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城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃的景觀生態(tài)模式

2005-08-17 00:00    【  【打印】【我要糾錯】

    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。“斑塊-廊道-基質(zhì)”模式是這一新的景觀規(guī)劃途徑的一個基本分析、評價和改變的語言。強(qiáng)調(diào)由斑塊、廊道和基質(zhì)構(gòu)成的景觀是一個動態(tài)的鑲嵌體,通過對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)過程和人類活動過程,以實現(xiàn)景觀的可持續(xù)性。

    關(guān)鍵詞: 城市規(guī)劃 景觀設(shè)計 生態(tài)建筑

    景觀生態(tài)規(guī)劃(landscape ecological planning)模式是繼I. McHarg的\"自然設(shè)計\"(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,物質(zhì)(水、土、營養(yǎng))和能量的流動,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)計新潮流的哈佛大學(xué)異軍突起。美國景觀生態(tài)學(xué)奠基人Richard F T. Forman與國際權(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)計研究生院的高級研究中心(包括設(shè)計學(xué)博士計劃)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景觀中的運(yùn)動和生態(tài)流有什么影響。如方形斑塊和園形斑塊分別對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物種運(yùn)動和物質(zhì)流動有什么不同影響。不同的基質(zhì)紋理(細(xì)密或粗散)對動物的運(yùn)動和干擾的空間擴(kuò)散有什么影響等等。回繞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生物運(yùn)動的觀察得出的,但它們具有關(guān)于運(yùn)動和流動等景觀格局關(guān)系的一般性意義,也適用于各種類型的景觀。

    3.1 關(guān)于斑塊的基本原理

    3.1.1 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.)。總起來說,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,因為小斑塊的資源有限,不足以吸引某些大型捕食動物,從而使某些小型物種幸免于難。同時,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。

    3.1.2 斑塊數(shù)目原理

    減少一個自然斑塊,就意味著抹去一個棲息地,從而減少景觀和物種的多樣性和某一物種的種群數(shù)量。增加一個自然斑塊,則意味著增加一個可替代的庇難所,增加一份保險(Opdam, P., 1991.)。一般而言,兩個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,4~5個同類型斑塊則對維護(hù)物種的長期健康與安全較為理想。

    3.1.3 斑塊形狀原理

    一個能滿足多種生態(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。

    3.1.4 斑塊的位置原理

    一個孤立的斑塊內(nèi)物種消亡的可能性遠(yuǎn)比一個與大陸(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)對象時,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)就是針對斑塊在景觀中的位置和作用提出來的(Yu, 1995a~c, 1996a )。他認(rèn)為,景觀中有某些關(guān)鍵性的位置,對它們的占領(lǐng)和改變,可以對控制生態(tài)過程產(chǎn)生異常重要的作用。

    3.2 廊道的基本原理

    3.2.1 連續(xù)性原理

    人類活動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人類生產(chǎn)和生活來說是重要的運(yùn)輸通道,但對生物來說則是危險的障礙。在美國,公路是野生動物最大的殺手。

    3.2.2 廊道的數(shù)目原理

    假設(shè)廊道是有益于物種空間運(yùn)動和維持的,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。

    3.2.3 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)對象的殘遺斑塊相近。

    3.2.4 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)對象的作用,反而為外來物種的入侵創(chuàng)造條件(Frankel,and Soule′, 1981.)。對廊道的寬度,目前尚沒有一個量的標(biāo)準(zhǔn),對一般動物的運(yùn)動而言,1~2公里寬是比較合適的,但對大型動物則需十到幾十公里寬。

    3.3 關(guān)于景觀鑲嵌體的基本原理

    3.3.1 景觀阻力原理

    景觀阻力是指景觀對生態(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) 將決定景觀對物種的運(yùn)動,物質(zhì)、能量的流動和干擾的擴(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,如對動物空間運(yùn)動來說,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。

    3.3.2 質(zhì)地的粗細(xì)原理

    一個理想的景觀質(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)。

    3.4 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)。

    3.4.1 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。

    3.4.2 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,同時沿主要的自然邊界地帶分布一些人類活動的\"飛地\".這一模式有7個方面的景觀生態(tài)學(xué)意義。

    ①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;

    ②景觀質(zhì)地滿足大間小的原則;

    ③風(fēng)險分擔(dān);

    ④遺傳多樣性得以維持;

    ⑤形成邊界過渡帶,減少邊界阻力;

    ⑥小型斑塊的優(yōu)勢得以發(fā)揮;

    ⑦有自然植被廊道利于物種的空間運(yùn)動,在小尺度上形成的道路交通網(wǎng)滿足人類活動的需要。

    所以集聚間有離析的景觀格局有許多生態(tài)優(yōu)越性,同時能滿足人類活動的需要(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;在細(xì)質(zhì)地的景觀局部是就業(yè)、居住和商業(yè)活動的集中區(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)生是社會發(fā)展的需要,也是科學(xué)發(fā)展及對大地結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識的深入的必然。

    但是,同其它多種規(guī)劃理論和模式一樣,景觀生態(tài)規(guī)劃模式會有其局限性。特別是在中國土地資源極其貧乏,人類活動強(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)劃師的實踐檢驗。

    景觀安全格局(landscape security pattern)也正是在考慮到中國及發(fā)展中地區(qū)的現(xiàn)實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,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。

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