1.2.2　景观格局演变与生态评价研究进展

由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元被称为景观或区域中的景观要素；景观格局通常是指景观要素的空间结构特征，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。生态系统运行是通过内部各部分之间持续不断的物质流、能量流、信息流与价值流相互作用与转化而进行，由于生态系统内部各部分之间相互作用的复杂性和抽象性，不易直接得到定量化的描述和分析，因此人们开始从宏观的角度入手，通过对景观结构的研究来反映景观所代表的生态系统的结构和功能的运行状况，景观生态学就是这样一门研究景观格局、景观过程、景观异质性、景观多样性和景观功能的交叉学科。景观生态学的基本理论认为景观的结构和动态变化与生态系统的功能是相互依赖、相互作用的。景观的空间结构在一定程度上决定了生态系统的内部功能，而结构的形成和发展又受到功能的影响。当人为干扰在对景观的结构造成直接改变和破坏时，亦可直接影响内在生态系统的整体功能，随着景观结构要素的变异或消失，景观生态系统的整体功能也可能随之改变或丧失［162］。

景观格局指数是浓缩的景观格局信息，是反映景观结构组成、空间配置特征的简单量化指标，能从中反映景观空间异质性的成因及其生态学含义［163-164］。由于计算机、地理信息系统技术的高速发展，简化了景观格局指数的计算过程，而遥感等信息采集和处理技术的发展又为景观格局的研究提供了大量的基础数据来源。因此，近年来通过景观格局指数对同一区域景观格局进行不同时间段的纵向比较，对不同区域景观格局指数进行相同时间点的横向比较，以及不同区域不同时间相互比较的研究非常广泛，同时大部分的研究都通过景观格局的研究对区域生态状况、区域生态风险情况、生态脆弱性情况等进行了描述和分析［165］。

李月臣等通过斑块个数、破碎度等景观指数分析了我国北方13个省（自治区）1989—1999年的6种土地利用类型和宏观土地利用景观格局变化，结果显示耕地、林地和城镇用地破碎度最大，说明这3类景观要素受人类活动干扰程度最大；草地的破碎度增加最为显著，严重影响该区农牧业的正常生产［166］。刘勇等选取土地利用综合指数和景观格局指数研究了山西省太原市15年来土地生态系统风险指数的变化情况，结果表明在研究区土地利用的广度和深度上都不断增大，同时土地利用趋于破碎化，使得土地生态风险程度明显［167］。荆玉平以内蒙古自治区奈曼旗为例，通过近25年来的土地利用变化和景观格局指数构建了综合性生态脆弱性指数，并进行地统计学分析和空间插值研究，结果表明区域内部，特别是牧区生态脆弱性状态显著上升，脆弱区的比例明显升高［168］。随着研究的不断深入，对景观格局和区域生态状况关系的研究，已经从对多个景观格局指数进行单独分析向多个景观格局指数进行综合分析转变，现在很多学者开始尝试对景观格局指数与人类活动影响因素的共同作用开展分析。赵志轩等通过网格采样对2000年海河流域景观格局指数进行了计算，分析了区域景观格局的梯度特征，同时运用除趋势典范对应分析（DCA）对区域景观格局形成的自然和人文影响因素进行了定量分析，结果表明区域高程、降水量、温度对流域尺度的景观格局起决定性作用，人口数量、GDP则在局部地区对景观格局有着重要影响［169］。许倍慎等构建以景观格局指数为主要指标的适应力指数体系和以人文社会因子构成的扰动力指数体系，运用集对分析的方法对湖北省潜江市21世纪初期土地生态系统的脆弱性进行了分析，结果显示潜江市土地生态系统的适应力不断下降，外界干扰程度不断上升，区域土地生态系统总体的脆弱性不容乐观［170］。

