绪论

1.1 研 究 背 景

生态环境是人类社会经济系统赖以生存的物质基础和实现可持续发展的重要保障，然而随着社会经济的发展、人类对自然资源的过度利用，使得许多生态系统出现退化，继而引发了一系列的生态环境问题，如水资源和能源短缺、水土流失、森林减少、环境污染、生物多样性丧失、土地荒漠化等。尤其是在生态环境脆弱的区域，沙化、石砾化、盐碱化、水土流失、肥力下降、干旱化、石质化、植被退化、土地适宜性降低、灾害频度和强度增加等问题更是日渐突出。这些不同类型的脆弱表现都是与人类生产生活活动及历史发展过程相互联系和相互作用的，最终在经济社会方面表现出的结果大体一致，即农业生产能力低、工业落后、经济贫困等。国家环保总局于2006年6月5日，即第三十五个世界环境日上，首次对外了《中国生态保护》白皮书，指出我国生态环境脆弱，其中生态环境脆弱区占国土面积的60%以上，这些严重阻碍了我国实现可持续发展的进程[1]。

杂谷脑河位于岷江上游，是岷江上游重要的一级汇水河流之一。杂谷脑河地区植被多以高山暗针叶林为主，该区域森林资源极为丰富，是我国重要的用材林区，也是重要的水源涵养林区，更是目前"天然林资源保护工程"(以下简称"天保"工程)实施的主要区域之一，为我国岷江上游生态屏障的重要组成部分。

长期以来，该区域森林资源大规模开发利用，以云杉、冷杉为主要优势树种的原始暗针叶林被采伐，随后进行以云杉为主要树种的人工更新；同时，白桦等阔叶先锋树种的天然更新也普遍而大量地发生。20世纪80年代以后，随着原始暗针叶林可采资源日趋减少，森林采伐量与更新面积也迅速下降。1998年，天然林资源保护工程正式启动，川西森林禁伐封育。在经历大规模采伐、人工更新及禁伐封育后，高山景观格局都发生了深刻变化，原有天然林、不同恢复阶段的人工林、天然次生林共同形成了目前的林分镶嵌分布格局[2， 3]。

目前，杂谷脑河流域生态问题较为突出，主要问题总结如下。

1. 生态环境复杂、生态系统较为脆弱

杂谷脑河流域集中了资源丰富、环境复杂、生态脆弱等特点，受该地区地质条件的影响，该区具有岩体破碎、地层复杂，地势相对高差悬殊、山体欠稳，地质基础弱、地震带活动频繁等特点。从而使该区生态环境极其脆弱，地震、滑坡、崩塌、泥石流等山地自然灾害频繁发生，是我国典型的山地型生态脆弱区之一[4， 5]。

2. 人为破坏严重、生态系统功能退化

随着杂谷脑河地区人口数量的增长和社会经济的发展，大量开矿、修路等人类活动也使得林地被大量侵占。长此以往，不合理的土地利用方式对该区生态系统造成了破坏，生态结构组成也发生了变化，天然林和高覆盖度草地急剧减少，生态环境质量下降，土地退化和沙化现象突出；同时，鼠害虫害对草地的威胁也随之加重，加剧了草地退化和沙化的速度。以上诸多问题的出现，加快了生态系统功能削弱、退化的速度[6]。

3. 落后的农业生产加速生态功能退化

杂谷脑河地区虽然农业开发历史悠久，但是由于地处偏远、自然条件恶劣，区内经济和文化发展水平低，农业生产较为原始和落后。

杂谷脑河流域为干旱河谷区域，地少人多。导致过度放牧、毁林开荒，草地、谷地开荒现象泛滥，除少部分辟为水平梯田外，大多为坡耕地，且多为25°以上陡坡地。由于当地丢荒或炼山等粗放管理，水土流失也十分严重，既加剧了土壤退化与旱化，又使河谷生态环境更趋干旱，甚至迫使干旱河谷范围日益扩展[4]。随之带来了加快土壤沙化的速度、增加了滑坡和泥石流的风险、破坏了物种多样性的保持等诸多生态问题[7]。

