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緒論

1.1 研 究 背 景

生態(tài)環(huán)境是人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人類(lèi)對(duì)自然資源的過(guò)度利用，使得許多生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化，繼而引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如水資源和能源短缺、水土流失、森林減少、環(huán)境污染、生物多樣性喪失、土地荒漠化等。尤其是在生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，沙化、石礫化、鹽堿化、水土流失、肥力下降、干旱化、石質(zhì)化、植被退化、土地適宜性降低、災(zāi)害頻度和強(qiáng)度增加等問(wèn)題更是日漸突出。這些不同類(lèi)型的脆弱表現(xiàn)都是與人類(lèi)生產(chǎn)生活活動(dòng)及歷史發(fā)展過(guò)程相互聯(lián)系和相互作用的，最終在經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面表現(xiàn)出的結(jié)果大體一致，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力低、工業(yè)落后、經(jīng)濟(jì)貧困等。國(guó)家環(huán)保總局于2006年6月5日，即第三十五個(gè)世界環(huán)境日上，首次對(duì)外了《中國(guó)生態(tài)保護(hù)》白皮書(shū)，指出我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱，其中生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)占國(guó)土面積的60%以上，這些嚴(yán)重阻礙了我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程[1]。

雜谷腦河位于岷江上游，是岷江上游重要的一級(jí)匯水河流之一。雜谷腦河地區(qū)植被多以高山暗針葉林為主，該區(qū)域森林資源極為豐富，是我國(guó)重要的用材林區(qū)，也是重要的水源涵養(yǎng)林區(qū)，更是目前"天然林資源保護(hù)工程"(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"天保"工程)實(shí)施的主要區(qū)域之一，為我國(guó)岷江上游生態(tài)屏障的重要組成部分。

長(zhǎng)期以來(lái)，該區(qū)域森林資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，以云杉、冷杉為主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的原始暗針葉林被采伐，隨后進(jìn)行以云杉為主要樹(shù)種的人工更新；同時(shí)，白樺等闊葉先鋒樹(shù)種的天然更新也普遍而大量地發(fā)生。20世紀(jì)80年代以后，隨著原始暗針葉林可采資源日趨減少，森林采伐量與更新面積也迅速下降。1998年，天然林資源保護(hù)工程正式啟動(dòng)，川西森林禁伐封育。在經(jīng)歷大規(guī)模采伐、人工更新及禁伐封育后，高山景觀格局都發(fā)生了深刻變化，原有天然林、不同恢復(fù)階段的人工林、天然次生林共同形成了目前的林分鑲嵌分布格局[2， 3]。

目前，雜谷腦河流域生態(tài)問(wèn)題較為突出，主要問(wèn)題總結(jié)如下。

1. 生態(tài)環(huán)境復(fù)雜、生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱

雜谷腦河流域集中了資源豐富、環(huán)境復(fù)雜、生態(tài)脆弱等特點(diǎn)，受該地區(qū)地質(zhì)條件的影響，該區(qū)具有巖體破碎、地層復(fù)雜，地勢(shì)相對(duì)高差懸殊、山體欠穩(wěn)，地質(zhì)基礎(chǔ)弱、地震帶活動(dòng)頻繁等特點(diǎn)。從而使該區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱，地震、滑坡、崩塌、泥石流等山地自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，是我國(guó)典型的山地型生態(tài)脆弱區(qū)之一[4， 5]。

2. 人為破壞嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)功能退化

隨著雜谷腦河地區(qū)人口數(shù)量的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量開(kāi)礦、修路等人類(lèi)活動(dòng)也使得林地被大量侵占。長(zhǎng)此以往，不合理的土地利用方式對(duì)該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞，生態(tài)結(jié)構(gòu)組成也發(fā)生了變化，天然林和高覆蓋度草地急劇減少，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，土地退化和沙化現(xiàn)象突出；同時(shí)，鼠害蟲(chóng)害對(duì)草地的威脅也隨之加重，加劇了草地退化和沙化的速度。以上諸多問(wèn)題的出現(xiàn)，加快了生態(tài)系統(tǒng)功能削弱、退化的速度[6]。

