖动态及其对小麦纹枯病的防治效果
黄秋斌袁张摇 颖袁刘凤英袁等 渊圆缘缘怨冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
有限供水下冬小麦全程耗水特征定量研究 张兴娟袁薛绪掌袁郭文忠袁等 渊圆缘远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
抗真菌转基因水稻生态适合度评价 李摇 伟袁郭建夫袁袁红旭袁等 渊圆缘愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
花生叶片蛋白组对 哉灾鄄月辐射增强的响应 杜照奎袁李钧敏袁钟章成袁等 渊圆缘愿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
南海南部悬浮颗粒物脂肪酸组成 刘华雪袁柯常亮袁李纯厚袁等 渊圆缘怨怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
年龄尧集群尧生境及天气对鄱阳湖白鹤越冬期日间行为模式的影响 袁芳凯袁李言阔袁李凤山袁等 渊圆远园愿冤噎噎噎
咱树暂麻雀羽再生的能量预算和水代谢散热调节 杨志宏袁吴庆明袁杨摇 渺袁等 渊圆远员苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
低剂量杀虫剂对星豹蛛捕食效应的影响及其机理 李摇 锐袁李摇 娜袁刘摇 佳袁等 渊圆远圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
空心莲子草叶甲对越冬保护的响应与控害效能 刘雨芳袁王秀秀袁李摇 菲袁等 渊圆远猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
气候变化对鄱阳湖白鹤越冬种群数量变化的影响 李言阔袁钱法文袁单继红袁等 渊圆远源缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同退耕年限下菜子湖湿地土壤磷素组分特征变化 刘文静袁张平究袁董国政袁等 渊圆远缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
查干湖湿地浮游植物与环境因子关系的多元分析 李然然袁章光新袁张摇 蕾 渊圆远远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
闽江河口区淡水和半咸水潮汐沼泽湿地土壤产甲烷菌多样性 曾志华袁杨民和袁佘晨兴袁等 渊圆远苑源冤噎噎噎噎噎
环境及遗传背景对延河流域植物叶片和细根功能性状变异的影响 郑摇 颖袁温仲明袁宋摇 光袁等 渊圆远愿圆冤噎噎噎
衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复阶段土壤特性的演变 杨摇 宁袁邹冬生袁杨满元袁等 渊圆远怨猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
海平面上升影响下广西钦州湾红树林脆弱性评价 李莎莎袁孟宪伟袁葛振鸣袁等 渊圆苑园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国南方 猿种主要人工林生物量和生产力的动态变化 杜摇 虎袁曾馥平袁王克林袁等 渊圆苑员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
杉木人工林土壤真菌遗传多样性 何苑皞袁周国英袁王圣洁袁等 渊圆苑圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应 张腊梅袁刘新平袁赵学勇袁等 渊圆苑猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土丘陵区退耕还林地刺槐人工林碳储量及分配规律 申家朋袁张文辉 渊圆苑源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
南亚热带森林演替过程中小气候的改变及对气候变化的响应 刘效东袁周国逸袁陈修治袁等 渊圆苑缘缘冤噎噎噎噎噎
黄淮海平原典型站点冬小麦生育阶段的干旱特征及气候趋势的影响 徐建文袁居摇 辉袁刘摇 勤袁等 渊圆苑远缘冤噎噎
资源与产业生态
基于 郧陨杂的山西省矿产资源规划环境影响评价 刘摇 伟袁杜培军袁李永峰 渊圆苑苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于效益分摊的水电水足迹计算方法要要要以密云水库为例 赵丹丹袁刘俊国袁赵摇 旭 渊圆苑愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
全球土地计划第二次开放科学大会渊郧蕴孕 圆灶凿 韵责藻灶 杂糟蚤藻灶糟藻 酝藻藻贼蚤灶早冤会议述评 段宝玲袁卜玉山 渊圆苑怨远冤噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿源愿鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿远鄢圆园员源鄄园缘
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 鄱阳湖越冬的白鹤群要要要白鹤为国家一级保护动物袁世界上白鹤东部种群的迁徙路线是从俄罗斯西伯利亚的雅库
特袁向南迁飞 缘员园园噪皂到中国长江下游的鄱阳湖越冬袁其中途经俄罗斯的雅纳河尧印迪吉尔卡河和科雷马河流域袁进
入中国后主要停歇地有扎龙尧林甸尧莫莫格以及双台河口尧滦河口尧黄河三角洲和升金湖等地遥 多年的监测表明袁世
界 怨园豫以上的白鹤种群都在鄱阳湖越冬遥 越冬初期和末期是白鹤补充能量的关键阶段袁因此袁研究鄱阳湖国家级自
然保护区越冬白鹤种群数量和当地气候变化的相关性具有重要意义遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 10 期
2014年 5月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.10
May,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金(41390462, 41171069)
收稿日期:2013鄄12鄄04; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄02鄄20
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: summerfxn@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201312042884
赵文武,房学宁.景观可持续性与景观可持续性科学.生态学报,2014,34(10):2453鄄2459.
