(完整版)第四章_景观结构和空间格局

景观空间格局图示：斑块－廊道－基质的组合
第一节 景观空间单元
一.斑块（Patch） 斑块：指与周围不同的相对均质的宽阔区域， 在斑块内部呈现微小的异质性，并以相似的形 式重复出现。
实际上，该定义强调斑块的空间非连续性 和内部均质性。广义地，斑块或有生命的或无 生命的；而狭义地，斑块是指动植物群落。
廊道结构：从横断面看一般由一个中央区和两侧的边 缘区构成。
三.基质（matrix）
景观中的背景地域。在景观中，面 积最大、连接性最高、起控制作用的景 观要素类型。控制景观动态是基质的最 根本特征。
1. 判别基质的标准
1）相对面积：某一类景观要素面积占景观总 面积的比例。景观中某一类景观要素面积最 大，占景观总面积的50％以上，甚至超过其 他各类要素面积总和．
虽然，判别基质非常重要，但并不是所有景观都存在基质。
与隙孔
斑度隙
块 大 小 无 关 。
。它: 是 基 质 中 斑 块 密 度 的
度
单 位 面 积 的 斑 块 数 目
斑 块 在 基 质 中 称 为 孔 。
量称
度为
。孔
2.基质的结构特征
孔隙率(porosity)：单位面积基质中的斑块数目，即斑块密度。 影响景观中物种的隔离程度和景观总体边缘效应的大小，孔隙率低
Q：在异质性很强的镶嵌景观中，任何一种景 观要素的面积都不会超过50％，那么应如何 确定基质的判定标准？
2）连通性：当一种景观要素类型完全连通，可确定为基 质。
解析：当两种景观要素面积相当时，连通性较高的类 型，或者当景观中的某一要素（线性或带状要素）连接 较为完好，并环绕所有其他现存景观要素时，均可判定 为基质。如具有一定规模的树篱等。
结点在管理与规划中非常重要。 如河流急转弯的凹面常出现一 片泛滥平原，两条公路交叉处的重叠植被。
宽度：对沿廊道或穿越廊道的物种迁移及物质能量流 有重要意义。
高度对比：高于环境的廊道对环境的影响较大、而低 于环境的廊道受环境的影响较大。
狭点(narrow)：指廊道中的狭窄处。狭点影响物种或 物质的运动。
特点：斑块中的生物不同于周围的基质；由于自然环境资
源的空间分布格局具有相对稳定性，斑块寿命较长，周 转速率很低，斑块与基质间的生态交错区可能很宽 。
B. 干扰斑块
(disturbance
patch)：指 由于基质 内局部干 扰而形成 的斑块。
如，飓风、冰雹、雪崩、泥石流、病虫害、火灾、 动物践踏与取食，树木枯死等自然干扰都会造 成干扰斑块；森林砍伐、垦荒、围田、采矿等 人类活动亦可造成干扰斑块。
解释：引入斑块实质是一种干扰斑块。但因其分 布面积广量大，遍及全球，故单独划为一类。
2. 斑块大小
斑块大小：指斑块规模(patch size)或面积。
影响斑块内部生境、斑块与基质或其他斑块间的物种、 物质和能量交换流动等多种生态过程。
影响物质与能量的分布：
一般斑块内的物质、能量与斑块面积大小呈 正相关，但并非线性。斑块内部和边缘在物质和 能量储存上存在差异，小斑块的边缘比例高于大 斑块。
障，阻碍干扰传播。 反例：草地、灌丛、针叶林镶嵌加强干扰传播 混交林虫害较少可能主要由于鸟类的捕食作用，而非直
接的阻碍作用。
4. 斑块的动态与持久性
（ dynamics and persistence）
斑块的动态变化和持久性依赖于斑块起源、干扰频度、面 积大小等因素。
起源类型
disturbance patch remnant patch
environmental patch
regenerated patch introduced patch
成因
干扰 干扰 环境的异质性 天然更新 人工引入
自然演替方向
进展演替 退化—恢复
稳定 进展 不定
变化速度
快 快 慢 快 较快
5.景观斑块的组合形式
6. 斑块类型（Patch Types）
在不同的景观中，依据研究的需要，斑块类型有不同 的划分方法。
2）河流廊道
沿河流分布与周围基质不同的植被带。完整的河流廊道由水道、 河床、河岸植被组成。河岸植被由于具有特别重要的功能，被认为 是最需要保护的景观元素。
4.廊道的结构特点
