景观（landscape）既是一个地理学概念，也是一个生态学概念，其在生态学上的概念比在地理学上的概念有更深和更广的内涵和外延。地理学上的景观大都反映内陆地形、地貌或景色，或者反映某一地理区域的综合地形特征。在生态学中，景观具有其特殊的意义，是地理空间概念和生态过程思想的综合，自然界中不同的生态系统（空间单元）组成的镶嵌体就是景观。

景观生态学（landscape ecology）是一门快速发展的现代生态学学科，是地理学与生态学之间的交叉学科，它以整体景观为对象，通过物种流、物质流、能量流、信息流在异质空间中的传输和交换，以及非生物、生物、人类之间的相互作用或转化，运用生态系统原理、系统方法、格局—过程—尺度相关关系原理、复杂性科学理论和方法、空间分析方法、景观模型等，研究景观的格局、过程和动态变化，以达到景观可持续发展的最终目的（张娜，2014）。

景观中的每一个组成单元（生态系统）就是景观要素（landscape element）。组成景观的生态系统都是具有一定形态特征和分布特征的空间实体，由于生态系统在景观中的形态特征和分布特征对它们在景观中的作用有明显的影响，且与其他景观要素的相互作用也有差异，为了更好地分析、研究和理解景观要素在景观中的地位和作用，Forman（1986）将不同形态特征和分布特征的景观要素分为斑块、廊道和基质，并称其为景观结构成分（landscape structure component）。在不同尺度上，由各种不同数量、大小的斑块、廊道和基质组成的景观往往表现出不同的结构特征。斑块的类型、数量、多样性、空间关系等是构成不同景观类型的重要因素。

（一）斑块

1.斑块的概念

在景观生态学中，斑块的概念与有机物的分布有密切联系。斑块是外观和属性与周围景观要素（基质）有明显区别，且具有一定内部均质性，在空间上可分辨的非线性景观要素。斑块是明显而普遍存在的景观结构特征。斑块依赖于尺度而存在（邬建国，2007）。不同的斑块在大小、形状、类型、异质性和边界特征等方面有显著的区别。

2.斑块的类型

外界的干扰、环境异质性和人类的活动等都是景观中斑块形成的主要原因，这些因素对斑块最显著的影响是导致了斑块中物种动态（物种灭绝、迁入、迁出，种群大小）的变化。斑块的类型根据起源和主要形成机制可以分为5 种类型：环境资源斑块（environment resource patch）、干扰斑块（disturbance patch）、残存斑块（remnant patch）、引入斑块（introduced patch）和再生斑块（regenerated patch）（张娜，2014）。其中，环境资源斑块相对持久，其他斑块相对变化较大，其持续性取决于形成斑块的干扰是单一的还是长期的。干扰斑块是自然界中最常见的斑块形式，包括自然干扰和人类干扰。

3.斑块的结构特征及其生态功能

斑块特征是景观空间结构的主要参数。斑块的结构特征决定和影响自身的生态功能。斑块的大小（面积）、形状、数量和空间组合关系是斑块最基本的结构特征。这些斑块特征对景观结构、景观格局、景观多样性、景观异质性以及生态流、生物多样性等各种生态过程和现象具有深刻的影响（周志翔等，2007）。斑块的面积、形状、数量及相关性与生态学过程的关系是景观生态学的重要基础。

（1）斑块面积及其生态功能

斑块面积（patch area）或称斑块大小（patch size），是斑块的最基本特征。

斑块面积是景观中环境资源特征、干扰状况和群落演替共同作用的结果。斑块面积在一定程度上可以反映景观动态发展，同时对景观结构和功能产生一定的影响。斑块最容易确认的特征是其大小或者面积。常采用斑块总面积、斑块平均面积、最小斑块面积、最大斑块面积作为描述斑块面积的指标。在斑块的深入研究中，还采用斑块面积标准差、斑块面积变异系数、斑块面积极差、斑块面积中值、斑块面积分布的偏态系数等几个统计量来刻画斑块的分布特征。

