景观生态学课程论文

 景观生态学课程论文

课程名称：            景观生态学                                

论文题目：    科尔沁草原沙漠化的景观生态学分析         

学    院：          地理与环境科学                                

专业班级：          地理科学101班                  

姓    名：   汪晓翠  学号：     10280113        

完成时间：       2012  年  12  月  28   日       

指导老师：              陈红梅                            

成    绩：                                        

科尔沁草原沙漠化的景观生态学分析

地理与环境科学学院 地理101 汪晓翠 10280113

摘要：景观生态学的主要研究对象是景观的结构、功能、变化和景观规划管理, 其基本原理包括:景观结构和功能原理、生物多样性原理、物种流动原理、营养再分配原理、能量流动原理、景观变化原理和景观稳定性原理等。沙漠化发生发展的过程实际上是指在自然和人为因素的作用下, 生态系统结构遭受破坏、功能过程受阻和演变发生异化的过程。所以, 景观生态学原理在沙漠化的研究和治理实践中有着重要的意义。本文从沙漠化与生态系统结构、功能变化、沙漠化与生物多样性、沙漠化生态系统的物质循环和能量流动以及沙漠化生态系统的稳定性等方面论述了景观生态学原理在沙漠化的原因及治理方案两方面研究中的应用。

关键词：科尔沁草原；荒漠化；景观生态学原理；现象原因；治理方案

前言

    景观生态学研究的主要研究对象是景观的结构、功能、变化和景观规划管理。景观生态学的基本原理包括: 景观结构和功能原理、生物多样性原理、物种流动原理、营养再分配原理、能量流动原理、景观变化原理和景观稳定性原理等。沙漠化研究主要是研究沙漠化的发生、发展原因及动力学机制和沙漠化生态系统的恢复重建。沙漠化发生发展的过程实际上是指在自然和人为因素的作用下,生态系统结构遭受破坏、功能过程受阻和演变发生异化的过程。沙漠化治理是指在一定人为辅助或管理条件下,使得遭受破坏的生态系统的结构、功能得到部分或全部恢复的研究与实践活动。沙漠化的研究是以地学、气候学为基础,以生态学原理为指导的应用研究。所以, 景观生态学原理在沙漠化原因的研究和治理方案实践中有着重要的指导意义。

1、科尔沁草原沙漠概况

   研究区位于科尔沁沙地南部,行政区划隶属于内蒙古自治区,哲里木盟奈曼旗。该区介于东经120°19′40″～121°31′44″,北纬42°14′10″～43°32′20″之间。属温带性半干旱气候类型。年平均气温6.3℃; 年平均降水量366mm,主要集中在6、7、8三个月,占全年降水的67. 4%; 年蒸发量1935mm。地带性土壤为沙质栗钙土, 在风的作用下退化为风沙土。该区地貌类型以固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘、沙动沙丘和甸子地相间分布为特征。整个植被景观为草本、灌木和乔木镶嵌体( Mosaic)。该区属农牧交错地区,农田主要分布在面积较大、土质较好的甸子地。各类型沙丘主要为天然放牧场,农牧用地的比例为1:10。当地居民的薪材全部来源于农作物秸秆和草场中的半灌木、灌木和乔木的枝条。 

2、科尔沁草原沙漠化与生态系统

    根据发生方式不同，可把科尔沁草原荒漠化过程分为两种：一是原有沙漠边缘扩展；二是原非沙漠的景观在遭受破坏后发展成为沙漠或类似沙漠景观。

第一种情况发生在科尔沁草原极端干旱或干旱地区或是人为不合理影响程度深刻的半干旱干湿润地区，从景观变化的角度来讲，表现为沙漠面积的扩大、沙漠内部原有绿洲面积的迅速减小或消失、沙漠周围的绿洲被迫退缩。即科尔沁草原河流绿洲景观呗沙漠景观所替代的过程，这种情况下的沙漠化过程往往导致这一地区景观的趋同，即单一的沙漠景观在很大程度上已经取代了原有的草原、沙漠绿洲或多种草原交错分布的景观。生态系统逐渐丧失了原有生产力，原来的生态功能被破坏，除去一些条件特殊的区域，此条件下的生态系统几乎不可能恢复和重建。

