（园林植物与观赏园艺专业论文）长株潭湘江河岸带景观生态规划研究.pdf

长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 中文摘要 针对目前河流生态系统，特别是河岸带受人类活动干扰而严重退化的现象， 国内外已有一些学者把与湿地恢复密切相关的退化河岸带生态系统恢复与重建 作为当今恢复生态学研究的重要内容之一。虽然取得了一定的成绩，但有待更深 入的研究，以进一步完善河岸带景观恢复的理论。本论文以景观生态学原理为指 导，从理论上论述了河岸带和景观生态规划的相关概念、研究内容、研究方法以 及研究步骤等，分析了景观格局及其指标体系，并阐述了国内外河岸带修复与重 建的理论和技术方法。在此基础上，又以长株潭湘江河岸带为实例，对它的现状、 景观空间格局进行了详细的分析，并运用地理信息系统( g i s ) 和制图软件进行 了景观分类和景观空间功能分区。然后，以景观生态规划原则为指导，提出了研 究区河岸带生态系统结构优化的规划方案，进一步做了规划后的效能分析。最后， 指出河岸带的管理也是维持河岸带生态系统稳定的一个重要方面，同时提出了相 应的管理途径。由此，本论文完成了长株潭湘江河岸带生态系统景观生态规划从 基本目标到功能、结构、管理的规划，建立了行之有效的河岸植被缓冲带优化模 式。该模式针对不同地段的景观现状，确定了生态建设、生态恢复和生态保护三 种不同的优化方案，对长株潭湘江河岸带的管理、建设具有实际指导意义，期望 能为长株潭三市的可持续发展提供参考和建议，也希望为亚热带城市河岸带生态 系统的景观生态规划提供借鉴。 关键词：河岸带景观格局植被缓冲带景观生态规划 a b s t r a c t i na l l u s i o nt oa c t u a lf l u v i a le c o s y s t e m , e s p e c i a l l yt h ed e g r a d e d r i v e r s i d eb e c a u s eo fh u m a nb e i n g sa c t i v i t i e s ，s o m e i n t e r n a t i o n a la n d d o m e s t i c ss c h o l a r sr e g a r dr e s t o r i n ga n dr e c o n s t r u c t i n gd e g r a d e df l u v i a l e c o s y s t e mt i g h t l yp e r t i n e n t t or e s u m i n gs w a m pa so n eo fi m p o r m a n t c o n t e n t si nr e s t o r i n ge c o l o g y a l t h o u g ht h e yh a v eg a i n e d ad e f i n i t eg r a d e ， i tn e e d sf a r t h e rr e s e a r c hi no r d e rt o p e r f e c tt h e o r y a b o u t r e s t o r i n g r i v e r s i d e l a n d s c a p e t h ed e g r e e e s s a y d i s c u s s e s p e r t i n e n tc o n c e p t s ， r e s e a r c hc o n t e n t s ，r e s e a r c hm e a n sa n dr e s e a r c hs t e p s a b o u tr e v e r s i d e l a n d s c a p ep l a n n i n g ，a n a l y s e s s i g h tp a t t e r n s a n di n d e x s y s t e m a n d e x p o u n d st h e o r y s a n dt e c h n i c a lm e a n si n v o l v i n gw i t hr e s t o r i n g a n d r e c o n s t r u c t i n ge c o s y s t e ma n ds i g h ta l o n g r i v e r s i d eo nl a n d s c a p ee c o l o g y p r i n c i p l e m o r e o v e r , t h e e s s a yd e t a l l e d l ya n a l y s e sx i a n g i i a n g r i v e r r i v e r s i d e ss i g h tp a t t e r n sa n dp l o t si t o u ti n t od i f f e r e n ts i g h ts t y l e sa n d s i g h ts p a c e sb yg i sa n ds o m ed r a w i n gs o f i w a r e s t h e n ，t h