景观生态学在林业有害生物控制的研究应用
洪承昊 陈京元 查玉平 蔡三山 王义勋
摘要：中国是一个林业大国，林业有害生物多且发生重，时刻危害着全国林业资源，在此形势下如何保护好、利用好森林生态资源显得十分紧迫。本文综述了近年来国内外有关景观生态学在林业生产生活上的应用，以期通过景观生态学的原理和方法控制森林重大病虫灾害的发生和传播。
关键词： 景观生态学；林业有害生物； 综合控制
中图分类号：S47 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2016）04-0001-06
Abstract： China is a great forest country， the forest pests more and serious， damage our forests resource at all times， how to protect it is a very pressing problem. This article researched home and abroads forest production and living by Landscape ecology theory in recent years， summarized some experiences and results. To expect control fatal forest pests and prevent it spreading in applied Landscape ecology theory.
Key words： Landscape ecology；forest pests；integrate control
景观生态学是生态学的一个分支学科。是以在较大的时间尺度和空间尺度研究生态学问题为特征，在理论体系和分析研究方法上具有较大发展空间，是应用非常广泛的生态学研究方向之一[1]。
中国是一个森林面积总量大国，森林覆盖面积广，跨越度大，海拔落差大，因此造成全国林业有害生物众多，据统计，全国现有林业有害生物8 000余种，其中含34种境外入侵林业有害生物、365种省际传播的有害生物、251种本土严重危害以及139种林业有害植物，2014年全国林业有害生物发生面积达到1 200多万公顷，重度发生面积达到81万多公顷[2-3]。面对如此多的森林病虫灾害，全国森防工作任务重且难度大，特别是松材线虫病、马尾松毛虫以及蛀干害虫等，经过几十年的研究治理，虽然取得了一定成效，但仍然无法有效控制，或是无法达到绿色防控。在提倡绿色防控，综合治理的现代化林业中，维护生态安全，保护生物多样性是森防工作者的重要任务。
1 森林保护现状
1.1 重要森林病虫情况
森林是全球尺度下景观中最为重要的斑块，也是全球生态系统中不可或缺的重要组成，起着涵养水源、调节气候与净化空气等关键作用，与人类生产生活息息相关。但森林也时刻遭受着被破坏的风险，森林环境的破坏将直接导致景观功能的缺失，从而逐渐造成生态系统的破坏，森林被破坏的风险源一是来自自然，二是来自人类本身。在自然条件下，各种病虫灾害等是森林受到破坏的主要方面，在面对交通物流越来越频繁的时代，入侵有害生物和本土主要病虫致使林业生态安全面临着有史以来最严峻的考验。
现阶段，松材线虫病、松毛虫、杨树天牛等仍然是全国主要林木虫害，各级各地森保工作者也做了许多研究、采取了一系列应对措施，但在倡导绿色防控、减少农药使用量的背景下，如何维护森林生态资源和生态多样性，防控措施和技术的发展显得十分艰难。短短的三十几年中，松材线虫病迅速扩展和蔓延，造成全国松林资源的严重破坏，并产生一系列不良的生态后果，经济损失巨大，有报道显示松材线虫病已累计给全国造成直接和间接损失上千亿元[4]。松毛虫在全国危害范围广，是危害松树的重要食叶害虫，一直是各级各地森保工作者的重要研究和防治对象，而随寄主的不同，松毛虫可以分为马尾松毛虫、思茅松毛虫、赤松毛虫等[5]；杨树是我国重要的木材资源树种，适栽范围广，特别是在江汉平原地区，温度高，湿度大，成为杨树食叶害虫高发地区，杨小舟蛾、杨扇舟蛾等是危害杨树的主要食叶害虫，在爆发期，几天内可以吃光杨树叶片、且转移繁殖快，很难及时进行防治[6]；云斑天牛是造成杨树和绿化行道树死亡的重要害虫，由于钻蛀性生活取食，一般较难防治，更有甚者可以蛀断几十年生的大树，给人们造成生命安全隐患。研究者从个体生物学特性、监测与预报技术，到综合防治技术做了一系列相关研究，也取得了不少成果，但每年造成的损失依旧很大[7-8]。