Zhao W W, Fang X N.Landscape sustainability and landscape sustainability science.Acta Ecologica Sinica,2014,34(10):2453鄄2459.
景观可持续性与景观可持续性科学
赵文武1,2,房学宁1,2,*
(1. 地表过程与资源生态国家重点实验室(北京师范大学),北京摇 100875; 2. 北京师范大学资源学院,北京摇 100875)
摘要:人类活动已经剧烈地改变了自然环境,全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染等种种迹象表明当今世界正处在一个不
可持续的运行轨迹上,实现可持续发展成为 21世纪人类面临的巨大挑战。 景观是理解与塑造人类社会和环境关系最具操作性
的尺度,也是提供景观服务,实现人类福祉最重要的场所。 景观可持续性研究对于人类具有重要意义。 景观可持续性是指特定
景观所具有的、能够长期而稳定地提供景观服务、维护和改善本区域人类福祉的综合能力。 景观可持续性具有跨学科、多维度
特征,强调景观弹性和可再生能力;景观服务是景观可持续性研究中的重要概念,它是连接自然资本与人类福祉的关键桥梁,也
是将景观可持续性与景观生态学紧密联系在一起的纽带。 格局鄄过程鄄设计新范式的产生是景观可持续性研究的新发展。 在景
观可持续性快速发展的同时,聚焦于景观和区域尺度的景观可持续性科学应运而生。 景观可持续性科学以景观格局、景观服
务、人类福祉三者之间的动态关系为主要研究内容,充分融合了景观生态学空间显示方法、可持续性指标体系和 GIS&RS 等方
法技术,其理论框架和研究方法体系正在逐步形成和完善之中。 景观可持续性科学是可持续性科学的重要组成部分,虽然处于
刚刚起步阶段,它必将成为未来十多年可持续性科学的研究热点。
关键词:景观可持续性; 景观可持续性科学; 景观设计; 景观服务; 人类福祉
Landscape sustainability and landscape sustainability science
ZHAO Wenwu1,2, FANG Xuening1,2,*
1 State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
2 College of Resources and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
Abstract: Human activities have drastically altered the natural environment. All the signs including global climate changes,
biodiversity loss, and environmental pollution indicate that our world is on an unsustainable trajectory. Achieving sustainable
development has become a huge challenge for humanity in the 21st century. Landscape is not only the most operational scale
for understanding and shaping the relationship between human society and environment, but also the most important places
for providing landscape services as well as achieving human well鄄being. Landscape Sustainability research is of great
significance for humans. Landscape sustainability is defined as the capacity of a landscape to consistently provide long鄄term,
landscape鄄specific ecosystem services essential for maintaining and improving human well鄄being. Landscape Sustainability
has the characters of interdiscipline and multi鄄dimension, and emphasizes resilience and landscape regeneration. Landscape
Services is an important concept in the Landscape Sustainability research. It is not only a key bridge between natural capital
and human well鄄being, but also the closely linking bonds between landscape sustainability and landscape ecology. The new
paradigm “pattern鄄process 鄄 design冶 produced a major breakthrough in Landscape Sustainability research. With the rapid
development of Landscape Sustainability research, Landscape Sustainability Science comes into being, which is focusing on
landscape and regional scale. The main research contents of Landscape Sustainability Science are the dynamic relationships
among landscape pattern, landscape services, and human well鄄being. While Landscape Sustainability Science fully
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integrates spatially explicit methods and sustainability index system of landscape ecology, it also takes advantages of other
technologies such as GIS and RS. Its theoretical framework and research methodology are being gradually formed and
improved. Landscape Sustainability Science is one of the key components of Sustainability Science. Although in its initial
stage, Landscape Sustainability Science will become one of the research hotspots of Sustainability Science in the coming
decades.
