景观生态学原理在自然保护区规划设计中的应用

景观生态学原理在自然保护区规划设计中的应用

0实施可持续发展战略的需要自1973年定湖山（广东）自然保护区成立以来，中国建立了第一个自然保护区，并从2002年开始建立了1757个自然保护区，包括188个国家自然保护区、609个省级自然保护区、304个市政当局和656个区级自然保护区。一旦海洋保护区面积发生变化，其他保护区总面积（960万公里土地）约占10%以上。这些自然保护区不仅对保护我国丰富的野生动植物、湿地、文化和风景等资源,有着不可替代的重要作用,而且对改善我国生态环境,促进国际合作与交流,进行科学研究和宣传教育,实施社会可持续发展战略具有极为重要的意义。但是在开发建设、规划管理这些自然保护区时,往往由于缺乏科学的理论指导,对其原有的生态景观造成很大破坏,为此不得不付出惨痛的代价。因此,在规划设计自然保护区时,需用科学的理论原理来指导,景观生态学便是其中形之有效的科学理论原理之一。1景观与景观生态学景观一词,因人、因学科不同,理解的含义不同。通常来说,有三种理解。一是美学意义上的理解:意同“风景”,指自然风光,风景画面,地形组合等风景诗、风景画及风景园林学科审美的对象。二是地理学上的理解:将景观作为地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的综合体,接近于生态系统或生物地理群落这些术语。三是景观生态学上的理解:其定义又是各不相同。景观生态学的创始人C.Toll将景观生态学定义为控制某一地区不同空间单元的自然—生物关系;Forman认为景观是由相互作用的生态系统空间镶嵌组合的异质区域;Pickett(1995)认为景观生态学是一门研究空间格局对生态过程影响的科学;肖笃宁等认为景观生态学是研究景观结构与形态特征对生物活动与人类影响的科学。但无论怎样的分歧,总之,景观生态学是研究景观的整体性及其空间的异质性,并研究景观的经济价值(生物生产力,区位)、生态价值,文化和美学价值综合发挥的科学。2标准的统一规划自然保护区时,首先应对自然保护区的景观生态进行价值评价。自然保护区由于其保护的目的不同,其质量标准和价值评价会而有所不同,但宏观的指标应基本一致,应包括自然保护区的景观质量、景观生态价值、景观美学价值、景观视觉容量和景观生态安全格局。2.1自然保护区的景观质量自然保护区景观质量可通过下述几个方面来衡量:(1)标准中所含的自然保护区设立自然保护区之初,会根据重点保护的物种、生境、景观、范围等标准,对自然保护区划分等级,因而等级当中包含了表征自然保护区质量的因子。按照级别排序,应是:世界级—国家级—省级—地区级—县级。(2)该领域的优势各种畅达的交通网络经过保护区的周边,可反映保护区的通达便捷性。(3)原始生态核心区有无居民定居,或者是人口密度稀疏与否,有无人工雕琢的景观和建筑,是否展现的是原生的自然景观状态。(4)空间属性自然保护区中,可用面积比率、面积大小和形状等指针来描述。(5)测定针、压力自然保护区的环境,一是通过植被的面积、林分、原始或次生或人工栽植等指针来衡量;二是通过环境的清洁度,如空气中的负离子含量、降尘(TSP)和SO2、水环境中的氮、磷、钾等无机盐和有机盐的含量,反映废弃物的排放和堆放以及噪声等指标来衡量。2.2环境经济价值景观生态价值评价理论依据之一是经济学上的效用和边际效用。景观效用是指景观单元满足人类需要的能力,景观边际效用指增加一个单位景观单元所带来的效用。景观生态价值可以通过其他提供给人类社会的边际效用来衡量,根据边际效用递减率推导出环境经济损益比。景观生态价值不同于一般的物品价值,若按哈内克的观点,可以将景观生态价值分为使用价值和非使用价值,前者指景观单元能为人类提供的效用,又可分为直接和间接使用价值、继承价值、和存在价值,具有多样性和选择性。后者指景观单元具有的潜在效用,又可分为选择价值、继承价值和存在价值,具有存在性、动态性、和预测性。在规划自然保护区时,可使用直接市场估价法、替代市场估价法、权变评价法、目标导向法和多元回归分析法等定量分析法评价景观生态价值。