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4 景观变化. 景观变化包括景观的结构和功能随时间而变化。变化既有自然的因素，也有人为的因素，变化有快有慢。 比如：1976年唐山的大地震，一夜间。1978年的大兴安岭大火，435万公顷。荷兰的围海造田、沙漠化、滥伐森林等。. 城市化景观. 景观土地利用变迁过程. 现代农业景观-1950~. 传统农业景观-1800~1950. 历史乡村景观-1100~1800. 铁器时代末期景观-约公元前1000. 新石器及青铜时代景观-. 自然→人工. 原始自然景观-. 4.1 稳定性的基本概念 4.1.1 景观变化曲线.
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4 景观变化 景观变化包括景观的结构和功能随时间而变化。变化既有自然的因素，也有人为的因素，变化有快有慢。 比如：1976年唐山的大地震，一夜间。1978年的大兴安岭大火，435万公顷。荷兰的围海造田、沙漠化、滥伐森林等。
城市化景观 景观土地利用变迁过程 现代农业景观-1950~ 传统农业景观-1800~1950 历史乡村景观-1100~1800 铁器时代末期景观-约公元前1000 新石器及青铜时代景观- 自然→人工 原始自然景观-
4.1 稳定性的基本概念 4.1.1 景观变化曲线 • Forman & Godron 用3个独立参数表征所有变化曲线： • 变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）； • 围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）； • 波动的韵律（规则和不规则）
（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化 （b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化 （c）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化
4.1.2 稳定性、准稳定性和不稳定性 1 ）LT-SRO和LT-LRO稳定曲线 生物系统的稳定性（stability）是相对的，景观参数的长期变化成水平状态，并且在其水平线上下波动，波动幅度和周期具有统计特征的，我们认为是稳定的。 2 ）有人用准稳定性（metastability)来表达这种稳定状态 因为它并不是固定不变的，而是处于动态平衡之中，说它是动态的，是因为它还在变化，说它是平衡的，因为从较长的尺度来说，它又是不变的。
3 ）不稳定性指的是波动方式经常发生变化或不可预测 不稳定性可能出现两种情况： 一是受到干扰后打破原有平衡后立刻建立新的平衡。即以新的平衡代替原有的平衡。 二是旧的平衡被打破后，新的可预测的稳定状态并未出现。比如：干旱的草地一经耕垦，就会不稳定。 4.1.3 关于稳定性的其他重要概念 1 ）持久性（persistence) 指一个系统或它一些分量的持续存留时间。 2） 抵抗力（resistance) 指一个系统对某种干扰就地抵制的能力。
3 ）恢复力（resilience) 指一个系统在受到干扰破坏后恢复其功能的能力。 4 ）关于景观特性与稳定性关系的基本原则： • 岩石、水泥路面等无生物定居地，具有物理系统的稳定性。 • 随生物量的增加准稳定性增加。 • 顶级群落的准稳定最大，中间演替阶段次之，先锋阶段最小。 • 从抵抗力来说，顶级群落大于先锋群落；从恢复力来说，先锋群落大于顶级群落。