廊道结构特征用曲度、连通性、结点、宽度和间断区 以及横向结构等来反映。
曲度(Curvilinearity)：廊道中两点间的实际距离与它们之间的
斑块大小的意义
大斑块存在内部环境，边缘物种和内部物种能够共 存，因此（比小斑块）包含更多物种 ；
其次，营养级位序较高的物种数量以大斑块高于小 斑块。但是研究表明：影响物种数量更重要的因素 是大斑块具有更高的生境多样性。
岛屿斑块物种多样性
岛屿斑块物种数量： S = f ( +habitat diversity, - disturbances,
2. 廊道的功能
廊道分割景观，同时景观又被廊道联系在一起。即廊道的双重作用－ 对物种的迁移和过滤作用。
如河流是许多鱼类和其他水生生物的迁移通道，但又阻碍一些 陆地生物和人类的迁移；又如高速公路的作用。 廊道还可成为某些物种的栖息地，对周围环境构成影响源。
功能
运输: 铁路、公路、输电线、林间小道、动物迁移保留廊道 阻隔、过滤: 道路、石墙、栅栏、河边植物带、防火林带 物种源汇: 树篱、采伐保留带 特殊生境: 河流、树篱 资源或产品：树篱、人工林带 观赏：曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤
斑块配置(configuration)
相同类型斑块在空间如何分布配置，其基本格局会有哪 些？
不同类型斑块之间是否存在毗邻性或排斥性？
目前对斑块空间格局与干扰传播的研究较多。 假设1： 如果，一个斑块是火灾或病虫害爆发的干扰
源，当斑块被隔离时，能阻止干扰扩散。 假设2：不同类型的斑块镶嵌在一起，能够形成有效的屏
聚居地(residential)：指由人为建筑活动造成的 建筑物和其他设施组成的斑块。包括房屋、院落和毗邻的
周围环境。
▲聚居地含4种不同类型的生物：人、主动引入的动植物、
不慎引入的有害生物和从异地移入的本地种。
西双版纳乡居景观结构
聚居地属人造斑块，其存在取决于人的管理强度 和持续时间，不稳定性显著。而且聚居地中城市 和乡村差异很大。城市及其郊区范围较大，成为 城市景观；而小城镇、村舍、乡村居民点则为乡 村景观中的聚居地斑块。
1. 斑块的起源和类型
1）斑块的起源（形成机制）：涉及干扰、环境异质性和人 类活动。 2）斑块类型（起源和成因） A. 环境资源斑块 (environmental resource patch)：指由于自
然环境资源的空间异质性或镶嵌分布而形成的斑块。
如森林中的沼泽、冰川活动留下的泥炭地、沙漠中的绿洲 等。自然环境资源条件——土壤类型、水分、养分以及 与地形有关的各种因素。
特点：通常消失得最快，平均年龄最短，周转速 率(turnover rates)最高 。
C. 残存斑块(remnant patch): 指大面积干扰后残存下来的 局部未受干扰的自然或半自 然斑块。
如火烧、虫害、水淹等可能产 生残余斑块，典型例子为火烧 后残留下的小片植被。
特点：成因来自天然或人为干 扰；周转率较高；基质物种迁 入残余斑块，之后物种增加时 期被物种灭绝时期所替代，最 终与基质融合。
础研究内容。
景观是由景观要素即斑块、廊道和基质组成的异 质性区域。各要素的数量、大小、类型、形状及 在空间上的组合形式构成了景观的空间结构。
分析量化景观镶嵌格局，进而分析景观的生态过 程，研究格局与过程间相互作用、相互影响的机 理，首先应认识分析景观的空间结构单元。
本章教学内容
1. 景观结构模型 2. 景观异质性 3. 景观空间格局
2 A
环状斑块与半岛斑块
环状斑块：其总边界较长，具有较低的内缘比， 内部种少，与狭长斑块类似。如内蒙古草原地区 的蘑菇圈和围绕火山口分布的高山草甸。
半岛可视为“歼灭的廊道”，在景观中起到物种迁 移通道的功能。半岛顶端，动物路径比较密集， 但从半岛基部到顶端，物种多样性逐渐降低，同 时半岛本身成为两侧斑块的生物地理屏障。
斑块划分的依据：
斑块的面积 群落类型 地形特征 斑块的外貌特征 景观的类型
思考与讨论
在面积相等的情况下，比较下列三种斑块的 生态价值？
一个大斑块 几个相距不远的小斑块 几个距离较远的小斑块
二 廊道（corridor）
