景觀生態(tài)學在土地整治中的應用研究進展

王 軍,鐘莉娜

1 國土資源部土地整治中心土地整治重點實驗室,北京 100035 2 中國地質(zhì)大學(北京)土地科學技術學院,北京 100083

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景觀生態(tài)學在土地整治中的應用研究進展

王 軍1,*,鐘莉娜1,2

1 國土資源部土地整治中心土地整治重點實驗室,北京 100035 2 中國地質(zhì)大學(北京)土地科學技術學院,北京 100083

在土地整治中融入景觀生態(tài)學理念是推動土地整治生態(tài)建設的必然要求。闡述了土地整治中的景觀生態(tài)學原理,分析了相關文獻變化和研究重點,總結了中國土地整治中的景觀生態(tài)學研究現(xiàn)狀,提出了土地整治中的景觀生態(tài)學研究展望：(1)重視土地整治中景觀生態(tài)學的基礎理論研究,構建土地整治的景觀生態(tài)學理論與技術體系；(2)加強土地整治的景觀動態(tài)與生態(tài)效應機制研究,建立適用土地整治景觀生態(tài)影響的方法和模型；(3)強化土地整治的多尺度和長序列景觀生態(tài)研究,揭示土地整治過程中的尺度效應和多尺度耦合機制；(4)加強土地整治中多種生態(tài)系統(tǒng)服務的集成與優(yōu)化,強化用于指導土地整治生態(tài)規(guī)劃設計與管理工作,以期為深化土地整治中的景觀生態(tài)學研究提供借鑒和啟示。

土地整治；景觀生態(tài)效應；生態(tài)系統(tǒng)服務；生態(tài)安全

景觀生態(tài)學是一門由生態(tài)學、地理學、環(huán)境科學、資源科學、管理科學等多學科交叉的學科,運用生態(tài)系統(tǒng)原理與系統(tǒng)學方法研究景觀的結構與功能、景觀動態(tài)變化及其相互作用,研究景觀的美化格局、優(yōu)化結構、合理利用與保護[1- 2]。土地整治是對土地資源的再組織和再優(yōu)化,是緩解人地矛盾,實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、資源和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的基礎。德國土地整治歷史悠久,早期的土地整治以改善耕地條件為主要目標。20世紀70年代,隨著土地退化、環(huán)境污染和景觀受損等生態(tài)問題的出現(xiàn),荷蘭、德國等發(fā)達國家將景觀生態(tài)保護等內(nèi)容納入土地整治的目標,并形成了較為科學的認知、理念和管理方法[3]。在荷蘭,《土地整理條例》明確要求采取必要的措施保護土地景觀。德國的土地整治特別重視土地整治對景觀生態(tài)的保護,土地整治中包括環(huán)境與自然保護項目,強調(diào)土地整治與整治區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境相適應,防止對景觀的持久改變和破壞。德國強調(diào)土地整治過程中要注重生態(tài)環(huán)境和土地文化的保護與發(fā)展,并要同本地區(qū)的生態(tài)平衡和更大區(qū)域乃至國家的發(fā)展規(guī)劃緊密銜接,體現(xiàn)生態(tài)、協(xié)調(diào)、發(fā)展與共享的發(fā)展理念[4]。世界發(fā)達國家的土地整治呈現(xiàn)出明顯的景觀生態(tài)保護和多功能協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢。

中國20世紀90年代后期正式提出并開始運作土地整治,特別是2008年以來,土地整治工作納入黨中央層面的戰(zhàn)略布局,開始大規(guī)模實施土地整治。土地整治已成為中國當前最大規(guī)模改變土地利用和生態(tài)系統(tǒng)的人類活動之一,深刻影響著項目區(qū)乃至區(qū)域的景觀生態(tài)環(huán)境[5-7]。與發(fā)達國家相比,中國土地整治中的景觀生態(tài)研究相對滯后。在土地整治中融入景觀生態(tài)學的理念,推動土地整治的生態(tài)轉型,是對傳統(tǒng)土地整治理論的發(fā)展,也是推動生態(tài)建設的必然要求。

