景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合研究：傳承與創(chuàng)新

孫然好,孫 龍,蘇旭坤,陳利頂

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085

景觀生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)和地理學(xué)的交叉學(xué)科,強(qiáng)調(diào)景觀格局和生態(tài)過(guò)程的相互關(guān)系[1-2]。景觀生態(tài)學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是格局與過(guò)程的耦合影響[3-6],以及不同時(shí)空尺度的影響[7-8]。景觀格局包括景觀組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置;生態(tài)過(guò)程是景觀中生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部和不同生態(tài)系統(tǒng)之間物質(zhì)、能量、信息的流動(dòng)和遷移轉(zhuǎn)化的總稱,強(qiáng)調(diào)景觀的動(dòng)態(tài)特征[9-10]。景觀生態(tài)學(xué)通過(guò)將不可見(jiàn)的、復(fù)雜的各種生態(tài)過(guò)程,轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的、模式化的景觀格局研究,比如斑-廊-基格局等。景觀格局的改變可以影響生態(tài)過(guò)程和功能,從而提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)安全水平[11]。景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合研究受到國(guó)內(nèi)外重視[12],格局變化會(huì)引起相關(guān)的生態(tài)過(guò)程改變,而生態(tài)過(guò)程改變也會(huì)使格局產(chǎn)生一系列的響應(yīng),兩者相互作用驅(qū)動(dòng)著景觀的整體動(dòng)態(tài)[9]。格局-過(guò)程的耦合作用尤其會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡、協(xié)同和集成等。現(xiàn)有的景觀格局與生態(tài)過(guò)程耦合研究多是籠統(tǒng)的理論總結(jié)和學(xué)術(shù)假說(shuō)[4],需要進(jìn)一步確定景觀格局量化的適用性、局限性,并基于具體的生態(tài)過(guò)程及其機(jī)制,深入分析構(gòu)建格局與過(guò)程的聯(lián)系[13]。因此,本文通過(guò)系統(tǒng)梳理格局-過(guò)程耦合研究的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、問(wèn)題,提出可能的發(fā)展趨勢(shì)和創(chuàng)新目標(biāo),從而進(jìn)一步推動(dòng)格局-過(guò)程耦合研究的范圍和深度。

1 國(guó)內(nèi)外研究特點(diǎn)

1.1 研究數(shù)量增長(zhǎng)快速

截至2019年,在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中以“l(fā)andscape pattern”為關(guān)鍵詞檢索結(jié)果為44530條(圖1),以“l(fā)andscape pattern”和“process”為關(guān)鍵詞檢索結(jié)果為13409條,而以“l(fā)andscape pattern”和“ecological process”為關(guān)鍵詞檢索結(jié)果僅有3811條。對(duì)于中文文獻(xiàn),在CNKI中檢索主題為“景觀格局”有11677條結(jié)果,而“景觀格局”和“生態(tài)過(guò)程”有1363條結(jié)果(圖2)。中文文獻(xiàn)數(shù)量從2001年開始迅速增加,到2008年達(dá)到峰值后趨于穩(wěn)定,而Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)數(shù)量在持續(xù)增加。一方面,可能是國(guó)內(nèi)學(xué)者加強(qiáng)發(fā)表SCI論文的結(jié)果,削弱了該主題的中文文獻(xiàn)比重和影響力;另一方面,也由于越來(lái)越多的研究更加強(qiáng)調(diào)具體生態(tài)過(guò)程,文章主題越來(lái)越細(xì)化和具有針對(duì)性。

圖1 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)不同主題文獻(xiàn)數(shù)量

圖2 CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)主題為“景觀格局和生態(tài)過(guò)程”的文獻(xiàn)數(shù)量