5 ）按稳定性将景观要素分成三种类型 • 具有物理系统稳定性的景观要素。 • 准稳定性低的景观要素 • 准稳定性高的景观要素 4.1.4 物种共存与斑块动态 物种共存的两种机制：平衡观点和非平衡的观点 1 ）平衡观点： 从Gause的竞争排斥原理出发，以生态位分化作为物种共存的基本机制。 这个观点包括两点内容： • 凡生态位完全相同的种，将产生种间竞争，一个种将被另一个种所排挤，最后又一个种占优势。
由多个种组成的稳定群落，必然是由生态位不同的种所组成。由多个种组成的稳定群落，必然是由生态位不同的种所组成。 生态位，是物种的特性，指一个种与其周围环境的关系总和。 从植物角度可分为四种生态位： 生境生态位：植物对物理自然因素的要求 生活型生态位：包括个体大小、生产能力等属性。 季相生态位：季节格局变化 更新生态位：成熟个体被下一代代替过程中为达到成功所表现出来的特殊性，可能表现在种子生产、散布、发芽、生长等各个方面。
2 ）非平衡观点： 不反对竞争排斥原理，但认为由于干扰的存在，竞争排斥不是通则，而是某些局部特点；干扰是维持物种共存的机制。 竞争排斥在自然界能否发生，有三个前提： • 确实两个物种在同一时间对同一资源产生竞争 • 要在一个稳定的环境中 • 要一直等到一个物种完全排斥另一个物种所需的时间为止
干扰的作用： • 干扰可创造一种有利于竞争力弱的种的环境条件 • 干扰频度如果比竞争排斥所需的时间短，就可以防止竞争排斥的发生。 • 干扰斑块如果在空间上接近于正在发生竞争排斥的斑块，就可以使被排斥种迁移到本斑块来。
3）斑块动态 指的是相互隔离的斑块是变化的。 与斑块动态类似的概念是“流动镶嵌体”（shifting mosaic), 强调受到干扰的斑块在空间和时间上的分布式均匀的，并且在总体上是平衡的。 一个景观是否平衡决定于两点： • 群落特征和干扰事件之间存在着反馈关系 • 当干扰斑块相对于整个景观的面积，占的比重较小时。
4.1.5 景观变化的作用力 • 1）作用力的种类 • 人力 比如：采伐、造林、灌溉等 • 自然力 • 物理力（比如：地震、洪水、台风） • 生物力（比如：病害、虫害）
2）不同强度作用力的生态反应 • 按照作用的强度分为四级： • 极度：产生新景观。比如：地震 • 衡量某一景观变成另一景观的标准： • 某一景观要素成为本底 • 几种景观要素所占面积的百分比发生了非常大的变化 • 景观内产生了一种新的景观要素类型。 强度：使景观产生新的平衡。景观成分未发生绝对变化，只是相对地位有所改变。比如：耕作
中度：使景观发生很大变化，可产生超过平衡的波动，但是一旦停止干扰仍可使景观恢复到原有的平衡状态。中度：使景观发生很大变化，可产生超过平衡的波动，但是一旦停止干扰仍可使景观恢复到原有的平衡状态。 比如：连续几年干旱，河流干涸，气候正常，恢复原有景观。 弱度：使景观产生围绕中心点的波动。比如：小的森林火灾。 四种强度产生四种结果：波动、恢复、建立新的平衡和景观替代。
4.2 影响景观变化的自然过程 4.2.1 气候 1 ）气候的意义 • 它影响到有机体的生命过程 • 气候影响土壤过程 • 气候控制地形、地貌的形成过程 2 ）气温（年均温、月均温、生长季长度和绝对低温等） 年较差是1月和7月平均温度的差值。它随纬度而加大，陆地一般比同纬度海洋大。
气温的分布用年均温的等温线图表示，一个地区的气温决定于：纬度、陆地-海洋对比和海拔高度气温的分布用年均温的等温线图表示，一个地区的气温决定于：纬度、陆地-海洋对比和海拔高度
积温：大于一定温度的一定时期的日平均温度的累加之和。积温：大于一定温度的一定时期的日平均温度的累加之和。 积温的作用： • 研究热量条件的地理分布规律 • 研究各种植物对热量要求的差别 • 用积温预报作物的发育时期 温暖期：春季0℃到秋季0 ℃之间的时期，其余时期为霜冻期。 大多数树木或冬作物开始和停止生长的时期为5 ℃左右，所以湿度高于5 ℃的时期为生长期。