景观格局演变除了对区域总体的生态状况进行评价和研究外，还越来越多地被应用于对特定的生态过程和状况的分析与解释。Kearns将2200km2的流域划分为84个子流域，分析了景观格局指数与水质特征的相关性，结果表明斑块密度与斑块形状与河流水质之间的相关关系最为明显［171］。王计平等在景观类型水平尺度上选择相应的景观格局指数，运用典范对应分析的方法，对景观格局指数和黄土丘陵沟壑区土地侵蚀过程的影响关系进行了定量分析，研究发现斑块密度是影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的共性指标；草地、居民建设用地、其他类型用地的景观格局特征对区域土壤侵蚀、产沙等过程变化的解释程度要高于其他景观类型［172］。Nash等对河流分别以0、30m和60m计算缓冲区，对采样点以300m和600m计算缓冲区，然后分别以流域和缓冲区内的各土地利用类型比例及河流长度和河网密度作为景观指数，分析了土地利用景观格局的演变与水质特征的关系［173］。

对区域景观格局进行分析的另外一项重要内容是区域生态安全格局的研究，通过寻找景观格局中对维护和控制某种生态过程有着关键性作用的潜在格局，为捍卫区域生态安全、维护生态过程的相对高效提供理论指导和实践支持。众多学者以此为基础，对区域生态安全格局的概念、内涵［174-175］和构建生态安全格局的途径、模式等进行了探讨［176］，并开展了实证研究［177-179］。

虽然景观格局演变研究在生态系统状况评价、对生态过程的解释、区域生态安全格局的构建等诸多方面取得了大量的研究成果和实践经验，但由于受到现有理论和研究方法的限制，有很多尚需提高和改进的环节。首先是关于景观格局和某些生态过程之间的关系还很不明确。对景观格局进行研究和分析的初衷就是通过对景观格局这种比较直观的外部现象的定量描述反映生态系统内部的过程和状况，因此景观格局和生态过程之间的关系就成为景观格局研究甚至是景观生态学的基石，但现有的研究水平下景观格局和某些生态过程之间关系还很模糊，即使是某些研究中确定的景观格局和生态过程的关系在不同的研究尺度和条件下也会出现不同的情况［180］。因此，景观格局研究中“生态过程决定景观格局，景观格局反作用于生态过程”的理论需要根据研究的实际情况进行分析和论证，以确定相互关联的性质和程度。

其次，现有的研究中景观指数是用来描述景观格局的基础，但很多景观指数的生态学意义和内涵还不够明确，这也在一定程度上造成了大量的景观指数被构建出来，很多景观指数之间存在大量的相关关系，增加了研究者在景观指数选择上的难度，也影响了根据景观指数的结果对生态过程进行分析的准确性，有些指数计算出来的结果甚至难以进行生态学解释［181］。单独的景观格局指数的生态学意义与多个景观指数集合的生态学意义也存在着明显的差别，景观指数集合所代表的含义并不一定是其中各个景观指数单个生态学意义的叠加，但现在对景观指数集合中各个指数之间的关系及相关作用的研究还不够深入，使得盲目选择的大量景观指数结果对生态过程的解释并不比少数几个生态学意义明确的景观指数计算结果的解释更好。上述问题的存在不仅影响了景观格局研究结果的准确性，同时也限制了景观格局研究成果运用于实践指导的程度。

针对现阶段景观格局研究中存在的问题，在以后的研究中应首先改变现在主要关注“格局”，忽视“过程”的现状，应更加注重对生态过程以及“格局—过程”耦合关系的分析和研究，这就要求在理论上应逐步完善和明确景观指数的生态学意义；同时加强景观格局和生态过程相关关系在不同尺度上的特点和规律的研究，真正实现“格局—过程—尺度”三者之间有机协调；在方法和技术上也需要加强遥感与野外观测的结合，开展景观生态过程模型的研究和验证，促进景观格局研究的进一步发展，使研究成果对区域生态治理、生态安全格局的构建等方面发挥更好的效果。