1.2 格局-過(guò)程耦合具有邏輯性

景觀格局與生態(tài)過(guò)程耦合主要通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn),分別是直接觀測(cè)和系統(tǒng)模擬[10, 12]。直接觀測(cè)的耦合通常在較小的空間尺度上開展,但是觀測(cè)成果可以作為較大尺度系統(tǒng)分析與模擬的參數(shù)。此外，由單向研究向雙向研究過(guò)渡,即景觀格局與生態(tài)過(guò)程的反饋機(jī)制研究不斷加強(qiáng)。單向研究原因歸結(jié)為兩個(gè)方面：一是景觀格局或生態(tài)過(guò)程其中一方顯著變化,從表象上看,單向研究完全符合邏輯;二是雖然景觀格局與生態(tài)過(guò)程為雙向作用,但其中一個(gè)方向在時(shí)間或空間尺度上,與另一方不匹配,因此在特定研究尺度下,只關(guān)注單向作用,如三峽大壩對(duì)生態(tài)過(guò)程的影響[14]。以水文過(guò)程為例,過(guò)去流域水文過(guò)程與植被之間的關(guān)系研究多集中于單向作用,如水文過(guò)程對(duì)植被的影響或植被變化對(duì)水文過(guò)程的改變,而對(duì)水文過(guò)程與植被之間的互饋機(jī)制的研究不足[15]。隨著對(duì)格局-過(guò)程理解的不斷深入,植被與水文過(guò)程的互饋機(jī)制正在得到深入認(rèn)識(shí)，如植被根系通過(guò)水力梯度調(diào)控土壤水分再分配,降雨時(shí)促進(jìn)水分入滲補(bǔ)給地下水,而干旱時(shí)再通過(guò)深層根系吸收釋放到表層,維持甚至加強(qiáng)植被蒸散發(fā)作用[16-19]。這種植被-水分互饋機(jī)制影響諸多生態(tài)過(guò)程,因此,格局-過(guò)程耦合具有邏輯性,全面分析相關(guān)調(diào)控機(jī)制是耦合景觀格局與生態(tài)過(guò)程的前提之一。

1.3 格局-過(guò)程耦合具有尺度性

景觀格局和生態(tài)過(guò)程耦合是以特定尺度為基礎(chǔ)[20-22]。在空間上,從樣地尺度到坡面尺度、從流域尺度到區(qū)域尺度甚至全球尺度,同一個(gè)生態(tài)過(guò)程或生態(tài)問(wèn)題,其主控因子完全不同。例如水源涵養(yǎng)問(wèn)題,較小的坡面尺度常利用儲(chǔ)水量估算法,而區(qū)域或全球尺度常用水量平衡法或衛(wèi)星遙感等[23-27]。景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合要針對(duì)具體生態(tài)過(guò)程建立聯(lián)系,同一生態(tài)過(guò)程在不同尺度通常有不同的適用方法,而不同方法在某一特定尺度才具有適用性,因此尺度適宜性的閾值研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

尺度廣泛存在于生態(tài)學(xué)現(xiàn)象中[12],景觀格局和生態(tài)過(guò)程的耦合研究中不斷融入尺度因素[5, 28-30]。景觀尺度上,過(guò)程對(duì)格局的影響需要不同時(shí)間尺度的觀測(cè)或模型系統(tǒng)分析。在短時(shí)間尺度上,存在過(guò)程對(duì)格局的影響,如森林火燒之后植被斑塊的變化及其相應(yīng)的種子庫(kù)的變化[1]。此外,次降雨過(guò)程在時(shí)間尺度上來(lái)說(shuō)比較“快”[11],在干旱和半干旱地區(qū)植物的響應(yīng)可以形成不同的群叢和斑塊[31]。對(duì)于人類活動(dòng)來(lái)說(shuō),研究土地利用變化過(guò)程及其生態(tài)效應(yīng),也是一種過(guò)程對(duì)于格局的影響,但是這種影響往往會(huì)涉及到幾年或者幾十年的時(shí)間尺度,因此,“快”的生態(tài)過(guò)程對(duì)景觀格局的影響在時(shí)間尺度上具有滯后性。這種景觀格局與生態(tài)過(guò)程相互影響在時(shí)間尺度上的不匹配,一定程度上導(dǎo)致對(duì)于反饋機(jī)制和系統(tǒng)整體認(rèn)識(shí)的缺乏。例如,景觀格局影響水文過(guò)程的研究可關(guān)注次降雨等短時(shí)間尺度,而水文過(guò)程驅(qū)動(dòng)景觀格局演替則需要數(shù)年、甚至數(shù)十年的長(zhǎng)時(shí)間尺度[15, 28]。

2 存在的主要問(wèn)題

2.1 格局-過(guò)程耦合方法較為單一

現(xiàn)有的耦合方法主要包括景觀格局分析方法與模型分析方法。景觀格局分析方法是指利用景觀指數(shù)、技術(shù)分析景觀格局的時(shí)空異質(zhì)性,發(fā)現(xiàn)潛在的、有意義的規(guī)律性,并確定產(chǎn)生和控制空間格局的因子和機(jī)制。模型分析是指利用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等,建立景觀格局-生態(tài)過(guò)程各影響因子之間的相互關(guān)系。

