城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃的景觀生態(tài)模式.doc

4城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃的景觀生態(tài)模式(本文發(fā)表在:國(guó)外城市規(guī)劃,1997,3:27-31,合作者李迪華) 摘要：摘要：景觀生態(tài)規(guī)劃模式強(qiáng)調(diào)水平生態(tài)過程與景觀格局的相互關(guān)系，使生態(tài)規(guī)劃在傳統(tǒng)千層餅?zāi)Ｊ交A(chǔ)上又大大前進(jìn)了一步?！鞍邏K廊道基質(zhì)”模式是這一新的景觀規(guī)劃途徑的一個(gè)基本分析、評(píng)價(jià)和改變的語言。強(qiáng)調(diào)由斑塊、廊道和基質(zhì)構(gòu)成的景觀是一個(gè)動(dòng)態(tài)的鑲嵌體，通過對(duì)這一鑲嵌體各組成部分的形狀、大小、數(shù)目及空間關(guān)系的改變來諧調(diào)各種過程，包括各種生態(tài)過程和人類活動(dòng)過程，以實(shí)現(xiàn)景觀的可持續(xù)性。景觀生態(tài)規(guī)劃(landscape ecological planning)模式是繼I. McHarg的“自然設(shè)計(jì)”(Design With Nature,1969, 1981)之后，又一次使城鄉(xiāng)規(guī)劃方法論在生態(tài)規(guī)劃方向上發(fā)生了質(zhì)的飛躍。自然設(shè)計(jì)模式摒棄了追求人工的秩序(orderliness)和功能分區(qū)(zoning)的傳統(tǒng)規(guī)劃模式強(qiáng)調(diào)各項(xiàng)土地利用的生態(tài)適應(yīng)性(suitability和fitness)和體現(xiàn)自然資源的固有價(jià)值；而景觀生態(tài)規(guī)劃模式則強(qiáng)調(diào)景觀空間格局(pattern)對(duì)過程(process)的控制和影響，并試圖通過格局的改變來維持景觀功能流的健康與安全，它猶其強(qiáng)調(diào)景觀格局與水平運(yùn)動(dòng)和流(movement and flow)的關(guān)系(Forman and Godron,1986; Risser, 1987; Turner,1989; Forman,1995a)。 下面將從思想與發(fā)展，基本原理和規(guī)劃的總體模式各個(gè)方面介紹景觀生態(tài)模式其在城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃中的應(yīng)用。 1景觀生態(tài)思想及發(fā)展 首先，景觀(landscape)一詞在這里必須同視覺美學(xué)意義上的風(fēng)景，和作為一般描述性的地形地物概念區(qū)別開來(Naveh and Lieberman,1983; Forman and Godron, 1986; 俞, 1987)。景觀生態(tài)學(xué)中的景觀概念，比風(fēng)景和地貌意義上的景觀概念有更深而廣的內(nèi)函和外延，并有其特殊的意義，他是指多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)或土地利用方式的鑲嵌體(mosaic)，空間尺度大體在幾平方公里至幾百平方公里的范圍(Forman and Godron,1986; Forman 1995b)。 “景觀生態(tài)”一詞最早是由Troll于1939年提出的(見Naveh and Lieberman, 1983; Shreiber, 1990)。當(dāng)時(shí)航片開始普及，使科學(xué)家們能有效地在景觀尺度上進(jìn)行生物群落與自然地理背景相互關(guān)系的分析。但直到80年代之后，景觀生態(tài)學(xué)才真正在把土地鑲嵌體(land mosaic)作為對(duì)象的研究中逐步總結(jié)出自己獨(dú)特的一般性規(guī)律，使景觀生態(tài)學(xué)成為一門有別于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)和地理學(xué)的科學(xué)。