范 昊,趙文武,*,丁婧祎

1 北京師范大學地理科學學部 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室,北京 1008752 北京師范大學地理科學學部 陸地表層系統(tǒng)科學與可持續(xù)發(fā)展研究院,北京 100875

連接景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)
——2017年美國景觀生態(tài)學年會(The US-IALE 2017 Annual Meeting)會議述評

范 昊1,2,趙文武1,2,*,丁婧祎1,2

1 北京師范大學地理科學學部 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室,北京 1008752 北京師范大學地理科學學部 陸地表層系統(tǒng)科學與可持續(xù)發(fā)展研究院,北京 100875

美國景觀生態(tài)學年會于2017年4月9日至13日在美國馬里蘭州巴爾的摩舉行。此次會議內(nèi)容豐富、氣氛活躍、交流形式多樣,討論了景觀生態(tài)學領域的最新研究進展。會議中關于景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)關系的探討主要從景觀格局與社會環(huán)境系統(tǒng)耦合方法、景觀格局和社會環(huán)境系統(tǒng)變化過程、景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應用三方面展開。對我國景觀生態(tài)學研究的啟示主要有以下方面:(1)重視景觀格局變化和社會環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究；(2)加強景觀格局-過程-服務的多尺度綜合集成研究；(3)加強景觀生態(tài)學研究在實際中的應用,為政策制定和實際管理提供支持。

景觀生態(tài)學; 景觀異質(zhì)性; 社會環(huán)境系統(tǒng)

1 大會概況

2017年美國景觀生態(tài)學年會(The US-IALE 2017 Annual Meeting)于4月9日至13日在美國馬里蘭州巴爾的摩召開,會議的主題是“人-地-格局：連接景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)”(People, Places, Patterns: Linking Landscape Heterogeneity and Socio-Environmental Systems)。美國景觀生態(tài)學年會每年舉辦一次,是景觀生態(tài)學領域具有重要影響力的學術會議之一。會議主要以特邀報告會(Plenary)、口頭報告會(Oral)、專題討論會(Symposia)、展板(Poster)四種形式展開。在5天的會議期間安排了4場特邀報告,組織了19場專題研討會,共有口頭報告277個,主題展板60個。

從會議主題和專題學術報告情況看,此次會議關注的科學問題為：(1)建立景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)耦合關系；(2)研究異質(zhì)景觀中的物質(zhì)、能量和信息的流動過程；(3)分析土地利用/覆蓋變化過程對景觀格局過程的影響；(4)完善景觀生態(tài)學對政策制定和科學管理的支撐。將人類和人類活動整合到景觀生態(tài)學研究中一直是相關領域專家重點關注的研究內(nèi)容[1-2],整合過程的本質(zhì)是自然系統(tǒng)與人文系統(tǒng)的耦合。本文主要對大會上景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)關系的相關研究進展進行介紹和評述。

2 景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)關系的相關研究進展

景觀生態(tài)學(Landscape Ecology)強調(diào)空間格局、生態(tài)學過程與尺度之間的相互作用。將人類活動與生態(tài)系統(tǒng)結構和功能相整合是景觀生態(tài)學的重要學科特點和研究趨勢[1]。景觀生態(tài)學一直與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學緊密相連,涵蓋了自然和人文兩個部分[3]。在景觀生態(tài)學發(fā)展的過程中,科學地考慮人類活動和社會經(jīng)濟因素在景觀生態(tài)評價、規(guī)劃和模擬的作用,是重要的學科研究內(nèi)容之一[4]。綜合來看,本屆美國景觀生態(tài)學年會關于景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)關系的相關討論和報告可歸納為三個方面：景觀格局與社會環(huán)境系統(tǒng)關聯(lián)方法、景觀格局和社會環(huán)境系統(tǒng)變化過程、景觀異質(zhì)性和社會環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應用。

2.1 景觀格局與社會環(huán)境系統(tǒng)關聯(lián)方法

多數(shù)景觀生態(tài)學家將社會環(huán)境系統(tǒng)(Socio-Environmental Systems)中的景觀視為人類和自然過程的產(chǎn)物。盡管社會環(huán)境觀是開展研究的基礎,但如何將社會和自然生態(tài)系統(tǒng)之間進行聯(lián)系和反饋的研究報道并不多見。