ee s s a yp u t s f o r w a r d p l a n n i n g s c h e m e o p t i m i z i n ge c o s y s t e m c o n s t r n c t u r ea n d a n a l y s e se f f i c i e n c y a f t e rt h er i v e r s i d ei s p l a n n e d f i n a l l y , t h e t h e s i s i n d i c a t e st h a tp r o p e rm a n a g e m e n tc a nk e e ps t e a d ye c o s y s t e ma l o n gt h e r i v e r s i d ea n dp u t sf o r w a r dr e l e v a n tm a n a g e m e n tw a y s s o t h e e s s a y e x p l a i n sl a n d s c a p ez o o l o g yp r o g r a m m i n g a b o u t x i a n g i i a n g r i v e r r i v e r s i d e s e c o s y s t e m f r o mb a s i c o b j e c t t of u n c t i o n ，s t r u c t u r e ， m a n a g e m e n t a n ds oo n ，a n ds e t su p a e f f e c t i v e l yo p t i m i z ep a t t e m i i 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 p e r t i n e n t t or i v e r s i d e v e g e t a t i o n b u f f e rs t r a n d t h e p a t t e r n e n s u r e s z o o l o g yc o n s t r u c t i o n g ，z o o l o g yr e s t o r i n ga n dz o o l o g yp r o t e c t i o na n ds o o nd i f f e r e n tt y p e so p t i m i z ep a t t e r n i th a sa c t u a l l yd i r e c t i v es i g n i f i c a t i o n t om a n a g i n ga n d b u i l d i n gc h a n gz h u t a n x i a n g j i a n gr i v e rs t r a n d t h e a u t h o re x p e c t st h e e s s a y c a no f f e rr e f e r e n c ef o rt h e c h a n gz h ut a n w h o l e c i t yp e r s i s t e n td e v e l o p m e n t a n df o r l a n d s c a p ez o o l o g y p r o g r a m m i n ga l o n g r i v e r s i d eo f c i t yi ns u b t r o p i c k e y w o r d s ：r i v e r s i d es t r a n d ，l a n d s c a p e p a t t e r n ，v e g e t m i o n b u f f e rs t r a n d ， l a n d s c a p ez o o l o g yp r o g r a m m i n g l l l 翱舟浚魄 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中 南林学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究 作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意 识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 斗如静蘑法 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的 规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林学院可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： 1 、 保密口，在年解密后适用本授权书。 作者签名： 矩 不保密口。 ( 请您在以上响应方框打“4 ”) 导师签名： 月日 力7 一哆f 年月砖甘 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 1 月u 嚣 1 1 研究背景 随着经济的发展，生产力的逐步提高，人们的休闲时问越来越多。