景觀格局指數(shù)存在的問(wèn)題：(1)指數(shù)對(duì)景觀格局變化的響應(yīng)以及格局指數(shù)與某些生態(tài)過(guò)程的變量之間的相關(guān)關(guān)系不具一致性;(2)景觀指數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)源的分類方案或指標(biāo)以及觀測(cè)或取樣尺度敏感,而對(duì)景觀的功能特征不敏感;(3)很多景觀指數(shù)的結(jié)果難以進(jìn)行生態(tài)學(xué)解釋。這將導(dǎo)致研究缺乏科學(xué)性,同時(shí)為今后的景觀格局-生態(tài)過(guò)程研究帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。模型研究存在的問(wèn)題：(1)模擬的尺度依賴性。模型應(yīng)該是基于各種不同的時(shí)空尺度的系統(tǒng)分析,但小尺度模型往往忽視了景觀功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,大尺度模型簡(jiǎn)化了輸入?yún)?shù),不易確定格局生態(tài)過(guò)程的關(guān)鍵過(guò)程。(2)模型的固定與現(xiàn)實(shí)變化性之間的矛盾。景觀格局的驅(qū)動(dòng)力往往是復(fù)雜、間接的,模型不能窮盡所有的影響因子,模擬結(jié)果可能存在偏差[4]。

2.2 格局-過(guò)程耦合機(jī)理缺少深化

景觀格局與生態(tài)過(guò)程的關(guān)系研究中常常忽視了格局的生態(tài)學(xué)意義,把相關(guān)關(guān)系與因果關(guān)系混為一談。此外,格局與過(guò)程的關(guān)系經(jīng)常為非線性、多因素的交互、時(shí)滯效應(yīng)等[11],而且存在較為復(fù)雜的相互作用[32]。因此,理清格局-過(guò)程關(guān)系的邏輯(相關(guān)或因果等)和方向(單向、雙向)是深入研究的基礎(chǔ)。格局-過(guò)程耦合的問(wèn)題還在于在格局與過(guò)程兩個(gè)變量在尺度上的不匹配[33]。例如,在時(shí)間尺度上,相對(duì)靜態(tài)的森林景觀與相對(duì)動(dòng)態(tài)的近地表水文過(guò)程之間的聯(lián)系,再比如火燒跡地導(dǎo)致景觀格局快速變化與緩慢響應(yīng)的生態(tài)過(guò)程之間的聯(lián)系等;在空間尺度上,樣地尺度上決定水分入滲的關(guān)鍵因子通常不是流域尺度上的水分輸移過(guò)程的主控因子。這種尺度上的不匹配,加之景觀格局與生態(tài)過(guò)程影響的不必然性和滯后性,導(dǎo)致籠統(tǒng)地建立兩者之間的聯(lián)系,難免出現(xiàn)系統(tǒng)性誤差[34]。

景觀格局分析方法缺少機(jī)理支撐,尤其當(dāng)前的景觀指標(biāo)是基于斑塊的幾何形狀及其空間關(guān)系進(jìn)行量化。格局與過(guò)程的關(guān)系大多是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析建立，的或者是根據(jù)指數(shù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行生態(tài)過(guò)程的推測(cè),這些指數(shù)存在大量冗余[35]。例如,在半干旱地區(qū)斑塊和坡面尺度上,雖然明確了降雨量的大小對(duì)植被斑塊的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,但是降雨量的閾值并不明確[31];雖然植被斑塊能夠儲(chǔ)存更多的土壤水,而更多的水分和更大的生物量之間的定量關(guān)系并不明確,例如植物根系并非吸收全部土壤水,有些“自由水”對(duì)植被沒(méi)有貢獻(xiàn)[36-37],且植物吸收水分可能來(lái)自于截留、增加的入滲甚至根系的水分再分配作用[16,38]。因此,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治龊鸵蚬茢嗍邱詈暇坝^格局與生態(tài)過(guò)程的基礎(chǔ)。

