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景观生态学理论在城市绿地系统规划中的应用分析

2012-04-10吴杨哲

河北林业科技 2012年4期
关键词:城市绿地廊道生境

吴杨哲,刘 丽

(1.保定市植物园管理处,河北 保定 071000;2.保定市滨河公园管理处,河北 保定 071000)

景观生态学是一门新兴的应用生态学,强调空间格局、生态过程及尺度之间的相互作用,其斑块—廊道—基底理论、景观异质性理论、景观连接度及渗透理论对城市生态园林的建设有着重要的指导意义。国内外研究发现,在绿化二维指标相近时,不同的城市绿地结构和布局也会产生不同的绿地功能。当绿地覆盖率小于60%时,绿地内部结构和空间分布会更显示其重要性[1]。《国家生态园林城市标准》中明确规定了与景观生态学密切相关的一些定性标准,即:“①应用生态学与系统学原理来规划建设城市,城市性质、功能、发展目标定位准确,编制了科学的城市绿地系统规划并纳入了城市总体规划,制定了完整的城市生态发展战略、措施和行动计划。城市功能协调,符合生态平衡要求;城市发展与布局结构合理,形成了与区域生态系统相协调的城市发展形态和城乡一体化的城镇发展体系。②城市与区域协调发展,有良好的市域生态环境,形成了完整的城市绿地系统。自然地貌、植被、水系、湿地等生态敏感区域得到了有效保护,绿地分布合理,生物多样性趋于丰富。大气环境、水系环境良好,并具有良好的气流循环,热岛效应较低。③城市人文景观和自然景观和谐融通,继承城市传统文化,…保持地形地貌、河流水系的自然形态,具有独特的城市人文、自然景观”[2]。同时,还提出了综合物种指数、本地植物指数、城市热岛效应程度、建成区绿化覆盖率、建成区人均公共绿地、建成区绿地率等定量标准。以现代景观生态学理论为指导制定城市绿地系统规划,无疑是实现这些标准的必然途径。

1 城市绿地系统的景观生态学理论概述

基于景观生态学的绿地系统规划指的是从生态学的角度出发,通过对城市绿地系统本体的深入分析,然后对绿地系统的各个因子进行合理规划布局并使之成为一个有机的、整体的、合理的绿地系统规划方法。在生态学中,景观的内涵非常适合于土地利用的规划,自然与人文因素并重的共同特点使之同样非常适合应用于城市园林绿化中。就城市绿地系统而言,可以将整个城市建设用地作为基底,将绿地系统中不同形状的绿地、水系看做斑块和廊道。而就某一块绿地,又可以将绿地看做基底,不同的植物群落、水体看做斑块和廊道[3]。景观生态学中“斑块”、“廊道”、“网络”、“结点”等概念为城市园林绿地系统的整体描述提供了手段,把园林绿化与整体的城市景观联结起来,赋予了新的内涵。

2 斑块有关原理及应用

2.1 斑块大小有关原理

2.1.1 内部生境和内部种原理 将1个大斑块分割成2个小斑块时内部生境减少,从而会减少内部种的种群和丰富度。

2.1.2 大斑块效益原理 大面积自然植被斑块可保护水体和溪流网络,维持大多数内部种的存活,为大多数脊椎动物提供核心生境和避难所,并允许自然干扰体系正常进行。

2.1.3 小斑块效益原理 小斑块可作为物种迁移的“踏脚石”,并可能拥有大斑块中缺乏或不宜生长的物种。

2.1.4 应用分析 城市绿地斑块的尺度过小的不利于植物种群的多样性;大尺度绿地斑块随植物生长形成了相对稳定的环境气候条件,为许多动植物,尤其是鸟类提供了良好的栖息地;在城市中,数量较多、分布广泛小尺度绿地斑块能更好发挥“踏脚石”作用。因此,在城市绿地系统中必须要由不同尺度的绿地斑块有机组成[4]。

2.2 斑块数目有关原理及应用分析

2.2.1 复合种群动态原理 生境斑块消失会减少复合种群,从而增加局部斑块内物种的绝灭概率,减缓再定居过程,导致复合种群的稳定性降低。

2.2.2 斑块群生境原理 在缺乏大斑块的情况下,广布种可在一些相邻的小斑块中存活;这些小斑块虽然是离散的,但作为整体还能够为这些广布种提供适宜的、足够的生境。

2.2.3 应用分析 城市绿地斑块不宜过少,在缺少大尺度绿地斑块的情况下,离散的小尺度绿地斑块也能起到一定作用。

2.3 斑块位置有关原理及应用分析

2.3.1 斑块位置—物种绝灭率原理 在其它条件相同的情况下,孤立的斑块中物种绝灭概率比连接度高的斑块中的要大。生境斑块的隔离程度取决于其它斑块的距离以及基底的特征。