同时由于 生活节奏的加快、工作的紧张和激烈、住宅的单元化，使人极易产生紧张和厌倦。 传统的聊天、走亲戚、看电视和打麻将的消遣方式已不能适应人们的要求。充满 情趣的未被污染的风景、山峦和沙滩、古朴的建筑、富有乡村特色、风光绮丽的 城镇和村庄，尤其是那清静宜人的滨水景观成了市民向往的伊甸园。孔子日：“知 者乐水”。水是城市的命脉，是城市生态环境的基本元素；水赋予城市生命和魅 力，组成城市最具活力的风景线“1 。 河岸带生态系统是城市生态系统的一个非常重要的组成部分，在维持生态系 统稳定和形成城市景观方面起着巨大的作用。同时，它也是城市中有着巨大潜力 的空间领域，对于解决城市空间匮乏，提高城市环境质量起着积极的作用。而且， 河岸带优越的亲水性满足着现代人的生活娱乐需要，这是城市其它环境所无法比 拟的特性。如何维持和保护好河岸生态系统，做好河岸带的景观生态规划，是实 现城市可持续发展的一条重要途径。 随着长株潭三市的一体化，湘江生态经济带的启动，保护好湘江河岸带，修 复被破坏的水环境、河道，保护森林、植被、野生动植物、渔业、人文景观等资 源，使自然环境与人文环境及经济环境相协调，必将改善城市景观结构和景观功 能，提高城市的环境质量，促进城市的可持续发展。因此，以景观生态学理论为 指导，运用景观生态规划与设计的理念进行长株潭湘江河岸带的研究，使河岸带 生态系统在城市的发展中发挥最大的生态效益、社会效益和经济效益，是实现长 株潭地区可持续发展的新的有效的途径。 1 2 论文的目的意义 论文以景观生态学理论为指导，将景观生态格局分析与河岸带生态重建的理 论和技术方法引入河岸带规划与设计。通过对长株潭湘江河岸带景观生态格局和 生物多样性的分析，能够有效揭示该区域生态状况及空间变异特征。景观生态学 的重要任务之一就是人工设计景观结构的优化格局，维持生态系统的稳定，实现 土地的持续利用，这也是本论文研究的目的之所在。 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 目前，关于城市滨水绿地规划方面的研究不少，但是专门研究河岸带的不多。 传统的河岸带重建都是基于牛顿力学而形成的以“还原论”思想为基础的工程技 术体系，没有考虑人工构造物对生物及其生态环境的影响。由此产生的结果是自 然河流形态的直线或渠道化和河岸的混凝土化，其必然导致河流的生态作用越来 越小、水质恶化、生境的丧失或被阻断、物种减少等河流生态系统的退化。本 论文研究的河岸带景观生态规划是在景观生态格局分析的基础上，运用生态学原 理，对河岸带生态系统进行景观格局优化设计，创建一个健康合理的河岸带生态 系统。对长株潭湘江河岸带进行景观生态规划研究，不仅对湘江沿岸生态环境的 保护和恢复具有重要意义，而且可以改变城市景观结构和景观形象，同时也能为 亚热带城市的河岸带开发和保护提供借鉴。 2 基本概念 2 1 河流生态系统 河流生态系统是由包括陆地河岸生态系统、水生生态系统、湿地及沼泽生态 系统等在内的一系列子系统，组合而成的复合系统“。它是地表淡水生态系统的 主要组成部分，它为水生生物和陆地生物提供了不同的生境，同时也为人类提 供了重要的休闲娱乐服务和美学文化功能。河流以流动的水体连接起来，是具有 动态特征的自然生态系统：水体一陆地的镶嵌格局使它具有显著的景观特异性； 水生生态系统和陆地生态系统的结合、上游森林草地景观和下游的湿地景观的结 合，使它具有景观多样性；流动的水体和稳固的岸体构成了河流景观动与静的和 谐统一”1 。它能带给人们安谧性、运动性、持续性和舒适性的美学享受和精神体 验，人们也可以利用它进行多种娱乐活动。 2 2 河岸带 河岸带是指高低水位之间的河床及高水位之上直至河水影响完全消失为止 的地带“1 。也可泛指一切邻近河流、湖泊、池塘、湿地以及其他特殊水体并且有 显著资源价值的地带“1 ；它包括非永久被水淹没的河床及其周围新生的或残余的 洪泛平原，其横向延伸范围可抵周围山麓坡脚。河岸带是连接陆地生态系统和水 域生态系统的关键系统，被认为是温带地区物种最丰富和生产力最高的系统，区 域和河岸物种多样性的关系十分复杂，是跨区域的有影响的过渡带类型。河岸带 2 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 是在三维空间内，陆地一水生态系统发生直接相互作用的产物，存在非常明显的 环境、生态过程和植物群落梯度，系统极其复杂“1 。它一般具有四维结构特征， 即纵向( 上游下游) 、横向( 河床泛滥平原) 、垂直方向( 河川径流地下水) 和时间变化( 如河岸形态变化及河岸生物群落演替) 四个方向的结构”1 ；而且河 岸带蕴藏着丰富的野生动植物资源、地表和地下水资源、气候资源以及休闲、娱 乐和观光旅游资源等，是良好的农、林、牧、渔业生产基地。因此，河岸带具有 三个重要的功能。1 ：( 1 ) 自然河岸廊道以及与之相联系的对地表和地下水径流的 保护功能；( 2 ) 对开放的野生动植物生境以及其他特殊地和旅游廊道的保护功能； ( 3 ) 可提供多用途的娱乐场所和舒适的生活环境。1 。 2 3 景观生态规划 景观生态规划从产生至今不过二三十年，在我国的历史更短。由于不同地区 不同的历史背景、文化传统以及研究者本人的爱好与习惯的不同，因而在概念的 文字表述上存在着明显的差异。