Key Words: landscape sustainability; landscape sustainability science; landscape design; landscape services; human
well鄄being
摇 摇 20世纪 70 年代,随着科技进步和人口快速增
长,环境、资源、生态等问题日趋严重,可持续发展受
到广泛关注[1]。 1987 年联合国世界环境与发展委
员会(WCED)将可持续发展定义为:满足当代人类
的需求而不损害子孙后代满足他们自己需求的能
力。 1992、2002、 2012 三届可持续发展地球峰会
(Earth Summit)有效促进了全球的可持续发展进程。
然而由于缺乏科学理论的指导,早期可持续发展研
究缺乏统一的概念框架和科学规范,不具有良好的
系统性和严谨性[2]。 2001 年,Kates 等人在《科学》
杂志撰文指出,可持续性科学(sustainability science)
是“在局地、区域、全球尺度上研究自然和社会动态
关系的科学,是为可持续发展提供理论基础和技术
手段的科学冶 [3]。 该文的发表标志着为可持续发展
提供理论和实践基础的可持续性科学正式诞生。 可
持续性科学超越了传统的自然、人文与社会科学的
范畴,是一门研究人类与环境动态关系的综合型科
学。 与可持续性科学的提出相对应, 为了应对全球
变化问题实现可持续发展,2013 年国际科学联盟
(ICSU) 整合现有四大国际研究计划( IGBP、IHDP、
WCRP 和 DIVERSITAS),发起 “未来地球———全球
可持续性研究计划(Future Earth—Global Sustainable
Development Programme)冶 (2014—2023 年), 提出
动态星球、全球发展、可持续性转变 3 项研究主
题[4]。 “未来地球———全球可持续性研究计划冶的提
出使得可持续性科学成为全球科学界的热点研究
领域。
人类与环境的关系往往是随着时间和地点的不
同而不断变化。 因此在研究可持续发展问题时,尺
度显得尤为重要。 对于可持续性研究的空间尺度该
如何选择? 大陆或全球尺度,通常不能很好地掌握
可持续性机制来引导当地政策。 而单个生态系统很
难涵盖与可持续发展相关的社会经济因素,不具有
可持续性研究的意义[1]。 景观和区域尺度则是研究
可持续性过程和机理最具操作性的空间尺度[1,5],景
观作为人和环境相互作用的基本空间单元,是有效
研究和维系可持续性的最小尺度[6],同时也是上通
全球下达局地的一个重要枢纽尺度[7]。 因此,景观
可持续性研究在可持续性科学的发展中具有重要地
位。 本文基于国际文献拟对景观可持续性及景观可
持续性科学的基本概念与相关论题作一系统介绍,
并对景观可持续性的研究方法与景观可持续性科学
的发展前景进行展望,以期服务于我国景观可持续
性研究与景观可持续性科学的发展。
1摇 景观可持续性
1.1摇 景观可持续性的提出
2002年景观可持续性初步成为景观生态学的研
究议题[8]。 由于当时景观生态学与可持续科学的许
多相关科学概念尚不明确,理论、方法、应用方面不
够成熟,景观可持续性在可持续性科学中的潜能没
有得到充分发掘[9]。 如今随着景观生态学和可持续
性科学的发展,“可持续发展冶、“可持续景观冶和“景
观可持续性冶这些词在近几年开始陆续出现在生态
学主流刊物上[10]。 景观可持续性正日益成为一个
热点话题[11],它的科学概念和理论框架已初步形成
并日趋完善。
景观可持续性是指特定景观所具有的、能够长
期而稳定地提供景观服务、从而维护和改善本区域
人类福祉的综合能力[7]。 景观可持续性对人类具有
非常重要的意义,景观生态系统提供了几乎所有的
人类福祉要素,社区居民的最基本食物和能源等生
计必需品在很大程度上依赖于景观服务的供给,生
活条件改善受制于景观服务供给的程度,因此唯有
景观可持续才能保证人类更好地生存与发展。 景观
格局是实现景观可持续过程中至关重要的一环。 对
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于任何景观来说都存在实现生态整体性、人类福祉、
环境可持续性的最优景观格局配置,而识别、规划、
设计这些景观格局便是实现景观可持续性的过程。
在这一过程中需要特别注意土地利用变化和环境波
动对景观服务能力的影响。
1.2摇 景观可持续性的跨学科与多维度