1.2 森林病虫害防治现状
全国林业上主要病虫害仍然在主要造林树种上，如松树和杨树。松材线虫从发现至今，几十年内国内外研究人员做了大量工作，针对其生物学规律、入侵机制、预防和控制措施等方面做了许多报道[8-9]，然而松材线虫病的致死机制仍然存在三种观点，即酶学说、空洞化学说和毒素学说。现阶段也发现了许多对松材线虫具有毒杀作用的药物，如阿维菌素等，以及植物提取物如苦豆碱、花椒属植物提取物等[10-12]，通过树干打孔注射或根部浇灌的方式，对松材线虫具有一定防治效果，但大面积使用存在许多困难。而随着松材线虫潜在适生环境的确定[13]，其作为毁灭森林的首要病虫害，更指明了它危害的地域性和破坏性，对如何控制松材线虫提出了巨大挑战，同样也对研究如何治理松材线虫提供了基础。松褐天牛作为传播松材线虫病的主要媒介昆虫，一直是研究和防控的热点和重点，控制松褐天牛的种群数量和传播扩散也被研究者的高度重视，现阶段大面积的松林内松褐天牛的控制，主要还是依靠药剂防治，但防治时期的选择随着海拔和地区的不同而差别很大，往往不能一概而论，山区丘陵海拔起伏变化大，人工防治成本较高，机械喷洒存在较多的安全隐患而不能大面积推广。
松毛虫是全国分布最广的松树的食叶害虫，由于南方各地在营林造林上多选用松树，立地条件的差异造成树势较差，加之人为活动强烈，以往农药的大面积过量使用，造成林斑破碎化严重，景观单一，致使生态系统功能丧失，松毛虫爆发严重。现阶段仿生农药的使用，例如灭幼脲、阿维菌素和白僵菌等，虽减少了毒性，降低了成本，但频繁的使用仍旧会对其他昆虫造成破坏，污染环境而破坏生态平衡[5]。
而其它食叶类害虫和蛀干害虫，例如杨小舟蛾与云斑天牛。一些学者开展利用生物药剂阿维菌素、苏云菌芽胞杆菌和苦参碱进行防治工作[14-15]，取得了很好的防治效果，利用天敌昆虫白蛾黑基啮小蜂寄生杨小舟蛾控制种群数量[16]，可以有效降低越冬种群基数，达到控制后续第3、4代危害的目标。云斑天牛是直接导致杨树中空死亡的重要害虫，利用注干药剂氧化乐果、甲胺磷乳油等可以取得一定效果，还有插磷化锌毒签防治云斑天牛幼虫，树木灌根、树干涂环等方面都具有一定药效[17-18]。而利用物理方法进行防治研究很多，例如利用诱捕器、灯光诱杀和声波干扰进行种群控制，更可以干扰昆虫取食行为、降低昆虫体内酶活性和降低产卵量等[19-20]。最成功的是辐射不育技术，尤其在鳞翅目有害生物的控制上取得了很大的进展[21]。
生物防治是利用一种生物防治另一生物，分为以虫治虫、以鸟治虫和以菌治虫三大类。是利用生物之间共生或寄生关系，达到种群平衡。例如通过释放寄生性天敌，管氏肿腿峰、姬蜂、花绒寄甲等在一定程度上可抑制天牛数量[22-23]。大斑啄木鸟在育雏期间的食物29%～58%来自天牛幼虫[24]，对天牛种群数量的控制起到较大作用。白僵菌和苏云金杆菌等，对天牛和食叶害虫都具有一定的致病力和防治效果[25]。
然而，当伴随着人们对绿色生活和生态安全观念的逐步加强，强调消灭有害生物就显得不适合生态文明的需求，在维持生态健康，保护生物多样性的原则下治理有害生物，寻求新的解决方案，需要拿出新的手段和措施。
2 景观生态学与森林保护
2.1 景观生态学研究范畴
景观生态学研究最早起源于北美[26-27]，经过研究学者的不断推进和发展，与理论生态学、道路生态学和恢复生态学等学科有着更多的交叉，集中体现了与地理信息学、统计学、系统学和数学建模等学科领域的交叉发展成果[28]。通过几十年的发展和更新，在各领域的应用越来越明显，特别是在一些重要领域，例如自然保护、生态恢复、生态系统管理、土地规划利用和可持续性的利用等，森林资源作为自然保护重要的组成部分，在很大程度上促进了森林保护学科在理论、方法和实际应用等方面的发展[29-30]。
景观结构从组成单元上包含三个要素：斑块（patch）、廊道（corridor）和基质（matrix）。然而对于不同观察尺度和研究对象，斑块、廊道和基质又是相对的。景观结构的划分有助于对结构和功能的研究，便于比较时空格局的改变而引起的变化。森林生态系统作为一个完整的生物链，有着特定的生物组成和景观格局，然而随着时空变化相对并不固定的。通过已开展的研究可以将其归纳为几个主要方面，包括森林景观格局评价、景观格局和森林有害生物种群关系、森林景观格局和功能、景观模型等[31-32]。
