景观生态学原理在自然保护区规划中的应用_王晓峰.pdf

1、第 35卷 第 4 期2011年 12月黑龙江环境通报Heilongjiang Environmental JournalVol. 35 No. 4Dec. 2011景观生态学原理在自然保护区规划中的应用王晓峰 ( 阜新市环境监测中心站 辽宁 阜新 123000)摘 要 : 本文运用景观生态学的有关理论指导自然保护区的规划建设 ， 按照一定的规划原则对自然保护区的本底与基质 、斑块 、廊道以及景观格局进行规划设计 。关键词 : 景观生态学 ; 自然保护区 ; 规划设计中图分类号 : 文献标识码 : A 文章编号 : 1674 263X ( 2011) 04 0067 04Application

2、 of Landscape Ecology Theory in the Planning of Nature ReserveWangXiaofeng ( Environment Monitoring Center Station of FuXin City， FuXin LiaoNing Province 123000)Abstract: We used landscape ecology theory to guide the planning and construction of nature reserves and de-signed background and matrix， p

3、atch， corridor and landscape pattern according to planning principleKey words: Landscape ecology Nature reserve Planning and design收稿日期 : 2011 08 23第一作者简介 : 王晓峰 ( 1975 ) ， 男 ， 毕业于南京农业大学资源与环境学院 ， 高级工程师 ， 环评工程师 ， 主要从事环境监测和环境影响评价工作 。1 引言自然保护区是保护 、发展和研究自然条件 、自然资源 ， 拯救某些濒于灭绝的生物种源和有重要科学价值的重要基地 ， 包括有代表性的自然

4、生态系统 、珍稀濒危野生动植物天然分布区 、独特的自然景观 、有科学价值的自然历史遗迹 ， 以及重要的自然风景区和水源涵养区等 。建立自然保护区是保护自然资源和生态环境最重要 、最有效的措施 ，是维护生态安全 ， 促进生态文明 ， 实现经济全面 、协调 、可持续发展和人与自然和谐共存的重要保障 。自然保护区的发展至今已有 100 多年的历史 ， 但却一直缺乏科学的理论指导 ， 极大地削弱了其保护功能的发挥 ， 景观生态学给自然保护区研究带来了新思想 、新理论和新方法 ， 景现生态规划格局原理及干扰与生物多样性保护的相关性 ， 为指导生物多样性保护 、保护区设计 、景观规划及土地开发提供相应的科

5、学依据 。2 景观生态学基本原理美国哈佛大学的福尔曼和戈德伦 ( 1986 年 )根据对景观的结构 、功能和动态的初步研究 ， 提出7 条景观生态学原理1。 景观结构和功能原理 ( Landscape Structureand Function Principle ) : 景观是异质性的 ， 在其斑块 、廊道和本底中 ， 物种 、能量和物质的流动方面有功能性的差别 。 生物多样性原理 ( Biotic Diversity Principle) : 景观异质性可降低内部稀有物种的丰度 ， 增加需要两个或两个以上景观要素的边缘种和动物的丰度 ， 增强总体物种共存的潜在能力 。 物种流动原理 ( S

6、pecies Flow Principle ) :景观要素中物种的扩张和收缩既对景观异质性有较大影响 ， 又受其制约 。 养分再分配原理 ( Nutrient RedistributionPrinciple ) : 景观要素间矿质养分的再分配速度随景观要素中干扰强度的增大而增加 。 能量流动原理 ( Energy Flow Principle ) :景观中流经不同斑块 、廊道和本底边界的热量和生物量随景观异质性的增加而增加 。 景观变化原理 ( Landscape Change Princi-ple ) : 当不受干扰时 ， 景观的水平结构逐渐趋向于均质化 ， 中度干扰会迅速增加异质性 ， 而

7、严重干扰76则可能增加或减少异质性 。 景观稳定性原理 ( Landscape Stability Prin-ciple ) : 景观斑块的稳定性按以下 3 种方式增高 ，趋向于物理系统稳定性 ; 受干扰后的快速恢复 ; 对干扰的较高抗性 。3 景观生态学原理在自然保护区规划中的应用3. 1 自然保护区功能区划景观生态学理论中一般将自然保护区划分为三个功能区 : 核心区 、缓冲区和实验区 。( 1) 核心区是自然保护区的精华所在 ， 是被保护物种和环境的核心 ， 需要加以绝对严格保护 ， 一般将典性的森林植被和濒危动植物资源 ， 认为干扰少 ， 自然生态系统保存比较完好的区域化为核心区 。根据