3. 落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加速生態(tài)功能退化

雜谷腦河地區(qū)雖然農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)歷史悠久，但是由于地處偏遠(yuǎn)、自然條件惡劣，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展水平低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較為原始和落后。

雜谷腦河流域?yàn)楦珊岛庸葏^(qū)域，地少人多。導(dǎo)致過(guò)度放牧、毀林開(kāi)荒，草地、谷地開(kāi)荒現(xiàn)象泛濫，除少部分辟為水平梯田外，大多為坡耕地，且多為25°以上陡坡地。由于當(dāng)?shù)貋G荒或煉山等粗放管理，水土流失也十分嚴(yán)重，既加劇了土壤退化與旱化，又使河谷生態(tài)環(huán)境更趨干旱，甚至迫使干旱河谷范圍日益擴(kuò)展[4]。隨之帶來(lái)了加快土壤沙化的速度、增加了滑坡和泥石流的風(fēng)險(xiǎn)、破壞了物種多樣性的保持等諸多生態(tài)問(wèn)題[7]。

1.2 相關(guān)概念的解釋

1.2.1 景觀

景觀的定義可概括為狹義和廣義兩種。狹義景觀是指幾十千米至幾百千米范圍內(nèi)，由不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型所組成的異質(zhì)性地理單元。而反映氣候、地理、生物、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化綜合特征的景觀復(fù)合體稱(chēng)為區(qū)域，狹義景觀和區(qū)域可統(tǒng)稱(chēng)為宏觀景觀。廣義景觀則指出現(xiàn)在從微觀到宏觀不同尺度上的，具有異質(zhì)性或綴塊性的空間單元。顯然，廣義景觀概念強(qiáng)調(diào)空間異質(zhì)性，其空間尺度則隨研究對(duì)象、方法和目的而變化，而且它突出了生態(tài)學(xué)系統(tǒng)中多尺度和等級(jí)結(jié)構(gòu)的特征[8]。

1.2.2 景觀格局

景觀格局通常是指景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，它包括景觀組成單元的類(lèi)型、數(shù)目及空間分布與配置。現(xiàn)實(shí)中，景觀格局往往是許多因素和過(guò)程共同作用的結(jié)果，故具有多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在景觀生態(tài)學(xué)中，常涉及多種生態(tài)學(xué)過(guò)程(關(guān)于事件或現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展的動(dòng)態(tài)特征)，由于格局與過(guò)程往往是相互聯(lián)系的，即景觀格局影響著生態(tài)學(xué)過(guò)程，因此通過(guò)研究景觀格局可以更好地理解生態(tài)學(xué)過(guò)程。

景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)，同時(shí)又是包括干擾在內(nèi)的過(guò)重生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果。景觀鑲嵌格局在所有尺度上都存在，且都是由斑塊(patch)、廊道(corridor)和本底(matrix)三種景觀元素構(gòu)成，即所謂的斑塊–廊道–本底模式。

景觀格局作為景觀生態(tài)學(xué)研究的基本內(nèi)容，是景觀生態(tài)學(xué)從理論研究深入到實(shí)際應(yīng)用的新型產(chǎn)物，通過(guò)分析區(qū)域土地生態(tài)特征，以對(duì)它們進(jìn)行判斷、綜合與評(píng)價(jià)，可以設(shè)計(jì)出與區(qū)域自然條件相協(xié)作的生產(chǎn)方式和生態(tài)結(jié)構(gòu)，從而提出生態(tài)系統(tǒng)管理的途徑與措施[9]。

景觀格局主要研究群落斑塊、景觀要素、景觀斑塊等的空間變化規(guī)律及其影響因子，以及它們的生態(tài)關(guān)系。格局研究包括不同的尺度，如個(gè)體生長(zhǎng)狀況所造成的分布格局、植物種群對(duì)環(huán)境變化直接反應(yīng)而產(chǎn)生的格局、植物間的相互關(guān)系或植物和動(dòng)物間相互關(guān)系而產(chǎn)生的群落格局、多樣的植被類(lèi)型，以及分類(lèi)單位在全球范圍內(nèi)的景觀格局[10]。