应用较多的名称除景观生态规划外，尚有景观规 划、土地利用规划、景观管理、区域规划等。其中以土地利用规划的使用历史最 长。但自7 0 年代以后，人们越来越多地倾向于使用景观规划一词。而在景观生 态学的学科地位建立以来，许多人开始使用景观生态规划一词。这些词汇在其产 生的初期，相互之间可能在内涵与外延上均存在差异，但就现在的使用情况而言， 基本上都属于异名同物，即均可以纳入到景观( 生态) 规划的范畴内。同时，概 念在使用上也存在有一定的地区差异。欧洲学者普遍采用景观生态规划或景观规 划一词；而美洲学派则更倾向于使用景观管理、区域规划等名称。 对于景观规划，v y a n i c e k 认为，“它是人类为了自身利益而尽量使地球表 面的有限面积得以充分利用、同时又能保持其生产力与风景的一个持续不断的努 力过程。”它的目标是“既协调相互间抵触的土地利用需求，并且把它们结合进 可以使人类文化得以繁荣的景观中，与此同时又不破坏社会建立的自然与文化资 源。而且，景观规划努力去保护和创造更广阔的多样性”n ”。 我国学者傅伯杰认为：“景观生态规划是通过分析景观特性以及对其判释、 综合和评价，提出最优利用方案。其目的是使景观内部社会活动以及景观生态特 征在时间和空间上协调化，达到对景观优化利用。”王仰麟认为：“景观生态规划 是以生态学原理为指导，以谋求区域生态系统的整体优化功能为目标，以各种模 3 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 型、规划方法为手段，在景观生态分析、综合及评价基础上，建立区域景观优化 利用的空间结构与功能的生态地域规划方法，并提出相应的方案、对策及建议”。 孙永斌等则对景观生态规划的概念表述为：“景观生态规划与设计是运用景观生 态学原理解决景观水平上生态问题的实践活动，是景观管理的重要手段，也是景 观生态学的有机组成部分。其焦点在于景观的空间组织，维持和发展异质性”“”。 从这些叙述来看，虽然不同学者的文字表述有些差异，但核心内容均是一致 的。即都承认景观生态规划是景观尺度上的一种实践活动，规划的目的在于从景 观的结构与功能两方面入手，对景观进行优化利用，其目标均是尽力维持景观的 异质性。 3 河岸带与景观生态规划研究概述 3 1 河岸带研究概述 3 1 1 河岸带研究的发展历程 河岸带是河岸生态系统所处的地带，又是河溪生态系统的主要成分和研究对 象。河岸带研究主要是研究河岸的植物及其对鱼类、野生动物、养分、枯烂有机 物、河边地理过程等的影响。因此，河溪生态系统研究的发展历程就是河岸带研 究的发展历程。 人类对河溪的了解尽管很早，但科学考察仅始于2 0 世纪初期湖泊学 ( l i m n e l o g y ) 研究中对河溪地貌、生命活动及行为、营养循环等方面，而真正 将河溪作为生态系统进行研究，直到5 0 年代末才得以开展“。早期的研究主要 受o d u m 兄弟“”和t e a l “”关于生态系统能流理论的影响，侧重于湖泊或河溪片段 中鱼类生产量“”及其迁移分布“、生态系统食物链“”与河溪边岸( 以下间称河岸) 冲积平原动态等方面。7 0 年代中期，河溪生态学由以往对河溪的单学科研究转 向综合、系统的研究，亦即考虑河溪上下游之间的关系和作用，以及河溪与陆地 生态系统的互相影响。 促进河溪生态系统研究的另一主要动力来自社会对自然资源的利用、保护和 管理。长期以来，人类对河溪的认识和利用仅局限于消费( 用水、养殖) ，而对 河溪其它方面的价值，如其优越的野生动物栖息地、秀丽的风景、良好的户外活 动场所的等，则认识不足。6 0 年代中期，以c a r o t h e r s 为首的野生动物学家开 4 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 始对美国a r i z o n a 州河岸的鸟类进行调查研究“，首次发现河岸植被对许多鸟类 的繁殖和发展起着决定性的作用，同时也发现河岸鸟类种类和密度较相邻的陆地 生态系统要高得多，因而推动了美国西南地区一系列有关河溪一野生动物相互关 系的研究。结果表明，河溪生态系统不仅是许多动植物的特有栖息地，养育着惊 人的动植物种类，而且也是许多高地种迁移等生物生命活动不可缺少的景观因 素。 河岸植被的合理经营和保护对河溪水质及其浮游生物、水生植物和各种鱼类 起着关键性的作用。1 9 7 7 年7 月在a r i z o n a 州召开的“河岸栖息地的保护、经 营和重要性”学术研讨会及同年在g e o r g i a 召开的“全国冲积平原湿地及其它河 溪生态系统保护经营策略”讨论会“2 ，系统地总结了这一阶段的科学研究，也 引起了学术、科研及美国各行政部门对河溪生态系统的重视。特别是在美国西北 地区太平洋沿岸，受7 0 年代国际人与生物圈( m a b ) 生态系统研究项目的影响， 自7 0 年代中期，积极开展了全美境内的调查研究。在1 0 年间，涌现了一大批从 事河溪生态系统研究的专职人员，成立了几个研究中心，组织出版了一系列学术 讨论会论文集，奠定了河溪生态系统研究的基本理论、范畴及经营管理措施。 v a n n o t e 等提出的河溪连续系概念( r i p a r i a n c o n t i n i u u mc o n c e p ，简称 r c c ) ，使河溪生态系统的研究进入了崭新的阶段。