斑块面积对生态功能的影响主要体现在两个方面（曾辉等，2017）：①斑块面积对斑块内物质流和能量流的影响。如果大斑块和小斑块中单位面积的能量或物质含量相同，则斑块内的能量或物质总量与斑块面积成正比。但很多情况下并不是这样，斑块内的物质和能量不仅与斑块的大小有关，还与斑块的内缘比（interior to edge ratio）有关，斑块边缘与内部能量、养分的差异受斑块面积影响，而且关系非常复杂。②斑块面积对斑块内物种多样性的影响。岛屿生物地理学理论阐明了岛屿面积的重要性。面积大的斑块比面积小的斑块往往能够容纳更多的物种和个体。这是因为斑块越大，局域微气候、地形地貌、水热等资源在斑块内的差异越大，导致生境空间异质性增强，增加了生境的多样性，这就为不同生物个体的生存创造了条件，有利于维持更多的生物生存，增加了物种多样性。斑块越大，内部生境比例往往越大。对环境变化敏感的物种往往需要较稳定的环境条件，而大面积的斑块通常拥有较稳定的内部生境，能够为这些物种提供保护场所。当然，在现实景观中，各种大小的斑块往往同时存在，它们具有不同的生态学功能（邬建国，2007）。在破碎化的农业景观中，多个小的斑块与同等面积的大斑块相比，在一些情况下由于更多数量的小斑块可能覆盖了更加异质的生境，从而能够比同样面积的少数几个大的斑块维持更高的生物多样性（Tscharntke，et al，2002）。

（2）斑块形状及其生态功能

斑块形状（patch shape）也是斑块最显著的特征之一。

描述斑块的形状，通常采用斑块形状指数（patch shape index），就是通过计算某一斑块形状与相同面积的圆或正方形之间的偏离程度来衡量其形状复杂程度。一般而言，斑块形状指数通常是经过数学转化的斑块边长与面积之比。常用的斑块形状指数有圆状指数、正方状指数、长宽比、伸张度、圆弧度等（周志翔，2007）。

斑块形状对生态系统过程及功能也会产生重要影响。一般来说，斑块的内部和边缘在物种组成和丰富度方面会有一定的差异，这种差异就是通常说的边缘效应，它是造成不同形状斑块生境差异的重要原因。斑块内部面积和边缘面积的比率就是斑块内缘比，是量化边缘效应和斑块形状的重要参数。内缘比不同的斑块，其内部与边缘在生境条件上存在差异，因而造成边缘与内部物种组成及数量的差异，对生态学过程的促进或抑制作用也有所不同（曾辉等，2017）。另外，斑块形状越复杂，与周边基质间的相互作用就越多。在等面积条件下，斑块形状紧密（即斑块的长宽比或周长面积比接近正方形或圆形的值），单位面积中的边缘比例小，有利于能量、养分和生物的保蓄，而形状松散（长宽比很大或边界蜿蜒）则易于促进斑块内部与外围环境在能量、物质和生物方面的交换。

（3）斑块数量及其生态功能

斑块数量（patch numbers）就是一个景观中所包含的斑块的个数。斑块可以根据不同的特征进行类型的划分，所以景观中的斑块数量有斑块总数目和斑块类型数目的区别。斑块总数目是景观中各类斑块数目的总和。斑块类型数目是根据划分斑块的不同特征而确定的数目。如群落类型数目是根据景观中群落特征的差异而划分的斑块类型（如荒漠景观可以划分为岩漠、砾漠、沙漠、盐漠、泥漠等斑块）的数目，成因类型数目是根据斑块起源或成因机制而划分的斑块类型（干扰斑块、残存斑块、资源环境斑块、引入斑块等）的数目，斑块大小类型数目是根据斑块大小划分的斑块类型的数目，斑块形状类型数目是根据斑块形状特征划分的斑块类型的数目等。

景观内单位面积中的斑块数量称为斑块密度（patch density）。斑块数量越多，斑块密度越高，基质的孔隙度越高，景观破碎化程度越高。

景观中的斑块数量也是决定景观中物种动态和分布的重要因素。一般而言，从生物多样性保护角度出发，应当尽可能保持较多的斑块数量，因为斑块数量的减少往往导致生境的丧失，从而减少依存于这些生境类型的物种，导致生境多样性和物种多样性的减少；另外，斑块数量的减少也减少了复合种群的数量，增大了局部斑块间种群灭绝的概率。

