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景观生态学是一门融合了地理学的景观理论和生物学的生态理论的交叉学科,将地理学家研究自然现象的空间相互作用的横向研究和生态学家研究一个生态区的机能相互作用的纵向研究结合为一体,它运用生态系统原理和系统方法研究景观组成单元的类型、数目、空间分布与配置,探寻景观格局与生态过程以及人类活动与景观相互作用的机理,发现景观利用中存在的生态问题,通过对各种景观要素进行优化组合或引入新的组分以实现景观生态效益的最大化。
青海省海晏县地处青海湖东北部,是青海湖的主要水源补给区,境内的水域和天然林草地是独挡西部风沙蔓延的重要生态屏障。近年来,由于自然环境的恶化和人类活动的干扰,土地沙化和盐碱化、水域面积减少、草原退化、水源涵养功能减弱等一系列生态问题已使其成为典型的高原生态环境敏感区域和生态系统脆弱区。
本文在综合分析评价海晏县自然环境和社会经济条件的基础上,以海晏县2008土地利用现状图和DEM数据等为基础资料,借助于GIS的数据处理和分析功能,从斑块类型水平和景观水平层次建立景观指数评价体系对区域的景观格局进行定量分析,并评估生态系统服务价值,在上述分析的基础上,利用累计最小阻力表面(MCR)和耗费表面模型,实现景观格局及其空间配置的优化。研究旨在构建具有关键作用的景观格局组分,明确景观功能分区的空间布局,进而在水平关联的方向上形成合理的景观格局,为改善生态条件、增强研究区域的可持续发展能力提供一条生态学途径。本研究的主要内容和结论包括如下几个方面:
(1)研究区域的各景观类型的分布具有明显的空间分异特征:从地海拔到高海拔地区,主要的景观类型的分布表现为耕地、建设用地、水域、湿地、沙地、草地、林地、未利用地,草地是研究区域的基质,各景观类型的面积比例存在较大差异,受人类活动影响较大的景观类型倾向于分布于低海拔的平坦区域；研究区域的景观类型多数分布在缓坡区域；林地主要集中在坡度较大的地区,草地则主要分布在平坦区域,随着坡度的增大,各景观类型的数量呈现出减少的趋势。
(2)对景观格局的定量分析结果表明景观整体构型是由若干大型自然斑块组成,一些中小斑块分散在基质景观中的格局。主体景观类型是草地、林地和水域,其空间构型对于维护区域生态系统的稳定性和多样性具有重要作用。草地的连接性、完整性比其他景观类型好。整个地区呈现小斑块在数量上占优势,大斑块在面积上占优势的状态。景观整体的连通性和聚集度较好,破碎化程度较低,多样性较为丰富。受人为活动干扰较强的景观类型主要分在东南部的区域,各景观类型中耕地、林地、建设用地的分布较为破碎；林地、草地、耕地的斑块形状不规则,草地、水域、湿地、沙地的分布则相对集中。
(3)对海晏县2005年和2008年的土地利用结构和生态系统服务价值的分析表明在自然环境和人为活动的双重干扰下,单位面积生态系统服务价值较高的土地类型减少,土地利用景观格局在数量结构关系上的变化反映出区域生态系统服务价值减少,生态系统功能退化的趋势。
(4)基于以生态系统服务价值、海拔高程、坡度表征区域水平生态流运行难易程度的多因子耗费表面,利用GIS的“成本距离加权工具”和空间分析技术,生成累计最小阻力面,进而识别出“源地”间的最小费用路径作为生态廊道,相邻两源间等阻力线的切点作为鞍部战略点,由累计最小阻力面的栅格频率序列及拐点图划分出包括核心区、缓冲区、过渡区、隔离区、农业耕作和生产生活区的景观功能区。