第二种情况则主要发生在科尔沁草原半干旱、半湿润地区，这些地区原不是沙漠分布区。但其自然环境条件太脆弱，降水少、变率大，风力强劲，沙源丰富，这些条件若同时发生则易沙漠化。若无人类不合理活动的干扰，生态系统可以维持脆弱的平衡，保持原有景观。但实际上正是由于不合理的人类活动破坏了该地区脆弱的平衡并成为科尔沁草原荒漠化发生发展的直接动力因素之一。

位于内蒙古东部地区的科尔沁草原曾经是中国最大的草原之一。面积约27. 7万km^2。最初, 这里的居民主要以游牧业为生。后来逐渐转向经营种植业。由于盲目追求产量, 大面积草场被开垦为旱作农田。当作物收割后, 裸露的农田土壤直接暴露于冬季风的作用之下。一个风季的侵蚀深度可达30cm, 地表形态发生明显的变化。随着人口的增加, 樵采和放牧压力越来越大, 沙漠化发展严重, 结果形成了以农田、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和丘间洼地交错分布的景观。地表变得支离破碎, 生态系统结构发生了彻底的变化, 生产力明显下降。到1996年, 荒

漠化面积已达4. 32万km^2。这里值得指出的是从景观生态学研究的尺度来讲, 沙漠化在该类地区的发生与发展的生态后果是地表的破碎化程度增高,形成的土地覆盖斑块已经不具有景观生态学意义上斑块的结构与功能。这些斑块的大小由几平方米到几十、几百或几千平方米不等。但是, 从这类地区的生态系统的情况来讲, 实际的尺度效应表现的非常显著。这类地区由于沙丘起伏, 地下水埋深较浅, 在几米甚至于不到一米的空间尺度内, 有植被和无植被斑块间的界面层之间就存在着明显的水热、养分和物种组成的梯度差异性。这种条件下的生态系统的恢复, 实质上是被破坏斑块周围的植被逐渐向被破坏斑块扩展弥合的过程。如果这种过程不被自然或人为干扰打断, 系统或斑块将逐渐恢复或重建其物质循环和能量流动的通道与机制, 最终达到处于某种阶段的相对稳定的生态系统类型。但是, 同样应该注意的是这种条件下的生态系统的恢复根本不存在‘原路返回’的可能性, 也就是说生态系统不可能恢复到原来的状态。

当然, 这不等于说这里的生态系统不存在恢复治理的可能性。事实正好相反。中国科学院兰州沙漠研究所奈曼沙漠化研究站经过20年的努力, 使科尔沁地区的沙漠化土地部分地得到了恢复和治理在治理区植被覆盖增加到了30%～40%, 退化的生态系统逐渐得到恢复, 生产力得到改善, 荒漠景观又逐渐为灌丛散布的草场所代替, 生态环境得到了改善。但是, 往日的榆树疏林草原景观只能留在历史的教科书中。

3、科尔沁草原沙漠化与生物多样性

一般来讲, 沙漠化的直接结果是使原有生境发生快速变化或破坏。随着生境的破坏, 物种的数量必然减少甚至是灭绝。科尔沁沙地的天然榆树林由于沙漠化的发展逐渐接近消亡, 作为草原优势种的羊草则基本上在科尔沁沙地消失了。

沙漠化过程必然伴随着生态系统的破坏,生境的改变, 当然也必然引起沙漠化发生地区的生物多样性的增减。但在沙漠化的治理过程中,人工引入的饲用植物和固沙树种在某种程度上增加了当地植物种类的多样性。例如饲用牧草沙打旺、樟子松和各种杨树栽培品种等在科尔沁沙地引入,不仅改变了原有的沙漠景观,而且为保护和改善这一地区的生物多样性起到了积极作用。在半干旱和半湿润地区, 沙漠化的发生与发展在破坏生境的同时, 也形成了新的生境,为具有不同适应性的物种的生存创造了条件。如在强烈的风蚀作用下形成的低洼地往往因集水形成永久性或季节性洼地,在洼地内发育了由水生、中生到旱生的植物、动物和微生物的不同生活系列。另外, 相同植物种的生活型也发生了明显的变化。如通常被认为是中生偏湿生性的芦草可以利用分布在沙丘底部的根系提供水分,其匍匐茎则穿行于干湿沙层界面,一直生长到沙丘顶部,体现出某种旱生性。

