景觀生態(tài)學(xué)-4-1課件

第四章

反映景觀功能的生態(tài)流一、生態(tài)流的含義與類型二、水流、養(yǎng)分流三、動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)四、景觀空間格局優(yōu)化

－格局與生態(tài)流（過程）一、生態(tài)流的含義與類型1、定義物質(zhì)、能量、物種和信息在景觀中毗鄰的生態(tài)系統(tǒng)之間的流動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。景觀功能的主要部分，也是景觀生態(tài)過程的具體體現(xiàn)。2、生態(tài)流的類型

3、生態(tài)流與景觀結(jié)構(gòu)景觀格局與生態(tài)過程（生態(tài)流）的關(guān)系是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心問題之一。景觀格局通過改變驅(qū)動(dòng)力大小，媒介密度，傳播線路影響生態(tài)流；同時(shí)，生態(tài)流在傳播過程中反作用于景觀格局。

二、水流、養(yǎng)分流1、水流水流是一種重要的生態(tài)流類型，還是其他生態(tài)流的重要介質(zhì)。⑴水流攜帶能力與攜帶的物質(zhì)影響水流攜帶能力的因素主要是流速。影響水流流速因素：地形地貌（坡度），水輸入量及其時(shí)間，土壤結(jié)構(gòu)（土壤空隙度），土壤對(duì)水?dāng)y帶物質(zhì)的過濾作用（物理和化學(xué)吸附）。水流攜帶的物質(zhì)顆粒物質(zhì)：其流量與水量和流速呈指數(shù)關(guān)系。土壤侵蝕，滑坡。溶解物質(zhì)：一般其濃度與水流速度呈反比關(guān)系，總搬運(yùn)量與水流量呈正比。水蝕

⑵土壤侵蝕量水蝕：水沖刷土壤表面顆粒物質(zhì)并使土壤養(yǎng)分淋失的過程。多發(fā)區(qū)域：農(nóng)田；過度放牧區(qū)；采伐、開采礦石、筑路等干擾的陡坡。通用土壤侵蝕方程：

A＝f（R,K,L,S,C）

A－土壤侵蝕量；R－降水量；

K－土壤可侵蝕性；L－坡長；

S－坡度；C－植被蓋度生態(tài)景觀對(duì)策：增加植被，樹籬，坡改梯

注意土壤物理結(jié)構(gòu)－可滲透性

2、養(yǎng)分流土壤養(yǎng)分以融解質(zhì)的形式隨水流遷移，屬于土壤流的一部分。

分解植物吸收溶解物理化學(xué)吸附

流失地表水地下水養(yǎng)分庫土壤巖石風(fēng)化物（主要部分）植物體有機(jī)質(zhì)農(nóng)業(yè)施肥食物鏈（進(jìn)行循環(huán)）土壤水體部分被水生生物利用部分沉積下來

養(yǎng)分流的主要去向是河流廊道

穿越廊道進(jìn)入河流；受到機(jī)械阻擋，累積在廊道土壤中；被廊道中的植物吸收。過量的養(yǎng)分進(jìn)入河流，會(huì)對(duì)河水水質(zhì)和水生生物多樣性造成不利影響。面源污染－富營養(yǎng)化。保護(hù)河岸廊道植被，改善其結(jié)構(gòu)和物種，增加養(yǎng)分吸收量,防止過量養(yǎng)分進(jìn)入河流。

3、景觀格局對(duì)水流的影響

⑴景觀結(jié)構(gòu)的改變對(duì)水分、養(yǎng)分在空間上的重新分配

⑵地形地貌對(duì)流速、流量的影響

⑶不同景觀要素類型的滲透性差異。河岸林帶與氮的循環(huán)氮在河岸林帶的滯留率為89％，在農(nóng)田的滯留率為8％。景觀組成特點(diǎn)與水流過程4、案例分析重慶奧林匹克花園湖景公園（包括濕地1區(qū)和2區(qū)）規(guī)劃區(qū)位于山體與居住區(qū)之間的溝谷地帶。水文特征分析之前，分析氣象資料，調(diào)查山體與谷地的地形坡度、土壤物理性質(zhì)、植被組成特點(diǎn)，采樣測定分析水體的化學(xué)性質(zhì)。濕地1區(qū)的水量平衡分析。水有3個(gè)來源（系統(tǒng)輸入）：①北端與西側(cè)山體兩個(gè)匯水區(qū)（AB與CD匯水溝）的徑流（包括地面徑流與地下徑流）。地面徑流按近30年平均降雨量、最大年降雨量、最小年降雨量計(jì)算，并實(shí)地測量徑流量；②上游來水；③濕地1區(qū)范圍的降水。重慶奧林匹克花園湖景公園規(guī)劃濕地1區(qū)的水系示意圖