本文總結了中國土地整治中景觀生態(tài)學的研究現(xiàn)狀,并在此基礎上對土地整治中景觀生態(tài)學研究的發(fā)展趨勢予以展望,以期為深化土地整治中的景觀生態(tài)學研究提供借鑒和啟示。

1 土地整治中的景觀生態(tài)學原理

土地整治是景觀生態(tài)學的重要應用領域之一,二者之間有許多相通之處。(1)研究對象有交叉。土地整治的研究對象是土地,景觀生態(tài)學的研究對象是景觀。土地是指地球表層的陸地部分及其以上、以下一定幅度空間范圍內(nèi)的全部環(huán)境要素,以及人類社會生產(chǎn)生活活動作用于空間的某些結果所組成的自然—經(jīng)濟綜合體。景觀由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌體構成,并以類似形式重復出現(xiàn)具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域,景觀是土地的具體一部分,兩者都具有地域綜合體和尺度的含義[8]。(2)研究方法有重疊。景觀生態(tài)學作為地理學和生態(tài)學的交叉學科,景觀生態(tài)學的研究方法主要是地理學的空間分析法與生態(tài)學的模型構建法。而地理學的空間分析法與生態(tài)學的模型構建法也是分析土地整治的景觀生態(tài)效應的重要方法。(3)研究目標相似。景觀生態(tài)學的目標是研究景觀的美化格局、優(yōu)化結構、合理利用與保護,實現(xiàn)景觀利用的優(yōu)化組合和可持續(xù)；在生態(tài)文明建設的背景下,土地整治是優(yōu)化土地利用格局、保護土地資源、保障糧食安全、促進生態(tài)建設的基礎平臺和重要手段[9]。

與土地整治相關的景觀生態(tài)學原理主要體現(xiàn)在：基于景觀結構空間鑲嵌性理論即景觀的“斑塊-廊道-基質(zhì)”理論,分析土地整治導致的景觀結構空間變化；基于景觀系統(tǒng)的整體性與異質(zhì)性理論,分析土地整治引起的景觀時空異質(zhì)性；基于景觀格局與生態(tài)過程相互關系以及尺度效應理論,研究土地整治引起的土地利用格局和生態(tài)過程變化以及尺度耦合機制；基于景觀生態(tài)安全理論、島嶼生物學理論和復合種群理論等,進行土地整治的生態(tài)評價和景觀安全格局構建。景觀生態(tài)學原理在土地整治的生態(tài)效應、土地整治的景觀生態(tài)規(guī)劃設計及土地整治的生態(tài)安全研究等方面應用廣泛。

2 文獻分析

土地整治曾用過“土地整理”、“土地開發(fā)整理”或“土地整理復墾開發(fā)”的概念,為避免概念名詞的混亂,本文將涉及到 “土地整理”、“土地開發(fā)整理”或“土地整理復墾開發(fā)”之處統(tǒng)一為“土地整治”。本文以中國學術期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)為文獻檢索平臺,分別以“關鍵詞=土地整治&景觀”和“關鍵詞=景觀”作為檢索項,檢索時段從2000年開始至2016年12月。以往中國對土地整治中的景觀生態(tài)學關注較少,2000年以來,中國景觀生態(tài)學蓬勃發(fā)展,從發(fā)展和思索階段全面進入獨立思考和創(chuàng)新階段[10],景觀生態(tài)學的發(fā)展推動了土地整治中景觀生態(tài)學研究的發(fā)展。分析圖1發(fā)現(xiàn),景觀生態(tài)文獻數(shù)量和土地整治中的景觀生態(tài)學文獻數(shù)量整體上均呈現(xiàn)上升趨勢,土地整治中的景觀生態(tài)學文獻數(shù)量占景觀生態(tài)文獻數(shù)量的比例由2000年的3.17%上升到2016年的10.36%,土地整治中的景觀生態(tài)學研究已成為中國景觀生態(tài)學的重要組成部分。從圖中可以看出,2008年以后土地整治中的景觀生態(tài)學文獻數(shù)量明顯增多。土地整治初期,更多重視糧食生產(chǎn)能力的提高,對土地整治中的景觀生態(tài)研究關注不足。但隨著人們對土地整治生態(tài)環(huán)境效應的關注,景觀生態(tài)學在土地整治研究中的應用越來越廣,土地整治中景觀生態(tài)學研究的文獻數(shù)量也逐年增加。專家學者重點研究了土地整治對景觀格局[11-12]、生物多樣性[13-16]等要素的影響以及土地整治的生態(tài)規(guī)劃設計[17-19]等內(nèi)容,近年來,從生態(tài)系統(tǒng)服務的角度探討土地整治生態(tài)效應的研究也越來越多[20-24]。土地整治景觀生態(tài)研究指出并改進了傳統(tǒng)土地整治理念和方法的不足,為生態(tài)型土地整治規(guī)劃設計和模式的實施提供了科學依據(jù)。

