快速城市化对生态系统过程的影响：以内蒙古呼和浩特—包头地区为例

城市化已经成为局部和全球环境变化的主要驱动力。城市合理的发展，必须重视生态系统功能的作用。以内蒙古呼和浩特-包头地区为例，依据景观生态学理论，本研究将土地覆盖格局与生态系统过程在多个尺度进行耦合，目的是1、量化研究区域土地利用/土地覆盖的时空格局；2、评价城市化在生态系统过程中的作用。内容包括：利用陆地卫星数据，提取1985～2008年间一系列土地覆盖专题，并分析其格局动态；利用景观格局度量和亚象元混合分析法，定量研究城市格局；通过3种方法比较城区和城市边缘带的地上净初级生产力；最后，观测并分析城市化带来的物候变化。研究结果有助于深入认识该区域的城市化对生态系统的影响，提高对城市景观中格局与过程关系以及尺度效应的认识，为城市规划和提升城市可持续发展能力提供重要的科学依据。此外，积累的空间数据将利于该区域的生态学长期监测，对于CAPLTER和中国其他的研究也具有对照价值。

城市化已经成为人类导致的局地和全球环境变化的主要驱动力，因此科学界有责任寻求城市地区可持续发展的道路。为此，有必要理解城市化对生态系统功能的影响。我们运用景观生态学的观点，在内蒙古的城市化地区——经济上至关重要但生态上十分脆弱，但城市化动态性十分突出并将进一步加快的内陆地区，将土地覆盖格局与生态系统过程联系起来。本项目较好的分析了具有生态意义的景观异质性并将土地利用土地覆盖变化以及与之相伴随的生态变化定量化。本研究主要以植被过程为研究目标，因为它是城市化对生态系统过程影响的最主要指示器。因此，本研究有两个主要的研究目的：（1）借助遥感数据，运用子像素混合分析法，根据分类系统，从景观生态学的角度分类。研究发现，自从中国改革开放以来，在呼和浩特和包头地区，城市化率已经超过30%，在东胜地区为21%，而这些区域大多来源于村庄、农业用地、湿地以及草地。城市化使得这些景观变得更加多样化和破碎化，几何上变得更加更紧凑而更简单化。不透水表面的积累在该地区的生态过程有重要的影响。（2）我们进行了广泛的调查，在呼和浩特市沿城乡梯度上布置观测样点进行植被物候动态监测。对于城市化对物候的影响我们并提出两个假设——城市化梯度（城市热岛效应）假说和空间假说。该研究结果中，在城区以及在以不透水面为主的观测点表现出春季物候提前而秋季物候延迟的趋势同时，在郊区、绿地周围以及随着距离市中心距离的增加，呈现出春季物候延迟而秋季物候提前。这一结果支持了第一个假说。这将对植物初级生产力以及其他生态系统过程产生影响。而第二个假说并没有得到证实这表示由于土地覆盖的异质性很高，不存在空间自相关。本研究中得到的温度数据揭示了存在季节性的城市热岛效应，一个引起物候变化的主要因素之一。本研究利用多元回归模型分析了温度以及土地利用如何影响植被动态。另外，我们利用一个空间转换时间的替代方法，以填补历史物候数据的空缺。该项目的实施，为长期在该地区的几个树种的物候趋势的物候建模和预测具有一定的意义。该研究对理解城市景观生态学的格局-过程关系以及尺度特点具有显著贡献。本研究也将为城市规划者和决策者为城市可持续发展提供一个重要的科学依据。本项目由6-8名研究生进行城市植被调查与分析。基于此项目已经撰写了2篇硕士论文。最后，该研究得到的宝贵的数据，可以用于这些城市区域长期的生态监测。