他以研究水平過程與景觀結(jié)構(gòu)(格局)的關(guān)系和變化為特色。這些過程包括物種和人的空間運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)(水、土、營(yíng)養(yǎng))和能量的流動(dòng)，干擾過程(如火災(zāi)、蟲害)的空間擴(kuò)散等。 景觀格局是景觀元素的空間布局，這些元素一般是指相對(duì)均相的生態(tài)系統(tǒng)和水體，森林斑塊，農(nóng)田斑塊，建成區(qū)等。而無論景觀的格局或是過程，都隨時(shí)間的推移而變化，所以，景觀生態(tài)學(xué)是研究景觀格局和景觀過程及其變化的科學(xué)。 2“斑塊廊道基質(zhì)”模式 斑塊(patch)、廊道(corridor)和基質(zhì)(matrix)是景觀生態(tài)學(xué)用來解釋景觀結(jié)構(gòu)的基本模式，普遍適用于各類景觀，包括荒漠、森林、農(nóng)業(yè)，草原、郊區(qū)和建成區(qū)景觀(Forman and Godron,1995a)，景觀中任意一點(diǎn)或是落在某一斑塊內(nèi)，或是落在廊道內(nèi)，或是在作為背景的基質(zhì)內(nèi)。這一模式為比較和判別景觀結(jié)構(gòu)，分析結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系和改變景觀提供了一種通俗、簡(jiǎn)明和可操作的語言。這種語言和景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃師及決策者所運(yùn)用的語言尤其有共通之處，因而景觀生態(tài)學(xué)的理論與觀察結(jié)果很快可以在規(guī)劃中被應(yīng)用，這也是為什么景觀生態(tài)規(guī)劃能迅速在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)獲得共鳴的原因之一，特別在一直領(lǐng)導(dǎo)世界景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)新潮流的哈佛大學(xué)異軍突起。美國(guó)景觀生態(tài)學(xué)奠基人Richard F T. Forman與國(guó)際權(quán)威景觀規(guī)劃師Carl Steinitz緊密配合，并得到地理信息系統(tǒng)教授Stephen Ervin的強(qiáng)有力技術(shù)持支，從而在哈佛開創(chuàng)了又一代規(guī)劃新學(xué)派(Wenche et al, 1996)。目前，哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)研究生院的高級(jí)研究中心(包括設(shè)計(jì)學(xué)博士計(jì)劃)中已專門設(shè)有景觀規(guī)劃與生態(tài)這一方向，使景觀生態(tài)學(xué)真正與規(guī)劃設(shè)計(jì)溶為一體。 運(yùn)用這一基本語言，景觀生態(tài)學(xué)探討地球表面的景觀是怎樣由斑塊、廊道和基質(zhì)所構(gòu)成的，如何來定量、定性地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數(shù)目和空間關(guān)系，以及這些空間屬性對(duì)景觀中的運(yùn)動(dòng)和生態(tài)流有什么影響。如方形斑塊和園形斑塊分別對(duì)物種多樣性和物種構(gòu)成有什么不同影響，大斑塊和小斑塊各有什么生態(tài)學(xué)利弊。彎曲的直線的，連續(xù)的或是間斷的廊道對(duì)物種運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)流動(dòng)有什么不同影響。不同的基質(zhì)紋理(細(xì)密或粗散)對(duì)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)和干擾的空間擴(kuò)散有什么影響等等?