景觀生態(tài)學原理在自然保護區(qū)規(guī)劃設計中的應用

景觀生態(tài)學原理在自然保護區(qū)規(guī)劃設計中的應用

0實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要自1973年定湖山（廣東）自然保護區(qū)成立以來，中國建立了第一個自然保護區(qū)，并從2002年開始建立了1757個自然保護區(qū)，包括188個國家自然保護區(qū)、609個省級自然保護區(qū)、304個市政當局和656個區(qū)級自然保護區(qū)。一旦海洋保護區(qū)面積發(fā)生變化，其他保護區(qū)總面積（960萬公里土地）約占10%以上。這些自然保護區(qū)不僅對保護我國豐富的野生動植物、濕地、文化和風景等資源,有著不可替代的重要作用,而且對改善我國生態(tài)環(huán)境,促進國際合作與交流,進行科學研究和宣傳教育,實施社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有極為重要的意義。但是在開發(fā)建設、規(guī)劃管理這些自然保護區(qū)時,往往由于缺乏科學的理論指導,對其原有的生態(tài)景觀造成很大破壞,為此不得不付出慘痛的代價。因此,在規(guī)劃設計自然保護區(qū)時,需用科學的理論原理來指導,景觀生態(tài)學便是其中形之有效的科學理論原理之一。1景觀與景觀生態(tài)學景觀一詞,因人、因?qū)W科不同,理解的含義不同。通常來說,有三種理解。一是美學意義上的理解:意同“風景”,指自然風光,風景畫面,地形組合等風景詩、風景畫及風景園林學科審美的對象。二是地理學上的理解:將景觀作為地球表面氣候、土壤、地貌、生物各種成分的綜合體,接近于生態(tài)系統(tǒng)或生物地理群落這些術語。三是景觀生態(tài)學上的理解:其定義又是各不相同。景觀生態(tài)學的創(chuàng)始人C.Toll將景觀生態(tài)學定義為控制某一地區(qū)不同空間單元的自然—生物關系;Forman認為景觀是由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)空間鑲嵌組合的異質(zhì)區(qū)域;Pickett(1995)認為景觀生態(tài)學是一門研究空間格局對生態(tài)過程影響的科學;肖篤寧等認為景觀生態(tài)學是研究景觀結構與形態(tài)特征對生物活動與人類影響的科學。但無論怎樣的分歧,總之,景觀生態(tài)學是研究景觀的整體性及其空間的異質(zhì)性,并研究景觀的經(jīng)濟價值(生物生產(chǎn)力,區(qū)位)、生態(tài)價值,文化和美學價值綜合發(fā)揮的科學。2標準的統(tǒng)一規(guī)劃自然保護區(qū)時,首先應對自然保護區(qū)的景觀生態(tài)進行價值評價。自然保護區(qū)由于其保護的目的不同,其質(zhì)量標準和價值評價會而有所不同,但宏觀的指標應基本一致,應包括自然保護區(qū)的景觀質(zhì)量、景觀生態(tài)價值、景觀美學價值、景觀視覺容量和景觀生態(tài)安全格局。2.1自然保護區(qū)的景觀質(zhì)量自然保護區(qū)景觀質(zhì)量可通過下述幾個方面來衡量:(1)標準中所含的自然保護區(qū)設立自然保護區(qū)之初,會根據(jù)重點保護的物種、生境、景觀、范圍等標準,對自然保護區(qū)劃分等級,因而等級當中包含了表征自然保護區(qū)質(zhì)量的因子。按照級別排序,應是:世界級—國家級—省級—地區(qū)級—縣級。(2)該領域的優(yōu)勢各種暢達的交通網(wǎng)絡經(jīng)過保護區(qū)的周邊,可反映保護區(qū)的通達便捷性。(3)原始生態(tài)核心區(qū)有無居民定居,或者是人口密度稀疏與否,有無人工雕琢的景觀和建筑,是否展現(xiàn)的是原生的自然景觀狀態(tài)。(4)空間屬性自然保護區(qū)中,可用面積比率、面積大小和形狀等指針來描述。