农业景观格局变化及其生态效应研究进展

黄 霞，林 勇，葛大兵

（1.湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学生态科学与工程研究所，湖南 长沙 410128；3.洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；4.湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

农业景观格局变化及其生态效应研究进展

黄 霞1,2,3，林 勇4，葛大兵1,2,3

（1.湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学生态科学与工程研究所，湖南 长沙 410128；3.洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；4.湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

农业景观是人类为了生存和生活对土地进行长期性、周期性耕种的结果，既具有一般景观的基本特征，又突出表现为人类和自然共同作用的结果。在发展现代农业的背景下，农业景观格局发生了巨大的变化。从农业景观格局的研究热点、农业现代化对景观格局的影响、农业景观格局演变的生态效应3个方面进行了综述，并对现有研究中存在的问题进行了剖析，对农业景观格局发展趋势进行了展望。

农业；景观格局；生态效应；研究进展

我国是农业大国，农业的稳步发展直接影响着人民生活水平的提高、社会的安定和国家综合实力的增强。随着经济社会的快速发展以及人口的不断增长，类似自然资源过度消耗、建设用地不断增加、土地资源紧张等问题现实地摆在人们面前。而这些都与农业发展息息相关。在这样的背景下，现代农业景观格局发生了重大变化，对农业景观的生态效应产生了深远影响。

1 农业景观格局的研究热点

国际上对景观生态学在农业发展中的应用研究较多。如Abdullan等[1]对景观格局变化特征进行分析，研究景观格局变化对景观功能和生态过程的影响。Haase等[2]分析景观格局与生态环境等的相互关系及其对生态效应的响应。

在国内，城市景观格局和生态环境是景观生态学家目前关注的热点，对于农业景观格局的研究相对较少，一般采用景观指数来定量分析景观格局的动态变化。如孔凡亭等[3]通过RS和GIS技术，采用景观指数对湿地景观格局变化进行研究。曹瑞娜等[4]采用边缘密度、多样性指数、斑块大小变异系数、核心区密度、面积加权平均分维数等5个景观指数聚类分析，探讨景观格局空间差异。Sun等[5]对黑河下流当地景观特点、动态及影响因子开展相关研究。吴菊[6]、陈文波等[7]对潘阳湖区土地利用状况、景观格局演变及驱动力进行了研究，结果表明景观格局变化与周边生态环境有着密切的关系。

2 农业现代化对景观格局的影响

随着农业现代化的发展，农业景观格局发生了巨大变化。人类的开垦导致农用地减少，农业景观格局多样性也遭到一定程度的破环。如国内学者傅伯杰[8]在陕北米脂县泉家沟流域，首次进行了农业景观格局研究。陈颐等[9]研究发现莆田市的建设用地不断增加，而农地、林地、水域和裸露地不断减少，景观格局破碎化程度日益严重。阳文锐等[10]对北京市近10 a土地覆盖变化情况进行分析，发现耕地面积比10 a前下降了2.5%，城镇用地比例逐渐增加。Bonfanti等[11]对土地利用导致的景观格局变化进行了分析，发现景观类型多样性有所增加，而草地、林地景观类型比例分别从10%和4.1%下降到1.6%和3.0%，影响了农业生态系统的稳定性，导致农业生态环境及生物多样性遭到破坏。

3 农业景观格局演变的生态效应

3.1 农业景观格局演变对土壤养分的影响

土壤养分含量指标包括氮、磷、钾和土壤有机质等营养元素[12]，影响着植物生长、水资源利用及生态环境变化[13]。我国关于农业景观格局变化对土壤养分影响研究较少。近年来多关注于异质景观或不同景观格局中土壤养分状况等。研究认为，土壤空间格局受土壤质地、植被类型和地形等因素的影响较大[14]，农田耕作层厚度增加，土壤有机质和养分含量提高，土壤水分和土质有了明显改善[15]。王云等[16]研究表明，农业景观面积变化或破坏阻碍了土壤间的养分循环，其中以林地、园地生态系统对土壤养分的保持作用较明显。国外学者对此也做了相关性研究，如Pope等[17]分析了美国斯波齐尔维尼亚地区城市化土壤流失的原因，发现裸露地的水和土壤流失量大于草地、植被覆盖区。

3.2 农业景观格局演变对热环境的影响

热环境效应是人类活动和景观格局演变的直接结果，目前国内外学者认为景观格局与地表温度有着紧密的关联。学者们以地表温度为指标对城市的热环境效应进行了一系列研究，以期找到对缓解与改善城市热环境效应的办法[18-19]。王敏等[20]在研究上海市土地利用空间格局与地表温度的关系时得出，地表温度与斑块聚集度、斑块数量、斑块密度具有相关性，同时与多样性指数和均匀性指数有密切联系。近年来，我国建设用地增长过快，加上人类对林地的破坏，导致景观类型转变明显，这也验证了热力景观格局与植被覆盖呈正相关关系的结论。林地景观和水域景观对缓解地表热效应有重要作用。通过分析各农业景观类型平均温度，发现导致农业生态热量分布变化的主要因素是地表植被情况、土壤性质、灌溉和耕作方式[21]。

