农业生态学 王建武2014ppt课件 第二章 农业的基本生态关系第五节-王建武20141011

1景观生态系统群落种群个体2第一节

个体生态学关系第二章农业的基本生态关系第二节

种群第三节

群落第四节

生态系统第五节

景观生态关系一景观及其空间结构二景观功能三景观动态景观生态关系第五节四景观生态学理论景观生态学自1939年由特罗尔(Troll)提出后，发展十分迅速，已成为生态学一重要分支，并且已形成一套自己的理论，为生态学的发展提供了一个全新的空间。景观生态学呢？景观生态关系第五节“景观”的三种理解：1.视觉美学

在欧洲，“景观”一词最早来源于《圣经》中，用来描述耶路撒冷城美丽的景画。与“风景”同意。例“黄山”、“泰山”、“苏州园林”。2.地理学

景观是地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的综合体。3.景观生态学研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科。景观生态关系第五节A.桂林山水景观B.美国亚利桑那洲大峡谷景观C.美国威斯康星大学Curtis草地景观D.内蒙古草原景观E.北美的Sonoran荒漠景观F.亚洲温带荒漠景观一角

按照人为干扰状况将景观分为五种类型：天然景观：由于天然干扰产生的天然植被，不存在人为干扰。管理景观：有人定居，并对天然植被进行管理。农田景观：大多数是农田，也有一部分管理植被。城郊景观：由农业、城市化和管理植被组成的混合体。城市景观：城市化和工业化为本底，存在少数植被。景观生态关系第五节景观生态学研究的主要对象、内容及基本理论

景观生态学研究的基本方法“3S”技术在景观生态学中的应用遥感（RemoteSensingRS

）——信息采集地理信息系统（GeographicalInformationSystemGIS)——信息管理全球定位系统（GlobalPositionSystemGPS

）——信息定位景观生态学研究的基本方法（一）遥感1、什么是遥感？遥感：是指通过任何不接触被观测物体的手段来获取信息的过程和方法，包括航片、卫星影、热红外图像等。遥感技术：通过航空或航天设备（飞机、人造卫星等）携带各种传感器，如光谱探测仪、多波段扫描摄像仪、雷达发射接受器等，记录地物光谱特征的技术。

空间对象（实体）的遥感影像表达遥感传感器平台传感器景观生态学研究的基本方法2、遥感技术的基本原理不同的地面物体，其理化性质、空间结构不同，所反射、吸收和发射的电磁波的波长、强度、能量之组合特征明显不同。对地球表面地物光谱（光谱扫描仪）或温度（红外扫描仪）特征的记录，通过计算机的数据或图像处理分析地表特征。景观生态学研究的基本方法3、分类可见光遥感红外遥感微波遥感被动式遥感：光谱扫描仪、宽幅摄像机

主动式遥感：雷达探测仪

传感器功能不同和电磁波能量来源

航空遥感航天遥感

飞行器的高度和速度

遥感器所接受的光谱范围景观生态学研究的基本方法4、遥感的组成传感器(sensor):收集目标物所反射或者发射的电磁波信息的装置。如多波段照相机、电视摄影机、多波段光谱扫描仪、电荷耦合器、红外光谱仪等。载体(carrier)：飞机、卫星指挥系统：计算机系统卫星定位与定轨遥感信息传输目标提取与识别(自动化、智能化)数据处理(高光谱、高分辨率、雷达)分发多源数据融合与集成遥感成像机理与模型用户各应用部门SPOT5全色波段图像（5米）SPOT5全色波段图像（2.5米）中国资源二号全色波段图像（3米）中国资源二号数据于TM融合结果美国IKONOSⅡ

卫星美国华盛顿（1米）中国北京（1米）IKONOS卫星多光谱影像（4米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍隐约可见，花坛信息没有，背景草坪不清晰）IKONOS卫星融合影像（1米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍清晰可见，花坛和背景草坪显示出来，色调自然逼真，连纪念堂柱子的阴影都很清楚）西班牙马德里体育场（0.61m）罗马梵蒂冈大教堂,0.7m,真彩色机载激光扫描技术DEM+CCD影象景观生态学研究的基本方法5、遥感在景观生态学中的应用植被和土地利用分类；生态系统和景观特征的定量化；景观动态以及生态系统管理（如土地利用在空间和时间上的变化）。景观格局上森林斑块越来越破碎化（1940年和2001年电白县）景观格局上森林斑块越来越破碎化（1940年和2001年电白县）深圳市的土地利用变化景观生态学研究的基本方法（二）地理信息系统（GIS）1、何为GIS？地理信息系统是一系列用来收集、存贮、提取、转换和展示空间数据的计算机工具。2、GIS工作原理

GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。GIS基本功能的实现过程文件图表数据获取

原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出

制图、表格

交互展示

结构化数据空间数据库1metercolorinfraredwithsoilsovertopCannowidentifysoilproperties图形叠加获得农场空间异质性资料SmallFarmManagement

