景觀生態學教學內容體系構建的若干思考

　　景觀生態學屬于一門新興而蓬勃發展的學科，學科研究報告的數量逐步增加，相關專著、教材不斷面世。然而，面對不同的專業，景觀生態學的本科教材在內容取舍和深度確定上差異較大。對篩選景觀生態學的知識點、組合知識群、構建教學內容體系和實習內容，國內學者進行了可喜的探索。徐化成先生率先編寫了我國第一本景觀生態學教材，郭晉平教授和周志翔教授于2007年領銜主編了森林資源類本科專業的景觀生態學教材。 
　　森林資源類本科專業新版的景觀生態學教材體現了學科發展的前沿性、科學性和完整性，進一步提高了景觀生態學的教學質量。教材的不斷更新是教學過程延續和學科發展的必然結果。筆者結合景觀生態學教學過程的體會和經驗，圍繞森林資源類本科專業景觀生態學教學內容和實習內容的取舍，進行了深入的思考和探討。 
　　 
　　一、景觀生態學教學的整體目標 
　　 
　　依據北美學派、歐洲學派和中國大陸學派的基本理論，以及森林資源類本科專業人才培養的特點，景觀生態學教學的整體目標是圍繞景觀空間理論、景觀規劃理論和景觀生態建設理論，組織理論教學和完成實踐教學過程。具體而言，就是了解景觀空間格局與生態過程之間的關系、有序的人類活動對景觀演變的驅動功能與景觀管理的關系、景觀多重價值的協調表達與景觀規劃的關系。 
　　 
　　二、景觀生態學教學內容體系構建的基本原則 
　　 
　　景觀生態學以中尺度的景觀為研究對象，其理論體系的建立以普通生態學、地理學和系統科學為基礎，屬于新興學科。景觀生態學教學內容體系的構建應考慮下列原則：(1)整體觀；(2)基礎性與前沿性；(3)景觀空間構型描述模式與景觀功能、動態變化的關系；(4)景觀演變驅動力與景觀管理的內在聯系；(5)理論與實踐相結合，特別是要凸顯景觀多重實踐的價值。 
　　 
　　三、景觀生態學教學知識點的篩選和學科內容體系的構建 
　　 
　　基于國內外景觀生態學教材和相關專著內容的構建體系(徐化成，1996；傅伯杰等，2001；Turneret al.，2001；Gergel&Turner，2002；肖篤寧等，2003；余新曉等，2006；郭晉平和周志翔，2007；鄔建國，2007)，以及當今景觀生態學主要學派的理論體系和聚焦的學科問題(肖篤寧等，2003；Monica et al.，2006；鄔建國，2007)，結合景觀生態學學科研究的前沿動態和實施教學的效果，根據景觀生態學學科內容的4大模塊，即結構、功能、動態和景觀管理，遴選景觀生態學教學的知識點，提出從教學層次性和教學內容側重點2個方面對教學內容進行標識，構建較為完整的學科內容體系。 
　　 
　　(一)緒論 
　　掌握景觀和景觀要素的概念和特征、景觀生態學的定義和內涵、景觀生態學的研究對象和內容；比較景觀生態學中歐洲、北美和中國大陸學派的基本觀點；了解景觀生態學的發展進程及其研究和學習的方法。 
　　 
　　(二)景觀生態學的基本理論框架 
　　掌握等級系統理論、空間格局與景觀過程、尺度及其效應、空間鑲嵌與邊緣特征、景觀連接度與滲透理論、島嶼生物地理學與集合種群理論、源—匯系統理論(陳利頂等，2006)；理解景觀生態學基本原理，包括景觀系統的整體性與異質性、格局過程關系、尺度分析、景觀結構鑲嵌性、景觀生態流與空間再分配、景觀演化的人類主導性、景觀的多重價值與文化的關聯。 
　　 
　　(三)景觀格局形成因素的辨識 
　　從一系列尺度辨識非生物的(物理的)和人為的因素對景觀格局的影響，從小尺度辨識生物因素(特別是植被)對景觀的影響。一般認為，地質地貌和地帶氣候提供了景觀格局形成的物理模板，而人類活動、生物生命過程與土壤相互作用則在此基礎上形成各種相適應的景觀空間格局(鄔建國，2007)。 

　　此外，還應注意景觀格局的形成原因、機制隨空間尺度而變化的規律。一般認為，景觀格局的成因應理解為地質地貌、氣候、土壤、植被和干擾等因素的復合作用。所以，應掌握常見干擾的種類、性質和生態效應。 
　　 
　　(四)景觀結構與空間格局 
　　景觀結構與空間格局是揭示景觀生態過程和優化景觀功能的基礎。景觀結構是指景觀要素類型、多樣性及其空間關系。而景觀格局則是指景觀要素的空間分布和組合配置。 