(5)測定針、壓力自然保護區(qū)的環(huán)境,一是通過植被的面積、林分、原始或次生或人工栽植等指針來衡量;二是通過環(huán)境的清潔度,如空氣中的負離子含量、降塵(TSP)和SO2、水環(huán)境中的氮、磷、鉀等無機鹽和有機鹽的含量,反映廢棄物的排放和堆放以及噪聲等指標來衡量。2.2環(huán)境經(jīng)濟價值景觀生態(tài)價值評價理論依據(jù)之一是經(jīng)濟學上的效用和邊際效用。景觀效用是指景觀單元滿足人類需要的能力,景觀邊際效用指增加一個單位景觀單元所帶來的效用。景觀生態(tài)價值可以通過其他提供給人類社會的邊際效用來衡量,根據(jù)邊際效用遞減率推導出環(huán)境經(jīng)濟損益比。景觀生態(tài)價值不同于一般的物品價值,若按哈內(nèi)克的觀點,可以將景觀生態(tài)價值分為使用價值和非使用價值,前者指景觀單元能為人類提供的效用,又可分為直接和間接使用價值、繼承價值、和存在價值,具有多樣性和選擇性。后者指景觀單元具有的潛在效用,又可分為選擇價值、繼承價值和存在價值,具有存在性、動態(tài)性、和預測性。在規(guī)劃自然保護區(qū)時,可使用直接市場估價法、替代市場估價法、權變評價法、目標導向法和多元回歸分析法等定量分析法評價景觀生態(tài)價值。2.3景觀美學特征景觀的美學價值評價,可以是美學意義上的評價,也可以是生態(tài)景觀學上的評價。前者通過人的感覺器官、知覺和思維以及人類特有的高級而復雜的體驗,形成對景觀的感覺力、想象力、理解力、情緒力和情感力等多種審美的要素,深刻理解景觀美的內(nèi)涵。評價中,有吸引力的景觀性質(zhì)包括:自然性、稀有性、和諧性、多色彩、空間上開放與閉合結構的聯(lián)合,時間上隨季節(jié)或年度的變化,并且受不同民族和不同文化傳統(tǒng)習俗的深刻影響。生態(tài)景觀學上的評價是通過生態(tài)美學來體現(xiàn)的。生態(tài)美學原則主要是最大綠色原則和健康原則,表現(xiàn)在景觀的獨特性、清潔性、愉悅性和可觀賞性等。通常衡量景觀美學價值的正向特征是:合適的空間尺度,有序而不整齊劃一,多樣性和變化性、清潔性、安靜性、生命活力和土地應用潛力;其負向特征是:空間尺度的過大或過小、清潔度的喪失、雜亂無章、空間組合不協(xié)調(diào)、噪聲、異味、無應用性等。2.4保持景觀原有風貌景觀視覺容量是指從視覺美學的角度,根據(jù)地形、植被、土地使用狀況等因素來決定的某一景觀單元潛在的視覺感官吸引量。在自然保護區(qū)中最需注意的是保護其景觀的原生性、自然性、和諧性,通過控制人工建筑物的數(shù)量、高度、寬度、形態(tài)、色彩等特征,使新的景觀與原有的景觀相協(xié)調(diào),保持景觀的原有風貌。視覺景觀容量的大小通常與所取的眺望視點、路線、視角、視距等相關,不同的視點會形成不同的近、中、遠景,所確定的容量各不相同。景觀規(guī)劃應選擇眺望人數(shù)最多、眺望可能最大的觀光路線及其視景作為研究對象進行動態(tài)控制,根據(jù)我國風水學的“形”與“勢”的景觀尺度,選擇中景較為合適。對于保護區(qū)內(nèi)的視覺容量要依據(jù)不同保護區(qū)的目的、大小形狀、景觀性質(zhì)而有所不同,可利用高科技手段如GIS把各種因素形成的“分容量”按適當?shù)臋嘀丿B加,用不同量級序數(shù)在地圖上予以表明,從而提供一種宏觀控制視覺景觀量化分析的新途徑。2.5選擇安全格局的理性景觀安全格局是自然保護區(qū)價值評價中的一個重要因子。因不論景觀是均相的還是異相的,景觀中的各點對某種生態(tài)的重要性都是一樣的,其中一些局部、點和空間關系對控制景觀生態(tài)水平過程起著關鍵性的作用,這些景觀局部、點及空間聯(lián)系構成生態(tài)安全格局(securitypattens,SP),這種安全格局,對維護和控制某種過程來說,具有主動、空間聯(lián)系和高效的優(yōu)勢,對生物多樣性保護和景觀改變有著重要意義。