3 未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)與展望

景觀格局與生態(tài)過(guò)程的研究有多方面的側(cè)重點(diǎn)(圖3),有不同的演進(jìn)和發(fā)展階段,景觀格局從指數(shù)化、針對(duì)性和尺度性等逐步完善,而生態(tài)過(guò)程的關(guān)注焦點(diǎn)也從過(guò)程動(dòng)態(tài)、過(guò)程效應(yīng)和過(guò)程機(jī)理逐步深化,兩者的耦合特點(diǎn)和發(fā)展路徑也存在不同組合。

圖3 景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合特點(diǎn)與階段性

(1)格局-過(guò)程耦合基本理論提升

景觀生態(tài)學(xué)作為一門綜合性學(xué)科,應(yīng)該不斷地容納其他學(xué)科的理論及研究方法來(lái)解決自身核心問(wèn)題。比如,景觀影響水土過(guò)程涉及到水文學(xué)、土壤學(xué)等學(xué)科知識(shí),通常認(rèn)為景觀類型與流域輸沙量具有相關(guān)性[22]。景觀格局可以用來(lái)估算水源涵養(yǎng)量或產(chǎn)流量,但卻很難解釋涵養(yǎng)或產(chǎn)流過(guò)程。而景觀格局與流域水分平均滯留時(shí)間之間存在相關(guān)性,流域水分平均滯留/儲(chǔ)存時(shí)間可以用來(lái)表征水分在流域內(nèi)的輸移過(guò)程[39]。因此,篩選能夠反映生態(tài)過(guò)程的靜態(tài)指標(biāo),并建立他們與相對(duì)靜態(tài)的景觀格局指數(shù)之間的關(guān)系,為深入理解格局-過(guò)程耦合提供了一個(gè)可行的視角。正如前述的傳統(tǒng)格局指數(shù)很難將景觀格局與生態(tài)過(guò)程相關(guān)聯(lián),基于生態(tài)過(guò)程原理的一些新方法逐漸出現(xiàn)。比如,源-流-匯景觀格局分析范式(Source-Pathway-Sink Model, SPSM)被提出來(lái),即從源、流和匯的角度重新認(rèn)識(shí)景觀及其形成的景觀格局。SPSM范式基于景觀格局分析,明確景觀單元的“源”與“匯”,并通過(guò)生態(tài)過(guò)程這一“流”動(dòng)路徑,構(gòu)建“源”與“匯”的聯(lián)系,將生態(tài)過(guò)程融入到景觀格局分析中。SPSM分析范式強(qiáng)調(diào)“源”與“匯”之間的“流”,從而體現(xiàn)了“源”景觀與“匯”景觀的相對(duì)性與動(dòng)態(tài)性[40],避免陷入“源”與“匯”景觀不可轉(zhuǎn)變誤區(qū)。SPSM分析范式面向特定的生態(tài)過(guò)程,具有針對(duì)性,為開展景觀格局分析提供了一種新的視角[35]。

(2)多種研究方法的耦合

景觀格局指數(shù)也不能完全拋棄,需要進(jìn)一步優(yōu)化使用：(1)完善指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義,在已有指數(shù)的選擇和新指數(shù)的構(gòu)建過(guò)程中,應(yīng)該更注意其生態(tài)內(nèi)涵。也要處理好指數(shù)-格局-過(guò)程三者的相互關(guān)系,使它們相互聯(lián)系起來(lái)[41]。(2)多種景觀指數(shù)聯(lián)合應(yīng)用。通過(guò)建立指數(shù)集,達(dá)到既可以全面反映景觀格局特征,又與具體生態(tài)過(guò)程聯(lián)系的目的。在模型分析中,處理好尺度轉(zhuǎn)換和時(shí)間銜接等問(wèn)題,今后的模型分析應(yīng)重點(diǎn)解決研究尺度轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集成、模型參數(shù)的固定與現(xiàn)實(shí)變化性之間的矛盾等問(wèn)題,使模型分析成為一個(gè)科學(xué)、合理的研究方法。多源、多類型、多時(shí)序的海量遙感數(shù)據(jù)(POI 數(shù)據(jù)，建筑物、綠地、景區(qū)等數(shù)據(jù)集)的開放為格局-過(guò)程監(jiān)測(cè)與耦合提供了數(shù)據(jù)支撐。機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能方法的發(fā)展也為模型構(gòu)建提供了更加強(qiáng)大的技術(shù)支持[42]。此外,新的數(shù)據(jù)涉及新的方法,關(guān)鍵要了解空間異質(zhì)性在景觀中是如何連續(xù)變化的,即是否具有某種趨勢(shì)或統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律,需運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)解決這些問(wèn)題[43]。未來(lái)的研究需要跨學(xué)科、多方法的綜合集成,從而解決景觀格局與生態(tài)過(guò)程的跨尺度耦合問(wèn)題[44]。例如,同位素作為地球生物化學(xué)循環(huán)的指示因子,其時(shí)空分布也用來(lái)指示生態(tài)過(guò)程[45-46]。