景观格局评价的一个重要内容是安全评价（风险评估），从早期的意外事故发生的可能性分析为主，没有明确的评价和风险表征，整个评价以定性分析为主，到环境风险评价，主要针对化学污染，风险受体为人体健康[33-34]，再到现阶段从人体健康评价转入生态风险评价，风险因子也从单一化学污染源扩展到多种化学因子及可能造成事故，风险受体也发展到种群、群落、生态系统、流域景观各水平。景观格局和有害生物种群关系研究主要集中在防控理论的创新和景观格局的定量化描述，通过生物种群量的变化和景观格局建立起相关联系，从而期望改变景观格局达到控制有害生物的目的。然而景观的格局确定景观功能，功能的研究却还不能完全符合各种景观的要求，例如自然保护区景观和生态旅游区景观。模型化是最能体现景观生态学跨学科的研究内容，要求地理信息学、计算机科学和3S技术融合，不仅对单因子的情况进行模拟，还可对有害生物、环境气候和人为活动强度等多因子进行综合模拟，具有很广的应用前景。
2.2 有害生物和景观生态学
大尺度研究森林病虫害是森林保护学研究的重要方向，林业有害生物的防控和生物安全及多样性保护与利用的问题上，景观及其组织层次已受到生态学家以及与之有交叉的森林保护学家的广泛重视[35-36]，通过利用景观生态学防控森林病虫灾害。研究景观格局和森林有害生物种群关系之间，通过选取景观结构指标，分析马尾松毛虫和景观格局之间的关系，得出马尾松毛虫与森林景观结构的关系非常密切[37]，景观格局的差异和尺度的不同亦直接导致松材线虫病在地区之间流行与扩散的不同[38-39]。而通过结合森林生物多样性和景观尺度的异质性，达到生态调控森林病虫害。景观中，景观连接度是重要的衡量指标，是生物之间繁衍和生存的纽带，连接度的改变，将导致生物之间迁移交流受到影响，特别是在某种生物种群尝试去满足气候变化适应生存时，增加景观的连接度显得非常重要。而景观中，斑块的不断破碎将形成更多的廊道，斑块的耦合导致连接度不断增强，这些都将极其显著的影响生物的种群数量，所以景观破碎化被认为是引发生物多样性下降的最主要的原因之一。
2.3 与现代信息技术的融合
森林生态系统作为大尺度的研究对象，仅仅依靠单位区域的研究往往不能得到广泛的推广和应用，特别是有害生物随着区域气候带不同、海拔不同而差异较大。地理信息系统作为在景观生态学中一个非常重要的研究技术手段，已经受到研究人员的普遍重视，在借助遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）等技术支持下，可以在大尺度下研究森林景观特征及生物多样性保护，有害生物流行与扩散的规律，还可以对某区域景观安全性做出评价及规划[40-41]，这些已经成为研究景观生态学的基础手段。随着科技进步发展，遥感精度不断提高，已可以实现森林资源的实时监控，包括森林火灾和病虫害；借助地理信息系统平台技术，模拟景观格局的变化，采取多种因子分析，达到对研究对象的分析和预防，模型的构建对森林重大病虫害的预测预报尤为重要，有学者应用空间直观景观模（LANDIS），模拟不同虫害干扰强度下森林景观的长期变化，统计寄主的分布面积以及物种格局变化；应用景观尺度的动物种群模型（LAPS），研究了环境容纳量对种群动态的影响[42]；并提出景观尺度和结构与有害生物种群密度和分布动向之间的有作用关系，总结出景观格局和有害生物空间分布之间的关系可能是在一定景观水平模型上的[43]，未来景观生态学中模型的构建可能是发展的方向之一[44]，也是较大时空尺度研究的重点手段。
3 基于景观生态学的思考
3.1 人为活动与森林保护
人类是生态环境的主导者也是生态安全的破坏者。外来入侵生物种类越来越多，危害范围越来越广，除去自身扩散能力，多数原因还是人为传播或被动扩散。松材线虫病作为全国松林首要危害，松材线虫的携带寄主松褐天牛可借助松材、松苗和疫木制作的木质包装材料等，通过外运的方式作远距离扩散，传入到一个新的地区，交通的便利，造成人为的病材外流控制难度大，致使线虫病不断向外扩展，蔓延趋势得不到抑制，几十年内扩散速度惊人。
近年来生态旅游开发过度，一些自然保护区也正在受到破坏，森林生态安全直接受到威胁。加之城镇化进程的加速，原本核心区和缓冲区正在逐步萎缩，景观破碎化严重，致使景观功能的逐步丧失，生态平衡遭到破坏，外来有害生物逐渐侵入本土，替代本土生物并成为优势种群，对区域性的生态安全造成不可逆的损害。其次随着国家重大工程和重大战略项目实施，我国土地类型格局产生了巨大变化，并且基质、廊道和斑块转换频繁，而土地覆盖变化对陆地生态系统的结构及功能产生很大影响，特别是对森林生态系统产生了不可逆改变，从而改变陆地植被生物量及生物种群特征[45]。
3.2 急需解决的问题