在自然保護區(qū)中,一個典型的安全格局景觀組分有:①源:現(xiàn)存物種棲息地,他們是物種擴散和維持的元點;②緩沖區(qū):環(huán)繞源的周邊地區(qū),是物種的擴散區(qū);③源間聯(lián)系:相鄰兩源之間最易聯(lián)系的低阻力通道;④輻射道:由源向外圍景觀輻射的低阻力區(qū)通道;⑤戰(zhàn)略點:對溝通相鄰源之間聯(lián)系有關鍵意義的跳板。自然保護區(qū)中景觀安全格局景觀組分的合理性,可通過對景觀過程的模擬和分析、安全指標的確定等來判別。景觀過程的模擬和分析可以采用GIS來完成,定量化的安全指標可以根據(jù)景觀過程與景觀格局之間的關系曲線來確定,如生物保護過程中最小面積、最低安全標準,景觀生態(tài)的有關定量化指標等。3自然資源的景觀生態(tài)規(guī)劃原則對自然保護區(qū)的景觀進行規(guī)劃設計時,應遵循下述原則。3.1自然景觀的基本保護在自然保護區(qū)中,以保護其自然性為首要堅持的原則。保護自然景觀(森林、山脈、湖泊、自然保留地等)的原生態(tài)和維持自然景觀過程及功能,是保護自然保護區(qū)中生物多樣性及合理開發(fā)利用其自然景觀資源的前提,也是景觀資源持續(xù)利用的基礎。3.2景觀空間的多樣性景觀多樣性是描述景觀中嵌塊體復雜性的指標,包含有斑塊多樣性、類型多樣性和格局多樣性,它們構成景觀空間結構復雜的異質(zhì)性。多樣性導致穩(wěn)定性,堅持多樣性就是維持自然保護區(qū)景觀生態(tài)的異質(zhì)性,維護其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對于景觀的生存與發(fā)展有重要的意義。3.3景觀的個體特征自然保護區(qū)設立的目的各不相同,所存在的景觀生態(tài)特點也不相同。每一景觀都有與其他景觀不同的個體特征,這些個體特征的差異又反映在景觀的結構與功能上。因此要堅持景觀個性原則,根據(jù)各保護區(qū)的不同景觀特征,選取不同的分析指標,采用不同的評價及規(guī)劃方法模型。3.4社會經(jīng)濟的發(fā)展自然保護區(qū)的景觀規(guī)劃同樣應以可持續(xù)發(fā)展為基礎,立足于景觀資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的維持與改善,保證當?shù)氐纳鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因為景觀是由多個生態(tài)系統(tǒng)組成具有一定結構和功能的整體,是自然與文化的復合載體,這就要求景觀生態(tài)規(guī)劃必須從整體出發(fā),對整個景觀進行綜合分析,使保護區(qū)景觀結構、格局和比例與保護區(qū)自然特征和經(jīng)濟發(fā)展相適應,謀求生態(tài)、社會、經(jīng)濟三大效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,以達到景觀的整體最優(yōu)化利用。3.5景觀生態(tài)規(guī)劃的必要性如前所述,景觀是自然和文化的載體,其結構異常復雜多樣,自然保護區(qū)的景觀生態(tài)規(guī)劃與設計需多種學科知識的結合,多種類型專業(yè)人員的合作,綜合分析景觀各要素才能完成。同時,景觀生態(tài)規(guī)劃是對景觀進行有目的的調(diào)整,其依據(jù)是內(nèi)在的景觀結構、景觀過程、社會—經(jīng)濟條件、以及人類價值觀。這就要求在全面和綜合分析景觀自然條件的基礎上,同時考慮社會經(jīng)濟條件、經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略和人口問題,還要進行規(guī)劃方案實施后的環(huán)境影響評價,只有這樣,才能增強規(guī)劃成果的科學性和應用性。