　　通常，以斑塊一廊道一基質模型作為認識景觀結構的基礎描述語言；對河流網絡、防護林網絡和人工景觀如公路鐵路密集網絡的景觀結構，主要借助網絡一結點模型加以分析；對自然保護區等地區，以生態安全格局模型揭示景觀中潛在的由某些關鍵性的局部、位置和空間聯系所構成的必需的生態安全格局(俞孔堅，1999)。據此，教學內容要求包括掌握斑塊起源、大小、形狀、鑲嵌、斑塊化與斑塊動態，廊道起源、廊道結構特征、廊道分類，基質的判定、孔隙度和邊界形狀，景觀異質性(肖篤寧等，1997)、網絡等結構特征及其生態效應，景觀構型的確定方法，以及景觀結構要素的影響因素。此外，在Forman的斑塊—廊道—基質模型和生態網絡的基礎上，依據宗躍光等提出的“斑塊—廊道—網絡—基質—景觀體”結構語言模型，從斑塊、網絡、基質和景觀體4個層面認識現代城市景觀的結構特征。 
　　景觀格局是景觀異質性的重要表現，同時也是各種生態過程在多種尺度上作用的結果。因此，教學內容要求包括掌握景觀格局的5種基本類型(Forman，1990)，并借助定量分析方法，從單一斑塊特征、單一景觀要素的格局和景觀鑲嵌體的特征等角度，揭示景觀格局形成的原因及其變化的趨勢。 
　　 
　　(五)景觀過程與景觀功能 
　　教學內容要求包括：辨析景觀過程與景觀生態流的聯系和區別；掌握景觀過程的基本動力和媒介物、景觀生態流的5種基本形式(空氣流、水流、養分流、植物流和動物流)和運動格局，以及連接度與連通性的概念及生態學意義；分析景觀結構(景觀要素類型及其分布格局)對景觀生態流、景觀要素間相互作用的影響機制和生態效應；認識景觀結構對生態過程的影響，以及景觀中的文化過程，即人類文化與景觀建設、農田景觀、城市景觀、鄉村景觀、城鄉過渡景觀的關系；了解景觀要素的相互作用與依存，景觀結構與功能的相互影響及其與尺度的聯系。 
　　 
　　(六)景觀的動態變化
　　教學內容要求包括：掌握景觀穩定性的概念和影響因素，斑塊動態與景觀變化的驅動力，以及景觀變化的基本類型、空間過程及其變化模式；了解景觀變化的動態模擬方法；認識到景觀變化是人類活動和自然過程雙重影響的結果，理解景觀變化的關鍵在于認識生態系統的空間構型如何影響轉移斑塊。 
　　景觀碎裂化(亦稱破碎化)是景觀變化的主要表現形式之一。因此，教學應基于景觀組分邊界特征(常禹等，2004)，分析景觀碎裂化過程的成因和生態效應；應從斑塊數量、形狀和內部生境理解景觀碎裂化過程；還可從景觀碎裂化3大過程加以分析(由暢等，2006)，包括(1)景觀要素斑塊特征的破碎化，即首先改變組分邊界特征，進而由邊緣效應改變生境特征，最終影響到生物多樣性的分布格局；(2)景觀異質性碎裂化，即斑塊數量顯著增加和景觀要素類型趨于更加豐富；(3)景觀要素空間相互關系碎裂化，即在景觀格局中，景觀斑塊要素彼此被隔離，形成孤立島嶼。同時，在景觀碎裂化進程中，景觀邊界變化是表征景觀進一步退化的主要生態過程，認識該生態過程需綜合分析景觀邊界數量、長度、景觀要素形狀、分維特征、景觀多樣性和復雜性等指標。 
　　 
　　(七)景觀生態分類與評價 
　　景觀生態系統分類是研究景觀結構和功能的基礎，同時也是景觀規劃與管理的前提(王仰麟，1996)。因此，教學內容要求包括了解景觀分類的原則、方法，以及景觀生產力、景觀生境適宜性、景觀生態服務和景觀美學評價的要點和一般方法；掌握景觀評價的基本內涵、評價內容、指標體系、工作步驟和基本方法等。 
　　 
　　(八)景觀生態規劃與設計 
　　教學內容要求包括：了解景觀生態規劃概念、原則、目的和任務；掌握景觀生態規劃與設計的類型；熟悉景觀生態規劃與設計的內容、方法和步驟(王軍等，1999)；區分景觀格局優化(韓文權等，2005)與景觀要素規劃；掌握景觀生態規劃的要點，其中斑塊規劃應考慮其大小、形狀、類型、位置、邊緣和數量等指標，廊道規劃應考慮其數目、構成、寬度和形狀等指標；明確景觀格局規劃應介紹景觀基本格局的關鍵、必需組成要素以及Forman提出的“集中與分散相結合”的最優景觀規劃格局；熟悉自然保護區、森林公園、林區景觀的規劃內容和設計方法，了解城市綠地、濕地、鄉村景觀規劃的途徑、內容和設計步驟，掌握區域生態旅游開發的基本模式、生態旅游區的景觀格局分析內容和旅游區規劃設計的途徑。 