8、景观生态学规划原理 ， 核心区的面积一般不得小于自然保护区面积的三分之一 。( 2) 缓冲区是指核心区外围为保护 、防止和减缓外界对核心区造成影响和干扰所划出的区域 。根据景观生态学原理 ， 缓冲区的建立可根据边际效应影响程度来确定 ， 缓冲区的设立应遵循以下两点 : 一是到每一个核心斑块的距离不低于某一特定值 ， 二是缓冲区应该覆盖所有的斑块 ， 我国规定自然保护区的缓冲区宽度不应低于 500m2。( 3) 实验区是指自然保护区内可进行多种科学实验的地区 。它为核心区提供良好的缓冲条件 ， 同时可开展科学实验 、科考 、珍惜动植物驯养繁殖 、多种经营及生态旅游活动 。3. 2 自然保护区景观

9、生态规划原则应用生态景观学原理在自然保护区的规划设计中 ， 应该把握以下原则3:( 1) 自然优先原则 : 进行自然保护区的规划建设 ， 首先要考虑自然资源和生态环境的维系保护 。保护原生态的自然景观 、维持自然景观过程及功能 ， 是自然保护区生物多样性以及自然景观资源得到合理开发和持续利用的基础 。( 2) 多样性原则 : 景观中斑块多样性 、类型多样性和格局多样性 ， 构成了景观空间结构复杂的异质性 。维持自然保护区景观生态的异质性 ， 就能维护其生态系统的稳定性 ， 对于自然保护区的生存发展有重要的意义 。( 3) 持续性原则 : 自然保护区的景观规划应以可持续发展为基础 ， 立足于景观

10、资源的可持续利用和生态环境的维持改善 ， 保证社会经济资源环境的可持续发展 。( 4) 综合性原则 : 景观是由多个生态系统组成具有一定结构和功能的整体 ， 是自然与文化的复合载体 ， 这就要求景观生态规划必须从整体综合的角度出发 ， 对整个景观进行综合分析 ， 使保护区的景观结构 、格局与保护区自然特征和经济发展相适应 ， 谋求社会 、经济 、生态效益的协调统一 ， 以达到景观的整体最优化利用 。3. 3 自然保护区的景观生态规划设计3. 3. 1 基质的规划设计基质是景观的本底 ， 是景观中面积最大 、连接最最好 、对景观控制能力最强的景观要素4。基质对于斑块嵌体等景观要素内的物质能量流动

11、 、生物迁移觅食等生态过程有着明显的控制作用 ，因此作为背景的基质对于自然保护区生物多样性保护以及生态功能过程的维持至关重要 。根据岛屿生物地理学理论 ， 大保护区比小保护区更有利于维持物种数量 ， 因为它们拥有更大的种群数量和多样化的生境 ， 能把边缘效应减至最小 。因此 ， 在规划设计自然保护区时 ， 对于同样类型的生境 ， 应该选择大面积的保护区 ， 同时尽可能保证本底基质的完整 ， 避免破碎化 ， 以便保护尽可能多的物种 ; 对于已建立的自然保护区 ， 可以通过扩大与保护区相连的其他土地来增加现存保护区的面积 ; 保护区之间应该尽量距离靠近 ， 呈拥簇状配置 ， 以减少隔离程度 ， 便

12、于物种扩散 。根据景观生态学与岛屿生物地立学理论 ， 就自然保护区稀有性 、多样性 、脆弱性 、自然型进行科学评价 ， 在此基础上 ， 进行保护区的功能分区 ，保护区基质形状最好符合同心圆状 ， 中间是核心区 ， 其次是缓冲区 ， 外围是实验区 ， 3 个区的面积从里向外逐步拓宽 。核心区的面积一般不得小于自然保护区面积的三分之一 。3. 3. 2 斑块的规划设计斑块是不同于周围背景的非线性景观元素 ，有着与周围基质不同的物种组成 。斑块是物种的聚集地 ， 它的大小 、形状 、类型 、数量以及内部均质程度对自然保护区景观结构和多样性保护具有重要意义5。86 环境生态 斑块的最优设置是在几个大型