；乩@著這一系列問題的觀察和分析，景觀生態(tài)學(xué)得出了一些關(guān)于景觀結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的一般性原理，為景觀規(guī)劃和改變提供了依據(jù)。 3景觀生態(tài)學(xué)的一般原理 盡管景觀生態(tài)學(xué)的基本原理在很大程度上是通過對(duì)生物運(yùn)動(dòng)的觀察得出的，但它們具有關(guān)于運(yùn)動(dòng)和流動(dòng)等景觀格局關(guān)系的一般性意義，也適用于各種類型的景觀。 31 關(guān)于斑塊的基本原理 311 斑塊尺度原理 一般來說，只有大型的自然植被斑塊才有可能涵養(yǎng)水源，聯(lián)接河流水系和維持林中物種(interior species)的安全和健康，庇護(hù)大型動(dòng)物并使之保持一定的種群數(shù)量，并允許自然干擾(如火災(zāi))的交替發(fā)生(Pickett and Thompson, 1978.)?？偲饋碚f，大型斑塊可以比小型斑塊承載更多的物種，特別是一些特有物種只有可能在大型斑塊的核心區(qū)存在。對(duì)某一物種而言，大斑塊更有能力持續(xù)和保存基因的多樣性。 相對(duì)而言，小型斑塊則不利于林內(nèi)種的生存、不利于物種多樣性的保護(hù)，不能維持大型動(dòng)物的延續(xù)。但小斑塊可能成為某些物種逃避天敵的庇難所，因?yàn)樾“邏K的資源有限，不足以吸引某些大型捕食動(dòng)物，從而使某些小型物種幸免于難。同時(shí)，小斑塊占地小，可以出現(xiàn)在農(nóng)田或建成區(qū)景觀中，具有跳板(stepping stone)的作用。 312 斑塊數(shù)目原理 減少一個(gè)自然斑塊，就意味著抹去一個(gè)棲息地，從而減少景觀和物種的多樣性和某一物種的種群數(shù)量。增加一個(gè)自然斑塊，則意味著增加一個(gè)可替代的庇難所，增加一份保險(xiǎn)(Opdam, P., 1991.)。一般而言，兩個(gè)大型的自然斑塊是保護(hù)某一物種所必須的最低斑塊數(shù)目，45個(gè)同類型斑塊則對(duì)維護(hù)物種的長(zhǎng)期健康與安全較為理想。 313 斑塊形狀原理 一個(gè)能滿足多種生態(tài)功能需要的斑塊的理想形狀應(yīng)該包含一個(gè)較大的核心區(qū)和一些有導(dǎo)流作用及能與外界發(fā)生相互作用的邊緣觸須和觸角。圓整形的斑塊可以最大限度地減少邊緣圈的面積，而最大限度地提高核心區(qū)的面積比，使外界的干擾達(dá)到盡可能的小，有利于林內(nèi)物種的生存。但圓整的斑塊不利于同外界的交流。 314 斑塊的位置原理 一個(gè)孤立的斑塊內(nèi)物種消亡的可能性遠(yuǎn)比一個(gè)與大陸(種源)相鄰或相連的斑塊大的多。與種源相鄰的斑塊當(dāng)其中的物種滅絕之后，更有可能被來自相鄰斑塊同種個(gè)體所占領(lǐng)，從而使物種整體上得以延續(xù)。 選擇某一斑塊作為保護(hù)對(duì)象時(shí)，一方面要考察斑塊本身的屬性，包括物種豐富性和稀有性；同時(shí)也要考察其在整體景觀格局中的位置和作用。戰(zhàn)略點(diǎn)的概念(strategic point)就是針對(duì)斑塊在景觀中的位置和作用提出來的(Yu, 1995ac, 1996a )。他認(rèn)為，景觀中有某些關(guān)鍵性的位置，對(duì)它們的占領(lǐng)和改變，可以對(duì)控制生態(tài)過程產(chǎn)生異常重要的作用。 32 廊道的基本原理 321 連續(xù)性原理 人類活動(dòng)使自然景觀被分割而得四分五裂，景觀的功能流受阻，所以，加強(qiáng)孤立斑塊之間的及斑塊與種源之間的聯(lián)系，是現(xiàn)代景觀規(guī)劃的主要任務(wù)之一。聯(lián)系相對(duì)孤立的景觀元素之間的線性結(jié)構(gòu)稱為廊道。生態(tài)學(xué)家和保護(hù)生物學(xué)家普遍承認(rèn)廊道有利于物種的空間運(yùn)動(dòng)和本來是孤立的斑塊內(nèi)物種的生存和延續(xù)(Forman and Godron, 1986; Harris and scheck, 1991; Saunders and Hobbs, 1991; Smith and Hellmund, 1993)。