2.3景观美学特征景观的美学价值评价,可以是美学意义上的评价,也可以是生态景观学上的评价。前者通过人的感觉器官、知觉和思维以及人类特有的高级而复杂的体验,形成对景观的感觉力、想象力、理解力、情绪力和情感力等多种审美的要素,深刻理解景观美的内涵。评价中,有吸引力的景观性质包括:自然性、稀有性、和谐性、多色彩、空间上开放与闭合结构的联合,时间上随季节或年度的变化,并且受不同民族和不同文化传统习俗的深刻影响。生态景观学上的评价是通过生态美学来体现的。生态美学原则主要是最大绿色原则和健康原则,表现在景观的独特性、清洁性、愉悦性和可观赏性等。通常衡量景观美学价值的正向特征是:合适的空间尺度,有序而不整齐划一,多样性和变化性、清洁性、安静性、生命活力和土地应用潜力;其负向特征是:空间尺度的过大或过小、清洁度的丧失、杂乱无章、空间组合不协调、噪声、异味、无应用性等。2.4保持景观原有风貌景观视觉容量是指从视觉美学的角度,根据地形、植被、土地使用状况等因素来决定的某一景观单元潜在的视觉感官吸引量。在自然保护区中最需注意的是保护其景观的原生性、自然性、和谐性,通过控制人工建筑物的数量、高度、宽度、形态、色彩等特征,使新的景观与原有的景观相协调,保持景观的原有风貌。视觉景观容量的大小通常与所取的眺望视点、路线、视角、视距等相关,不同的视点会形成不同的近、中、远景,所确定的容量各不相同。景观规划应选择眺望人数最多、眺望可能最大的观光路线及其视景作为研究对象进行动态控制,根据我国风水学的“形”与“势”的景观尺度,选择中景较为合适。对于保护区内的视觉容量要依据不同保护区的目的、大小形状、景观性质而有所不同,可利用高科技手段如GIS把各种因素形成的“分容量”按适当的权重叠加,用不同量级序数在地图上予以表明,从而提供一种宏观控制视觉景观量化分析的新途径。2.5选择安全格局的理性景观安全格局是自然保护区价值评价中的一个重要因子。因不论景观是均相的还是异相的,景观中的各点对某种生态的重要性都是一样的,其中一些局部、点和空间关系对控制景观生态水平过程起着关键性的作用,这些景观局部、点及空间联系构成生态安全格局(securitypattens,SP),这种安全格局,对维护和控制某种过程来说,具有主动、空间联系和高效的优势,对生物多样性保护和景观改变有着重要意义。在自然保护区中,一个典型的安全格局景观组分有:①源:现存物种栖息地,他们是物种扩散和维持的元点;②缓冲区:环绕源的周边地区,是物种的扩散区;③源间联系:相邻两源之间最易联系的低阻力通道;④辐射道:由源向外围景观辐射的低阻力区通道;⑤战略点:对沟通相邻源之间联系有关键意义的跳板。自然保护区中景观安全格局景观组分的合理性,可通过对景观过程的模拟和分析、安全指标的确定等来判别。景观过程的模拟和分析可以采用GIS来完成,定量化的安全指标可以根据景观过程与景观格局之间的关系曲线来确定,如生物保护过程中最小面积、最低安全标准,景观生态的有关定量化指标等。3自然资源的景观生态规划原则对自然保护区的景观进行规划设计时,应遵循下述原则。3.1自然景观的基本保护在自然保护区中,以保护其自然性为首要坚持的原则。保护自然景观(森林、山脉、湖泊、自然保留地等)的原生态和维持自然景观过程及功能,是保护自然保护区中生物多样性及合理开发利用其自然景观资源的前提,也是景观资源持续利用的基础。3.2景观空间的多样性景观多样性是描述景观中嵌块体复杂性的指标,包含有斑块多样性、类型多样性和格局多样性,它们构成景观空间结构复杂的异质性。多样性导致稳定性,坚持多样性就是维持自然保护区景观生态的异质性,维护其生态系统的稳定性,对于景观的生存与发展有重要的意义。3.3景观的个体特征自然保护区设立的目的各不相同,所存在的景观生态特点也不相同。每一景观都有与其他景观不同的个体特征,这些个体特征的差异又反映在景观的结构与功能上。因此要坚持景观个性原则,根据各保护区的不同景观特征,选取不同的分析指标,采用不同的评价及规划方法模型。