山體地面徑流模擬估測數(shù)值匯水溝面積（m2）徑流量（m3）最大徑流量（m3）最小徑流量（m3）（30年年均）（1998年）（2001年）AB662851937125816.714042.3CD243157105.89470.25151.1小計(jì)9060026476.835286.919193.4輸出包括蒸發(fā)蒸騰、流出、側(cè)面滲漏。滲漏量根據(jù)湖景公園Ⅰ區(qū)的底部與側(cè)部的土壤滲透系數(shù)來估算。該地土壤入滲系數(shù)介于10－2~10－4cm/s，滲透性較強(qiáng)。底部及下方側(cè)部選擇相應(yīng)的防滲措施，保證滲透系數(shù)控制在10－6以下。

水量平衡分析項(xiàng)目最大值m3/a最小值m3/a設(shè)計(jì)值m3/a設(shè)計(jì)值125％m3設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值75％m350％m31總進(jìn)水量24299216575120353724398417816496670徑流量AB23222126311742521433160758037CD852646376398787059022951降雨量690037535177517751775177上游20434414473017453721468116101080505來水量2水面面積（高程）

4606m24606m2

3648m2

3648m2

(324.5m)(324.5m)(322m)(322m)3蓄水量

160451604578117811(324.5m)(324.5m)(322m)(322m)4總輸出量24299216575120353724398417816496670蒸發(fā)量671941845094509450945094流出量23585714427218958822782216642987149側(cè)面滲漏147582951885511068664144275交換周期(天)352429

重慶是濕潤地區(qū)，降雨量大于蒸發(fā)量；從測定的來水量看，湖景公園的進(jìn)水量充足，可以保證所需水量；交換周期為29天，最大交換周期為35天，最小為24天，都小于1:1的水體交換指標(biāo)。因此，來水量能滿足控制水位線水量需求，能保證較大的水體交換量，降低富營養(yǎng)化發(fā)生的可能性。建議濕地面積和蓄水量：最深為6.5m，最淺4.5m，波動(dòng)水位2m，湖面面積為4606m2，蓄水量為16045m3。另外可以看出，按照設(shè)計(jì)水量的75%計(jì)算，Ⅰ區(qū)水位降低2m，湖面面積為3648m2

，蓄水量為7811m3

；50%水量設(shè)計(jì)值與75%水量設(shè)計(jì)值時(shí)水面面積，水位保持一致。

1-1氨態(tài)氮含量為0.62mg/L，小于（GB3838－2002）III類標(biāo)準(zhǔn)；全磷含量為0.55~0.75mg/L，高于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，即存在一定程度的富營養(yǎng)化。在濕地植物茂盛的荒廢池塘出水處（1-3采樣點(diǎn)），全磷含量為0.32~0.45mg/L，說明規(guī)劃區(qū)水系上游的現(xiàn)有濕地植物具有一定的水體凈化效果。因此，建議將此地現(xiàn)有的池塘改建成一個(gè)以濕地植物為主的生物濾過區(qū)。匯水區(qū)的土壤侵蝕與流失量分析。根據(jù)年降雨侵蝕力、地形地貌、土壤類型、植被覆蓋條件，估測土壤侵蝕模數(shù)：A區(qū)為無明顯侵蝕（430.44t/km2?a），C、D區(qū)皆為輕度侵蝕。從小流域匯水區(qū)角度看，AB、CD溝均為輕度侵蝕，年土壤流失量分別為36.39t與22.21t。建議在濕地1區(qū)前端建一個(gè)相應(yīng)要求的攔淤壩。三、動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)1、動(dòng)植物在景觀中的運(yùn)動(dòng)模式

連續(xù)運(yùn)動(dòng):（加速，減速，勻速）間歇運(yùn)動(dòng):動(dòng)植物在運(yùn)動(dòng)過程中作暫時(shí)的停留，之后繼續(xù)向優(yōu)良生境遷徙。主要模式。人類在熱帶雨林中的刀耕火種；動(dòng)物在運(yùn)動(dòng)過程中停歇，覓食；植物種子的跳躍式傳播等在間歇運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)植物會(huì)對(duì)停留處的環(huán)境產(chǎn)生較大影響，有時(shí)甚至?xí)o環(huán)境帶來毀滅性的影響，而連續(xù)運(yùn)動(dòng)影響相對(duì)較小。2、動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)范圍巢域內(nèi)運(yùn)動(dòng)：斑塊大小和形狀對(duì)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)有一定影響，主要反映在斑塊的邊緣效應(yīng)上。這主要是邊緣種與內(nèi)部種覓食運(yùn)動(dòng)需要的生境條件不同所致。動(dòng)物疏散：物種擴(kuò)散的重要形式之一。遷徙：3、景觀格局與動(dòng)物運(yùn)動(dòng)。景觀中食物資源斑塊的空間分布～食物的可獲取性～動(dòng)物的習(xí)性和運(yùn)動(dòng)。廊道與動(dòng)物運(yùn)動(dòng)。4、植物的運(yùn)動(dòng)媒介:風(fēng)（槭樹，蒲公英等），水，動(dòng)物，重力，自傳播。鳥類：構(gòu)樹、黃葛樹，等。