從這個(gè)意義上講，廊道必須是連續(xù)的。 但廊道本身又有可能是一種危險(xiǎn)的景觀結(jié)構(gòu)，它也可以引導(dǎo)天敵進(jìn)入本來是安全的庇護(hù)所，給某些殘遺物種帶來滅頂之災(zāi)。廊道本身的構(gòu)成不同，其作用也不一樣。如高速公路和高壓線路對(duì)人類生產(chǎn)和生活來說是重要的運(yùn)輸通道，但對(duì)生物來說則是危險(xiǎn)的障礙。在美國(guó)，公路是野生動(dòng)物最大的殺手。 322 廊道的數(shù)目原理 假設(shè)廊道是有益于物種空間運(yùn)動(dòng)和維持的，則兩條廊道比一條要好，多一條廊道就減少一分被截流和分割的風(fēng)險(xiǎn)。 323 廊道構(gòu)成原理 聯(lián)系保護(hù)區(qū)斑塊的廊道本身應(yīng)由鄉(xiāng)土植物成份所組成，并與作為保護(hù)對(duì)象的殘遺斑塊相近。 324 廊道寬度原理 越寬越好是廊道建設(shè)的基本原理之一(Binford and Burchenau 1993)。廊道如果達(dá)不到一定的寬度，不但起不到維護(hù)保護(hù)對(duì)象的作用，反而為外來物種的入侵創(chuàng)造條件(Frankel,and Soule, 1981.)。對(duì)廊道的寬度，目前尚沒有一個(gè)量的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一般動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)而言，1公里寬是比較合適的，但對(duì)大型動(dòng)物則需十到幾十公里寬。 33 關(guān)于景觀鑲嵌體的基本原理 331 景觀阻力原理 景觀阻力是指景觀對(duì)生態(tài)流速率的影響。景觀元素在空間的分布，特別是某些障礙性或?qū)Я餍越Y(jié)構(gòu)的存在和分布、景觀的異質(zhì)性(heterogeneity)將決定景觀對(duì)物種的運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)、能量的流動(dòng)和干擾的擴(kuò)散的阻力。阻力隨著跨越各種景觀邊界的頻數(shù)的增加而加大。不同性質(zhì)的景觀元素產(chǎn)生不同的景觀阻力，如對(duì)動(dòng)物空間運(yùn)動(dòng)來說，森林或草地比建成區(qū)的阻力要小。一般而言，景觀鑲嵌體的異質(zhì)性越大，阻力也越大。 332 質(zhì)地的粗細(xì)原理 一個(gè)理想的景觀質(zhì)地應(yīng)該是粗紋理(coarse grain)中間雜一些細(xì)紋理(fine grain)的景觀局部。即景觀既有大的斑塊，又有些小的斑塊，兩者在功能上有互補(bǔ)的效應(yīng)。質(zhì)地的粗細(xì)是用景觀中所有斑塊的平均直徑來衡量的。在一個(gè)粗質(zhì)地景觀中，雖然有涵養(yǎng)水源和保護(hù)林內(nèi)物種所必須的大型自然植被鑲嵌，或集約化的大型工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)和建成斑塊，但粗質(zhì)地景觀的多樣性還嫌不夠，不利于某些需要兩個(gè)以上生境的物種的生存。 相反，細(xì)質(zhì)地景觀不可能有林內(nèi)物種所必須的核心區(qū)，在在尺度上可以與鄰近景觀局部構(gòu)成對(duì)比而增強(qiáng)多樣性，但在整體景觀尺度上則缺乏多樣性，而使景觀趨于單調(diào)。 34 景觀生態(tài)規(guī)劃總體格局原理 在上述有關(guān)景觀結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的一般原理基礎(chǔ)上，F(xiàn)orman等人又提出了下列兩個(gè)景觀整體模式，以作為景觀生態(tài)規(guī)劃的總體原則(Forman,1995a-b)。 