圖1 2000—2016年文章發(fā)表情況Fig.1 Trends of articles from 2000 to 2016

3 景觀生態(tài)學在土地整治中的應用

3.1 土地整治的景觀生態(tài)效應研究

3.1.1 土地整治與景觀格局

景觀格局主要指構成景觀的生態(tài)系統(tǒng)或土地利用/土地覆被類型的形狀、比例和空間配置[25]。景觀格局既是景觀異質(zhì)性的重要表現(xiàn),又是各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結果[26]。土地整治的實施必然會引起項目區(qū)景觀斑塊、基質(zhì)、廊道的顯著變化。斑塊數(shù)、斑塊密度、邊界密度、分維數(shù)等斑塊特征指數(shù)和豐富度、優(yōu)勢度、Shannon多樣性等景觀異質(zhì)性指數(shù)是定量描述景觀格局變化的重要方法[7,11,27-29],在土地整治對景觀格局影響的研究中應用廣泛[30]。相比國內(nèi)研究,除斑塊特征指數(shù)和景觀特征指數(shù)等景觀格局指數(shù)之外,國外學者還針對土地整治工程的特點結合6種幾何參數(shù)建立了地塊形狀指數(shù)以分析土地整治對景觀格局的影響用來指導土地整治規(guī)劃[31]。土地整治是短期內(nèi)對土地利用的強烈擾動,與長期緩慢的景觀格局變化存在差異。因此,針對土地整治工程的特點建立相應的景觀格局指數(shù)是實現(xiàn)土地整治中景觀格局與生態(tài)過程耦合的關鍵。

3.1.2 土地整治與生態(tài)系統(tǒng)服務

土地整治對生態(tài)系統(tǒng)的影響既有正向的也有反向的,既有可逆的也有不可逆的。因此,土地整治對某一種或多種生態(tài)因子的評價難以全面客觀地評價土地整治對景觀生態(tài)的影響。土地整治對生態(tài)系統(tǒng)服務影響的研究是在自然等級組織理論、景觀異質(zhì)性理論、協(xié)同與權衡關系理論等的指導下,基于生態(tài)系統(tǒng)服務開展土地整治對土壤、植被、水、生物多樣性等生態(tài)因子影響的綜合權衡與評價[32],可以直接反映土地整治對生態(tài)環(huán)境的綜合影響,進而指導土地整治實踐。

(1)土地整治對生態(tài)系統(tǒng)服務的影響。土地整治通過增加耕地面積[33-34]、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件[35]、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構、改善生態(tài)環(huán)境以提高糧食抵御自然災害的能力來保證耕地的糧食供給能力[36-38]。土地整治工程中的道路或者溝渠的物理硬化工程以及基礎設施的建設會導致項目區(qū)地表溫度的升高；農(nóng)田防護林能夠減緩風力,避免農(nóng)作物直接接觸強風,有利于花粉的傳播。土地整治對水質(zhì)、小氣候調(diào)節(jié)功能[24],動植物物種豐富度[39-40],滲透、深滲透和地表徑流等水文過程,區(qū)域水資源配置和水環(huán)境的質(zhì)量等生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務均有明顯的影響[41-42]。另外,中國近年來推行的生態(tài)型土地整治更重視鄉(xiāng)村景觀特征的提升、鄉(xiāng)村休閑旅游的發(fā)展以及鄉(xiāng)村基礎設施與生活條件的改善,土地整治成為提高鄉(xiāng)村景觀審美、促進鄉(xiāng)村娛樂和生態(tài)旅游的重要手段[43],對提高項目區(qū)的文化服務具有重要意義。