5、動(dòng)植物遷移與景觀格局規(guī)劃—鳥類農(nóng)田、城市景觀中的濕地、林地斑塊。四、景觀空間格局優(yōu)化

－格局與生態(tài)流（過程）

在生態(tài)流及生態(tài)過程分析的基礎(chǔ)上，將景觀生態(tài)學(xué)原理與不同的土地規(guī)劃任務(wù)相結(jié)合，以發(fā)現(xiàn)景觀利用中的生態(tài)問題，尋求景觀格局的整體優(yōu)化。背景分析：自然和人文過程的特點(diǎn)及其對(duì)景觀的影響。生態(tài)流特點(diǎn)與景觀空間結(jié)構(gòu)，“源”、“匯”的作用。景觀中性模型（neutralmodel）景觀總體布局模式：基礎(chǔ)格局關(guān)鍵點(diǎn)（地段）的識(shí)別。景觀格局空間配置的調(diào)整1、背景分析源－匯分析在物質(zhì)遷移運(yùn)動(dòng)中，有的系統(tǒng)單元作為物質(zhì)遷出源，而另一些系統(tǒng)組成單元?jiǎng)t是作為接納遷移物質(zhì)的聚集場所，被稱為匯。如，流域水文狀況，土壤侵蝕一沉積，污染物質(zhì)的運(yùn)移等。

將出生率高于死亡率并且遷人率大于遷出率的種群稱為源，反之為匯種群。包含源種群的生境視為源斑塊，匯種群所占據(jù)的生境作為匯斑塊。確定生境斑塊的源一匯特征對(duì)研究種群動(dòng)態(tài)至關(guān)重要。需要考慮生境在生物學(xué)方面的適應(yīng)性，以及從生境斑塊的大小、形狀和邊際特征等方面分析其源一匯屬性，斑塊面積大時(shí)源效應(yīng)較顯著。2、景觀中性模型景觀中性模型:不包含任何具體的生態(tài)學(xué)過程或機(jī)理，只產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組望值的單純數(shù)學(xué)模型。滲透理論基于簡單隨機(jī)過程,并有顯著的、可預(yù)測的閾值特征,是理想的景觀中性模型。可對(duì)景觀中的生態(tài)過程進(jìn)行理論估測，隨機(jī)估測與野外觀測數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計(jì)差異反映了空間格局的特征。滲透理論：物理學(xué)中研究流體在聚合材料介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的理論，認(rèn)為當(dāng)介質(zhì)密度達(dá)到某一臨界密度時(shí)，滲透物突然能夠從介質(zhì)的一端到達(dá)另一端。影響因子或環(huán)境條件到達(dá)某一閾值而發(fā)生的從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)的過程——臨界閾現(xiàn)象。如，景觀連接度對(duì)于種群動(dòng)態(tài)、水土流失和干擾蔓延等的影響，生物多樣性衰減與生境破碎化程度之間的關(guān)系。滲透理論應(yīng)用于研究景觀的生態(tài)流所表現(xiàn)出的臨界閾值特征，以及景觀連接度與生態(tài)過程的關(guān)系，并發(fā)展為“景觀中性模型”。景觀～二維柵格，生境單元隨機(jī)散布其中(生物個(gè)體只能在同一生境斑塊中運(yùn)動(dòng)，生境單元是否相鄰用四鄰規(guī)則來判定)。生境斑塊＜60％總面積：以離散性為主要特征；生境斑塊面積>60％,出現(xiàn)呈橫貫通道形式的較大生境斑塊,標(biāo)志著景觀從離散狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨冗B續(xù)狀態(tài)，為生物個(gè)體的運(yùn)動(dòng)和種群動(dòng)態(tài)創(chuàng)造了一個(gè)全新的環(huán)境。在滲透理論中，允許連通斑塊出現(xiàn)的最小生境面積百分比稱為滲透閾值或臨界概率，其理論值為0.5928。由于實(shí)際景觀中生境斑塊多呈聚集型分布，臨界景觀連接度通常比經(jīng)典的隨機(jī)滲透模型所得出的理論值為低。生物種群在景觀中的“滲透”不但依賴于景觀結(jié)構(gòu)，還取決于物種的行為生態(tài)學(xué)特征。當(dāng)景觀結(jié)構(gòu)變化時(shí)，生境面積的減少對(duì)于生物個(gè)體和種群遷移有生境損失效應(yīng)與生境隔離效應(yīng)兩種影響，其中后者表現(xiàn)出明顯的臨界閾值現(xiàn)象。3、景觀總體布局模式⑴Forman(1995)理想的景觀總體布局模式以集中與分散相結(jié)合的原則為基礎(chǔ)，在生態(tài)功能上具有不可替代性，景觀規(guī)劃的一個(gè)基礎(chǔ)格局。中心思想是將相似用地類型集中起來，在建成區(qū)保留一些自然廊道和小的自然斑塊，在大型自然斑塊的邊緣布局一些小的人為活動(dòng)斑塊。⑵景觀結(jié)構(gòu)模式特點(diǎn)包含大型自然植被斑塊：優(yōu)先考慮保護(hù)和建設(shè)的格局應(yīng)該是幾個(gè)大型的自然植被斑塊作為物種生存和水源涵養(yǎng)所必需的自然棲息環(huán)境，緩沖干擾；粗粒與細(xì)粒要素相結(jié)合：主要用地類型之間的邊界過渡帶有