2.3.2 斑块选择原理 在自然保护中,生境斑块的选择应基于斑块在整个景观中的重要性(如有的斑块对景观连接度起着枢纽作用)和斑块特殊性(即斑块中是否包含稀有种、濒危种或特有种)。

2.3.3 应用分析 应通过增加绿地斑块的密度、增加绿地廊道等途径,加强城市绿地斑块之间的连接度[5];加强建设和保护处于重要位置的绿地斑块,如河道交汇处、重要道路节点等部位,并注意保护具有特殊性的绿地斑块。

3 边界有关原理及应用

3.1 边缘结构有关原理及应用分析

3.1.1 边缘结构多样性原理 在一个结构多样性高的植被边缘(无论垂直还是水平结构),边缘物种的丰富度也高。

3.1.2 行政边界和自然生态边界原理 当保护区的自然生态边界与行政边界不一致时,可将两条边界的区域当作缓冲区,以减少对核心区的影响。

3.1.3 边缘陡度原理 斑块边缘陡然(即与周围环境对比度高)时可增加沿着边缘方向的生物和物质流动,而过渡较缓的边缘则有利于横穿边缘的生物和物质流动。

3.1.4 应用分析 在城区外围,往往分布着许多果园、农用地、树林,能够起到一定的生态功能和景观效果,此处的绿地斑块应结合周边现状环境设置,并在形式上取得协调;在城区外围应设置一定的缓冲区,一方面形成田园风光带,另一方面也可防止农业生产中产生的农药、肥料、有机废弃物等环境污染对城市的渗透;缓冲区的建立还可为原来周边环境中的野生动植物提供更大的生存空间[6]。

3.2 边界形状有关原理及应用分析

3.2.1 平直边界和弯曲边界原理 生物对平直边界的反应多为沿着边界方向运动,而弯曲边界促进生物穿越边界两侧的运动。

3.2.2 最佳斑块形状原理 最佳形状斑块具有多种生物学效益,通常与“太空船”形状相似,即具有一个近圆形的核心区、弯曲边界和有利于物种传播的边缘指状突出。

3.2.3 应用分析 规则形状的绿地斑块边界,可以成为动物迁徙运动的通道和乡土植物传播的区域,同时,完整的绿地网络可以促进城市生物多样性;在城市中,按照街区设置并与绿地廊道联系紧密的矩形绿地斑块,具有一定规模的核心区,同时具有平直的边界和指状突出,生物学效益最佳。

4 廊道和连接度有关原理及应用分析

4.1 廊道和物种运动有关原理及应用分析

4.1.1 廊道功能的控制原理 宽度和连接度是控制廊道的生境、传导、过滤、源和汇5种功能的主要因素。

4.1.2 廊道空隙影响原理 廊道内的空隙对物种运动的影响取决于空隙的长度和物种运动的空间尺度,以及廊道与空隙之间的对比度。

4.1.3 结构与区系相似性原理 在多数情况下,只要廊道和斑块的植被结构相似就可以满足内部种在斑块间运动的需要;但若能使廊道与斑块间在植物区系方面也相似,其效果会更好。

4.1.4 应用分析 各类城市绿地廊道必须具有一定的宽度,并与其它绿地斑块和绿地廊道具有较高的连接度才能发挥绿地廊道营造动植物生长环境、传导新鲜空气、阻挡过滤粉尘、产生氧气、吸收有害气体等各种功能;绿色廊道的植被结构应与邻近或连接的绿地斑块相近[7]。

4.2 踏脚石有关原理及应用分析

4.2.1 踏脚石连接度原理 在廊道间或没有廊道的地方,加设一行踏脚石(小斑块)可增加景观连接度,并可增加内部种在斑块间的运动。

4.2.2 踏脚石间距原理 具视力的动物在踏脚石间移动时,其有效移动距离往往由对相邻踏脚石的视觉能力来决定。

4.2.3 踏脚石群原理 在大斑块间的踏脚石斑块的最佳分布格局是,所有踏脚石作为群体形成连接生境斑块的多条相互联系的直通道。

4.2.4 应用分析 在中心城区无法提供成规模的绿化用地的区域,在增加绿地廊道宽度的同时,可以通过设置小尺度绿地斑块来增加景观连接度;在大尺度绿地斑块之间设置道路交口绿地、居住区绿地和单位庭院绿地可形成踏脚石群的效果。