通用的景观定义认为景观是由一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异型性区域，具有经济、文化和生态的多重价值，其空间尺度在数公里到数十公里，广义的景观则指出尺度从微观到宏观，因此景观生态学的研究存在尺度问题。确定研究尺度不仅是要确定空间尺度，还需要确定时空尺度，而景观生态学研究本身就是一个累积并且漫长的过程，如何找准契合研究对象的时空尺度，也是我们需要认真思考和研究的问题。在应用到森林保护领域，还应考虑研究对象的生物学规律、适生性及其与景观元素之间的互作关系。例如寄主斑块的边缘效应，有害生物的时空分布特征等都会直接影响研究的尺度。
资源有限。以森林生态景观为对象，应用景观生态学原理和方法所做的实际研究工作很有限，特别是在防控森林重大病虫灾害寥寥无几。生态过程是一个长期漫长的演变过程，需要长期累积的资料和相关技术手段的支持，加之过去对森林一、二类普查资料的收集和保存不完善，森林病虫灾害的记录不完整，有部分数据已经丢失，这对从较大时间尺度上研究森林生态问题造成了很大阻碍。其次由于研究经费和地方政府的支持得不到长期的保证，加之以往对森林病虫灾害的不够重视，也导致森林景观生态研究中仍有许多空白。
森林景观生态模型构建。景观生态学的一个重要方向是模拟生态环境，对预防和预报生态安全起到警示作用。然而模型构建存在时空问题，只有通过较长时间幅度的资料研究，才能总结归纳出历史发展趋势，通过几年或是十年而推绎出几十年的规律是不符合规律的，同样在空间尺度上，不能通过几公里或十公里的研究推绎出几十公里或是上百公里的范围规律。模型的构建和模拟还需要基于相同尺度，在确定研究对象和研究尺度后，数据资料收集整理工作尤为重要，一个好的生态模型可以基本真实的模拟出过去和未来的生态变化；在这方面科研工作者还缺乏能力，并且在有限的已经建立的模型中，能完全阐述景观结构与功能的变化、揭示景观演变过程与种群之间的关系方面仍显不足。其次尺度之间的演绎变化更是需要更多的投入和研究。
4 展望
目前景观生态学处于学科迅速发展的时期，在许多国家和地区景观生态学所涉及的研究领域都得到了广泛重视，研究水平和范围也在不断扩大。与之相关的研究领域也在逐步得到发展，在景观格局和过程关系的研究基础上，有害生物作为森林生态系统重要的组成部分和研究对象，应该得到更多的研究和深入，昆虫种群动态和景观格局之间的关系、异质性的景观体现出的生态作用功能、构建基于种群或风险受体的模型等都是研究的重要发展方向。
其次需要强调辅助政府决策功能。景观生态学主要目的强调土地规划利用，强调人类和自然的协调性。因此景观生态学可以为土地利用提供理论基础，并且可以评价和预测与之带来的生态风险，反之亦可用景观规划设计检验理论的真假。在承接政府职能，发挥林业科技的作用，给予政府咨询建议方面，为政府机构在制定区域规划、建立自然保护区等决策时，提供生态系统的影响报告，及其带来的土地类型的改变造成的破碎化影响以及有可能造成的生物多样性的下降等，最终都将带来环境的破坏风险。
参 考 文 献
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摘要：中国是一个林业大国，林业有害生物多且发生重，时刻危害着全国林业资源，在此形势下如何保护好、利用好森林生态资源显得十分紧迫。本文综述了近年来国内外有关景观生态学在林业生产生活上的应用，以期通过景观生态学的原理和方法控制森林重大病虫灾害的发生和传播。
关键词： 景观生态学；林业有害生物； 综合控制
中图分类号：S47 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2016）04-0001-06
Abstract： China is a great forest country， the forest pests more and serious， damage our forests resource at all times， how to protect it is a very pressing problem. This article researched home and abroads forest production and living by Landscape ecology theory in recent years， summarized some experiences and results. To expect control fatal forest pests and prevent it spreading in applied Landscape ecology theory.