物候：自然界的生物和非生物受外界环境因素综合影响而表现出来的季节性现象。物候：自然界的生物和非生物受外界环境因素综合影响而表现出来的季节性现象。 比如：植物的萌芽、开花、结实，动物的冬眠、复苏、换毛、迁徙等。 物候的意义： • 说明一定地区的气候和土壤状况 • 了解气候变化规律，进行超长气象预报 • 指导农时 • 制定农业区划
霍普金斯定律：在其它因素相同时，北美温带地区纬度每向北移动1度，经度每向东移动5经度，或海拔上升122米，植物的发育时期在春天和初夏将各延迟4天，在晚夏和秋天，则正好相反，提早4天。霍普金斯定律：在其它因素相同时，北美温带地区纬度每向北移动1度，经度每向东移动5经度，或海拔上升122米，植物的发育时期在春天和初夏将各延迟4天，在晚夏和秋天，则正好相反，提早4天。 我国物候规律：1）南北差异：春季始花期，由南向北渐迟，纬度差1度，延迟5－3天，夏季，开花期，向北差1度，延迟1－2天。春季推迟的日数向北逐渐减少；夏季则相反，推迟的日数向北逐渐增多。 2）东西差异：春季开花期，内陆早，近海迟，由西向东延迟的日期，自春到季差异减少。 3）垂直差异：春季开花期，每上升100米延迟4天，夏季延迟1－2天，由春到夏差异减少。
3）降水量和干燥度 我国降水量分布规律：自东南沿海向西北内陆而逐渐递减。
降水的分布格局：均匀分布型、冬雨型、夏雨型降水的分布格局：均匀分布型、冬雨型、夏雨型 郞格雨量指数：R=N / T, N年降雨量，T年均温 德马通干燥指数：I=P / (T+10), P年雨量，T年均温，I＜5，纯荒漠，I＝30森林气候 柯本干燥限界： 全年雨量均匀：r≤2(t+7) 夏雨型：r ≤2(t+14) 冬雨型：r ≤2t, r降雨量, 温度 小于该值为干燥气候，大于该值是湿润气候；在为干燥气候时，雨量小于该值的一半时为沙漠气候，否则为草原气候。
4.2.2 地貌 • 地貌的意义 • 地貌影响整个生态环境 • 地貌影响物质的流动和生物的移动 • 地貌影响各种干扰发生的频率、强度和空间格局 2）地貌类型 根据地貌形成的作用力： 原始地貌（内营力）、后续地貌（外营力） 按地面高度和形态分： 平原 12% 丘陵 10% 山地（极高山、高山、中山和低山）33% 高原 26% 盆地 19%
我国的地貌 由三大阶梯组成 • 青藏高原 • 青藏高原的外缘到大兴安岭、太行山、巫山和雪峰山之间。 • 我国东部宽广的平原和丘陵
3）山地地貌 • （1）山坡地貌 • 山坡部位 • 坡积物：在坡面流水作用下，在坡地平缓处或坡麓地带常堆积着由坡上面流来的沉积物，称之为坡积物，这种地貌可称为坡积裙。特点： • 纵剖面为下凹曲线，坡度为7-10度 • 坡积裙上部覆盖在坡上，下部堆积在山麓或盆地边缘或河谷底部。 • 组成碎屑决定于基岩，磨圆性差。 • 由上到下，颗粒由粗变细。
坡度 坡度决定土地利用种类，坡度大小决定于土壤机械组成、土壤侵蚀强度、植被类型和盖度。 坡度的等级： 平坦地（5° 以下） 缓坡（6° -15° ） 斜坡（16° -25° ） 陡坡（26° -35° ) 急坡（36° -45° ） 险坡（45° 以上）
山坡的形态 剖面和海拔上的凸形、凹形和线形组成12种山坡的形态
（2）河谷地貌 河谷-谷底（河床、河漫滩）、谷坡
河漫滩： 洪水期间被河水淹没的河床以外的谷底部分 形成原因： 与河床的侧方移动和枯水期和洪水期水位变化相关。 结构： 上层由细沙和粘土组成，称为河漫滩冲积物；下层有粗沙和砾石组成，称为河床冲积物，这称为河漫滩的二元结构。
洪积扇： 河流出口处堆积的扇形堆积体。 形成原因： 暂时性的河流洪水从出口流出后，由于地形变缓，水流速度变慢，水流分散并不断下渗，因而带来的大量碎屑物质在出口处堆积，形成一个扇形堆积体。 结构： 上部沙砾孔隙大，透水性强，下部粘土孔隙小，透水性差。
河流阶地： 河流下切侵蚀，原先的河谷底部超出一般洪水位以上，呈阶梯状分布在河谷谷坡上，这种地形称之为河流阶地。