r c c 应用生态系统的观点和 原理，把由低级至高级相连的河溪网络作为一个连续的整体系统对待，强调生态 系统中构成河溪群落及其一系列功能与流域的统一性。这种由上游的诸多小溪至 下游大河的连续，不仅仅是指地理空间上的连续，而且更重要的是指生态系统中 生物学过程及其物理环境的连续。“。按照r c c 理论，不规则的线性河溪单向连接， 下游河溪中的生态系统过程同上游河溪直接相关。这一观点同一般生态学原理的 显著区别在于把河溪视为一个不同时间和空间尺度范畴内的连续梯度o “。n a i m a n 等。”在加拿大q u e b e c 省5 个流域进行的系统研究，巩固和发展了r c c 理论，这 一思想的建立，对研究和认识河溪生态系统的结构和功能( 如河水量及变化、水 污染、养分循环、鱼类和野生动物栖息地质量等) ，以及河溪资源的科学管理都 有很大的帮助m “2 ”。 3 1 2 河岸带在生态系统和景观中的作用 河岸带是介于河溪和高地植被之间的生态过渡带，同时也是最典型的生态过 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 渡带，具有明显的边缘效应，在生态系统和景观中也有显著的作用。 3 1 2 1 物种源( 基因库) 和栖息地 由于河岸带经常遭受洪水、泥石流、风蚀、病虫害和人类活动等干扰，加之 水分充沛，太阳能较高，微小地形复杂多样，河岸生态系统中蕴藏着丰富的动植 物种。许多研究表明，河岸带中动、植物种类数量较其它生态系统要高得多 2 印 2 t 鹪 【2 9 河岸带也是野生动物的重要栖息地，其中养育着很多野生动物( 包括微生物、 无节肢动物、两栖动物、鱼类和鸟类) 。目前已发现许多节肢动物和无节肢动物 是属于河岸种，另外一些种( 如两栖动物) 在其生命过程中的某一阶段，需要利 用河岸带完成某些生命活动( 如产卵) 。有些动物( 如蝙蝠) 则在不同的时间内 ( 如白昼、冬夏) ，出没于河岸带。河岸植被在景观中的数量和配置，直接关 系到区域生物保护及种的多样性。 3 1 2 2 养分一能量源 河溪生态系统的养分和能量，除来自河水中粗大木质物以外，主要来源是河 岸带。河岸植被及相邻森林每年都向河水中输入大量的枯枝、落叶、果实和溶解 的养分等飘移有机物质，成为河溪中异养生物( 如菌类、细菌等) 食物和能量的 主要来源，直接控制河溪生态系统的生产力。”m 1 。小型河溪每年受到大约 3 0 0 6 0 0 9 c m _ 2 ，随河溪级别的增加( 即河宽加大) 和河岸植被密度减低，河 溪有机物输入率也相应减低。另外，河岸植被向河溪输入细小有机物的过程存在 着明显的季节变化，并同河岸植被类型密切相关。 3 1 2 3 户外活动场所 河岸带也是进行户外活动和休闲娱乐不可缺少的场所。在自然界，许多壮丽 的风景，如瀑布、温泉等，都同河溪直接相连，令游人神往。人类的许多休闲娱 乐活动都依赖于河流生态系统进行，如对自然河流风光的美学体验和感官享受； 进行划船、钓鱼、游泳等在河流内进行的娱乐活动。此外，河溪及其边岸地区， 饮水便利，地势相对平坦，容易修筑小路，是爬山、露营等活动所必需的场地。 3 1 2 4 农、林、牧、渔业基地 由于水分充足，地势平坦，处于水陆交接处，河岸带往往是从事农、林、牧、 6 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 渔的理想场所。例如，在许多林区的河岸带常生长有高大，而且木质优良的树种 ( 如云、冷杉、柏木等) ，是伐木部门求取木材优先考虑的区域。在农牧业地区， 近河边处土壤肥沃，草质良好，便于灌溉和放牧，是景观中获取高经济效益的主 要基地。 3 1 2 5 河溪水质 河岸带上的植被能够过滤、调节由陆地生态系统流向河溪的有机和无机物， 如地表水、泥石流、各种养分、枯木、落叶等，进而影响河水中泥沙、化学物质、 营养元素等的含量及在时空中的分布。这一功能在伐木、污染、水土流失严重、 农牧活动频繁的地区尤为重要。 3 1 2 6 河溪的微气候 河溪的微气候主要受河岸带上植被的影响，其机理在于截留白天太阳入射 光以及夜间流失的长波辐射，进而引起河水温度、蒸发、大气温度和湿度等气象 因子不同于其它生态系统的变化和组合。白天，太阳光在穿过河岸植被时，大部 分被吸收或反射回大气层。因此，河溪中光的数量和质量同空旷地截然不同，水 生植物的光合作用( 即初级生产量) 首先受到抑制。此外，河水的温度明显比同 地区林下要低，许多生物、生态和化学、物理过程因此也受到影响2 “。河岸植 被的走向、宽度、高度、密度、盖度及林冠的垂直结构“8 “8 ，直接影响着河溪 生态系统的微气候。 3 1 2 7 河溪中的粗大木物质 河溪生态系统最重要的地貌( 景观) 特征之一是散布着粗大木物质。它们对 维持河道的稳定，调节流水，提高河溪生态系统结构的多样性和复杂性，提供特 有的水生生物栖息环境，并增加河溪养分含量及其持续时间等，均有直接的影响， 而河岸植被是这些物质的唯一来源。随河水季节变化，这些物质或随流水传送至 下游，或留滞于河溪中某一地段。在自然状况下，河溪中的粗大木物质形成一系 列阶梯，发挥其稳固河岸，调节水流、影响沉积物的分布与变化，或形成临时积 水池塘，为鱼类和其它水生动物提供生存栖息地”“。