Key words： Landscape ecology；forest pests；integrate control
景观生态学是生态学的一个分支学科。是以在较大的时间尺度和空间尺度研究生态学问题为特征，在理论体系和分析研究方法上具有较大发展空间，是应用非常广泛的生态学研究方向之一[1]。
中国是一个森林面积总量大国，森林覆盖面积广，跨越度大，海拔落差大，因此造成全国林业有害生物众多，据统计，全国现有林业有害生物8 000余种，其中含34种境外入侵林业有害生物、365种省际传播的有害生物、251种本土严重危害以及139种林业有害植物，2014年全国林业有害生物发生面积达到1 200多万公顷，重度发生面积达到81万多公顷[2-3]。面对如此多的森林病虫灾害，全国森防工作任务重且难度大，特别是松材线虫病、马尾松毛虫以及蛀干害虫等，经过几十年的研究治理，虽然取得了一定成效，但仍然无法有效控制，或是无法达到绿色防控。在提倡绿色防控，综合治理的现代化林业中，维护生态安全，保护生物多样性是森防工作者的重要任务。
1 森林保护现状
1.1 重要森林病虫情况
森林是全球尺度下景观中最为重要的斑块，也是全球生态系统中不可或缺的重要组成，起着涵养水源、调节气候与净化空气等关键作用，与人类生产生活息息相关。但森林也时刻遭受着被破坏的风险，森林环境的破坏将直接导致景观功能的缺失，从而逐渐造成生态系统的破坏，森林被破坏的风险源一是来自自然，二是来自人类本身。在自然条件下，各种病虫灾害等是森林受到破坏的主要方面，在面对交通物流越来越频繁的时代，入侵有害生物和本土主要病虫致使林业生态安全面临着有史以来最严峻的考验。
现阶段，松材线虫病、松毛虫、杨树天牛等仍然是全国主要林木虫害，各级各地森保工作者也做了许多研究、采取了一系列应对措施，但在倡导绿色防控、减少农药使用量的背景下，如何维护森林生态资源和生态多样性，防控措施和技术的发展显得十分艰难。短短的三十几年中，松材线虫病迅速扩展和蔓延，造成全国松林资源的严重破坏，并产生一系列不良的生态后果，经济损失巨大，有报道显示松材线虫病已累计给全国造成直接和间接损失上千亿元[4]。松毛虫在全国危害范围广，是危害松树的重要食叶害虫，一直是各级各地森保工作者的重要研究和防治对象，而随寄主的不同，松毛虫可以分为马尾松毛虫、思茅松毛虫、赤松毛虫等[5]；杨树是我国重要的木材资源树种，适栽范围广，特别是在江汉平原地区，温度高，湿度大，成为杨树食叶害虫高发地区，杨小舟蛾、杨扇舟蛾等是危害杨树的主要食叶害虫，在爆发期，几天内可以吃光杨树叶片、且转移繁殖快，很难及时进行防治[6]；云斑天牛是造成杨树和绿化行道树死亡的重要害虫，由于钻蛀性生活取食，一般较难防治，更有甚者可以蛀断几十年生的大树，给人们造成生命安全隐患。研究者从个体生物学特性、监测与预报技术，到综合防治技术做了一系列相关研究，也取得了不少成果，但每年造成的损失依旧很大[7-8]。
1.2 森林病虫害防治现状
全国林业上主要病虫害仍然在主要造林树种上，如松树和杨树。松材线虫从发现至今，几十年内国内外研究人员做了大量工作，针对其生物学规律、入侵机制、预防和控制措施等方面做了许多报道[8-9]，然而松材线虫病的致死机制仍然存在三种观点，即酶学说、空洞化学说和毒素学说。现阶段也发现了许多对松材线虫具有毒杀作用的药物，如阿维菌素等，以及植物提取物如苦豆碱、花椒属植物提取物等[10-12]，通过树干打孔注射或根部浇灌的方式，对松材线虫具有一定防治效果，但大面积使用存在许多困难。而随着松材线虫潜在适生环境的确定[13]，其作为毁灭森林的首要病虫害，更指明了它危害的地域性和破坏性，对如何控制松材线虫提出了巨大挑战，同样也对研究如何治理松材线虫提供了基础。松褐天牛作为传播松材线虫病的主要媒介昆虫，一直是研究和防控的热点和重点，控制松褐天牛的种群数量和传播扩散也被研究者的高度重视，现阶段大面积的松林内松褐天牛的控制，主要还是依靠药剂防治，但防治时期的选择随着海拔和地区的不同而差别很大，往往不能一概而论，山区丘陵海拔起伏变化大，人工防治成本较高，机械喷洒存在较多的安全隐患而不能大面积推广。