廊道：指外观上不同于两侧基质的狭长地带（地表区域）。是形状特化的斑 块。 廊道或呈隔离的条状（公路、河流），或与周围基质呈过渡性连续分布（更 新过程中的带状采伐迹地）；廊道两端与大型斑块相连。
D. 引入斑块(introduced patch)：指 由人类有意或无意将生物引进一个地 区而形成的，或完全由人工建立和维 护的斑块。
如种植园、作物地、高尔大球场、居 民区绿地等人工生态系统。
种植斑块(planted patch):指自然植被景观中由人类种 植活动形成的斑块。
▲种植斑块内物种动态和斑块周转速率主要取决于人类的管理 活动。如果不进行管理，基质中的物种将侵入引发演替．导 致斑块与基质融合。
第四章 景观结构和空间格局
研究景观，需要认识： ①结构——不同生态系统或景观要素的空间关系。指与生态 系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物 质和物种的源自文库布。
②功能——景观要素间相互作用。即生态系统组分间能量、 物质和物种流。
③动态——景观镶嵌结构与功能随时间的变化。 注意：景观结构是景观功能的基础，是景观生态学的基
3. 廊道的类型
1）线状廊道和带状廊道
线状廊道：由边缘环境组成的狭长廊道。物种主要由边缘物种 和广布物种组成，没有内部物种存在。常见的线状廊道有： 道路、铁道、堤坝、沟渠、输电线、树篱、动物迁移保留廊 道或草本灌木带。
带状廊道：包含内部环境和内部物种的较宽廊道。每个侧面都 存在边缘效应。常见的带状廊道有：采伐保留带、高压线路 和宽的树篱等。
3. 斑块形状：影响边缘与内部生境的比例，
从而影响物质、能量和物种分布
斑块形状变化：从狭长形到圆形，从平滑边界到回旋边界。 分析斑块形状旨在认识物种分布的稳定性、扩展、收缩和 迁移的趋势，甚至推断物种的迁移路线。 斑块形状（S）用斑块边界实际长度（L）与同面积（A） 圆周长的比值来表示。即：
S= L
1. 廊道的起源
1）起源类型：
干扰廊道：道路、动力线，带状采伐 残存廊道：采伐保留带，为动物迁徙保留的植被带 环境资源廊道：河流、山脊线谷底动物路径 种植廊道：防护林带、人工树篱 再生廊道：沿着栅栏、城墙自然长出的树篱
2）廊道的持续性
与形成机理有关。环境资源廊道（河流）相对持久， 而带状采伐廊道则是短暂的；影响廊道持续性的另一因素 是人的维护。
直线距离之比。曲度对沿廊道的移动影响较大。一般而言，廊道 曲度越小，移动距离越短，阻力越小，移动速度越快。
连通性(Connectivity)：指廊道的连续程度。一般以单位长度
廊道中断数量来度量。廊道有无间断是通道作用和阻隔作用的重 要因素。
结点(nodes)：指两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。
变量顺序表示影响重要程度 + - 号表示正影响和负影响
斑块大小与边缘效应：斑块间物质交换或能量流动随边缘 的增加而增大，此现象称为“边缘效应”表现之一。
一般地，斑块越小，单位面积斑块的边缘长度越长，斑块 越易受到外围环境或基质的干扰，斑块与周围其他景观要 素间物质交换越强烈，斑块的稳定性越差。
所以，采用斑块内部面积与边缘面积的比率（内缘比）反 映斑块的特征。
有时，相对面积标准会与连通性标准矛盾。
3）动态控制作用：指对景观的动态变化的起点、速度、 方向起主导和控制作用。从生态意义上看，对景观的 动态控制作用是判断景观基质最重要的标准。
解析：若前两标准都相当时，需要理论模型或进行野外观测，判断 某一景观要素对景观的动态控制程度。
一般控制程度高的元素处于扩展状态。 在实际判定基质时，可将三 个标准结合起来使用。具体计算全部景观要素类型的相对面积和 连接度水平，进行判定。
+ area, - isolation, + age)
陆地斑块物种数量： S = f ( + habitat diversity, + (-) disturbances
+ area, + age, + matrix heterogeneity, - isolation, - boundary discreteness )