（4）斑块空间相关性及其生态功能

景观要素间的相互作用涉及景观中各种具体的生态过程（如能量、物质、物种流动等），景观要素间的相互作用关系也相当明显。空间上相互邻接的斑块之间一般存在较为紧密的功能关系（如营养物质的再分配、物种的运动总是通过景观要素间的边界相互作用的），因此，可以用景观中各要素间的空间关系来表示景观中各斑块间的相互作用程度，如斑块隔离度、斑块总隔离度、斑块可及性、斑块间相互作用、斑块破碎化指数、最近距离指数等。(www.daowen.com)

斑块的连通度、对比度、聚集度、隔离度等都是斑块的空间关系，它们同斑块的空间分布、斑块之间的空间关联程度（正相关或负相关）、空间梯度和趋势以及空间等级或分形结构、等级水平等空间镶嵌结构特征对景观的生态过程和功能都会有决定性的影响（张娜，2006）。

4.斑块特征指数

斑块的格局有多种计算方法，常用的描述斑块特征的一些指数公式如下（邬建国，2007；张文军，2007；余新晓等，2006）：

（1）斑块密度指数（PD）

式中：PD 为斑块总密度，表示景观整体的破碎化程度；ni 为第i 类斑块的数量；A 为斑块总面积；m 为景观要素类型数。

（2）斑块内缘比（ED）

式中：P 为斑块周长，A 为斑块面积。

（3）斑块形状指数（S）

式中：P 为斑块周长，A 为斑块面积。

（4）斑块隔离度指数（ri）

式中：n 为与斑块i 相邻的斑块数（或同类斑块数）［以斑块j 和斑块i之间不被其他斑块（或同类斑块）阻挡的斑块数为准］，dij 为斑块i 与任意相邻斑块（或同类斑块）j 之间的距离。

（5）连接度指数（PX）

式中：Ai 为斑块i 的面积；NNDi 为斑块i 到其相邻斑块的最小距离。连接度指数是景观内同类最邻近斑块距离的反函数。

（6）斑块间相互作用（Ii）

式中：n 为与斑块i 相邻的斑块数，Aj 是与研究斑块i 相邻的斑块j的面积，dij 是斑块i 与斑块j 边缘之间的距离。可见，斑块面积越大，相互作用越强；相邻斑块间的距离越远，相互作用越弱。

（二）廊道

廊道是指不同于两侧基质，以条带状出现的景观单元，可以看作被“拉伸”的斑块，如河流、公路、铁路、防护林带、灌水沟渠等。廊道具有通道、资源（栖息地、源和汇）、保护（屏障、过滤）和美学等方面的功能（曾辉等，2017）。

与斑块的分类相似，根据廊道的起源不同，可以将廊道分为干扰廊道、残遗廊道、环境资源廊道、人为引入廊道和再生廊道（Forman &Godron，1986）。

廊道的宽度、连通性、曲度及内环境影响生物多样性格局。

（三）基质

基质是景观中面积最大、连通性最好、相对同质的景观组分。基质在景观功能上起着重要作用，影响能量流、物质流和物种流，在很大程度上决定着景观的性质（傅伯杰等，2001）。

判别基质有3 个标准：相对面积（relative area）、连通性（connectivity）和动态控制（dynamic control）（Forman，1986）。当某一景观组分在景观中占的面积最大，一般应超过其他所有现存景观类型的面积总和，或者占到景观总面积的50%以上，这种景观组分就可以被看作基质。基质的连通性比其他任何景观组分的连通性程度都要高。当某一景观组分连接得完好，形成相互连通的廊道网络，并环绕其他所有景观组分时，应该被看作基质。基质对景观或者区域的动态控制程度较其他景观组分大，起主导作用。

基质的判断通常需要3 个标准相结合，判断的一般流程如下：首先，计算每一景观要素的相对面积，假如一种景观组分的面积远远超过其他组分，我们可以判定它为基质；其次，假如面积相差不大，就要看它的连通性，可将连通性最高的组分判定为基质；最后，如果根据上述两个标准仍不能做出判定，则必须进行野外勘察，研究植物种类以及它们的生活史特征，估计哪个要素对景观或区域动态的控制作用更大些。但在实际研究中，要确切区分斑块、廊道、基质有时是很困难的，也是不必要的（曾辉等，2017）。