生态学指标课件

第九章 景观生态学与土地持续利用第九章 景观生态学与土地持续利用人口资源环境土地处于基础地位，土地可持续利用是实现可持续发展战略的基本保障。土地评价是土地利用规划的主要依据，是合理、可持续利用土地的基础与重要手段。1976年，联合国粮食及农业组织（FAO）颁布了“土地评价纲要”，曾广泛应用于世界各国的土地评价，大大促进了国际上土地评价的研究。1993年，FAO发布了“可持续土地利用管理评价大纲”（FESLM)认为“可持续性是适宜性在时间方向上的扩展”，并强调评价的多目标、评价因素的综合性及在可预见将来的适应性，提出了可持续利用管理评价的基本概念、原则、程序、指标与标准，初步指出了土地利用的生态、社会的可持续性问题。但是该大纲在过程和动态分析方面仍然不完善，尤其缺乏空间分析及景观整体的结构、过程和动态分析。人口资源环境土地处于基础地位，土地可持续利用是实现可持续第一节 土地持续利用的景观生态学思维 一、我国一、我国现行土地利用行土地利用规划的景划的景观生生态学反思学反思 1 从景从景观生生态学学观点来看，点来看，现行土地利用行土地利用规划存在划存在问题有有:乡村居民点布局散乱，城乡居民点体系调控不力。对土地可持续利用问题研究不够深人，说服力弱。土地利用配置重数量优化，轻布局优化和格局过程分析。本章以土地可持本章以土地可持续性性为目目标，在，在传统土地土地评价（土地价（土地适宜性适宜性评价、土地潜力价、土地潜力评价）的基价）的基础上，将上，将FAO的的“可持可持续土地利用管理土地利用管理评价大价大纲”和和“景景观生生态学原理学原理”相相结合，并合，并进行土地利用的社会、行土地利用的社会、经济和和环境效益境效益分析，分析，发展可持展可持续土地利用土地利用评价的指价的指标和方法。和方法。第一节 土地持续利用的景观生态学思维 一、我国现行土地利用规二、可持续性科学根据其发展的顺序主要应用于三个不同的系统：单项资源系统；生态系统的资源组合系统；社会自然经济复合系统（即景观或区域）。1992年“可持续发展”，巴西里约热内卢的联合国环境与发展大会（UNEP)确定概念，认为“地球的可持续发展是社会与自然系统两者的稳定性，具有满足当代需要又不损害后代需要的能力。“可持续发展”核心为三大原则：公平性原则、可持续性原则、系统性原则。可持续发展能力归结为六个方面的影响因素：人工资本积累程度、人力资源、科学技术水平、自然资源支持能力环境资源支持能力和人口压力。可持续发展评价指标体系方案有五种：单一指标类型；综合核算体系类型菜单式多指标类型菜单式少指标类型“压力状态响应”（P-S-R)指标类型。二、可持续性科学根据其发展的顺序主要应用于三个不同的系统：三、土地可持续利用基本概念土地持续利用的思想，是1990年2月在新德里由印度农业生态研究会（ICAR）、美国农业部(USDA)和美国Rodale研究中心共同组织的首次土地持续利用研讨会上正式确认的。由于不同学者由于不同学者对土地的土地的认识角度的差异和角度的差异和对土地属土地属性及其功能的性及其功能的侧重不同，土地可持重不同，土地可持续利用的概念也利用的概念也各不相同。郝晋明（各不相同。郝晋明（1996）认为，土地可持，土地可持续利用利用就是作就是作为生生态系系统的功能的功能(生物生物产品的生品的生产、环境境保保护以及生物和基因以及生物和基因资源保源保护)和人和人类直接直接联系的系的非非农利用功能（人利用功能（人类生生产与生活空与生活空间、生、生产资料、料、人人类文化文化遗产、名、名胜古迹）在生古迹）在生态系系统、生、生态经济系系统和区域空和区域空间中的中的协调。