松毛虫是全国分布最广的松树的食叶害虫，由于南方各地在营林造林上多选用松树，立地条件的差异造成树势较差，加之人为活动强烈，以往农药的大面积过量使用，造成林斑破碎化严重，景观单一，致使生态系统功能丧失，松毛虫爆发严重。现阶段仿生农药的使用，例如灭幼脲、阿维菌素和白僵菌等，虽减少了毒性，降低了成本，但频繁的使用仍旧会对其他昆虫造成破坏，污染环境而破坏生态平衡[5]。
而其它食叶类害虫和蛀干害虫，例如杨小舟蛾与云斑天牛。一些学者开展利用生物药剂阿维菌素、苏云菌芽胞杆菌和苦参碱进行防治工作[14-15]，取得了很好的防治效果，利用天敌昆虫白蛾黑基啮小蜂寄生杨小舟蛾控制种群数量[16]，可以有效降低越冬种群基数，达到控制后续第3、4代危害的目标。云斑天牛是直接导致杨树中空死亡的重要害虫，利用注干药剂氧化乐果、甲胺磷乳油等可以取得一定效果，还有插磷化锌毒签防治云斑天牛幼虫，树木灌根、树干涂环等方面都具有一定药效[17-18]。而利用物理方法进行防治研究很多，例如利用诱捕器、灯光诱杀和声波干扰进行种群控制，更可以干扰昆虫取食行为、降低昆虫体内酶活性和降低产卵量等[19-20]。最成功的是辐射不育技术，尤其在鳞翅目有害生物的控制上取得了很大的进展[21]。
生物防治是利用一种生物防治另一生物，分为以虫治虫、以鸟治虫和以菌治虫三大类。是利用生物之间共生或寄生关系，达到种群平衡。例如通过释放寄生性天敌，管氏肿腿峰、姬蜂、花绒寄甲等在一定程度上可抑制天牛数量[22-23]。大斑啄木鸟在育雏期间的食物29%～58%来自天牛幼虫[24]，对天牛种群数量的控制起到较大作用。白僵菌和苏云金杆菌等，对天牛和食叶害虫都具有一定的致病力和防治效果[25]。
然而，当伴随着人们对绿色生活和生态安全观念的逐步加强，强调消灭有害生物就显得不适合生态文明的需求，在维持生态健康，保护生物多样性的原则下治理有害生物，寻求新的解决方案，需要拿出新的手段和措施。
2 景观生态学与森林保护
2.1 景观生态学研究范畴
景观生态学研究最早起源于北美[26-27]，经过研究学者的不断推进和发展，与理论生态学、道路生态学和恢复生态学等学科有着更多的交叉，集中体现了与地理信息学、统计学、系统学和数学建模等学科领域的交叉发展成果[28]。通过几十年的发展和更新，在各领域的应用越来越明显，特别是在一些重要领域，例如自然保护、生态恢复、生态系统管理、土地规划利用和可持续性的利用等，森林资源作为自然保护重要的组成部分，在很大程度上促进了森林保护学科在理论、方法和实际应用等方面的发展[29-30]。
景观结构从组成单元上包含三个要素：斑块（patch）、廊道（corridor）和基质（matrix）。然而对于不同观察尺度和研究对象，斑块、廊道和基质又是相对的。景观结构的划分有助于对结构和功能的研究，便于比较时空格局的改变而引起的变化。森林生态系统作为一个完整的生物链，有着特定的生物组成和景观格局，然而随着时空变化相对并不固定的。通过已开展的研究可以将其归纳为几个主要方面，包括森林景观格局评价、景观格局和森林有害生物种群关系、森林景观格局和功能、景观模型等[31-32]。