由于生態(tài)系統(tǒng)服務動態(tài)模型在空間分析、評估精度等方面的優(yōu)勢,國外研究在分析土地整治對生態(tài)系統(tǒng)服務影響時多采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)、ARIES(Artificial intelligence for ecosystem services)、MIMES(Multiscale integrated Earth Systems model)等模型[44-46]。與國外研究相比,國內(nèi)采用生態(tài)系統(tǒng)服務動態(tài)模型分析土地整治對生態(tài)環(huán)境影響的研究較少[47],市場價格法、影子價格法、單位面積生態(tài)服務價值系數(shù)法等仍是分析土地整治對生態(tài)系統(tǒng)服務影響的主要方法[24, 48-52](表1)。土地整治中的生態(tài)系統(tǒng)服務評估多是基于土地整治引起的土地利用變化評價土地整治前后生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化,尚需針對土地整治的特點對模型進行修訂,以提高模型評估土地整治生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化的精度。

(2)土地整治對不同生態(tài)系統(tǒng)服務之間關系的影響。土地整治對土地利用結構或格局的改變會直接造成生態(tài)系統(tǒng)服務之間的空間競爭,或間接影響多種服務類型之間的因果關系,從而引起多種生態(tài)系統(tǒng)服務之間權衡關系的改變。但在有些土地整治實踐中,一些多功能的自然和半自然的生態(tài)系統(tǒng)被轉變?yōu)檗r(nóng)作物生產(chǎn)功能較為突出的農(nóng)田,重視生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟效益,忽視了其他服務[53]。目前土地整治對生態(tài)系統(tǒng)服務影響的研究多以分析土地整治前后生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化為主要內(nèi)容[54-55],分析土地整治對多種生態(tài)系統(tǒng)服務之間關系影響的研究較少,情景分析法是中國較常采用的生態(tài)系統(tǒng)服務權衡與協(xié)同分析方法[56](表1)。在協(xié)同與權衡關系、自然等級組織等理論的指導下,基于情景分析法、圖形比較法等方法探究土地整治與多種生態(tài)系統(tǒng)服務之間的權衡與協(xié)同關系,對通過土地整治實現(xiàn)各項生態(tài)系統(tǒng)服務的共贏具有重要意義。

表1 土地整治中的生態(tài)系統(tǒng)服務研究

3.1.3 土地整治對景觀生態(tài)影響的尺度效應

景觀生態(tài)學研究必須考慮尺度的作用,某一尺度上得到的概括性結論必須經(jīng)過尺度轉換研究才能推廣到另外一種尺度上應用。土地整治對景觀格局和生態(tài)過程影響的研究具有較強的尺度依賴性。景觀生態(tài)學中,尺度多以小區(qū)、斑塊、景觀、區(qū)域等為研究尺度,但在土地整治的景觀生態(tài)研究中主要以村域或項目區(qū)[57-59]、縣域[51,60-62]、市域[63-65]和區(qū)域[59,66-67]等作為研究尺度(表2)。中國土地整治對項目尺度的研究最多,其次是對縣域和市域尺度的研究[32]。嚴慎純[68]、張貞[69]等通過多尺度對比分析發(fā)現(xiàn),不同尺度上,土地整治景觀生態(tài)效益的研究結果并不一致。因此,某一尺度上土地整治生態(tài)效應的研究結果并不能直接應用到其他尺度。針對土地整治研究尺度的特點探索不同尺度上景觀生態(tài)效益的耦合機制對建立普適性的指標體系或模型,開展多尺度耦合研究具有重要意義。