三、土地可持续利用基本概念土地持续利用的思想，是1990年2四四、土地、土地持持续利用利用评价的价的景景观生生态学学基基础 按照景观生态学的思想和理论，土地持续利用就是协调人类当代与后代在经济、社会与环境方面的需求、同时维持和提高土地资源质量。景观生态学与土地可持续利用综合整体性尺度性空间格局与生态过程干扰与人类影响多重价值与多目标四、土地持续利用评价的景观生态学基础 按1、综合整体性土地是一个综合的功能整体，与广义的“景观”概念是一致的，它不仅涉及土地的自然特征，还包括人类的干预。土地的性质取决于全部组成要素的综合特性，而不从属于其中任何一个单独要素。因此，在土地可持续利用评价中，要综合考虑土地利用的所有要素。不仅要分析生态、经济和社会等每个因素的可持续性，还要分析这些因素对土地可持续利用系统的综合作用。土地持续利用评价是一个多级、多阶段的综合评价。包括土地利用方式评价，土地利用系统的适宜性评价，土地利用系统的持续性评价，以及景观或区域的现状稳定性与时间持续性评价。1、综合整体性 土地是一个综合的功能整体，与广2、尺度性1）时间尺度尺度：土地利用的可持续性存在时间尺度任何一种土地利用方式、土地利用系统和景观或区域具有可持续性，都是针对一定时间尺度而言的。可持续性程度不同，其级别可以用时间来表示作为指标，即置信度。2）空空间尺度尺度：不同空间尺度的评价，其详细程度也不同。按照景观生态学的等级尺度理论，大尺度上的持续性是小尺度上持续性的综合。从田块-农场-流域或景观-区域或国家-全球，土地可持续利用的主要约束因子分别是农业技术-微观经济-生态因子-宏观经济和社会因子-宏观生态因子。3）重点尺度重点尺度：区域或景观是土地利用持续发展最适宜的候选尺度，它起着承上启下的作用，既能有利于人类实施土地可持续利用的评价、规划和管理，持续发展的目标也比较容易达到。2、尺度性1）时间尺度：土地利用的可持续性存在时间尺度任何 级别级别置信度置信度持续性持续性 长期持续性长期持续性25年年 中期持续性中期持续性15-25年年 短期持续性短期持续性7-15年年非持续性非持续性 轻度不稳定性轻度不稳定性5-7年年 中度不稳定性中度不稳定性5年年 高度不稳定性高度不稳定性小于小于2年年土地利用持续性的级别与置信度土地利用持续性的级别与置信度 级别置信度持续性 长期持续性25年 中期持3、空间格局与生态过程1）空间镶嵌稳定性：上上级控制下控制下级，下，下级影响上影响上级，处于一定的于一定的稳态；同一等同一等级中，中，镶嵌分布的各土地利嵌分布的各土地利用系用系统之之间相互作用，从整体上削减了外界干相互作用，从整体上削减了外界干扰与与环境境变化化对系系统带来的波来的波动，从而形成了空，从而形成了空间镶嵌嵌稳定性；定性；空空间镶嵌嵌稳定性不是一种状定性不是一种状态，它，它还包含着包含着变化化过程。（爪形）程。（爪形）2）空间格局评价法：是土地可持是土地可持续利用利用评价的重点。价的重点。斑斑块-廊道廊道-基基质模型是土地利用空模型是土地利用空间格局的基本模型；集中格局的基本模型；集中与分散格局是理与分散格局是理论上的最佳格局。上的最佳格局。3）空间格局与生态过程的关系分析：通通过对结构和构和过程的相互作用分析与模程的相互作用分析与模拟，探，探讨合理的土地利用配置，合理的土地利用配置，是土地可持是土地可持续利用利用评价的基价的基础。3、空间格局与生态过程1）空间镶嵌稳定性：上级控制下级，4、干扰与人类影响1 1）干）干扰与适与适应性性 频繁如有繁如有规律的干律的干扰有助于有助于发展土地利用展土地利用系系统与景与景观的适的适应性机制。性机制。