4自然資源的景觀生態(tài)規(guī)劃和設計在上述原則的指導下,景觀生態(tài)規(guī)劃設計應從下述幾方面著手。4.1需要規(guī)定一個保護區(qū)的面積雖自然保護區(qū)的本底即規(guī)模大小取決于保護的物種及科學研究條件,但依據(jù)島嶼生物地理學理論,大保護區(qū)比小保護區(qū)在維持物種數(shù)量方面具有更強的能力,因為它們擁有更大的種群數(shù)量和更多樣的生境,能把邊緣效應減至最小,這些優(yōu)點在后來保護區(qū)里動植物的數(shù)量調(diào)查中得到了證實。因此,在規(guī)劃設計一個新的自然保護區(qū)時,要盡可能使本底大一些,以便保護盡可能多的物種;對于已建立的自然保護區(qū),如果可能的話,通過征收與自然保護區(qū)相連的其他土地增加現(xiàn)存保護區(qū)的面積;對于同樣生境類型,如果在新的大面積保護區(qū)和新的小面積保護區(qū)中選擇的話,應選擇大面積的保護區(qū)。但是,隨著保護區(qū)的面積增加,達到一定面積時,生物物種數(shù)量反而會開始減少,此時,應在離保護區(qū)不遠的地方再建立一個大保護區(qū),以保持物種持續(xù)增加。另外,保護區(qū)本底最好的形狀是同心圓狀,中間是核心區(qū),其次是緩沖區(qū),外圍是過渡帶,3個區(qū)的面積從里向外逐步拓寬。4.2小斑塊的觀設置和應用斑塊是指不同于周圍背景的非線性景觀元素,與其周圍基質(zhì)有著不同的物種組成。斑塊是物種的聚集地,它的大小、形狀、類型、邊緣、和數(shù)量對景觀的結構具有重要意義。斑塊大小的最優(yōu)景觀設置是在幾個大型自然植被斑塊的組合中,點綴眾多分散在本底中的小斑塊,并與之相連,形成一個有機的整體。大斑塊更有能力維持和保護基因的多樣性;小斑塊占地小,提高景觀多樣性,可為景觀帶來大斑塊所不具備的優(yōu)點,是對大斑塊的補充;同時,由于是連續(xù)的斑塊,有利于物種的擴散和保護。斑塊的形狀應是緊湊或圓形的,減少外部影響的接觸面,以利于保護內(nèi)部資源。斑塊的數(shù)目越多,越有利于提高景觀和物種的多樣性。當保護區(qū)有大型動物時,一般至少需要4~5個大型斑塊,這樣對維持景觀的結構及斑塊內(nèi)物種的長期生存比較合適。4.3廊道數(shù)目規(guī)劃廊道是景觀中與兩邊基質(zhì)有顯著區(qū)別的狹長帶狀斑塊,在自然保護區(qū)中,可能是小溪河流,可能是道路、植被帶等。廊道的作用是多方面的,可以是物種遷移的通道,也可以是物種和能量遷移的屏障。廊道的數(shù)目、構成、寬度、形狀、格局等都是影響廊道作用發(fā)揮的重要因素。廊道數(shù)目的規(guī)劃,應保持原有的小溪河流等自然廊道,適當增加道路廊道,以利于物種的空間運動和本來是孤立的斑塊內(nèi)物種的生存和延續(xù)。相鄰斑塊類型不同,廊道構成也不同。若為游人修建的廊道,應沿著山勢修建石頭或水泥質(zhì)地的廊道;而聯(lián)接保護區(qū)的廊道最好由本地植物種類組成,并與作為保護對象的殘遺斑塊相近似。廊道的寬度,要根據(jù)規(guī)劃目的和保護區(qū)的具體情況,確定適宜的廊道寬度。為游人修建的廊道,道路寬度在1.5m~2m之間較為適宜,為一般動物修建的廊道寬度1km左右,而大型動物則需要幾公里寬(11)。廊道的格局,網(wǎng)狀或輻射狀較好,可提高自然保護區(qū)中的通達度,有利于保護物種之間、保護物種與野外物種之間的交換,從而增強整個群體的生存能力;有利于物質(zhì)和能量的流動,從而維持保護區(qū)的整個生態(tài)系統(tǒng)功能得到最優(yōu)發(fā)揮。4.4集中與分散相結合首先,通過自然優(yōu)先的原則來確定自然保護區(qū)中的基本格局,即在格局中包含有涵養(yǎng)水源的一些大型天然植被,保護水系、水道和滿足關鍵物種在斑塊間擴散的綠色廊道,以及為增加景觀的多樣性,在發(fā)達地區(qū)和建成區(qū)設置的小斑塊,此種格局是生態(tài)規(guī)劃的基本格局。其次,