表2 土地整治中的景觀尺度研究

3.2 土地整治中的景觀生態(tài)規(guī)劃設計

基于景觀生態(tài)學的土地整治規(guī)劃設計是指運用景觀生態(tài)學的相關原理,通過對原有景觀要素進行優(yōu)化整合或引入新的景觀要素,調(diào)整或構建更加合理的景觀格局,優(yōu)化景觀的生態(tài)、美觀等功能[70-72]?；诰坝^生態(tài)學的土地整治規(guī)劃設計與土地整治初期的規(guī)劃設計,在模式設計的思路與工程設置方面存在明顯差異。最初的土地整治規(guī)劃設計對景觀設計和生態(tài)保護注重不足,追求“田成方、路成網(wǎng)、渠相通、樹成行”的標準化建設問題,導致了土地整治項目區(qū)景觀類型的單一化和景觀格局的重復化[73]。基于景觀生態(tài)學的土地整治規(guī)劃設計以格局—過程理論、景觀生態(tài)安全理論及景觀異質(zhì)性等理論為基礎,其目標具有明顯的景觀性、生態(tài)性和綜合性特征,能夠有效改善項目區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的功能,提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。大尺度(國家和省級)上的土地整治更多的是規(guī)劃層面的控制和制約,即在自然生態(tài)環(huán)境不受危害的前提下,分析項目區(qū)的后備資源、水土資源等,確定土地整治的重點區(qū)域以及重大工程布局；中尺度(市、縣)的土地整治工程在大尺度確定的土地整治重點區(qū)域以及重大工程布局的基礎上,對土地整治項目的空間布局進一步細化,使之更符合當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的需求和自然環(huán)境特征；小尺度(項目區(qū)和田塊)上土地整治的重點是在提高土地綜合生產(chǎn)力的同時,對整治區(qū)生物組合與空間配置技術及其綜合集成體系進行設計,例如土地整治區(qū)農(nóng)田防護生態(tài)工程的設計、生物棲息地保護工程設計、自然景觀生態(tài)工程設計等[74-75](圖2)。為盡量降低土地整治對生態(tài)環(huán)境帶來的負面影響,土地整治的景觀生態(tài)規(guī)劃設計要圍繞改善生態(tài)環(huán)境的核心目標,重視景觀格局重構、生態(tài)功能重建和鄉(xiāng)村污染控制。

圖2 土地整治景觀生態(tài)規(guī)劃設計的內(nèi)容Fig.2 Contents of landscape ecological planning and design of land consolidation

3.3 土地整治中的景觀生態(tài)安全研究

生態(tài)安全包含兩重含義,一方面是生態(tài)系統(tǒng)自身的安全,即在外界因素作用下生態(tài)系統(tǒng)是否處于不受或少受損害或威脅的狀態(tài),并保持功能健康和結構完整；另一方面是生態(tài)系統(tǒng)對于人類的安全,即生態(tài)系統(tǒng)提供的服務是否滿足人類生存和發(fā)展的需要[76-77]。土地整治與生態(tài)安全之間的關系是一種措施與目標之間的關系。在生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū),土地整治的主要目標是保障區(qū)域生態(tài)安全,而生態(tài)安全目標的實現(xiàn)依賴于土地整治的各項措施。土地整治通過土地利用結構調(diào)整(退耕還林還草等)、土地整治工程(坡改梯等)、土地產(chǎn)權調(diào)整(將天然林保護區(qū)的土地征為國有等)影響項目區(qū)的生態(tài)安全(圖3)。可持續(xù)農(nóng)業(yè)被視為是一項既能提高環(huán)境質(zhì)量、節(jié)約自然資源、維護生態(tài)安全,又能滿足日益變化人類需求的管理措施。國外土地整治中的景觀生態(tài)安全研究多集中在農(nóng)業(yè)可持續(xù)性研究方面,環(huán)境可持續(xù)性指數(shù)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)等是進行農(nóng)業(yè)可持續(xù)評價的重要方法[79]。與國外研究相比,國內(nèi)土地整治中的景觀生態(tài)安全研究仍處于起步階段,研究主要集中在土地整治對生態(tài)安全評價與生態(tài)安全格局構建方面。生態(tài)安全評價模型較多,但缺少針對土地整治生態(tài)安全評價的原創(chuàng)性模型。