3.4社会经济的发展自然保护区的景观规划同样应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维持与改善,保证当地的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,对整个景观进行综合分析,使保护区景观结构、格局和比例与保护区自然特征和经济发展相适应,谋求生态、社会、经济三大效益的协调统一,以达到景观的整体最优化利用。3.5景观生态规划的必要性如前所述,景观是自然和文化的载体,其结构异常复杂多样,自然保护区的景观生态规划与设计需多种学科知识的结合,多种类型专业人员的合作,综合分析景观各要素才能完成。同时,景观生态规划是对景观进行有目的的调整,其依据是内在的景观结构、景观过程、社会—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施后的环境影响评价,只有这样,才能增强规划成果的科学性和应用性。4自然资源的景观生态规划和设计在上述原则的指导下,景观生态规划设计应从下述几方面着手。4.1需要规定一个保护区的面积虽自然保护区的本底即规模大小取决于保护的物种及科学研究条件,但依据岛屿生物地理学理论,大保护区比小保护区在维持物种数量方面具有更强的能力,因为它们拥有更大的种群数量和更多样的生境,能把边缘效应减至最小,这些优点在后来保护区里动植物的数量调查中得到了证实。因此,在规划设计一个新的自然保护区时,要尽可能使本底大一些,以便保护尽可能多的物种;对于已建立的自然保护区,如果可能的话,通过征收与自然保护区相连的其他土地增加现存保护区的面积;对于同样生境类型,如果在新的大面积保护区和新的小面积保护区中选择的话,应选择大面积的保护区。但是,随着保护区的面积增加,达到一定面积时,生物物种数量反而会开始减少,此时,应在离保护区不远的地方再建立一个大保护区,以保持物种持续增加。另外,保护区本底最好的形状是同心圆状,中间是核心区,其次是缓冲区,外围是过渡带,3个区的面积从里向外逐步拓宽。4.2小斑块的观设置和应用斑块是指不同于周围背景的非线性景观元素,与其周围基质有着不同的物种组成。斑块是物种的聚集地,它的大小、形状、类型、边缘、和数量对景观的结构具有重要意义。斑块大小的最优景观设置是在几个大型自然植被斑块的组合中,点缀众多分散在本底中的小斑块,并与之相连,形成一个有机的整体。大斑块更有能力维持和保护基因的多样性;小斑块占地小,提高景观多样性,可为景观带来大斑块所不具备的优点,是对大斑块的补充;同时,由于是连续的斑块,有利于物种的扩散和保护。斑块的形状应是紧凑或圆形的,减少外部影响的接触面,以利于保护内部资源。斑块的数目越多,越有利于提高景观和物种的多样性。当保护区有大型动物时,一般至少需要4~5个大型斑块,这样对维持景观的结构及斑块内物种的长期生存比较合适。4.3廊道数目规划廊道是景观中与两边基质有显著区别的狭长带状斑块,在自然保护区中,可能是小溪河流,可能是道路、植被带等。廊道的作用是多方面的,可以是物种迁移的通道,也可以是物种和能量迁移的屏障。廊道的数目、构成、宽度、形状、格局等都是影响廊道作用发挥的重要因素。廊道数目的规划,应保持原有的小溪河流等自然廊道,适当增加道路廊道,以利于物种的空间运动和本来是孤立的斑块内物种的生存和延续。相邻斑块类型不同,廊道构成也不同。若为游人修建的廊道,应沿着山势修建石头或水泥质地的廊道;而联接保护区的廊道最好由本地植物种类组成,并与作为保护对象的残遗斑块相近似。廊道的宽度,要根据规划目的和保护区的具体情况,确定适宜的廊道宽度。为游人修建的廊道,道路宽度在1.5m~2m之间较为适宜,为一般动物修建的廊道宽度1km左右,而大型动物则需要几公里宽(11)。廊道的格局,网状或辐射状较好,可提高自然保护区中的通达度,有利于保护物种之间、保护物种与野外物种之间的交换,从而增强整个群体的生存能力;有利于物质和能量的流动,从而维持保护区的整个生态系统功能得到最优发挥。4.4集中与分散相结合首先,通过自然优先的原则来确定自然保护区中的基本格局,即在格局中包含有涵养水源的一些大型天然植被,保护水系、水道和满足关键物种在斑块间扩散的绿色廊道,以及为增加景观的多样性,在发达地区和建成区设置的小斑块,此种格局是生态规划的基本格局。其次,