此外，随时间的流逝，河溪 中的粗大木物质将逐渐破碎、分解和腐烂，缓慢地向河水释放细小有机物质和各 种养分元素，成为河溪生态系统的主要物质和能量来源的一个途径。 7 艮株潭湘江河岸带景观生态规划研究 3 1 2 8 景观廊道 河岸带是景观中重要的廊道，动、植物可沿河上下运动。美国“自然保护社” 称河溪及河岸带为“最低限度上应受保护的、剩余资源中最好的”生态系统。此 外，河谷也往往是热空气侵入内地和冷空气沉降的主要通道”“。但是，很难在大 范围内对这些功能进行实地检验，对大区域河岸廊道开展系统研究仍将是今后景 观生态学的一项主要内容之一。 3 1 2 9 景观连接- 性 河溪生态系统狭长、成网状的特性，明显地提高了它们在景观中的功能和地 位，其中主要功能之一是景观连接性。景观中由源头积水区至下游河口通过河溪 而联接成一个完整的体系，便于其中水、养分、各种沉积物、残余有机物碎片、 动植物等在景观中的分布和移动。这不仅包括随河水而进行的各种移动，而且也 包括横向的移动，如养分和其它各种物质在冲积平原上的累积以及向河道或两侧 山坡的传送等。此外，河岸带不仅自身具有对各种景观过程连接的功能，而且在 很大程度上，对其它景观因子，如斑块、基质等也起着连接的作用，这也是非常 重要的”。 3 1 2 1 0 累积效应 累积效应指在各种时问、空间中，由于多种人为或自然引起的物理或生物过 程累积而成暴发性的事件，一般指消极的或出乎意料的事件”。如由于不断地伐 木、筑路等引起的洪水暴发、河鱼种类和产量减少、泥沙含量增加等，是一种最 典型的累积效应”。 3 1 3 河岸带研究的内容 3 1 3 1 河岸带植被及其影响因素研究 河岸带植被是陆地和水生生态系统的活动边界，是环境活力和变化的敏感标 志。河岸带植被在形成河流物理和生物特性的过程中起着重要的作用4 ”。河岸带 植被群落是动态的，地形的差异、微气候的变化、地段的生产力和内外因素的扰 动均在较大程度上影响着森林结构、种群的丰富度和外来植物的占有情况。“。河 岸带廊道的高度多样性是与洪水的干扰破坏、粗木质残体( c w d ) 在河流的空间 不均匀分布和当地受高度影响的气候紧密联系的；经常的洪水影响和地貌形态的 8 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 空间不均匀性，通常是植被种群丰富程度的标志。此外，河岸带廊道在流域中穿 过了不同的高度，这样就造成了一系列的适应地区植物群落需要的温度和降水条 件”“。此外，自然环境和河岸带森林具有时空变化特征，在较大的尺度范围内， 河谷形态影响沉积地形的发展和类型，比如，泛滥平原、高低阶地、山丘斜坡； 在较小的尺度范围内，在河床之上不同高度的沉积地形调节着河流对河岸带所产 生的影响，影响着植被的组成和c v d 的产量，所有尺度的这些生物物理因素的综 合影响以及河流的干扰作用，决定了河床的类型和结构形态9 。 3 1 3 2 河岸带小气候及其影响因素研究 河岸带森林对河流小气候产生较强的影响和控制，河岸带林地的空气状况、 地表温度、相对湿度和太阳辐射都表明了河岸植被群落的影响；流域环境与河岸 植被之间的相互作用，同样也影响着河岸带的生物多样性、生物化学循环和其它 系统水平的过程1 。 3 1 3 3 河岸带动物及其影响因素研究 由于河岸带植被群落为野生动物提供了许多特有的栖息地以及可为来自受 到较大干扰的高地动物种迁移提供避难地，故河岸带具有较高的动物多样性。河 岸带野生动物群落的组成主要受两个重要因素的影响，一是与河流尺度大小有关 的河岸带特有的生境有关；二是与影响河岸带植被群落演替阶段的干扰的类型、 频率、持续时间和严重程度有关。很多研究案例表明，河岸带动物不仅仅被动的 适应河岸带生态系统，而且对河岸带生物地球化学过程、植被的演替和景观变化 均有影响。”。 3 1 3 4 潜水层变化与河岸带过程 潜水层是位于河床和河岸带下部，充满来自地表河床水的饱和沉积层。由于 潜水层是地表水和地下水的混合体，截然不同的化学组分，可以更有效的保持和 处理溶解的营养物质，以及成倍的提高河流去除有机废物的能力，大大促进了生 物活动。潜水层和河岸带相互作用的强度既受到河谷形态等大的地理因素的影 响，也受到诸如沉积物、河床岩石、浅滩等表征单个河流特性的因素的影响。比 如，在河溪尺度情况下，地形可产生广宽的浅层水流，而这种水流可以很容易的 与河岸带植物的根系和土壤保持接触，从而有利于河岸带植被的生长发育。“。 9 长株潭湘江河岸带景舰生态规划研究 3 1 4 河岸带研究的方法 3 1 4 1 生态系统的方法 河岸带生态系统系指河岸带地区生物和环境通过物质循环和能量的流动，相 互作用、相互依存而构成的一个狭长的水陆生态交错带，故生态系统学是河岸带 研究的重要方法。流域内的水生态系统、陆地生态系统、草地生态系统、农田生 态系统以及人工生态系统它们之间的相互影响和相互作用是河岸带研究的重点 【9 9 】 3 1 4 2 景观生态学方法 景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作 用的综合性学科。它以景观的结构、功能及其动态变化为研究对象和内容“。 研究的目的是合理利用自然资源和保护生态环境。流域生态系统是以流域的地理 特征划分的，是宏观生态学研究的一个新领域，而河岸带是属于流域生态系统的 一部分，故在研究中需大量借助于宏观生态学( 景观生态学和区域生态学) 的研 究方法“”1 。 