13、自然植被斑块组合中 ， 分散众多与之相联系的小斑块 ， 形成一个有机的整体 。大型斑块能提高碎裂种群的存活率 ， 更有能力维持和保护基因的多样性 ， 尤其有利于保护稀有种 。小型斑块虽不利于内部物种的生存和生物多样性的保护 ， 但占地少 ， 可分布在人为景观中 ， 提高景观多样性 ， 起到临时栖息地的作用 ， 可作为对大斑块的补充 。同时 ， 由于斑块之间的紧密联系 ， 有利于物种的扩散迁移 。圆形斑块形状的保护区内部障碍可能较小 ，生境异质性较小 ， 对内部种和边缘种都能提供生存条件 ， 有利于保存能量 、养分 ， 是生物多样性保持的理想模式 。而长条形斑块易于促进斑块与周围环境物质 、能量

14、 、生物方面的交换 ， 因此对于保护区的设计规划应该根据实际情况具体分析 。斑块的数目越多 ， 景观和物种的多样性就越高 ; 斑块数目小 ， 就意味着物种生境的减少 ， 物种灭绝的危险性将增大 。一般而言 ， 两个大型的自然斑块是保护某一物种的最低斑块数目 ， 4 5 个同类型斑块对维持物种的长期健康与安全较为理想6。3. 3. 3 廊道的规划设计廊道是景观中与周围基质有显著区别的狭长带状景观 ， 是联系斑块之间的纽带 。在自然保护区中 ， 可能是小溪 、河流 、道路 、植被带等 。廊道的作用在很大程度上影响着斑块之间的连通性 ， 同时影响着斑块间物种 、物质 、能量的交流 。廊道的数目 、构

15、成 、宽度 、形状 、格局等都是影响廊道作用发挥的重要因素 。廊道能增加生境斑块的连接度 ， 提高斑块间物种的迁移率 ， 促进斑块间基因交换和物种流动 ，有利于物种的空间运动 ， 增加物种重新迁入机会 。同时 ， 廊道在一定程度上分割生境斑块 ， 造成生境破碎化 ， 或引导外来物种及天敌的侵入 ， 威胁乡土物种生存 。正是廊道功能上的矛盾性与复杂性 ，要求谨慎考虑如何使廊道有利于特殊物种的保护 ， 其中最重要的一点是必须使廊道具有原始景观的本底及乡土特性 ， 廊道应是自然的或是对原有自然廊道的恢复 ， 任何人为设计的廊道都必须与自然的景观格局相适应 。廊道的宽度 ， 要根据规划目的和保护区的具

16、体情况 ， 确定适宜的廊道宽度 。为游人修建的廊道 ， 道路宽度在 1. 5 m 2 m 之间较为适宜 ， 为一般动物修建的廊道宽度 1km 左右 ， 而大型动物则需要几公里宽 。廊道的格局 ， 网状或辐射状较好 ，可提高自然保护区中的通达度 ， 有利于保护物种之间的交换 ， 从而增强整个群体的生存能力 ; 有利于物质和能量的流动 ， 从而维持保护区的整个生态系统功能得到最优发挥 。3. 3. 4 景观格局规划设计依据自然优先原则确定自然保护区的基本格局 ， 即在基本格局中应该包括天然植被 ， 水系水道 、生物栖息的斑块和流动扩散的廊道 ， 在基质上设置小斑块 ， 增加景观的多样性和异质性 ，

17、 此种格局是生态规划的基本格局 。其次 ， 从生态学意义上设计 “集中与分散相结合 ”的景观格局 ， 这是 Forman 基于生态空间理论提出的景观生态规划格局 。它包括以下 7 种景观生态属性 :( 1) 大型自然植被斑块用以涵养水源 ， 维持关键物种的生存 ;( 2) 兼有大斑块和小斑块 ， 满足景观整体的多样性和局部点的多样性 ;( 3) 注重干扰时的风险扩散 ;( 4) 基因多样性的维持 ;( 5) 交错带降低边界抗干扰性 ;( 6) 小型自然植被斑块作为临时栖息地或避难所 ;( 7) 廊道用以物种的扩散及物质和能量的分布与流动 。这 7 种属性强调集中使用土地 ， 保持大型植被斑块的