2 2）人）人类的影响的影响 表表现为四个方面：四个方面：生生态环境与人境与人类社会社会经济之之间的的协调核心核心多多层次和多次和多领域人的参与和干域人的参与和干预人人际关系的关系的协调（凝（凝聚力）聚力）人人类土地土地录用的用的历史史经验和教和教训。4、干扰与人类影响1）干扰与适应性5、多价值与多目标 景观作为一个由不同土地利用镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体，兼具经济、生态、社会等多重价值，持续性追求多重价值的优化而不是单一价值的最大化。同时满足6个目标：土地生产性（productivity)生态适应性安全性(suitability security)经济可行性(viability)社会接受性公平性(acceptability equity)资源与环境的保护性(protection)景观或区域稳定性(stability)5、多价值与多目标 景观作为一个由不同土地利用镶嵌第第二二节节 土地土地可持续利用指标评价可持续利用指标评价一、一、土地土地质量指量指标的基本概念的基本概念 土地质量：土地的状态或条件（包括土壤、水文和生物特性），及其满足人类需求的程度（包括农林业生产、自然保护以及环境管理）。自然保护与环境管理功能包括促进营养循环、污染物过滤、水的净化、温室气体的源-汇功能以及动植物基因和生物多样性保护。土地质量指标：描述土地质量及其相关的人类活动，描述土地满足人类需求的条件，这些条件的变化，以及相关的人类行为。第二节 土地可持续利用指标评价一、土地质量指标的基本概念按照按照压力力-状状态-响响应(P-S-R)框架，土地框架，土地质量指量指标可分可分三三组：压力指标：人类活动对土地资源施加的压力。对土地质量有直接影响，不采取措施就会直接危害土地质量的指标。状态指标：土地资源的现状及其时间变化。包括现状指标与状态变化指标。响应指标：各级层次的管理者、决策者和政策制订者对土地压力、土地质量状态及其变化所做出的响应。按照压力-状态-响应(P-S-R)框架，土地质量指标可分三组其他土地质量指标体系FAO土地质量指标针对土地退化问题的土地质量指标全球主要农业生态区的主要土地问题及其土地质量指标我国农用地分等定级的土地质量指标我国农业部耕地地力等级花粉中的土地质量指标黄土丘陵沟壑区县级整体土地质量评价指标实例土地质量评价指标实例的其他数据来源其他土地质量指标体系FAO土地质量指标二、基于二、基于PSRPSR的土地质量指标体系的土地质量指标体系类型类型指标指标压力指标压力指标没有采取适宜保护措施的坡地的面积没有采取适宜保护措施的坡地的面积状态和影响指状态和影响指标标实际观测或模拟的侵蚀率实际观测或模拟的侵蚀率表土有机质与营养的流失，表层丢失的土壤表土有机质与营养的流失，表层丢失的土壤剖面剖面侵蚀现象的范围与强度侵蚀现象的范围与强度响应指标响应指标土壤保护措施的采用程度（单位面积或农场土壤保护措施的采用程度（单位面积或农场数）数）热衷于土壤保护的农民协会的个数热衷于土壤保护的农民协会的个数弃耕弃耕针对土地侵蚀的土地质量指标针对土地侵蚀的土地质量指标二、基于PSR的土地质量指标体系类型指标压力指标没有采取适宜针对森林退化的土地质量指标针对森林退化的土地质量指标类型类型指标指标压力指标压力指标木材生产木材生产/森林更新森林更新燃材、家用材和木炭短缺，表现为价燃材、家用材和木炭短缺，表现为价格高格高森林的非法采伐森林的非法采伐状态和影响状态和影响指标指标国家和集体林的退化，森林调查或定国家和集体林的退化，森林调查或定性观察性观察响应指标响应指标森林保护与管理的群体参与高涨森林保护与管理的群体参与高涨农林复合经营增多农林复合经营增多针对森林退化的土地质