圖3 土地整治與生態(tài)安全的關系(根據(jù)楊慶媛修改后重繪[78])Fig.3 The relationship between land consolidation and ecological security

4 中國土地整治中的景觀生態(tài)學研究展望

中國的景觀生態(tài)學研究已走上了影響和引領國際景觀生態(tài)學發(fā)展的舞臺[10]。景觀生態(tài)學的發(fā)展有力的促進了中國土地整治中的景觀生態(tài)學研究。中國地域遼闊、地形復雜多樣,并且從2008年開始大規(guī)模推行土地整治,為土地整治中的景觀生態(tài)學研究提供了豐富多樣的區(qū)域和案例。同時,“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策也為土地整治中的景觀生態(tài)學發(fā)展提供了良好的契機。中國學者對土地整治中的景觀生態(tài)學研究進行了諸多有益的探索,未來中國土地整治中景觀生態(tài)學研究的主要方向為：

(1)重視土地整治中景觀生態(tài)學的基礎理論研究,構建土地整治的景觀生態(tài)學理論與技術體系。在吸收借鑒景觀結構的空間鑲嵌性、景觀異質(zhì)性、格局與過程關系、尺度效應和景觀生態(tài)安全等景觀生態(tài)學理論的基礎上,針對土地整治的工程特點,全面研究不同尺度土地整治引起的景觀格局與生態(tài)過程變化,揭示二者之間的關系和耦合機制,開展土地整治景觀生態(tài)規(guī)劃設計和景觀生態(tài)工程建設研究,研發(fā)和集成土地整治生態(tài)工程技術,構建和形成土地整治的景觀生態(tài)學理論與技術體系。

(2)加強土地整治中的景觀動態(tài)與生態(tài)效應機制研究,建立適用土地整治景觀生態(tài)影響的方法和模型。土地整治是在短期內(nèi)有目的的通過工程、生物等措施深刻改變景觀格局和生態(tài)過程的工程,需要針對土地整治工程特點選取景觀格局指數(shù)、景觀過程評價以及評價標準,定量研究土地整治中的能量、物質(zhì)和生物流過程,深入分析土地整治對景觀生態(tài)的影響機制,并在此基礎上建立土地整治對景觀生態(tài)影響的方法和模型,這對推動生態(tài)型土地整治規(guī)劃設計、實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟-社會-生態(tài)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

(3)強化土地整治的多尺度和長序列景觀生態(tài)研究,揭示土地整治過程中的尺度效應和多尺度耦合機制。與景觀生態(tài)研究中的小區(qū)、斑塊、景觀、區(qū)域等研究尺度不同,土地整治研究通常以項目區(qū)、村域、縣區(qū)和區(qū)域等作為研究尺度,通常會涉及到社會經(jīng)濟因素。而且,土地整治實施對整治區(qū)景觀的影響不僅僅是景觀結構和數(shù)量的變化,更重要的是景觀過程和功能的變化。土地整治實施后,土壤水文過程、植物種類等處于動態(tài)變化中,其生態(tài)效應需要長期定點觀測和分析的積累。因此,根據(jù)土地整治工程尺度劃分的特點,在項目區(qū)尺度上開展長期定點的觀測與實驗,在村域、縣域、區(qū)域等尺度上結合土地整治項目實施方案、野外采樣、遙感影像以及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等,構建科學的取樣方法和數(shù)據(jù)分析方案,通過模型模擬揭示土地整治過程中的尺度效應和多尺度之間的耦合機制與規(guī)律。