景观可持续性具有跨学科多维度特征。 景观可
持续性的多维度是在“三重底线冶可持续性维度(环
境、经济、社会)的基础上产生的。 例如,Selman 确定
了景观可持续性的 5 个维度:环境、经济、社会、政
治、美学[12]。 而 Musacchio 对景观可持续性维度进
一步进行了细化和发展,确定了 6 个景观可持续性
维度(图 1):环境、经济、公平、美学、体验和道德[13]。
在景观尺度,美学和体验是局地生态系统文化服务
的重要组成部分,对于满足人类的精神文化需求具
有至关重要的作用。 可持续性景观是一个多维度、
多结果的动态系统,它体现多功能,并能够持续稳定
地提供景观服务。
图 1摇 景观可持续性的 6个维度(根据 Musacchio[13]修改重绘)
Fig.1摇 The six dimensions of landscape sustainability ( redrawn
with modifications based on Musacchio[13] )
景观可持续性的多维度也决定了它生态和文化
知识的多样性(图 2),包括:景观建筑学、景观生态
学、可持续发展、可持续性科学、可持续设计、设计科
学等众多方面。 因此景观可持续性需要多领域跨学
科合作。 有学者通过对澳大利亚北部热带稀树草原
景观进行可持续性研究发现,联合利益相关者组成
一个整体团队的合作成果明显优于不同领域单独分
工最后整合的成果[14]。 这项研究说明了可持续性
研究需要跨学科综合型团队。 而多领域跨学科的景
观可持续性研究将有助于跨学科综合型人才的
培养。
图 2摇 景观可持续性相关的生态和文化(根 Musacchio[9]重绘)
Fig.2 摇 The ecology and culture of Landscape Sustainability
(redrawn with modifications based on Musacchio[9] )
1.3摇 景观可持续性的可再生能力与景观弹性
景观可持续性强调可再生能力和景观弹性。 大
部分景观可持续发展都要求自我再生能力最大化和
外部扰动最小化[15]。 应用景观可持续性研究的思
想,需要我们规划和设计景观要素以维护和提高景
观的自我再生能力,同时提高景观对外部干扰的抵
抗力。 景观弹性是一个基于空间,包含社会生态成
分以及他们之间相互作用的复杂自适应系统。 它是
指景观系统在不改变系统状态条件下承受干扰的能
力[16]。 景观生态系统是一个自然、社会、经济相互
作用的复杂系统,在面对不同干扰机制(气候变化、
土地利用变化等)时,景观弹性对于保持景观服务持
续供给具有重要作用[17]。 因此将景观弹性理念纳
入社会鄄自然生态系统对于景观可持续性分析具有
重要意义。 在不同尺度上,格局和过程的空间变化
都会影响局地景观弹性,景观弹性必须明确地考虑
景观要素成分和空间布局,同时强调位置、连通性、
应变力的重要性。 由于在景观中生态系统和社会的
空间格局相互依赖性强,景观生态学的概念、方法、
空间数据集对于推动景观弹性和景观可持续性理论
的进一步发展具有很大的潜力。
1.4摇 景观可持续性的格局鄄过程鄄设计范式
传统景观生态学知识多聚焦于景观格局和过程
的关系,将这些知识应用到涵盖社会维度的景观可
持续性研究上则缺乏效率。 2008 年,Nassauer 提出
将景观的格局鄄过程范式拓展到包含景观设计的格
局鄄过程鄄设计范式[18]。 新范式的产生使生态学家和
5542摇 10期 摇 摇 摇 赵文武摇 等:景观可持续性与景观可持续性科学 摇
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实践者可以有意识地将景观生态学理论应用于景观
可持续性研究,为解决科学理论与社会实践脱节问
题提供了新思路。 景观设计是指为了保证景观持续
性地提供景观服务满足社会需求,而有意识地改变
景观格局的过程。 在新范式中景观设计则成为将科
学理论与景观变化实践相连接的纽带(图 3)。 在实
践过程中,根据科学理论与社会预期目标进行景观
设计,并通过模型模拟与实施监测对设计结果进行
预期与评价,进而检验和发展科学工具和设计理念,
反馈结果有利于科学理论创新以及社会目标修正。
这是一个科学与实践双向发展、良性循环、不断优化
的过程,也是维持和促进景观可持续发展的过程。
纳入景观设计的景观格局鄄过程鄄设计的新范式,将有
助于推动可持续性科学与景观生态学的有机结合,