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　　景觀數量分析方法是景觀生態學教學的難點之一。為了分散教學難點，建議將景觀中單一要素特征、單一景觀要素分布和景觀鑲嵌結構(張金屯等，2000)，如景觀的斑塊特征、景觀異質性、景觀格局等內容，放在景觀結構與空間格局這部分講授；將有關景觀格局動態變化趨勢特征的主要數量分析方法以及景觀動態模型的種類和應用實例，放在景觀動態變化的章節中講授。 
　　 
　　四、景觀生態學野外景觀空間格局考察和實習內容的遴選 
　　 
　　(一)景觀空間格局的野外考察 
　　1、實習目的 
　　景觀空間格局野外考察的實習目的是：識別景觀結構的組成以及不同的景觀要素；掌握景觀生態學實地調查的方法和景觀類型圖的編制過程，包括把原始信息如衛星影像、航片、地形圖或專業圖件等編制成景觀圖的方法和技術要點；培養森林資源類本科學生的綜合分析能力和歸納能力；在此基礎上，要求學生能夠認識景觀的等級結構特征，能夠分析人類活動與景觀結構、功能的相互關系，并且掌握景觀異質性的維持和管理途徑。 
　　2、實習原理 
　　景觀生態學所有的研究均建立在景觀結構研究的基礎上，一般都是借助景觀要素特征分析景觀結構。(1)斑塊面積是景觀結構最易識別的特征。斑塊面積影響斑塊內部能量和營養物質的分配、貯存，還影響生物物種的數量。通常，一種結構要素如果其面積穩定且持續增加，其就是穩定的；否則，就是脆弱的。(2)斑塊形狀亦是重要的結構特征。斑塊形狀愈復雜，斑塊與外界的接觸愈多，則內部環境愈小，不利于內部種的保護。(3)生境碎裂化是現實景觀的一個重要特征。生境碎裂化與自然變化、人類干擾密切相關。許多瀕危物種、營養級位序較高或熱帶雨林地區的物種，均需大面積的自然生境才能持續生存。而且，景觀碎裂化是景觀異質性的一個重要組成。所以景觀碎裂程度可用斑塊的密度、生境碎裂化指數等指標來說明。 
　　對衛星影像和航片來說，可以通過灰度不同的斑塊來提取和采集信息；可以通過實地調查來辨識不同斑塊所反映的地表特征，如林地、農田、草地、水體和城鎮等。因此，根據調查目的，應要求學生在專業圖件或地形圖上重新勾繪景觀要素的邊界，然后計算不同景觀要素的組成特征，以加深學生對景觀生態學課堂講授理論的理解。 
　　 
　　(二)實習內容的遴選 
　　實習內容主要包括景觀結構單元的調查與分析、景觀空間格局的辨識、景觀功能的測定和景觀的分類評價等。要求學生結合實地調查，區分斑塊、廊道和基質3種景觀要素，并在專業圖上加以勾繪，然后計算出主要景觀格局的特征指數，如斑塊數量、周長、面積、形狀指數、分維數、分離度指數、多樣性指數、均勻度指數、優勢度指數；結合景觀要素識別、判斷實習地區景觀要素的構型，并計算網狀景觀的連通性；區別不同類型的森林群落，實測景觀種子流、熱量流、水分和土壤流的強度和方向，說明景觀生態流與景觀結構間的生態關系；基于地貌類型和植物群落類型或者景觀多樣性指數和景觀優勢度指數，采用聚類分析等方法，進行景觀分類，綜合分析景觀的健康狀況和功能價值。 
　　此外，針對景觀野外調查或實驗操作面臨的實際困難(沈澤昊，2004)，如實驗難以真正地重復、無法控制多個獨立變量、中尺度景觀導致實驗操作困難等，可選擇計算機模擬實驗，以輸出不同條件下的景觀變化預測結果。 
　　 
　　(三)基本技能的要求 
　　1、依據斑塊、廊道、基質的概念和判別標準，能區分和認識一個區域或景觀的景觀構成要素，能分析景觀空間格局的驅動因素； 
　　2、掌握景觀數據的常規采集方法、主要景觀要素斑塊的特征、單一景觀格局和景觀異質性、景觀動態變化趨勢的數量分析法，以及所在地區景觀結構與空間格局的野外調查方法和步驟； 
　　3、了解景觀生態規劃與設計的主要類型及其規劃內容和具體步驟。 
　　 
　　五、展望 
　　 
　　景觀生態學教學知識點的篩選和學科內容體系的構建，應兼顧林學、森林資源保護與游憩、園林、水土保持與荒漠化防治等專業的不同特點，既要選擇森林資源類專業必需的知識點、知識群，還要以小字體印刷方式增加景觀生態學的一些研究成果、研究方法和案例分析，以滿足不同專業學生學習景觀生態學的需求。此外，如何界定清楚本科教育與研究生教育不同層次的景觀生態學教學內容，也是一個需要思考的問題。總而言之，從景觀尺度培養森林資源類本科學生的生態意識，促使學生自覺地運用景觀生態學的理論與方法去分析和處理社會經濟發展中所面臨的具體問題，是景觀生態學教學任重而道遠的責任。