Example1:FieldMappingBenefit:Reductioninrent;soilmapshelptoexplainproblemswithyield,drainage,nutrientsSmallFarmManagement

Example2:NutrientmappingAlsocompaction,pestcounts,disease,(present/absent),waterquality(N,P,pH),etc.PhosphorusDistributionNitrogenDistributionGPS’edsite-specificsamplingwatershedManurestorageGPSsamplingpoints############################SalemRiversamplingpointsHighnitrogenNormalnitrogenBenefit:Possiblereductions/changesinapplications景观生态学研究的基本方法3、GIS的组成硬件：计算机软件：提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具人员

数据景观生态学研究的基本方法4、GIS的功能数据输入（数字化、规范化和数据编码）、存储、编辑；操作运算：数据格式转换、多边形叠加、拼接、剪辑、数据运算等；数据查询、检索：查找和选取所需数据；应用分析：空间信息量测与分析、统计分析、多要素综合分析等；数据显示、结果输出数据更新景观生态学研究的基本方法5、GIS在景观生态学中的应用景观单元数量关系分析：不同景观单元的面积、周长等数量特征。景观空间格局分析：不同图斑在空间的分布关系。景观生态规划：河流谷地 缓丘顶部干燥基岩陡峻山坡孤立农家 市井集镇老工业区新工业区景观与聚居地布设部位景观生态学研究的基本方法（三）全球定位系统GPS1、何为GPS？是由24颗人造卫星和地面站组成的全球无线导航与定位系统。具有全能性、全球性、全天候、连续性、和实时性的导航、定位、和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维位置、三维速度，并给出精确的卫星时间基准。SatelliteBaseStationReceiverGPS卫星发送两种码：粗捕获码（C/A码）和精码（P码）。前者是民用的，后者只限于供美军及其盟军以及美国政府批准的用户使用。民用的精度为6.3米

景观生态学研究的基本方法2、GPS系统的组成部分空间部分----GPS卫星星座地面控制部分----地面监控系统用户设备部分----GPS信号接收机一景观及其空间结构二景观功能三景观动态景观生态关系第五节四景观生态学理论一景观及其空间结构

景观是由相互作用的景观要素组成，具有高度空间异质性的区域。景观要素是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。景观要素可分为：

1斑块(patch)2廊道(corridor)3基质(matrix)一景观及其空间结构一景观及其空间结构一景观及其空间结构斑块(patch)

：在外观上与周围环境明显不同的非线性地表区域。例：天空的云、嵌花路面的石子。一景观及其空间结构廊道(corridor)是具有通道或屏障功能的线状或带状的景观要素，是联系斑块的重要桥梁和纽带。例如:树篱、公路、防护林带

作用:将景观分离、将景观连接

1.运输：公路、铁路、运河、输电线等

2.保护：长城、围墙、林带等

3.资源：走廊地带野生动物丰富、植物种类较多

4.观赏：古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤54一景观及其空间结构基质(matrix)是面积大于景观中斑块和廊道的景观要素，它是景观中最具连续的部分，往往形成景观的背景。一景观及其空间结构一景观及其空间结构二景观功能三景观动态景观生态关系第五节四景观生态学理论二景观功能

景观的功能就是景观元素之间的相互作用，即能量流、物质流和物种流从一种景观元素迁移到另外一个景观元素。通过大量的“流”，一种景观元素对另外一种景观元素施加于控制作用。（1）能量流。如热能、生物能（2）物质流。如无机物质、有机物质、水（3）物种流。如各种类型的动植物以及遗传基因导致景观元素之间相互作用的四种媒介物：

（1）风：它携带水分、灰尘、雪、种子、小昆虫、热量等；

（2）水：包括雨水、冰、地表径流、地下水、河流、洪水等，能够携带的物质同上；

（3）动物：如鸟、蜜蜂、可携带种子、孢子等；

（4）人。二景观功能一景观及其空间结构一景观及其空间结构二景观功能三景观动态景观生态关系第五节四景观生态学理论三景观动态

景观动态是指景观的结构和功能随时间推移而发生变化。自然干扰、人类活动和植被的演替或波动是景观发生动态变化的主要原因。一景观及其空间结构二景观功能三景观动态景观生态关系第五节四景观生态学理论四景观生态学理论

景观生态学的理论基础是整体论和系统论，但对景观生态学理论体系的认识却并不完全一致。一般说来，景观生态学的基本理论至少包含以下几个方面:①岛屿生物地理学理论；②等级理论与尺度效应；③自组织理论；④边缘效应与生态交错带。四景观生态学理论岛屿生物地理学理论R.H.MacArthur和E.O.Wilson(1967)提出了著名的岛屿平衡理论。这个理论的建立标志着岛屿生态学的形成。四景观生态学理论岛屿生物地理学理论现象：岛屿面积越大，在岛屿上生活的生物的种类越丰富