量指标类型指标压力指标木材生产/森林更新针对地下水位下降的土地质量指标针对地下水位下降的土地质量指标类型类型指标指标压力指标压力指标农场需水量超出地下水储存量农场需水量超出地下水储存量状态和影响状态和影响指标指标在某些地方出现地下水位下降在某些地方出现地下水位下降水井干枯水井干枯灌溉不足造成农作物减产的报道灌溉不足造成农作物减产的报道响应指标响应指标水井加深水井加深加强管理，提高水利用率加强管理，提高水利用率针对地下水位下降的土地质量指标类型指标压力指标农场需水量超出二、生态指标二、生态指标 生态持续性：土地持续利用的基础，通常包括气候条件、土壤条件、水资源、立地条件、生物资源。反映了土地资源利用方式的适宜性。气候条件：太阳辐射 温度 降水量 气候灾害土壤条件：土壤肥力 土壤结构 土壤污染 土壤侵蚀 土壤退化水资源：水资源量 水质立地条件：地貌特征生物资源：动物 植物 生物组成 生物多样性二、生态指标生态持续性：土地持续利用的基础，通常包括气候条件三、三、经济指指标体系体系 经济指指标反映土地反映土地资源利用方式在不源利用方式在不会使土地退化的基会使土地退化的基础上所上所产生的生的经济效益，效益，即从即从经济角度分析土地利用的可持角度分析土地利用的可持续性。性。主要包括：经济资源、经济环境、经济态度和综合效益。经济资源：土地生产所需要的原料，考虑这些资源的变化性、可利用性、经济效果与利用。如土地资源、劳动力资源、智力资源、效率。经济环境：是土地利用的外因。如生产成本、产品价格、市场状况三、经济指标体系经济资源：土地生产所需要的原料，考虑这些资源四、社会指四、社会指标 社会指标反映土地资源利用是否具有比较完善的社会调控体系。主要包括：社会政治环境、社会承受能力、社会保障水平和公众参与程度等。社会接受能力是指不同个人和团体观点的集合，反映了个人和团体对土地利用的表态度、知识、信仰和道德规范。人类的基本需求不仅包括基本的衣食住行等物质条件，而且包括文化和宗教等精神条件。在评价中，需要考虑人口增长对土地资源造成的压力以及人类不同需求目的所造成的冲突。四、社会指标 社会指标反映土地资源利用是否具有主动环境效应：指评价区内的土地利用活动所引起的，对评价区以外的环境产生作用。施肥，灌溉和排水被动环境效应：指由于评价区外的活动获条件的变化，引起评价区内土地利用持续性的改变。建立水坝，采伐森林，城镇和公路建设五、环境效应指标五、环境效应指标主动环境效应：指评价区内的土地利用活动所引起的，对评价区以外六、六、景景观指指标包括：结构、功能、变化与稳定性指标四大类。六、景观指标 包括：结构、功能、变化与稳定性指标四大第三节土地持续利用评价的方法与过程土地持续利用评价的对象主要有：土地利用方式：土地利用方式：由特定的土地利用目的与管理措施组成。土地利用系土地利用系统：由特定的土地利用方式与特定的土地单元组成。景景观或区域：或区域：由土地利用系统空间镶嵌组成。他们组成了景观或区域土地利用的3级结构。第三节 土地持续利用评价的方法与过程土地持续利用评价的对象主相应地，土地持续利用评价也主要有3步：土地利用方式评价：土地利用方式评价：分析土地利用目的与管理分析土地利用目的与管理措施的协调性，确定土地利用方式，诊断当地主措施的协调性，确定土地利用方式，诊断当地主要的土地利用问题。要的土地利用问题。土地利用系统评价：土地利用系统评价：是诊断土地利用方式与土是诊断土地利用方式与土地单元的适宜性，分析土地利用方式和土地单元地单元的适宜性，分析土地利用方式和土地单元组成的土地利用系统在时间上的持续性。组成的土地利用系统在时间上的持续性。