促进景观可持续性研究的发展。
图 3摇 景观设计———将科学与景观变化连接起来的纽带(据
Nassauer[18]重绘)
Fig. 3 摇 Landscape design: a link between science and
landscape change ( redrawn with modifications based on
Nassauer[18] )
2摇 景观可持续性科学
2.1摇 景观可持续性科学的产生
近 10年来景观可持续性在可持续发展领域迅
速开拓、不断发展,但是景观可持续性的研究却缺乏
一个能够被普遍认可的理论、方法体系。 这在很大
程度上影响了景观可持续性研究的规范性与系统
性,亟需发展景观可持续性研究的理论概念框架。
景观可持续性科学在这种背景下应运而生。 2013
年,邬建国教授将景观可持续性科学定义为 “聚焦
于景观和区域尺度,通过空间显示的方法来研究景
观格局、景观服务和人类福祉之间动态关系的科
学冶 [1,7]。 这标志着为景观可持续性研究提供理论与
实践指导的景观可持续性科学正式诞生。 这一定义
强调了景观服务和人类福祉的动态关系与景观格局
之间的相互影响。 并指出景观可持续性科学将着力
于解决与景观组成和配置相关的可持续性科学的核
心问题。 由于影响可持续性的关键因素几乎都存在
于具有特定社会、文化、生态特征的景观或区域,因
此景观可持续性科学毫无疑问是可持续性科学的重
要组成部分[19]。 同时,景观生态系统的自适应机
制、空间弹性、脆弱性分析等可以为推进景观可持续
性科学提供重要的理论与方法基础。
图 4摇 景观可持续性科学的主要研究内容及其关系
Fig.4摇 The main research contents of Landscape Sustainability
Science and its relationships
2.2摇 景观可持续性科学的研究内容
景观可持续性科学的核心内容是景观格局、景
观服务、人类福祉。 因此,景观可持续性科学研究的
重点应放在三者之间的动态关系上(图 4)。 为更好
地理解这个动态关系,在非匀质景观中需仔细考虑
生物多样性、生态过程、气候变化、土地利用变化以
及其它经济社会驱动因素对景观格局的影响。 景观
特性对生活在景观中人类的活动、健康、自尊心和满
足感产生的影响已经得到证明,人们也已普遍认识
到景观服务对人类福祉具有重要作用,而对于景观
服务如何影响人类福祉却了解的很少[20]。 景观可
持续性科学研究的核心问题是在面对内外干扰下,
景观格局该如何长期维持和改进景观服务和人类福
祉之间的关系。 景观或区域尺度上总会存在一些能
够维持与改善景观服务和人类福祉的更为可取的景
观配置。 识别和设计这些理想的景观配置则是景观
可持续性科学的关键点。 然而,这并不意味着要在
可持续性研究中寻求一个静态的景观状态。 应该将
景观可持续性当作一个追寻的目标和轨迹,而不是
某个特定的终点[1]。 另外,空间异质性是景观的重
要特性,它对于生物多样性、生态过程以及景观服务
的产生与传递具有非常重要的作用。 景观可持续性
科学在理论、方法、应用上要特别注意异质性、关联
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性及景观服务与人类福祉的权衡与协同。
景观可持续发展的最终目的是提高特定区域的
人类福祉,即满足当代人和后代人的物质、文化和精
神需求。 人类需求会因社会经济状况、文化传统、生
活方式等众多因素改变而变化[7]。 满足一定区域的
人类需求必然依赖于景观服务。 景观服务是指在景
观尺度上生态系统形成和所维持的人类赖以生存和
发展的环境条件与效用。 它是一定区域人类赖以生
存和发展的基础。 景观服务是一个极易衔接景观格
局、生态过程、审美观和决策的概念。 它能够有效地
促进参与性研究和景观可持续性设计。 与生态系统
服务概念相比,景观服务能够更好地表达空间异质
性及不同服务间的权衡和协同效应[21]。 例如,某些
服务是通过多种生态系统跨景观空间配置而产生的
(例如防虫、防洪、通过妥善配置景观元素缓解城市
热岛效应等)。 换而言之,虽然景观服务概念是新兴
的,它不可能替代生态系统服务的地位。 但是从景
观可持续性科学的角度来看 “景观服务冶具有非常
深远的意义。 景观服务对人类福祉具有巨大贡献。
然而仅考虑物质福祉是不够的,在未来的研究中不
仅要关注人类的客观福祉,还要关注主观福祉,构建