景观格局评价的一个重要内容是安全评价（风险评估），从早期的意外事故发生的可能性分析为主，没有明确的评价和风险表征，整个评价以定性分析为主，到环境风险评价，主要针对化学污染，风险受体为人体健康[33-34]，再到现阶段从人体健康评价转入生态风险评价，风险因子也从单一化学污染源扩展到多种化学因子及可能造成事故，风险受体也发展到种群、群落、生态系统、流域景观各水平。景观格局和有害生物种群关系研究主要集中在防控理论的创新和景观格局的定量化描述，通过生物种群量的变化和景观格局建立起相关联系，从而期望改变景观格局达到控制有害生物的目的。然而景观的格局确定景观功能，功能的研究却还不能完全符合各种景观的要求，例如自然保护区景观和生态旅游区景观。模型化是最能体现景观生态学跨学科的研究内容，要求地理信息学、计算机科学和3S技术融合，不仅对单因子的情况进行模拟，还可对有害生物、环境气候和人为活动强度等多因子进行综合模拟，具有很广的应用前景。
2.2 有害生物和景观生态学
大尺度研究森林病虫害是森林保护学研究的重要方向，林业有害生物的防控和生物安全及多样性保护与利用的问题上，景观及其组织层次已受到生态学家以及与之有交叉的森林保护学家的广泛重视[35-36]，通过利用景观生态学防控森林病虫灾害。研究景观格局和森林有害生物种群关系之间，通过选取景观结构指标，分析马尾松毛虫和景观格局之间的关系，得出马尾松毛虫与森林景观结构的关系非常密切[37]，景观格局的差异和尺度的不同亦直接导致松材线虫病在地区之间流行与扩散的不同[38-39]。而通过结合森林生物多样性和景观尺度的异质性，达到生态调控森林病虫害。景观中，景观连接度是重要的衡量指标，是生物之间繁衍和生存的纽带，连接度的改变，将导致生物之间迁移交流受到影响，特别是在某种生物种群尝试去满足气候变化适应生存时，增加景观的连接度显得非常重要。而景观中，斑块的不断破碎将形成更多的廊道，斑块的耦合导致连接度不断增强，这些都将极其显著的影响生物的种群数量，所以景观破碎化被认为是引发生物多样性下降的最主要的原因之一。
2.3 与现代信息技术的融合
森林生态系统作为大尺度的研究对象，仅仅依靠单位区域的研究往往不能得到广泛的推广和应用，特别是有害生物随着区域气候带不同、海拔不同而差异较大。地理信息系统作为在景观生态学中一个非常重要的研究技术手段，已经受到研究人员的普遍重视，在借助遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）等技术支持下，可以在大尺度下研究森林景观特征及生物多样性保护，有害生物流行与扩散的规律，还可以对某区域景观安全性做出评价及规划[40-41]，这些已经成为研究景观生态学的基础手段。随着科技进步发展，遥感精度不断提高，已可以实现森林资源的实时监控，包括森林火灾和病虫害；借助地理信息系统平台技术，模拟景观格局的变化，采取多种因子分析，达到对研究对象的分析和预防，模型的构建对森林重大病虫害的预测预报尤为重要，有学者应用空间直观景观模（LANDIS），模拟不同虫害干扰强度下森林景观的长期变化，统计寄主的分布面积以及物种格局变化；应用景观尺度的动物种群模型（LAPS），研究了环境容纳量对种群动态的影响[42]；并提出景观尺度和结构与有害生物种群密度和分布动向之间的有作用关系，总结出景观格局和有害生物空间分布之间的关系可能是在一定景观水平模型上的[43]，未来景观生态学中模型的构建可能是发展的方向之一[44]，也是较大时空尺度研究的重点手段。
3 基于景观生态学的思考
3.1 人为活动与森林保护
人类是生态环境的主导者也是生态安全的破坏者。外来入侵生物种类越来越多，危害范围越来越广，除去自身扩散能力，多数原因还是人为传播或被动扩散。松材线虫病作为全国松林首要危害，松材线虫的携带寄主松褐天牛可借助松材、松苗和疫木制作的木质包装材料等，通过外运的方式作远距离扩散，传入到一个新的地区，交通的便利，造成人为的病材外流控制难度大，致使线虫病不断向外扩展，蔓延趋势得不到抑制，几十年内扩散速度惊人。