3 1 4 3 “3 s ”技术在河岸带研究中的应用 遥感、地理信息系统和全球定位系统是景观生态学研究中的重要技术工具， 结合地面观测，从而实现了景观中的组分或过程的具体地理位置的空间数据的收 集、存储、提取、转换、显示和分析。同时，“3 s ”技术在河岸带景观格局分析 和模型中的作用也愈来愈重要“。 3 1 4 4 自然地理学的研究方法 自然地理学是研究特定空间范围内的物质形态、结构、性质和运动规律的科 学。河岸带研究涉及到水文学、地貌学、气象气候学、土壤学、动植物学等自然 地理学研究的分支学科，故自然地理学的定性和定量研究方法是河岸带研究的基 本方法“”3 。 3 1 4 5 环境科学的研究方法 由于环境污染的日益严重，因此，研究环境中污染物迁移转化规律，寻求解 决环境污染的途径和方法，改善环境质量，已成为河岸带生态系统功能研究的重 1 0 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 要内容之一。故环境科学的研究方法，特别是水环境和土壤环境研究的方法构成 了河岸带研究方法的一部分“”。 3 1 4 6 恢复生态学研究的方法 近年来恢复生态学已成为国际生态学研究的新领域，特别是湿地退化生态系 统的恢复和重建愈来愈受到国外学者的重视；国外大量的河岸带退化生态系统的 恢复和重建实验研究工作主要是通过利用恢复和重建后的湿地岸边植被，发挥河 岸带生态系统的功能“1 。 3 2 景观生态规划研究概述 3 2 1 景观生态规划的发展过程 3 2 1 1 景观生态规划思想的发展 景观生态规划的思想可以追溯到1 9 世纪末，那时人们对自然界认识程度较 低，景观规划集中在农业地的重新分配，如田间道路的设置及排、灌水系统的 建设等，其主要目的是提高农作物产量及土地生产力”。但一些学者已经开始认 识到自然保护的重要性和人类对环境影响的严重性，主张规划设计时，充分考虑 人与环境的协调关系。”，在注重提高农业生产的同时，还要考虑自然保护”“。然 而这种思想并未引起人们的注意，却为后来景观生态规划的理论发展奠定了基 础。随着生产力提高，城镇化发展，人们对景观价值的认识发生变化。”，至 2 0 世纪初，人们已经认识到自然景观的美学价值和生态功能，景观设计开始强 调自然过程与人类活动的协调，追求人地共生。，至此景观生态规划的思想初步 形成。 2 0 世纪中期，随着社会的发展、工业化、城市化，一方面人们对景观的干 扰不断加剧，生境破碎化及森林砍伐，导致景观结构的变化，致使景观生态功能 失调，引起了人们的普遍关注。另一方面遥感和计算机等新技术在景观研究和规 划中的应用，促进了景观生态规划的迅速发展。l m c h a r g 作为这一时期的代表， 把土壤学、气象学、地质学和资源学等学科综合起来考虑，并应用到景观规划中， 提出了自然设计模式。“。这一模式突出各项土地利用的生态适宜性和自然资源的 固有属性，强调人类、生物和环境三者之间的伙伴关系。 7 0 年代，通过m a z u r 和r u z i c k a 等景观生态学家的研究工作，逐步发展并 l l 长橡潭湘江河岸带景观生态规划研究 形成了比较完整的景观生态规划的理论方法，并成为国土规划的一项基础性研究 工作3 。 进入8 0 年代，人类活动对自然界的影响与日俱增，地球上几乎找不到一块 不受人类影响的景观，而景观生态规划已经发展成为综合考虑生态、社会过程以 及二者之间时空耦合关系，利用景观生态学的知识及原理经营管理景观资源以达 到既要维持景观生态功能，又要满足持续利用土地的一个重要分支学科”。要强 调景观空间格局对过程的影响，通过格局的改变来控制景观功能、物质流和能量 流，这种思想是景观生态规划方法论的又一次思维转变o “。 3 2 1 2 景观生态规划在我国的发展 几乎就在景观生态学理论传入我国的同时，我国学者即开始了景观生态规划 与设计的实践活动。1 9 8 8 年国家自然科学基金委，第次批准了由景贵和教授 申请的吉林西部沙地景观生态建设景观生态学课题申请，而该课题正是景观 生态规划与设计的研究内容。在此之前，1 9 7 8 年全国科学技术发展规划重点项 目第一项“农业自然条件、自然资源和农业区划研究”和全国自然科学规划中地 学规划第五项“水土资源和土地利用的基础研究”课题的实施，揭开了我国土地 类型学与土地资源学研究热潮的序幕。在项目实施过程中，以及其后的自然区划 等相关研究中，都有大量的景观生态规划与景观生态设计的研究成果出现。由于 此时的景观生态学在我国刚刚起步，许多人对景观生态学还处于认知阶段。因此， 在这些成果中其名称基本上都是以土地为中心的，没有明确地把他们的研究内容 归入景观生态规划与设计当中去。 我国景观生态规划与设计方面的最早文献要算景贵和教授1 9 8 6 年发表的 土地生态评价与土地生态设计 4 9 1 ，之后出现的代表性文献有论土地类型的 结构、演替与生态设计( 刘胤汉，1 9 8 7 ) 、土地系统生态设计初探( 王仰麟， 1 9 9 0 ) 、土地生态规划的理论与方法( 武吉华等，1 9 9 0 ) “、我国东北地区某 些荒芜土地的景观生态建设( 景贵和，1 9 9 1 ) 、渭南地区景观生态规划与设 计( 王仰麟，1 9 9 5 ) “”、黄土高原小流域土地利用系统结构优化与生态设计 ( 刘黎明等，1 9 9 5 ) 5 4 1 玛纳斯河流域土地类型及利用的生态设计( 赵成义， 1 9 9 5 ) ”等。