4、物质循环与能量流动

    物质循环和能量流动是生态系统最基本的功能过程。不同生态系统或生物斑块间物质和能量的梯度差异是界面层物质、能量交换的动力因素,也是相邻生态系统或斑块间相互作用的动力基础。由于人类不合理活动导致沙漠化的发生与发展,生态系统不仅在结构上遭受严重破坏,碎裂程度严重,而且功能过程被阻断。破碎的地表结构使得系统或斑块间的物质和能量梯度差异性在很小的空间尺度上就表现的非常明显。在从沙丘不同部位进行的凋落物分解实验结果发现,凋落物在沙丘中部的分解率大于沙丘上部和下部的分解率, 表现出明显的物质和能量的差异性。

    在沙漠化地区人们常常可以发现,如果在迎风坡破坏一块植被,一个风季后, 这个很小的破处就会变成一个风蚀坑。就在这个小小的风蚀坑和周围植物覆盖下的沙丘土壤之间存在着明显的差异,如土壤的机械组成、水分、有机质和养分含量的差异等。这种界面层与景观生态学中的界面层在空间尺度上存在着巨大的差异,影响着不同斑块间的养分流动和分配格局,具有重要的生态学意义。所以应该通过对这类界面层的结构、功能、生物因素和环境因素的梯度变化的研究, 揭示从系统核心区到界面层的物质能量梯度( 线性或非线性) 变化规律。同时对相邻系统的作用和邻接关系的空间体现进行研究, 从结构、功能、环境背景和空间关系的变化规律、系统与界面层的相关性入手,揭示系统结构和功能变化的动态规律和动力学机制。通过对界面层结构、功能、过程的时序变化的研究, 预测系统的演变趋势和可能的演变结果。

5、稳定性和变异性

    生态系统是指生物群落与其环境间相互作用而形成的一种关系相对稳定的自然系统, 实际上也应该包括人工生态系统和半人工生态系统。生物群落从环境中不断获取能量和营养,生成自身的物质。这些物质沿着食物链由一种有机体转移到另一种有机体,最后又返回到自然环境。这些返回到自然环境的物质,在微生物的作用下,分解转化为可以重新被植物利用的营养物质。这种有序的物质循环和能量流动在排除人为干扰的条件下,使生态系统向着一定的方向演替,最终使生态系统达到某种稳定状态。

    事实上,由于自然和人为活动的干扰,系统始终处于某种变化的状态。与景观一样,适度的干扰使沙漠化生态系统的异质性增加,如农田防护林和防沙林带等人为斑块的引入导致沙漠化生态系统异质性增加的现象；外界的干扰既可能导致异质性的增加,也可能导致异质性的减少。在沙漠化发展的初期,地表被破坏,原来的草原景观被具有不同覆盖的斑块所取代,景观的异质性增加。但是,当沙漠化发展到一定程度后,初期形成的农田、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和沙丘间低地交错分布的景观为大面积流沙所取代, 景观异质性减小。无论是异质性增加, 还是减小, 沙漠化生态系统的变化与生态系统本身的稳定性有关。稳定性则取决于系统本身的组成、结构、环境条件和干扰。一般来讲,偶然事件常常导致系统的较大波动,而周期性的干扰使沙漠化生态系统处于某种平衡状态。系统是否处于稳定状态可以用系统边缘或相邻生态系统间界面层的变化来衡量。早在70年代早期,著名生态学家Di. Castri 就给出了边缘效应( edgeeffect) 和界面层( boundary) 的明确定义和区分。明确指出了边缘效应和界面层在物种流动和保护生物多样性方面的重要作用,以及与基质变化、界面层稳定性和系统稳定性的关系。与景观生态学中的界面层不同的是沙漠化生态系统间界面层的空间尺度很小,但是界面层内物能梯度变化较大。可以根据界面层内的物能梯度的方向和大小判断系统的演替方向,即系统是处于退化还是恢复过程。当从系统的核心到系统边缘的物能梯度大于另一个系统的相应梯度时,该系统处于发展和恢复阶段。这一点也是阐明生态系统和界面层动力学基础的关键。