包含经济、社会、教育、文化、健康和生态等指标的人
类福祉测度模型,即实现人类福祉的多指标测
度[22]。 景观服务依赖于生物多样性和生态系统过
程和功能,同时受社会、经济和政策等多方面因素的
影响,被普遍认为是连接自然资本与人类福祉的重
要桥梁。 因此,景观服务为可持续发展研究提供了
一个可操作的概念框架,并将逐渐成为景观可持续
性科学的核心论题之一。
2.3摇 景观可持续性科学的研究方法
空间显示是研究景观可持续性必不可少的方
法。 在过去 30年间,空间显示方法在景观生态学中
得到了广泛的应用[16],但是如何创新地、综合地应
用这些方法来解决景观服务和人类福祉关系的问题
尚是一个较大的挑战。 景观生态学实验在近几十年
中得到了广泛应用,并为人类正确理解格局鄄过程关
系机制提供了大量证据。 将这些实验性研究纳入景
观可持续性科学体系对于推动景观可持续性机理的
研究具有非常重要的作用。 但景观可持续性实验应
当超越传统实验的思路和方法。 因为在传统实验处
理过程中,控制实验和重复实验具有同样的重要性,
常用的统计方法足以对实验结果进行分析;然而景
观可持续性实验需要用到景观设计的理论[18],需要
将景观设计当做实验,并纳入景观可持续性科学创
建、测试和评估的方法体系。 例如:可以通过设计不
同景观之间或者与自然景观进行比较来评估景观可
持续性水平,为景观配置、格局优化提供依据。 在进
行景观规划或者景观设计实验过程中,也需要应用
先进的统计学方法。 此外,空间模拟模型在结合景
观设计与决策方案遴选方面具有独特优势。 在进行
景观设计研究中可以通过空间模型模拟的方式来进
行最优化选择从而为可持续性决策提供可靠依据。
尽管景观可持续性实验可能远达不到还原论实验要
求的严谨程度,但是借助统计学方法和模拟模型,它
们在推进景观可持续性科学的发展过程中将起到非
常重要的作用。
为衡量和评价景观可持续性,制定可靠的景观
可持续性指标是非常必要的[23]。 在建立不同景观
可持续性指标时要注意选择合适的指标框架。 指标
框架是指一个基于可持续性原则的概念结构,通过
指标框架可以使景观可持续性指标的选择、发展、整
合变得简单、系统、规范。 常见的可持续性指标框架
有:PSR 框架 ( Pressure鄄state鄄response frameworks)、
DSR框架(Driving force鄄State鄄Response)、DPSIR 框架
(Driving force鄄Pressure鄄State鄄Impact鄄Response framework)、
基于主题框架、基于资本框架等[24]。 然而,在景观
可持续科学应用研究中,景观格局指标只有在对景
观服务与人类福祉关系有可靠衡量时,才具有良好
的科学价值。 因此,在设计景观可持续性指标过程
中,需要在特定的指标框架下,纳入景观功能与服务
的跨尺度耦合因素,并且应与人类福祉及政策制定
相关联。 建立满足这些标准的景观可持续性指标体
系是一项艰巨的任务。 景观生态学家可以根据他们
对景观格局分析的经验为景观可持续性科学提供很
多方法依据。 探讨如何将景观指标纳入景观可持续
性的评估方法中,对景观可持续性科学来说是极其
有意义的尝试。 随着景观可持续性科学理论的进一
步发展与完善,在景观水平上定会形成集成自然鄄社
会鄄经济要素、全面且具有操作性的景观可持续性指
标体系。
景观可持续性科学也应当结合地理信息系统
(GIS)、遥感(RS)等技术。 这些高速发展的技术平
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台为景观可持续性研究提供了强大的数据基础和数
据处理技术。 遥感已经成为景观可持续性研究不可
或缺的数据源,通过遥感影像我们可以对土地利用
变化、植被覆盖类型等进行动态监测、制图,从而为
预测环境风险、进行景观规划设计和保持景观可持
续性提供基础。 GIS 具有较强的空间数据处理和分
析能力,能够满足用户在数据处理分析方面的需求,
引入 GIS能够有效地促进定量化技术在景观可持续
性科学上的应用。
3摇 景观可持续性科学与景观生态学的关系
景观可持续性科学与景观生态学联系紧密[25]。
景观生态学为景观可持续性科学提供了有效研究自
然鄄社会关系的最具操作性的尺度,并为其解决多尺
度上生物多样性和生态系统功能问题提供了等级性
和集成性的生态学基础。 此外,景观生态学也为景
观可持续性科学研究空间异质性、自然和社会经济