(3)研究尺度的多樣化

研究尺度包括時(shí)間尺度與空間尺度,針對(duì)不同的研究尺度應(yīng)用不同的研究方法。在生態(tài)系統(tǒng)以下的組織尺度,通常所關(guān)注的是傳統(tǒng)意義上的生態(tài)學(xué)過(guò)程、包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、種群動(dòng)態(tài)、種間關(guān)系等,人類活動(dòng)的相關(guān)過(guò)程被作為外在干擾來(lái)處理;在景觀或區(qū)域尺度,人類可以被看成內(nèi)生成分,因而人類行為及其背后的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化過(guò)程也成為重要研究?jī)?nèi)容。在景觀格局和生態(tài)過(guò)程的耦合研究中,至少要考慮3個(gè)層次的尺度域,即核心尺度域及其小尺度組分和大尺度背景。例如,位于澳大利亞北部樣帶(超過(guò)600 km)的研究,通過(guò)氣象數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的生態(tài)系統(tǒng)模型和大氣模型相耦合,實(shí)現(xiàn)1 km分辨率的日碳、水收支模擬,并尺度上推到區(qū)域,借助航空遙感方法驗(yàn)證模型輸出,并尺度下推,與葉片到樣地尺度的生態(tài)監(jiān)測(cè)和地氣通量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)耦合模型的參數(shù)化和校驗(yàn)[7, 44]。

(4)研究對(duì)象的擴(kuò)展與集成

城市、河流、森林、濕地、農(nóng)田、草地等生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用與影響并沒(méi)有得到關(guān)注。需要更加注重典型區(qū)域(生態(tài)脆弱區(qū)、干旱半干旱區(qū)等)內(nèi)不同類型生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)及不同生態(tài)系統(tǒng)間的景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合研究[6]。比如介于城市與鄉(xiāng)村生之間的城郊過(guò)渡生態(tài)系統(tǒng),其景觀格局的交叉、梯度變化及其生態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性,決定著其不同于自然或城市等單一的生態(tài)系統(tǒng)[47]。不同系統(tǒng)之間的格局-過(guò)程耦合研究同時(shí)為格局-過(guò)程研究的尺度擴(kuò)展問(wèn)題提供理論依據(jù)。在一定研究尺度內(nèi)對(duì)研究對(duì)象的綜合、歸類或者異質(zhì)性分析等,為準(zhǔn)確理解格局與過(guò)程提供一種可行途徑。例如,在分析區(qū)域景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化服務(wù)關(guān)系時(shí),將具有相似優(yōu)勢(shì)景觀特征的匯水單元聚類,再比較兩者關(guān)系,對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化服務(wù)的保護(hù)和恢復(fù)更具有實(shí)際意義[34]。此外,研究對(duì)象多元化還表現(xiàn)在,一個(gè)景觀格局變化事件與多個(gè)生態(tài)過(guò)程耦合。例如,森林火燒之后植被斑塊的變化對(duì)水文過(guò)程、土壤侵蝕、微生物過(guò)程、養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程、種子庫(kù)等多方面產(chǎn)生影響[19,48],而生態(tài)過(guò)程之間能產(chǎn)生交互影響,如水文過(guò)程與土壤侵蝕過(guò)程[49-50],在格局過(guò)程耦合研究中,需要合理區(qū)分。因此研究對(duì)象的擴(kuò)展、集成還體現(xiàn)在對(duì)多個(gè)生態(tài)過(guò)程的合理分析與有效分離,從而準(zhǔn)確耦合景觀格局與生態(tài)過(guò)程。