為了解景觀格局與社會環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關系,構建兩者關聯(lián)的框架和方法,參與研討的學者從地理學和生態(tài)學不同分支學科進行了闡述。例如有學者通過構建毒品販運活動與景觀格局轉型分析模式,對中美洲生物多樣性減少、森林砍伐率上升和毒品販運交易活動之間進行分析。結果發(fā)現(xiàn),毒品販運活動造成的森林砍伐可以有效解釋森林損失的空間變化,基于對中美洲地區(qū)毒品經(jīng)營和販運的研究,可以更準確地研究當?shù)厣志坝^變化過程。從生物多樣性角度,有學者對野生動物保護和人類社會關系進行了研究。目前保護瀕危野生動物的主要方式是建立保護區(qū),但是由于人類需要依賴于這些土地來維持生計,因此保護區(qū)的建立越來越難。研究者發(fā)現(xiàn)包括老虎在內(nèi)的多種大型食肉動物與人類活動的時間和空間重疊性小,在某些條件下人與動物可以實現(xiàn)同時同地共存。因此,模擬人類和野生動物相互適應機制,可以推動社會生態(tài)系統(tǒng)共存理論逐步走向實踐。

土地利用/土地覆被變化體現(xiàn)了景觀異質(zhì)性的替代過程,例如研究城市用地的變化,是現(xiàn)階段學者建立景觀異質(zhì)性與人類活動變化關系的重要切入點[5-6]。與會學者對美國芝加哥從二戰(zhàn)后到現(xiàn)在的城市人口變化、物質(zhì)能量流動、淡水和廢水管理等方面情況進行場景模擬。結果表明,在未來商品和能源有限性和氣候變化背景下,人類需要通過主動改變生活方式和加強政策干預來適應城市整體及內(nèi)部景觀的變化。還有學者通過長時間序列的檔案資料(1870—2016年)和航空影像(1970—2012年)獲取了美國賓夕法尼亞大學樹木覆蓋情況,與每個時期的城市規(guī)劃、城市綠化管理和校園種植活動等記錄情況進行分析。結果顯示,1977年的校園種植計劃影響深遠,使得校區(qū)產(chǎn)生了顯著的覆蓋增益效果,并且該種植計劃能繼續(xù)引導著目前的校園景觀管理。校園是一個城市的縮影,該研究能夠為搭建城市景觀與社會環(huán)境系統(tǒng)的關系提供方法借鑒。通過以上探討發(fā)現(xiàn),這些關聯(lián)方法是構建景觀格局與社會環(huán)境系統(tǒng)耦合關系的有效嘗試,利用景觀格局來解釋社會環(huán)境系統(tǒng)中的復雜動態(tài)是未來景觀生態(tài)學研究的新方向。

2.2 景觀格局和社會環(huán)境系統(tǒng)變化過程

當今全球氣候變化和土地利用/土地覆被變化對生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重的負面影響,相關領域的研究是眾多學科關注的研究重點[7-8]。因此,正確認識全球變化背景下景觀和社會環(huán)境變化過程、積極應對變化,成為景觀生態(tài)學研究的關鍵科學問題之一。本次大會關于景觀格局及社會環(huán)境系統(tǒng)變化的研究集中在：干旱區(qū)景觀、森林景觀、流域景觀和模型應用等方面。

干旱區(qū)植被對氣候變化的響應十分敏感,與會學者研究表明：中亞干旱區(qū)1998—2013年平均氣溫比1960—1998年高出0.93℃。溫度升高打破了原來的自然平衡,加速了植物蒸散量和土壤水分流失,導致荒漠植物的淺根死亡,從而減少了物種多樣性和植被覆蓋。1998年之后天然植被的NDVI以每十年0.003的速度下降。無獨有偶,另一位參會專家在一項關于美國西部草原生態(tài)系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)：受氣候和管理綜合影響,過去30年中草原景觀退化明顯。

氣候變化也正在改變著森林景觀格局。雖然部分干擾過程(如火災)的影響效應已經(jīng)有了較充分的研究[9],但氣候變化下新興的干擾影響(如降雪以及之后的森林死亡率)尚不清楚。有學者發(fā)現(xiàn)加拿大和美國阿拉斯加的黃杉死亡率上升與冬季降雪密切相關。這提示管理者要正確應對這種不規(guī)律的干擾并及時采取有效的管理和保護措施。