1.2 相关概念的解释

1.2.1 景观

景观的定义可概括为狭义和广义两种。狭义景观是指几十千米至几百千米范围内，由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元。而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体称为区域，狭义景观和区域可统称为宏观景观。广义景观则指出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。显然，广义景观概念强调空间异质性，其空间尺度则随研究对象、方法和目的而变化，而且它突出了生态学系统中多尺度和等级结构的特征[8]。

1.2.2 景观格局

景观格局通常是指景观的空间结构特征，它包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置。现实中，景观格局往往是许多因素和过程共同作用的结果，故具有多层异质结构。在景观生态学中，常涉及多种生态学过程(关于事件或现象的发生、发展的动态特征)，由于格局与过程往往是相互联系的，即景观格局影响着生态学过程，因此通过研究景观格局可以更好地理解生态学过程。

景观格局是景观异质性的具体表现，同时又是包括干扰在内的过重生态过程在不同尺度上作用的结果。景观镶嵌格局在所有尺度上都存在，且都是由斑块(patch)、廊道(corridor)和本底(matrix)三种景观元素构成，即所谓的斑块–廊道–本底模式。

景观格局作为景观生态学研究的基本内容，是景观生态学从理论研究深入到实际应用的新型产物，通过分析区域土地生态特征，以对它们进行判断、综合与评价，可以设计出与区域自然条件相协作的生产方式和生态结构，从而提出生态系统管理的途径与措施[9]。

景观格局主要研究群落斑块、景观要素、景观斑块等的空间变化规律及其影响因子，以及它们的生态关系。格局研究包括不同的尺度，如个体生长状况所造成的分布格局、植物种群对环境变化直接反应而产生的格局、植物间的相互关系或植物和动物间相互关系而产生的群落格局、多样的植被类型，以及分类单位在全球范围内的景观格局[10]。

景观格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，一般是指空间格局。不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型和聚集型分布。景观格局是景观异质性的具体体现，又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。景观格局可以有规律地影响干扰的扩散、生物种的运动和分布，营养成分的水平流动及净初级生产力的形成等。景观单元间的空间组合对通过其中的生态流有重要的影响，如不同的景观单元对营养成分的滞留和转化有不同作用。景观作为一个整体，具有自身的格局和功能，格局和功能在外界干扰和景观内部各组成要素本身的自然演替作用下不断发展变化。景观格局是由景观中异质性景观要素的种类、数量、规模、形状及其空间分布模式决定的。景观异质性是产生景观格局的基础和主要原因，即景观异质性导致景观格局的存在，而景观格局是景观异质性的具体体现，它决定着资源和物理环境的分布形式和组分，并制约着各种景观生态过程。景观生态学注重研究景观空间格局的形成、动态及与生态学过程(如种群动态、动物行为、生物多样性、生态生理和生态系统过程等)的相互关系，这是景观生态学的显著特征之一[11]。

1.2.3 生态脆弱性

生态脆弱性研究涉及社会系统、自然生态系统和社会生态耦合系统三大类，由于各项研究背景不同，对其概念的理解各不相同 ，故脆弱性的概念较难明确[12， 13]。

本节脆弱性概念引用IPCC第三次评估报告：即系统容易受到气候变化造成的不良影响或者无法应对其不良影响的程度，是系统外在气候变化的特征、强度、速率、敏感性和适应性的函数，这是目前被广为接受的脆弱性定义[12]。

目前为止，多数学者认为脆弱性研究的基本内容包括系统变化的评估、系统响应变化的敏感性评价、变化对系统造成的潜在影响估测，以及系统对变化及其可能影响的适应性评价[12]。

生态脆弱性研究涉及诸多要素。首先是暴露，即系统接触外在气候变化的特征、强度和速率；其次是敏感性，是系统感受和响应气候变化直接或间接，有利或有害影响的难易和灵敏程度；再次是适应性，即自然或人类社会对已经或预期要发生的气候变化事件及其可能的影响采取适当的措施，从而趋利避害的能力和行为[12]。

1.3 相关研究现状及进展

1.3.1 景观格局研究

经查阅相关资料显示，国外关于景观格局的研究起步较早。Forman等于1979年对美国新泽西州濒海平原松栋林景观组成与格局进行了研究，较为系统和