6、治理方案

1、尊重自然规律,实现人与自然的和谐相处

自然生态系统有一定的“弹性”,一旦人的生产和生活活动对环境施加的压力超越了生态环境的“弹性”限度,就容易发生土地荒漠化,而一旦减轻了这种压力,生态环境就可以恢复。

2、发展第二、第三产业,缓解对土地的依赖

注重扶持发展农村第二和第三产业,把荒漠化区或潜在荒漠区的资源优势转化为生产优势和商品优势,搞好产品深加工,增加产品附加值,转移农村剩余劳动力,减轻农民对土地的过分依赖,为沙漠化土地恢复和治理创造条件。

3、对生态脆弱区域进行人口环境容量评价

对敏感生态区域或生态脆弱地区,组织有关专家,进行人口环境容量评价研究,建立人口、环境、资源协调发展的区域评价指标体系,提出可持续发展条件下的区域最大人口承载量以及生产发展方向,必要时可进行生态移民,以恢复自然生态的自我修复能力,减轻人类生产、生活对环境的破坏和影响。

4、　合理开发利用水资源,为土地荒漠化整治服好务

在科尔沁草原沙漠化土地整治过程中,应合理开发利用水资源,使有限的水资源实现可持续利用,为改善生态环境和发展当地经济服好务,处理好生产、生活和生态用水的关系。

5、大力宣传,提高全社会的生态环境保护意识和可持续发展意识

运用各种媒体,通过各种形式,大力宣传保护生态环境的重要意义。要在各级学校成立学生自愿组织,通过举办各种活动,使他们从小树立环境保护的意识,提高全民保护生态的自觉性。另一方面,科尔沁有关行政主管部门和组织要加大执法力度,做到有法可依,有法必依,执法必严,违法必究,规范和约束人们肆意破坏环境的行为,为荒漠化土地治理创造良好的社会环境。

6、注重运用机制调动全社会参与荒漠化防治的积极性

在国家加大治理投入的基础上,本着明晰所有权,落实使用权,放开建设权,搞活经营权的原则,通过承包、租赁、股份合作、拍卖等多种形式落实土地产权。一方面,积极吸引社会资金参与生态环境建设,增加融资渠道,加快治理速度;另一方面,治理成果归个人所有,增加了群众个人管护的积极性,解决了生态环境建设中治理成果难以长期巩固的难题。

7、结束语

科尔沁草原沙漠化生态系统退化的根本原因是恶劣的气候条件和不合理的人为活动,这也是干旱、半干旱、半湿润地区景观变化的动力因素。该地区沙漠化发生发展的过程伴随着生态系统结构、功能的变化过程。在变化过程中,由于生境的破坏,系统的功能受阻或不能正常进行,其生物多样性也遭到威胁或破坏。在科尔沁草原沙漠化过程中,生态系统的养分空间结构变化除了通过水分介质的作用在植物和土壤间进行的垂直变化外, 还包括以风力为主要动力的水平方向的变化,主要通过风蚀和沉积过程来完成。风力是该地区沙漠化生态系统变化的主要动力之一,也是景观变化的动力之一。由此可见,科尔沁草原沙漠化过程中融合着此地区景观的变化过程；沙漠化的研究同样包含着景观生态学的研究内容,即系统的结构、功能变化及生态作用的研究。所以景观生态学原理在沙漠化的研究过程中有着重要的意义。但是应该注意的是沙漠化研究包括宏观、中等和微观尺度的变化,而景观生态学的研究一般以中等和宏观尺度的变化为主。沙漠化研究中涉及的斑块,特别是小尺度斑块,不具有景观生态学研究中所定义的斑块完整的结构与功能。

 总之，防治科尔沁草原沙漠化是一项长期而艰巨的任务，在社会主义现代化建设中，只有坚决反对只顾自己眼前利益，不顾子孙后代长远利益的错误倾向，遵循资源开发中经济效益与生态效益兼顾的原则;人口增长与经济发展适度的原则以及综合开发利用的原则，走符合我国国情的发展道路，方能促进我国资源、环境与社会经济的协调发展。

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