土地利用/土地覆被變化對流域景觀格局變化影響復雜,例如有學者在美國馬里蘭州山地、森林和城市等不同區(qū)域分別采集了河流水樣。利用DNA方法發(fā)現(xiàn)河流微生物群落生物多樣性中幾乎沒有明顯的景觀層次模式,但土地利用類型改變會改變河水pH,溶解質(zhì)和細小沉積物從而影響微生物群落結構。

關于土地利用/土地覆被變化過程的研究一直是景觀生態(tài)學家研究的重點。眾多學者希望通過建模工具了解這些動態(tài)的復雜原因和后果。本次大會就廣泛使用的Dinamica EGO平臺進行了討論交流(網(wǎng)址：http://csr.ufmg.br/dinamica/)。Dinamica EGO是一款環(huán)境建模的免費軟件,用戶可以自行設定子模型,實現(xiàn)土地利用情景設計、遙感數(shù)據(jù)集成與分析、景觀格局變化預測等眾多功能。新版本的軟件還與R語言實現(xiàn)了在線耦合功能,這為國內(nèi)學者學習和使用該模型提供了資料。但是使用建模工具進行研究還有許多地方不盡如人意,如景觀變化驅動因素在區(qū)域上存在異質(zhì)性、建模工具自身的有限制性、以及如何在模擬過程中實現(xiàn)多元素耦合問題等。

2.3 景觀異質(zhì)性和社會環(huán)境系統(tǒng)研究在政策制定中的應用

景觀生態(tài)學研究的生態(tài)系統(tǒng)服務/景觀服務,生態(tài)系統(tǒng)管理以及景觀可持續(xù)研究成為當前熱點和前沿方向[8-10]。利用研究的認識和成果服務于人類生存和發(fā)展是研究價值的實際體現(xiàn)[11]。

會上有學者提出,從2000年到2010年中國北方農(nóng)牧過渡區(qū)貧困縣數(shù)量減少,但貧困縣的基尼系數(shù)增加。這說明未來扶貧進程中應考慮居民收入差距,不能僅以收入增長量為標準。該研究體現(xiàn)出對人類福祉和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關注。再例如非洲馬拉維共和國在2006年發(fā)生了一場有爭議的農(nóng)業(yè)投入補貼事件。公共融資的私營市場向60%的農(nóng)民分發(fā)化肥,改良作物種子,但是隨著氣候變化如何向農(nóng)民發(fā)放補貼成為問題。研究人員利用Dinamica EGO平臺并結合遙感數(shù)據(jù)來描繪作物覆蓋和生產(chǎn)力變化,以判斷氣候變化對作物的影響,從而合理指導了對農(nóng)民的補貼。還有學者研究發(fā)現(xiàn)城市環(huán)境管理團體數(shù)量、工作環(huán)境、位置和空間范圍影響著城市環(huán)境管理成效。只有合理控制管理團體數(shù)量,倡導和教育社區(qū)內(nèi)部成員公共意識,才能有效維護城市環(huán)境。因此,為促進景觀生態(tài)服務在實踐中的應用,研究者應重視生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可利用性和政策的可行性。

森林和草原生態(tài)系統(tǒng)也是景觀服務管理的重點研究對象,會上有學者對北美草原生態(tài)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),北美草原只有30%—50%仍保持原有動物的棲息地能力。由于草原生態(tài)系統(tǒng)中80%以上的土地是私人所有,所以在管理分析中加入了土地所有者的土地價值觀、土地利用態(tài)度和人口流動信息。這為草原可持續(xù)發(fā)展實踐中的應用提供了依據(jù),并取得了顯著成效。還有學者對加拿大安大略省森林景觀的規(guī)模擴大進行了長期研究。在制定森林采伐計劃時,將管理和保護生物多樣性的知識傳遞給林業(yè)一線人員,使得森林經(jīng)營政策得到改進。通過多尺度監(jiān)測管理,減少了經(jīng)濟和政治利益干擾造成的誤導。這些研究是對森林草原生態(tài)系統(tǒng)服務管理方法的有益探索,為自然植被生態(tài)系統(tǒng)服務管理提供了新思路、新方向。