景观或区域评价：景观或区域评价：分析由土地利用系统组成的分析由土地利用系统组成的景观或区域整体的现状稳定性及将来的持续性。景观或区域整体的现状稳定性及将来的持续性。相应地，土地持续利用评价也主要有3步：土地利用方式评价：分土地利用方式评价v确定土地利用目的确定土地利用目的v确定土地管理措施确定土地管理措施v确定土地利用方式确定土地利用方式v诊断土地利用问题诊断土地利用问题 土地利用方式评价确定土地利用目的确定土地管理措施确定土地利v土地利用土地利用问题土地利用系统不适宜：土地利用系统不适宜：不适宜的土地利用系统可以给土地质量带来压力，造成土地退化。土地退化：土地退化：土地的生产能力或环境管理潜力下降，即土地质量降低。土地利用政策不健全：土地利用政策不健全：指国家层次上的政策效应及其对农场层次上土地使用者的影响。土地利用问题土地利用系统不适宜：不适宜的土地利用系统可以给土土地利用系统评价v土地利用系土地利用系统的适宜性的适宜性评价价v土地利用系统的持续性分析土地利用系统的持续性分析v 持续性评定与调整持续性评定与调整v 证实证实土地利用系统评价土地利用系统的适宜性评价土地利用系统的持续性v土地利用系统的适宜性评价土地利用系统的适宜性评价确定土地利用方式分析土地利用方式对土地和环境的要求描述土地评价单元及其土地特征比较土地利用要求和土地特征进行土地效益比较与社会经济分析，提出土地管理和改良的措施土地利用系统的适宜性评价确定土地利用方式土地本身因素的持续性分析景观单元的持续性分析环境效应分析v土地利用系统的持续性分析土地利用系统的持续性分析土地本身因素的持续性分析土地利用系统的持续性分析如果最后的分析如果最后的分析结果是持果是持续的，那么的，那么进行行环境境变化化预测与置信度判与置信度判别。v 持续性评定与调整持续性评定与调整如果最后的分析结果是非持续性，那么如果最后的分析结果是非持续性，那么进行下述步骤：进行下述步骤：首先调整土地利用方式然后重新进行持续性分析。最后依次对其他土地利用系统，重复以上两步。如果最后的分析结果是持续的，那么进行环境变化预测与置信度判别景观或区域评价景观或区域评价是对土地利用系统组成的景观或区域整体，分析其结构、功能、变化、稳定性及环境效应，进行现状稳定性与持续性评价。景观或区域评价 景观或区域评价是对土地利用系统组成的景观第五第五节景景观评价价景景观评价价是指根据特定的程序、是指根据特定的程序、按照景按照景观生生态学的有关原理，学的有关原理，对景景观的的现状及可能利用方案、生状及可能利用方案、生态功能功能进行行综合合评价的价的过程。程。第五节 景观评价 景观评价是指根据特定的程一、景一、景观评价的价的时空尺度空尺度空空间尺度尺度时间尺度尺度一、景观评价的时空尺度 空间尺度二、景二、景观评价指价指标及程序及程序1、景、景观评价的程序价的程序确定待评价景观的空间地理范围及时间跨度收集资料，构建景观信息系统，划分景观类型构建景观评价的指标体系及景观属性分析景观健康或景观适宜性或景观价值评价及等级区划报表及景观评价图的编制二、景观评价指标及程序1、景观评价的程序2、景、景观评价指价指标（1）生）生态过程指程指标l完整性：完整性：是系统的一种综合能力，是指景观系统支撑并维持与区域自然生境相一致的平衡、完整、有适应能力的具有一定物种组成、生物多样性和功能特性的生物群落的能力。l破碎度：破碎度：是影响景观完整性的一个常见的生态学过程。l敏感度与敏感度与稳定性：定性：敏感度是景观对干扰的响应特征，也是景观的时间特性。评价景观的稳定性与敏感度特别注意时空尺度，在不同的时空尺度下，景观的敏感度与稳定度的影响因子可能不同。