景觀格局，即大小和形狀各異的景觀要素在空間上的排列和組合，包括景觀組成單元的類(lèi)型、數(shù)目及空間分布與配置，一般是指空間格局。不同類(lèi)型的斑塊可在空間上呈隨機(jī)型、均勻型和聚集型分布。景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，又是各種生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果。景觀格局可以有規(guī)律地影響干擾的擴(kuò)散、生物種的運(yùn)動(dòng)和分布，營(yíng)養(yǎng)成分的水平流動(dòng)及凈初級(jí)生產(chǎn)力的形成等。景觀單元間的空間組合對(duì)通過(guò)其中的生態(tài)流有重要的影響，如不同的景觀單元對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的滯留和轉(zhuǎn)化有不同作用。景觀作為一個(gè)整體，具有自身的格局和功能，格局和功能在外界干擾和景觀內(nèi)部各組成要素本身的自然演替作用下不斷發(fā)展變化。景觀格局是由景觀中異質(zhì)性景觀要素的種類(lèi)、數(shù)量、規(guī)模、形狀及其空間分布模式?jīng)Q定的。景觀異質(zhì)性是產(chǎn)生景觀格局的基礎(chǔ)和主要原因，即景觀異質(zhì)性導(dǎo)致景觀格局的存在，而景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，它決定著資源和物理環(huán)境的分布形式和組分，并制約著各種景觀生態(tài)過(guò)程。景觀生態(tài)學(xué)注重研究景觀空間格局的形成、動(dòng)態(tài)及與生態(tài)學(xué)過(guò)程(如種群動(dòng)態(tài)、動(dòng)物行為、生物多樣性、生態(tài)生理和生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程等)的相互關(guān)系，這是景觀生態(tài)學(xué)的顯著特征之一[11]。

1.2.3 生態(tài)脆弱性

生態(tài)脆弱性研究涉及社會(huì)系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)生態(tài)耦合系統(tǒng)三大類(lèi)，由于各項(xiàng)研究背景不同，對(duì)其概念的理解各不相同 ，故脆弱性的概念較難明確[12， 13]。

本節(jié)脆弱性概念引用IPCC第三次評(píng)估報(bào)告：即系統(tǒng)容易受到氣候變化造成的不良影響或者無(wú)法應(yīng)對(duì)其不良影響的程度，是系統(tǒng)外在氣候變化的特征、強(qiáng)度、速率、敏感性和適應(yīng)性的函數(shù)，這是目前被廣為接受的脆弱性定義[12]。

目前為止，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為脆弱性研究的基本內(nèi)容包括系統(tǒng)變化的評(píng)估、系統(tǒng)響應(yīng)變化的敏感性評(píng)價(jià)、變化對(duì)系統(tǒng)造成的潛在影響估測(cè)，以及系統(tǒng)對(duì)變化及其可能影響的適應(yīng)性評(píng)價(jià)[12]。

生態(tài)脆弱性研究涉及諸多要素。首先是暴露，即系統(tǒng)接觸外在氣候變化的特征、強(qiáng)度和速率；其次是敏感性，是系統(tǒng)感受和響應(yīng)氣候變化直接或間接，有利或有害影響的難易和靈敏程度；再次是適應(yīng)性，即自然或人類(lèi)社會(huì)對(duì)已經(jīng)或預(yù)期要發(fā)生的氣候變化事件及其可能的影響采取適當(dāng)?shù)拇胧瑥亩吚芎Φ哪芰托袨閇12]。

1.3 相關(guān)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

1.3.1 景觀格局研究

經(jīng)查閱相關(guān)資料顯示，國(guó)外關(guān)于景觀格局的研究起步較早。Forman等于1979年對(duì)美國(guó)新澤西州瀕海平原松棟林景觀組成與格局進(jìn)行了研究，較為系統(tǒng)和