18、完整性 ， 同时在人类活动区可以保留小的自然植被斑块 ， 并且沿自然植被和廊道地带设计小的人工斑块 ， 形成集中与分散相结合的景观格局 。通过对自然保护区景观空间结构的调整 ，使各类斑块大集中 、小分散 ， 确立景观异质性来实现生物多样性以及自然景观的保护 。4 结论建立自然保护区 ， 保护自然资源和物种赖以生存的生态系统和栖息地 ， 从而保护生物多样性 ，特别是拯救某些濒于灭绝的生物种源 。利用景观96 环境生态 生态学原理 ， 从基质 、斑块 、廊道 、景观格局几方面进行自然保护区的规划 。在规划设计自然保护区时 ， 对于同样类型的生境 ， 应该选择大面积的保护区 ， 同时尽可能保证本底基

19、质的完整 ， 避免破碎化 ， 以便保护尽可能多的物种 ; 对于已建立的自然保护区 ， 可以通过扩大与保护区相连的其他土地来增加现存保护区的面积 ; 保护区之间应该尽量距离靠近 ， 呈拥簇状配置 ， 以减少隔离程度 ， 便于物种扩散 。根据保护区的实际情况 ， 建立大型斑块 、小型斑块和圆形斑块的保护区 ， 斑块的数目越多 ， 景观和物种的多样性就越高 。一般而言 ， 两个大型的自然斑块是保护某一物种的最低斑块数目 ， 4 5 个同类型斑块对维持物种的长期健康与安全较为理想 。保护区之间的 “廊道 ”是植物群落和动物群落转移到不同气候带的桥梁 ， 怎样建立这些廊道 ， 最重要的一点是必须使廊道具

20、有原始景观的本底及乡土特性 ， 廊道应是自然的或是对原有自然廊道的恢复 ， 任何人为设计的廊道都必须与自然的景观格局相适应 。集中和分散相结合是生态规划的基本格局 ， 通过对自然保护区景观空间结构的调整 ， 使各类斑块大集中 、小分散 ， 确立景观异质性来实现生物多样性以及自然景观的保护 。参考文献 :1福尔曼 ， 戈德伦 ( 肖笃宁等译 ) . 景观生态学 ( M) ， 北京 : 科学出版社 ， 1990.2黄霞 景观生态学在自然保护区中的应用 以江苏大丰市麇鹿自然保护区规划设计为例 J 内蒙古林业调查设计 2006， 29( 1) : 31 343陈利顶 ， 傅伯杰 ， 刘雪华 自然保护区

21、景观结构设计与物种保护 以卧龙自然保护区为例 J 自然资源学报 2000， 15( 2) : 164 1694曹新向等 . 城市生物多样性保护的景观生态学原理和方法 J. 信阳师范学院学报 ， 2003， 16( 2) : 186 1875贺志勇等 景观生态学在公路环境评价中的应用 J.城市环境与城市生态 ， 2003， 16( 6) : 1331356赵青等 . 景观生态学原理与生物多样性保护 J. 金华职业技术学院学报 ， 2004， 4( 2) :檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵40 42( 上接第 66 页 )3 结果讨论3.

22、1 石英舟的选择标准曲线与实际土壤所选择的石英舟是有差别的 ， 标准曲线的绘制是用蔗糖溶液代替实际的土壤样品 ， 应选用底部密封的石英舟进行测定 ; 实际土壤样品需要酸化后通氮气吹出总无机碳( TIC) ， 应选用底部带有小孔的石英舟进行测定 。为了能够使样品完全燃烧 ， 应在石英舟的底部放置适量石英棉增大接触面积 ， 同时防止样品从小孔中漏掉 。3. 2 基线范围开机后 IR 信号值将由大逐渐减小 ， 经过一段时间趋于稳定 ， IR 信号值一般在 200 500 范围内属于正常 ， 此时可进行样品的测定 。3. 3 传统方法和固体进样方法的对比传统的方法重铬酸钾氧化 分光光度法测定前要经过一系列的前处理过程 ， 在此过程中易引入污染 ， 造成易挥发性有机碳的损失可能性较大 ，而且硫酸大量的使用所形成的酸气对人的皮肤 、头发等部位会造成伤害 。通过实验发现 ， 固体进样方法操作简便 ， 准确度和精密度高 ， 安全性好 ，且每个样品的分析时间只需 7min， 大大节省了测定时间 ， 节省了操作人员的体力 。4 结论试验数据表明了用固体进样法测定土壤中总有机碳 ( TOC) 能够达到很好的效果 ， 准确度高 ， 精密度好 ， 比较传统方法操作方便简单 ， 实用性强 。因此选用固体进样法是今后土壤总有机碳测定的趋势所向 。07 环境生态