l恢复力与抗性：恢复力与抗性：l干干扰指指标 2、景观评价指标（1）生态过程指标（2）景）景观格局与格局与动态指指标l演替与干扰l土地利用变化l植被格局变化l土壤性质变化l其他的指标（2）景观格局与动态指标演替与干扰（3）生物指）生物指标l关键种评价l区域景观的生物多样性指标（4）其他景）其他景观评价价标准准（3）生物指标 关键种评价 三、景三、景观评价内容价内容（一）、景（一）、景观健康健康评价价1、景、景观健康健康生态系统健康是环境保护领域新兴的科学，反映生态系统内部秩序和组织的整体状况。可以以之监测或评估生态系统和景观的状况和质量。三、景观评价内容（一）、景观健康评价2、景、景观健康的特征及其健康的特征及其评价价特征：提供生态系统商品和服务，以满足现在和将来的需求；景观的外部补贴最小甚至无需提供补贴就能维持生态系统服务的功能；对邻近景观和生态系统没有负面影响或者破坏最小化。2、景观健康的特征及其评价 特征：景景观健康健康评价的指价的指标体系：体系：非生物非生物环境指境指标：如水质、大气状况、土壤理化性质等生生态学指学指标：营养循环的变化、能量流动、初级生产力、生物多样性、群落结构、稳定性、抵抗力、恢复力、调节功能、生态系统服务功能等社会社会经济指指标：人类健康水平、区域经济的可持续性、技术发展水平、公众环境意识和政府决策等景观健康评价的指标体系：非生物环境指标：如水质、大气状况、土（二）、景（二）、景观适宜性适宜性评价价指景观相对于特定生态过程的适宜性水平。（二）、景观适宜性评价 指景观相对于特定生态过程的景景观适宜性适宜性评价的步价的步骤：1）确定待评价对象的空间和时间范围。2）收集资料，根据评价目的考虑可能的景观利用类型。3）确定适宜性评价的类别。4）适宜度的确定。5）提交评价结果。景观适宜性评价的步骤：1）确定待评价对象的空间和时间范围。（三）、景（三）、景观价价值评价价景观价值评价试图用货币单位对景观的自然价值与服务功能进行价值评估。（三）、景观价值评价 景观价值评价试图用货币单1、景、景观价价值评价的内涵价的内涵景景观的稀有性：的稀有性：景景观外貌形外貌形态及其所代表的自然及其所代表的自然过程的稀有性是重要程的稀有性是重要的景的景观特征，按其重要性的差特征，按其重要性的差别可划分可划分为世界世界级、国家、国家级和地方和地方级。景景观的多的多样性：性：指景指景观单元在元在结构和功能方面的多构和功能方面的多样性，它反映了景性，它反映了景观的复的复杂程度。程度。景景观的功效性：的功效性：是其作是其作为一个特定系一个特定系统所能完成的能量、物所能完成的能量、物质、信息、信息和价和价值等的等的转换功能。功能。景景观的宜人性：的宜人性：比比较适合于人适合于人类生存、走向生生存、走向生态文明的人居文明的人居环境，可境，可采用景采用景观通达度、生通达度、生态稳定度、定度、环境清境清洁度和空度和空间拥挤度等指度等指标来衡量。来衡量。景景观的美学价的美学价值：最大最大绿色原色原则，活力、健康原，活力、健康原则，清新、，清新、洁净原原则，独特性与吸引力原，独特性与吸引力原则，多，多样、有序原、有序原则以及以及观察、体察、体验自然的愉自然的愉悦悦。景景观的的资源性：源性：1、景观价值评价的内涵景观的稀有性：景观外貌形态及其所代表的2、景、景观价价值评价的意价的意义有助于提高人有助于提高人们的的环境意境意识促使商品促使商品观念的念的转变有利于制定合理的生有利于制定合理的生态资源价格源价格促促进将将环境境纳入国民入国民经济核算体系核算体系促促进环保措施的科学保措施的科学评价价为生生态功能区域和生功能区域和生态建建设奠定基奠定基础促促进区域可持区域可持续发展展2、景观价值评价的意义有助于提高人们的环境意识