格局、尺度、不确定性问题等提供了理论和方法支
持[26]。 景观可持续性科学与景观生态学两者都强
调空间异质性和景观格局鄄过程在研究中的重要意
义。 景观服务则是将两者连接在一起的纽带。 在认
可景观生态学与景观可持续性科学具有密切联系的
同时,承认景观生态学和景观可持续性科学的区别
也具有重要意义。 景观生态学主要偏重于自然生态
研究,而景观可持续性科学则是一个注重“目标导
向、任务驱动冶协调人类与自然相互关系的多学科交
叉科学。 同时景观生态学是研究和改进空间格局与
生态过程关系的科学,而景观可持续性科学则聚焦
于社会、经济和环境状况变化情景下景观服务与人
类福祉的动态关系。 对于人类主导的景观,虽然景
观生态学和景观可持续性科学的研究要素相似,但
侧重点和研究结果却存在很大差异。 在过去十几年
中,景观可持续性从产生之时便呈现出与景观生态
学相互影响、相互促进的趋势。 这个多元化、层次化
的作用趋势将有助于提升人们对可持续发展理论和
实践的理解。 景观可持续性科学是一门利用景观生
态学的理论方法解决可持续性问题的新兴跨领域交
叉科学,它既是可持续性科学的新领域,又为景观生
态学注入了新鲜血液,进而有效地促进景观生态学
的发展。
4摇 景观可持续性科学展望
景观可持续性科学是一门研究景观可持续性的
多学科交叉的新兴科学,尽管它刚处于起步阶段,但
它却表现出蓬勃的生命力。 在以后的发展中,景观
可持续性科学应将可持续性科学与可持续性设计更
好地整合到景观生态学的理论、方法和应用上。 立
足于景观尺度,景观可持续性科学同时也应该处理
好景观间的联系甚至整个区域乃至与全球的联系,
注重跨尺度人和自然相互作用对景观可持续性的影
响。 在强调目的驱动和地域驱动研究的同时,景观
可持续性科学也要重视基础性研究,如:空间异质性
对景观服务可持续性的影响机制,景观服务与预期
变化方向的异同及这种协同或者权衡的背后机制,
预期景观变化轨迹对景观服务弹性和脆弱性的影
响,面对各种驱动力情况下景观管理对景观服务弹
性的影响程度等。
发展与完善景观可持续性科学的理论方法体
系,需要不同尺度类型的景观管理、规划、设计实践
研究的支撑。 以黄土高原为例,黄土高原是我国的
生态脆弱区,长期的人类活动(农业活动、放牧等)对
黄土高原的自然景观造成了严重破坏,黄土高原成
为我国水土流失最严重的区域之一,黄土高原的发
展明显处于不可持续的轨迹上。 景观可持续性科学
对黄土高原的生态恢复具有重要指导意义。 在黄土
高原生态恢复过程中我们可利用景观设计思想进行
景观植被类型合理配置,以期达到景观环境、社会经
济因素、景观服务的最优化。 在这一过程中,我们需
要注意不同的干扰机制(人类社会经济活动、气候变
化等)对景观格局的影响,并要充分理解不同尺度的
景观格局对景观过程及景观服务的影响机制,如:不
同土地利用与植被类型配置对土壤保持、水源涵养、
碳固定等景观服务的影响过程。 在景观恢复与设计
的过程中,同时需要考虑景观服务与人类福祉的动
态关系。 通过景观格局鄄过程鄄服务鄄福祉机理系统研
究,为当地景观生态与环境管理、规划、政策设计等
提供科学依据,从而促进整个黄土高原区域的可持
续发展。 此外,通过野外实验与过程模拟,开发耦合
人与环境相互关系的景观可持续性定量评价模型与
指标体系是景观可持续性科学走向严谨性、系统性
的必然要求。 可持续发展是 21 世纪人类共同的主
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题,景观可持续性科学作为可持续科学重要组成部
分,定会为全球可持续发展做出巨大贡献。 它必将
成为未来可持续科学的研究热点。
致谢:北京师范大学地表过程与资源生态国家重点
实验室何春阳教授对写作给予帮助,特此致谢。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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本期责任副主编摇 祖元刚摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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主摇 摇 编摇 王如松
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