(5)自然-人文-社會(huì)視角的耦合

景觀格局與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化過(guò)程相互影響[51-55]。例如,為了使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)最大化,在各地類面積相等的情況下,可能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)不同生態(tài)服務(wù)價(jià)值的景觀格局[52]。海上絲綢之路對(duì)沿海城市格局的重塑,而重塑后的城市景觀格局,形成了城市生態(tài)系統(tǒng)的“擴(kuò)散-聚集-再擴(kuò)散”的擴(kuò)張模式[56]。此外,城市生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)張還影響了昆蟲、鳥類、獸類等動(dòng)物棲息地,而動(dòng)物反過(guò)來(lái)影響了生態(tài)過(guò)程的維持和景觀格局的演變[57-58]。自然生態(tài)系統(tǒng)供給的清潔水源、新鮮空氣及生產(chǎn)原材料等,為城市生態(tài)系統(tǒng)提供支撐,而城市生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、氣、物等,部分會(huì)經(jīng)過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)沉積、凈化[47]。不同生態(tài)系統(tǒng)間的屬性及差異,決定了其供給(食物、原材料等)、調(diào)節(jié)(氣候、水文等)及文化(美感的享受、提升及精神放松等)等服務(wù)功能與景觀格局的聯(lián)系[59-60]。景觀格局與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化過(guò)程、人類生理和心理健康的相互影響,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。自然-人文-社會(huì)視角下的格局與過(guò)程耦合,豐富了人類健康與生態(tài)安全的含義。生態(tài)安全不僅限于傳統(tǒng)意義的生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整,更重要的是通過(guò)構(gòu)建多視角下的格局-過(guò)程耦合,維護(hù)供給、調(diào)節(jié)、文化與支持服務(wù)的和諧、平衡[61],最終促進(jìn)人類福祉。

(6)格局-過(guò)程耦合的管理和調(diào)控

格局-過(guò)程耦合不僅從單一生態(tài)系統(tǒng)向復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)過(guò)渡,更重要的是成為人類活動(dòng)格局-過(guò)程耦合的主體之一。具體分為以下3種情景：景觀格局與人類活動(dòng)影響的生態(tài)過(guò)程之間的耦合、人類活動(dòng)改變的景觀格局與生態(tài)過(guò)程之間的耦合、人類活動(dòng)改變的景觀格局與人類活動(dòng)影響的生態(tài)過(guò)程之間的耦合。在這三種情景下,人類活動(dòng)不是格局-過(guò)程耦合的干擾因子,而是格局、過(guò)程變化的驅(qū)動(dòng)力或者是響應(yīng),例如黃土高原植樹造林后的減流減沙效應(yīng);洪水、泥石流等的災(zāi)后重建;海上絲綢之路建設(shè)下的城市擴(kuò)張。景觀格局與過(guò)程相互作用表現(xiàn)出一定的景觀功能和服務(wù),而這種相互作用和功能表現(xiàn)又隨時(shí)空尺度的不同產(chǎn)生變異。因此,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀多功能性研究緊密結(jié)合,既有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)又能夠深化彼此研究的定量化水平,并進(jìn)一步完善了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀多功能性綜合定量研究的整體性框架[7]。景觀格局-生態(tài)過(guò)程耦合的管理和調(diào)控,應(yīng)以生態(tài)環(huán)境問(wèn)題為著力點(diǎn),以景觀格局優(yōu)化為途徑,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的綜合提升為導(dǎo)向,以人類福祉為根本[7, 42, 62-63]。因此,基于景觀格局與生態(tài)過(guò)程的關(guān)系,探求格局與過(guò)程關(guān)系的作用對(duì)象、程度、閾值,從而為合理調(diào)控格局與過(guò)程關(guān)系夯實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

景觀生態(tài)學(xué)研究在深度和廣度上需要進(jìn)一步加強(qiáng)。廣度上,要注重自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文因子的綜合,以解析景觀的復(fù)雜性;深度上,要注重宏觀格局與微觀過(guò)程的耦合,深入的微觀觀測(cè)和實(shí)驗(yàn),為宏觀格局表征和管理策略的制定提供可靠依據(jù),而宏觀格局的規(guī)劃和管理反過(guò)來(lái)強(qiáng)化了微觀研究的實(shí)踐意義。景觀格局與生態(tài)過(guò)程的耦合研究具有時(shí)間上的優(yōu)先和側(cè)重：短期目標(biāo)要提高景觀格局量化的準(zhǔn)確性、針對(duì)性,辨明景觀格局影響的尺度性,增強(qiáng)生態(tài)過(guò)程模擬的時(shí)效性;長(zhǎng)期目標(biāo)要闡明景觀格局影響生態(tài)過(guò)程的機(jī)理,構(gòu)建景觀規(guī)劃用于城市和區(qū)域管理的技術(shù)途徑。