形成原因： 河流下切侵蚀的原因，主要的有构造运动和气候变化等。构造运动主要指地壳升降运动，当地壳上升时，原先河床纵剖面的位置相对提高，水流严重切割河床，靠近两侧谷坡的谷底部分就形成阶地。 根据形态结构特征和形成特点可分为侵蚀阶地（基岩阶地）和堆积阶地。
4）黄土地貌 （1）黄土的分布和性质 北方干旱和半干旱区，位于北纬34 °-45 °之间，东西带状分布。由西北向东南黄土的粒度变细，说明我国的黄土是由风造成的，除原生黄土还有次生黄土。原生黄土分布陕西北部、甘肃中部和东部、宁夏南部和山西西部，这些地区分布广厚度大。 黄土质地疏松，多孔隙，垂直节理发育，极易渗水，很容易被流水侵蚀形成沟谷，易沉陷和崩塌。
（2）黄土沟谷地貌 根据发生部位、发育阶段和形态特征，可将黄土沟谷分成纹沟、细沟、切沟和冲沟。
纹沟： 形成：片状水流侵蚀形成 特点：经耕作后消失 细沟: 形成：片流汇集成股流侵蚀 特点：沟底纵剖面与斜坡形成一致，横剖面呈“V”字形，沟坡没有明显的转折。宽0.5m，深0.1-0.4m，长几十米。
切沟： 形成：细沟下切加深超过耕作层 特点：纵剖面与斜坡坡面不一致，沟床多陡坎，横剖面有明显谷缘。宽、深1-2m，长几十米。 冲沟： 形成：切沟进一步下切侵蚀 特点：纵剖面呈一下凹曲线，沟头、沟壁都陡，规模较大，长数公里，深数十米到几百米。冲沟进一步发展，河床剖面逐渐变缓，沟底平坦，称坳沟。
（3）黄土沟间地貌 黄土塬 黄土堆积的高原面，塬的中心地势平坦，坡度不到1度，边缘的坡度可达5度，有些黄土塬面积可达2000-3000km2 黄土墚 长条状的高原面，按形态可分为平顶墚和斜顶墚。 黄土峁 一种孤立的黄土丘，平面呈圆形或椭圆形。
4.2.3 土壤 • 1）土壤的意义 • 土壤具有一定肥力，可生长植物。 • 它提供给植物水、营养是物质交换的场所。 • 它也是独立的生态系统 • 是建筑上的基础材料 • 2）土壤的性质 • （1）土壤厚度和土壤物理性 • 土壤厚度影响植物利用的空间，也就是水分和费力的最大限度。不同地区土壤厚度不同，阳坡薄，阴坡厚，上部薄，下部厚。与侵蚀相关。
土壤质地：土壤矿质颗粒即石块、沙、粉沙和粘粒的相对含量。影响田间持水量、凋萎持水量土壤质地：土壤矿质颗粒即石块、沙、粉沙和粘粒的相对含量。影响田间持水量、凋萎持水量 （2）土壤化学性 土壤阳离子交换量 盐基（Ca+ 、Mg + 、 K + ）产酸阳离子（Al3+,Al(OH)2+,H+） 盐基饱和百分率：交换盐基离子占土壤阳离子交换总量的百分数。〈35%低盐基状况，〉35%高盐基状况。 Ph值，衡量氢离子浓度的一种尺度。-log[H+] （3）土壤性质与生物的作用 植物对土壤影响的两条途径： 有机质的形成和分解 养分循环
土壤动物 • 按大小分： • 大动物（〉1cm)、小动物（mm0.2〈v〈1cm）、微小动物（〈0.2mm），比如蚯蚓、小蠕虫、螨虫 • 按生境关系： • 栖息于地表枯枝落叶层的动物，比如蜗牛。 • 能生活在土壤空隙及跟孔和裂隙中的动物 • 穴居动物，比如蚂蚁。 • 土壤微生物：细菌、真菌、藻类和放线菌 • 人
3）土壤发生过程 • 土壤发生过程可分为四种： • （1）土体增加物质（土壤富集） • 无机物质以沉积物的形式通过水和风落到土壤表面 • 来自生长在土壤中的植物的枯枝落叶 • （2）土体失去物质 • 土壤侵蚀：土壤表面物质在水或风作用下的损失 • 淋失：穿过土壤水向下淋溶而引起
（3）土体内物质迁移途径： 淋溶作用：细小颗粒向下迁移，尤其是胶体被淋洗出土壤表面而将粗的颗粒留下。 沉积作用：由上层淋溶下来的物质积累在下层，积累的物质可能是粘粒、腐殖质或铁和铝氧化物。 盐渍化作用：可溶性盐的沉积作用。 淋洗作用：可溶性盐的淋洗。 硅化作用：氧化硅比例增加 脱钙作用：当碳酸与碳酸盐矿物起化学反应时，发生碳酸钙的迁移。 钙化作用：溶解的钙迁移到下层积累。