在专著出版方面，除了景贵和教授以其自然科学基金项目为基础的 论文集吉林省中西部沙化土地的景观生态建设( 东北师大课题组，1 9 9 0 ) “6 3 长株潭湘江河岸带景观生态规划研究 外，尚有宗跃光的城市景观规划的理论和方法“一书，但该书就其内容而言， 主要是国外文献的综合分析，缺乏实际案例。而在许慧等的景观生态学的理论 与应用一书及徐化成的景观生态学。”教材当中均有相当篇幅介绍国外景观 生态规划与设计方面的研究成果，对于初学者来说具有很高的可读性和参考价 值。 景观生态学的生命力不仅在于它为人类提供了一种全新的思维模式，更重要 的是它的实际应用。目前，我国正处于经济体制的转轨时期，一切都朝着有利于 经济发展的目标迈进：而同时我国的生态环境既留有过去破坏累积下的伤痕，又 面临着前所未有的巨大压力。就目前的景观生态学研究而言，格局、结构、功能、 动态研究的较多，而实际应用研究却比较薄弱，因此，进一步加强应用研究，尤 其是景观生态规划与设计工作，应是今后的主要努力方向之一“。 3 2 2 景观生态规划的研究内容 傅伯杰认为，景观生态规划的基本内容应包括：景观生态分类、景观生态评 价、景观生态设计、景观生态规划与实施四个方面的内容。王仰麟则把景观规划 的基本内容表述为：区域景观生态系统的基础研究、景观生态评价、景观生态规 划及生态管理建议四部分“”。前捷克斯洛伐克的景观生态规划研究则主要包括： 景观生态分析、景观生态综合、景观数据的解释、景观生态评价、景观优化利用 建议的提出等几个方面内容。综观其研究内容的描述可以看出，其研究内容均是 人同小异的，故总体可归为以下几方面。 首先是景观生态学基础研究，包括景观的生态分类、格局与动态分析、功能 分化等内容，目的是从结构、功能、动态等方面对其景观生态过程予以研究“2 ”1 。 其次是景观生态评价，包括经济社会评价与自然评价二方面内容。即评价景 观对现在利用状况的适宜性，以及对于已确定的将来用途的适宜性“”。 再次是景观生态规划。根据景观生态评价的结果，探讨景观的最佳利用结果。 最后是景观管理。一方面是负责景观生态规划成果的实施：另一方面对于实 施过程中所出现的问题，应及时反馈给景观生态规划人员，使其对于规划能够不 断进行修改，使之完善1 。 3 2 3 景观生态规划的原则 ( 1 ) 自然优先原则。保护自然景观资源( 森林、湖泊、自然保留地等) 和 长株潭湘江河岸带景舰生态规划研究 维持自然景观过程及功能，是保护生物多样性及合理开发利用资源的前提，是景 观资源持续利用的基础“。 ( 2 ) 持续性原则。景观生态规划以可持续发展为基础，立足于景观资源的可 持续利用和生态环境的改善，保证社会经济的可持续发展。因为景观是由多个生 态系统组成具有一定结构和功能的整体，是自然与文化的复合载体，这就要求景 观生态规划必须从整体出发，对整个生态、社会、经济三大效益的协调统一，以 达到景观的整体优化利用“”。 ( 3 ) 针对性性原则。景观生态规划是针对某一地区特定的农业、城市或自然 景观，不同地区的景观有不同的结构、格局和生态过程，规划的目的也不仅相同， 如为保护生物多样性的自然保护区设计、为农业服务的农业布局调整以及为维护 良好环境的城市规划等。因此，具体到某一景观规划时，针对规划目的应选取不 同的分析标准，采用不同的评价及规划方法o ”。 ( 4 ) 综合性原则。景观生态规划是一项综合性的研究工作。其一，景观生态 规划基于对景观的起源、现状、变化机制的理解，对它们的分析不是某单一学科 能解决的，也不是某一专业人员能完全理解景观内在的复杂关系并作出合理的决 策。景观生态规划需要多学科合作，包括景观规划者、土地和水资源规划者、景 观建筑师、生态学家、土壤学家、森林学家和地理学家等“。其二，景观生态规 划是对景观进行有目的的调整，调整的依据是内在的景观结构、景观过程、社会 与经济条件以及人类价值观。这就要求在全面和综合分析景观自然条件的基础 上，同时考虑社会经济条件、经济发展战略和人口问题，还要进行规划方案实旋 后的环境影响评价，只有这样，才能增强规划成果的科学性和应用性1 。 3 2 4 景观生态规划的主要方法( 模型) 简介 3 2 4 1 m c h a r g 的方法 m c h a r g 的研究主要涉及区域发展规划、城市规划、自然保护规划与设计等尺 度大小不同、研究内容备异的领域“。在今天的景观生态规划与设计中，仍然具 有积极的意义。他的规划方法包括以下七个步骤： ( 1 ) 确定规划的目标与规划范围。 ( 2 ) 生态调查与区域数据的分析。在规划范围与目标确立之后就应广泛收 集规划区域内自然与人文资料，并将其尽可能地落实在地图上，之后对各因素进 1 4 长株潭湘江河岸带景制生态规划研究 行相互间联系的分析。 ( 3 ) 适宜性分析。对各主要因素及各种资源开发利用方式进行适宜性分析， 确定适宜性等级。在这一过程中，常用的方法有：地图叠置法、因子加权评分法、 生态因子组合法等。这是m c h a r g 方法的核心。 ( 4 ) 方案的选择。方案的选择应该以规划研究的目标为基础，基于适宜性 分析的结果，针对不同的社会需求方案，选择一种与实施地适宜性结果矛盾最小 的方案，作为实施地的最佳利用方式。 ( 5 ) 规划结果的落实。使用不同的策略、手段和过程以实现被选择的方案。 ( 6 ) 规划