3 會議啟示

本次會議對于我國景觀生態(tài)學發(fā)展的啟示如下：

(1)重視景觀格局變化和社會環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究。目前對景觀異質(zhì)性、景觀格局變化、景觀管理與社會環(huán)境系統(tǒng)聯(lián)系的有了相關探索[12-13],但尚處于初期階段。將人類的價值觀、行為、文化和社會經(jīng)濟政策等融合到景觀生態(tài)學研究中,分析辨識社會環(huán)境系統(tǒng)與景觀異質(zhì)性和格局的關系,仍需要與景觀生態(tài)學相關的自然和人文多學科學者們的共同努力。

(2)加強景觀格局-過程-服務的多尺度綜合集成研究。生態(tài)系統(tǒng)服務是銜接生態(tài)系統(tǒng)和人類需求的有效紐帶。在早期景觀生態(tài)學研究中,往往針對不同尺度探討景觀格局與生態(tài)過程的相互作用機制,但是對不同尺度格局-過程-服務的有效連接研究不夠,忽視了全球或大洲尺度的相關研究。在進一步的研究中,有待針對不同尺度,深化格局-過程-服務的耦合機制,逐步發(fā)展“格局-過程-服務-可持續(xù)性”的研究范式。

(3)加強景觀生態(tài)學研究在實際中的應用,為政策制定和實際管理提供支持。此次大會討論交流的一個重點就是景觀生態(tài)學支持多領域管理和政策制定。景觀生態(tài)學研究的一個重要目的就是合理利用自然資源,保證生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。如目前制定并落實生態(tài)紅線是我國進行生態(tài)文明建設的重點內(nèi)容,景觀異質(zhì)性和社會環(huán)境系統(tǒng)耦合研究能夠為生態(tài)紅線的劃定提供知識基礎和保障。

[1] Fu B J, Li Y. Bidirectional coupling between the Earth and human systems is essential for modeling sustainability. National Science Review, 2016, 3(4): 397-398.

[2] Fu B J, Forsius M. Ecosystem services modeling in contrasting landscapes. Landscape Ecology, 2015, 30(3): 375-379.

[3] Fu B J, Wang S, Su C H, Forsius M. Linking ecosystem processes and ecosystem services. Current Opinion in Environmental Sustainability, 2013, 5(1): 4-10.

[4] 傅伯杰, 呂一河, 陳利頂, 蘇常紅, 姚雪玲, 劉宇. 國際景觀生態(tài)學研究新進展. 生態(tài)學報, 2008, 28(2): 798-804.

[5] Ma Q, He C Y, Wu J G. Behind the rapid expansion of urban impervious surfaces in China: Major influencing factors revealed by a hierarchical multiscale analysis. Land Use Policy, 2016, 59: 434-445.

[6] Wu J G, Xiang W N, Zhao J Z. Urban ecology in China: historical developments and future directions. Landscape and Urban Planning, 2014, 125: 222-233.

[7] 趙文武, 王亞萍. 1981—2015年我國大陸地區(qū)景觀生態(tài)學研究文獻分析. 生態(tài)學報, 2016, 36(23): 7886-7896.

[8] Stürck J, Verburg P H. Multifunctionality at what scale? A landscape multifunctionality assessment for the European Union under conditions of land use change. Landscape Ecology, 2017, 32(3): 481-500.

[9] North M P, Stephens S L, Collins B M, Agee J K, Aplet G, Franklin J F, Fulé P Z. Reform forest fire management. Science, 2015, 349(6254): 1280-1281.

[10] Lenzen M, Moran D, Kanemoto K, Foran B, Lobefaro L, Geschke A. International trade drives biodiversity threats in developing nations. Nature, 2012, 486(7401): 109-112.

[11] Gao L, Bryan B A. Finding pathways to national-scale land-sector sustainability. Nature, 2017, 544(7649): 217-222.

[12] Wang S, Fu B J, Liang W. Developing policy for the Yellow River sediment sustainable control. National Science Review, 2016, 3(2): 162-164.

[13] Hu H T, Fu B J, Lü Y H, Zheng Z M. SAORES: a spatially explicit assessment and optimization tool for regional ecosystem services. Landscape Ecology, 2015, 30(3): 547-560.

國家重點研發(fā)計劃課題(2016YFC0501604); 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室項目

2017- 04- 26

10.5846/stxb201704260756

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaoww@bnu.edu.cn

范昊,趙文武,丁婧祎.連接景觀異質(zhì)性與社會環(huán)境系統(tǒng)——2017年美國景觀生態(tài)學年會(The US-IALE 2017 Annual Meeting)會議述評.生態(tài)學報,2017,37(14):4919- 4922.