3.3 农业景观格局演变对水环境的影响

景观格局与地表水水质之间的关系一直以来都是国内外研究的热点[22]。自1970以来，国外学者从点位、河段、河岸带及流域尺度等方面对景观格局与地表水水质之间的关系进行了深入研究，形成了较为完善的研究理论和方法体系，还开发了非点源污染模型[23]。农业非点源污染是水污染的主要来源，其污染物包括泥沙、重金属、有机物等。这些污染物进入水体引起水体富营养化，破坏水生物环境，导致水质变差[24]。2000年以后，土地利用景观格局与水质间的关系也日益引起国内学者的高度关注[25]，研究集中在水质及景观类型大小以及景观格局对水环境的负效应上。由于各地方在周边环境、水文特点、气象条件等方面存在定差异，所以不同地方水环境效应的实施机制有所不同。国外学者Stuart[26]认为水环境恶化的标准是不透水面比例大于22%～30%，Leet等[27]认为不透水面面积低于12%时不受景观格局变化的影响。

3.4 农业景观格局演变对生态服务的影响

经济的快速发展推动了农业结构的调整和转变，目前我国农业正由传统农业向现代农业转变。在国内外景观研究中，对土地利用、都市农业功能格局变化以及森林、草原、湿地等自然生态系统的研究较多[28]，但对农业生态服务效应的研究过少[16]。Sun等[29]研究表明，城镇化所导致的农业景观破碎化，使得生态系统服务降低；博柏杰等[30]研究表明土地利用变化可以改变生物多样性、生物系统过程、生物生境，从而引起区域生态服务的变化；同时，解修平等[31]研究分析10 a来土地利用变化的数量和空间特征以及由此产生的了一系列的生态效应问题，得出大范围的土地利用变化过程中，其空间特征将随着农业景观生态过程与景观格局的变化而有所不同。

4 展 望

现阶段，对农业景观格局变化及其生态效应的研究还存在很多不足：（1）研究主要是对景观格局演变进行分析，常通过不同时期或季节的遥感影像解译结果，再通过景观指数来反映结果，但景观指数相关性高且大多用数字表示，不能直接反映生态过程与景观格局的相互关系，导致研究结果有偏差，很难深入了解景观格局变化对生态环境的影响；（2）目前景观类型划分模糊，依据过于简单，未能准确反应景观格局特征。

为了完善当前农业景观格局研究，可进一步开展相关工作：（1）采用多种手段和方法开展时空尺度的深入研究，进一步探讨农业景观格局与生态过程的影响因子；（2）加强景观格局中景观类型的划分，特别是景观分类指标和景观分类技术的综合研究；（3）目前常用的研究方法是遥感技术，在监督分类时需要人工解译来完成，受主观因素干扰较多，导致研究结果不客观，需要探讨更多的研究方法；（4）强化农业农田景观格局生态规划的设计与应用，构建农业农田景观格局的评价体系，进行系统的分析研究。

[1] Abdullah S A，Nakagoshi N. Changes in landscape spatial pattern in the highly developing state of Selangor，peninsular Malaysia[J]. Landscape & Urban Planning，2006，77（3）：263-275.

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（责任编辑：成 平）

Research Progress on the Evolution of Agricultural Landscape Pattern and Ecological Effect

HUANG Xia1,2,3，LIN Yong4，GE Da-bing1,2,3
（1. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Institute of Ecological Science and Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 3. Rural Ecosystem Health Laboratory of Hunan Dongting Lake Area, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 4. College of Horticulture and Hardening, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC）

Agricultural landscape is the results of a long-term and cyclical farming on the land of human beings for their survival through better biological and technical activities. It not only has the basic characteristics of the general landscape, but also highlights the results of the interaction of human and nature. In the context of developing modern agriculture, the landscape pattern of agriculture has changed greatly. This paper reviewed on the three aspects: the current situation of agricultural landscape pattern, in fl uence of agricultural modernization on the evolution of landscape pattern and ecological effects of agriculture landscape pattern change. Then, the existing problems in the current researches are analyzed, and the development trend of agricultural landscape pattern is prospected for the later research.

agriculture; landscape pattern; ecological effect; research progress

S181

：A

：1006-060X（2017）07-0120-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.033

2017-03-31

湖南省环境保护厅资助项目（LSHB2015K36）

黄 霞（1986-），女，湖南长沙市人，硕士研究生，主要从事生态规划研究。

葛大兵