341 不可替代格局 景觀規(guī)劃中作為第一優(yōu)先考慮保護(hù)或建成的格局是：幾個(gè)大型的自然植被斑塊作為水源涵養(yǎng)所必須的自然地；有足夠?qū)挼睦鹊烙靡员Ｗo(hù)水系和滿足物種空間運(yùn)動(dòng)的需要；而在開發(fā)區(qū)或建成區(qū)里有一些小的自然斑塊和廊道，用以保證景觀的異質(zhì)性。這一優(yōu)先格局在生態(tài)功能上不可替代性的理由在前幾條一般原理里已闡明。它應(yīng)作為任何景觀規(guī)劃的一個(gè)基礎(chǔ)格局。根據(jù)這一基礎(chǔ)格局，又發(fā)展了最優(yōu)景觀格局。 342 最優(yōu)景觀格局 “集聚間有離析”(aggregate-with-outliers)被認(rèn)為是生態(tài)學(xué)意義上最優(yōu)的景觀格局(Forman,1995a)這一模式(原理)強(qiáng)調(diào)規(guī)劃師應(yīng)將土地利用分類集聚，并在發(fā)展區(qū)和建成區(qū)內(nèi)保留小的自然斑塊，同時(shí)沿主要的自然邊界地帶分布一些人類活動(dòng)的“飛地”。這一模式有7個(gè)方面的景觀生態(tài)學(xué)意義。 保留了生態(tài)學(xué)上具有不可替代意義的大型自然植被斑塊，用以涵養(yǎng)水源，保護(hù)稀有生物； 景觀質(zhì)地滿足大間小的原則； 風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)； 遺傳多樣性得以維持； 形成邊界過渡帶，減少邊界阻力； 小型斑塊的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮； 有自然植被廊道利于物種的空間運(yùn)動(dòng)，在小尺度上形成的道路交通網(wǎng)滿足人類活動(dòng)的需要。 所以集聚間有離析的景觀格局有許多生態(tài)優(yōu)越性，同時(shí)能滿足人類活動(dòng)的需要(McHarg, 1969; Forman and Godron 1986; Franklin and Forman, 1987)。包括邊界地帶的“飛地”可為城市居民提供游息度假和隱居機(jī)會(huì)；在細(xì)質(zhì)地的景觀局部是就業(yè)、居住和商業(yè)活動(dòng)的集中區(qū)；高效的交通廊道聯(lián)接建成區(qū)和作為生產(chǎn)或資源基地的大型斑塊。這一理想景觀格局又能提供豐富的視覺空間。這一模式同樣適用于任何類型的景觀，從干旱荒漠到森林景觀，到城市和農(nóng)田景觀。 4結(jié)語 景觀生態(tài)學(xué)為景觀及城鄉(xiāng)規(guī)劃提供了一個(gè)新的思維模式景觀生態(tài)規(guī)劃，它是在追求“秩序”和生態(tài)適應(yīng)性的經(jīng)典規(guī)劃和生態(tài)規(guī)劃方法論之上的又一次思維轉(zhuǎn)變。它的產(chǎn)生是社會(huì)發(fā)展的需要，也是科學(xué)發(fā)展及對(duì)大地結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識(shí)的深入的必然。 但是，同其它多種規(guī)劃理論和模式一樣，景觀生態(tài)規(guī)劃模式會(huì)有其局限性。特別是在中國(guó)土地資源極其貧乏，人類活動(dòng)強(qiáng)度異常巨大的前題下，在歐美大地上發(fā)展起來的景觀生態(tài)規(guī)劃模式的適用性如何還需經(jīng)廣大景觀及城鄉(xiāng)規(guī)劃師的實(shí)踐檢驗(yàn)。 景觀安全格局(landscape security pattern)也正是在考慮到中國(guó)及發(fā)展中地區(qū)的現(xiàn)實(shí)問題提出的景觀生態(tài)規(guī)劃方法論(Yu, 1995a-c, 1996a-b)。該理論強(qiáng)調(diào)當(dāng)某種理想條件不能滿足時(shí)，規(guī)劃師應(yīng)該如何向決策者提供一系列非理想的，但有具有戰(zhàn)略意義的關(guān)鍵性景觀格局，它們分別在不同層次上維護(hù)景觀過程的健康與安全所。參考文獻(xiàn)Binford, M. 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