近年来生态旅游开发过度，一些自然保护区也正在受到破坏，森林生态安全直接受到威胁。加之城镇化进程的加速，原本核心区和缓冲区正在逐步萎缩，景观破碎化严重，致使景观功能的逐步丧失，生态平衡遭到破坏，外来有害生物逐渐侵入本土，替代本土生物并成为优势种群，对区域性的生态安全造成不可逆的损害。其次随着国家重大工程和重大战略项目实施，我国土地类型格局产生了巨大变化，并且基质、廊道和斑块转换频繁，而土地覆盖变化对陆地生态系统的结构及功能产生很大影响，特别是对森林生态系统产生了不可逆改变，从而改变陆地植被生物量及生物种群特征[45]。
3.2 急需解决的问题
通用的景观定义认为景观是由一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异型性区域，具有经济、文化和生态的多重价值，其空间尺度在数公里到数十公里，广义的景观则指出尺度从微观到宏观，因此景观生态学的研究存在尺度问题。确定研究尺度不仅是要确定空间尺度，还需要确定时空尺度，而景观生态学研究本身就是一个累积并且漫长的过程，如何找准契合研究对象的时空尺度，也是我们需要认真思考和研究的问题。在应用到森林保护领域，还应考虑研究对象的生物学规律、适生性及其与景观元素之间的互作关系。例如寄主斑块的边缘效应，有害生物的时空分布特征等都会直接影响研究的尺度。
资源有限。以森林生态景观为对象，应用景观生态学原理和方法所做的实际研究工作很有限，特别是在防控森林重大病虫灾害寥寥无几。生态过程是一个长期漫长的演变过程，需要长期累积的资料和相关技术手段的支持，加之过去对森林一、二类普查资料的收集和保存不完善，森林病虫灾害的记录不完整，有部分数据已经丢失，这对从较大时间尺度上研究森林生态问题造成了很大阻碍。其次由于研究经费和地方政府的支持得不到长期的保证，加之以往对森林病虫灾害的不够重视，也导致森林景观生态研究中仍有许多空白。
森林景观生态模型构建。景观生态学的一个重要方向是模拟生态环境，对预防和预报生态安全起到警示作用。然而模型构建存在时空问题，只有通过较长时间幅度的资料研究，才能总结归纳出历史发展趋势，通过几年或是十年而推绎出几十年的规律是不符合规律的，同样在空间尺度上，不能通过几公里或十公里的研究推绎出几十公里或是上百公里的范围规律。模型的构建和模拟还需要基于相同尺度，在确定研究对象和研究尺度后，数据资料收集整理工作尤为重要，一个好的生态模型可以基本真实的模拟出过去和未来的生态变化；在这方面科研工作者还缺乏能力，并且在有限的已经建立的模型中，能完全阐述景观结构与功能的变化、揭示景观演变过程与种群之间的关系方面仍显不足。其次尺度之间的演绎变化更是需要更多的投入和研究。
4 展望
目前景观生态学处于学科迅速发展的时期，在许多国家和地区景观生态学所涉及的研究领域都得到了广泛重视，研究水平和范围也在不断扩大。与之相关的研究领域也在逐步得到发展，在景观格局和过程关系的研究基础上，有害生物作为森林生态系统重要的组成部分和研究对象，应该得到更多的研究和深入，昆虫种群动态和景观格局之间的关系、异质性的景观体现出的生态作用功能、构建基于种群或风险受体的模型等都是研究的重要发展方向。
其次需要强调辅助政府决策功能。景观生态学主要目的强调土地规划利用，强调人类和自然的协调性。因此景观生态学可以为土地利用提供理论基础，并且可以评价和预测与之带来的生态风险，反之亦可用景观规划设计检验理论的真假。在承接政府职能，发挥林业科技的作用，给予政府咨询建议方面，为政府机构在制定区域规划、建立自然保护区等决策时，提供生态系统的影响报告，及其带来的土地类型的改变造成的破碎化影响以及有可能造成的生物多样性的下降等，最终都将带来环境的破坏风险。
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