(4)加強土地整治中多種生態(tài)系統(tǒng)服務的集成與優(yōu)化,強化用于指導土地整治生態(tài)規(guī)劃設計與管理工作。加強土地整治中的多種生態(tài)系統(tǒng)服務之間的權衡與協(xié)同關系研究,基于InVEST、ARIES等生態(tài)系統(tǒng)服務模型評估土地整治區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值,結合圖形比較法、情景分析法和模型模擬等方法在Matlab、ArcGIS等軟件平臺的支持下,分析不同區(qū)域土地整治對不同生態(tài)系統(tǒng)服務的沖突與協(xié)同關系,開展整治區(qū)和區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務集成與優(yōu)化,服務于土地整治區(qū)的景觀生態(tài)規(guī)劃設計和區(qū)域的土地整治項目時空配置,促進土地整治的健康有序發(fā)展。

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Current status and prospects for practical research of landscape ecology in land consolidation

WANG Jun1,*, ZHONG Lina1,2

1KeyLaboratoryofLandConsolidationandRehabilitation,MinistryofLandandResources,Beijing100035,China2SchoolofLandScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China

The land consolidation project in China was initiated in the late 1990s and largely implemented after 2008. It was regarded as one of the largest human-induced land-use change projects that have had profound effects on local and regional ecosystems. However, in comparison with the studies in developed countries, studies from the practical perspective of landscape ecology in the land consolidation projections are quite limited in China. It is necessary to integrate the concept of landscape ecology into land consolidation practices to promote the construction of ecological civilization. Landscape ecology in land consolidation has become an important part of the practices of landscape ecology in China. This paper elaborated the principles of landscape ecology in land consolidation, analyzed the quantity of literature and the main hot spots of the application of landscape ecology in land consolidation practices, and provided a brief overview of current research in China. Our findings revealed that currently, research on the application of landscape ecology to land consolidation in China is facing unprecedented development opportunities and also severe challenges. Thus, we put forward four developmental strategies for practical landscape ecology research in land consolidation as follows: (1) Promote the study of the basic theories of landscape ecology in land consolidation, and construct related theory and technology systems. Summarize the theories of landscape ecology according to the characteristics of the land consolidation projects, recognize landscape-level ecological effects of different land consolidation methods, and develop and implement land consolidation planning, which is more in line with ecological civilization. (2) Enhance the study of the mechanism of landscape ecology in land consolidation, and establish methods and models of the landscape ecological impact of land consolidation. Explore energy, physical, and biological processes by establishing long-term observation parcels in the land consolidation area; analyze the mechanism of the impact of land consolidation on ecological effects. Then, establish a model to quantify the impact of land consolidation on ecological processes. (3) Strengthen the multi-scale and long-term study of landscape ecology in land consolidation, and reveal its scale effect and multi-scale coupling mechanism. Conduct long-term observations and experiments on project scale, establish a scientific field experiment and data analysis program at the village, county, and regional scale, and conduct analysis of scale effect and multi-scale coupling through model simulation and precision verification. (4) Emphasize integration and optimization research in analyzing multiple ecosystem services of land consolidation in order to guide ecological planning, design, and management of land consolidation. Disclose the ecosystem services value of land consolidation areas based on the models of InVEST and ARIES, among others, and reveal the changes in ecosystem service values before and after the land consolidation project with the support of Matlab and ArcGIS software platforms to evaluate the effect of land consolidation on the relationships among supply services, support services, regulatory services, and cultural services.

land consolidation; landscape ecological effect; ecosystem service; ecological security

國家自然科學基金資助項目(41171152)

2016- 12- 13;

2017- 03- 09

10.5846/stxb201612132562

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangjun@lcrc.org.cn

王軍,鐘莉娜.景觀生態(tài)學在土地整治中的應用研究進展.生態(tài)學報,2017,37(12):3982- 3990.

Wang J, Zhong L N.Current status and prospects for practical research of landscape ecology in land consolidation.Acta Ecologica Sinica,2017,37(12):3982- 3990.