4.3 道路和防风带有关原理及应用分析

4.3.1 道路及另外的槽型廊道原理 公路、铁路、电缆线和便道通常在空间上是连续的,相对较直,常有人为干扰。因此,它们常把种群分隔为复合种群,主要是耐干扰种活动的通道,是侵蚀、沉积、外来种入侵以及人类对基底干扰的源端。

4.3.2 风蚀及其控制原理 小风可吹走土壤表面的养分,减少其肥力;持续大风则易引起风蚀。控制风蚀应减少主风向上的土地祼露面积,保护植被和土壤结构,并重点保护易受旋风、湍流和快速气流影响的地点。

4.3.3 应用分析 随着城区中高层建筑来越来越密集,城市局部强风的危害更加明显。在城市主风向,应设置足够的防护绿地斑块和完备的绿地廊道网络以降低风速、改变风向、滞留粉尘,减弱城市局部强风的危害;同时,要减少城区周围露天堆料场和其它易产生粉尘的场地。

4.4 河流廊道有关原理及应用分析

4.4.1 河流廊道和溶解物原理 具有宽而浓密植被的河流廊道能更好地减少来自周围景观的各种溶解物污染,保证水质。

4.4.2 河流主干道廊道宽度原理 河流主干道两旁应保持足够宽的植被带。以控制来自景观基底的溶解物质,为两岸内部种提供足够的生境和通道等。

4.4.3 河流廊道宽度原理 维持两岸高地的植被,提供内部种生境;要保证沿河流方向至少有非连续性(如梯状)植被覆盖,以减缓洪水影响,并为水生食物链提供有机质,为鱼类和泛滥平原稀有种提供生境。

4.4.4 应用分析 城市水体是城市中的生态敏感区,其作用越来越被重视,沿城市水系设置宽度适中、植物种类丰富的带状绿地是城市绿地系统规划中的重要策略。应在有条件的位置采用非硬化的生态河道[8]。

5 镶嵌体有关原理及应用分析

5.1 网络有关原理及应用分析

5.1.1 网络连接度和环回度原理 网络连接度(即所有结点通过廊道连接的程度)和网络环回度(即环状或多选择路线出现的程度)可表示网络的复杂程度,并可作为对物种运动的连接度的指标。

5.1.2 连接点效应原理 在自然植被廊道的交接点上,常常有一些内部种出现,而且其丰富度高于网络的其它地方。

5.1.3 相连小斑块原理 连接在廊道网络上的小斑块或结点可能比面积相同但远离网络的斑块有较高的种丰富度和较低的物种绝灭率。

5.1.4 生物传播和相连小斑块原理 网络上的小斑块或结点可为某些生物提供暂栖地或临时繁殖地,从而有利于生物在景观中传播。

5.1.5 应用分析 增加城市绿地网络的密度和联系,连接各种尺度的城市绿地斑块,充分利用各种城市节点设置绿地斑块,对形成体系完整、植物种类多样的城市绿地系统有非常重要的作用。同时,对于可能出现的病虫害和有害生物的传播,也需准备足够的控制手段[9]。

5.2 破碎化和格局

5.2.1 总生境和内部生境损失原理 景观破碎化降低总的生境面积,但内部生境面积比边缘生境面积降低得更快。

5.2.2 市郊化、外来种和保护区原理 在市郊化和外来种入侵的景观中,应建立严格控制外来种的缓冲区,以保护生物多样性或自然保护区。

5.2.3 应用分析 降低城市绿地斑块总体破碎化程度,可以增加城市绿地斑块核心区中的生境;应在城乡结合部结合防护绿地建立缓冲区。

5.3 尺度粗细

5.3.1 镶嵌体粒度粗细原理 一个由粗粒度地段和细粒度地段相间组成的景观可为内部种、多生境种(包括人类)提供最佳生态效益及一系列环境资源和条件。

5.3.2 多生境种的镶嵌格局原理 多种生境汇合处或不同类型生境相间排列的景观有利于多生境物种(即同时需要多种类型生境的物种)的存活。

5.3.3 应用分析 利用不同尺度绿地斑块相间组成的城市绿地景观比单一尺度绿地斑块构成更优;要重视城乡结合部、河流交汇点等的绿地规划。

6 结语

城市生态园林建设需要相关生态学理论和研究方法的支持。景观生态学现代生态学是现代生态学中最丰富、发展最快、影响最广泛的学科之一,在城乡土地利用规划、环境保护、森林管理等方面获得广泛应用。景观生态学的许多理论、观点、原理对城市绿地规划都有直接的指导意义,可以有效地减少对一些规划原则的模糊性和主观性,强化规划的整体性和系统性。编制城市绿地系统规划是一项涉及学科广、技术手段多、内容极其复杂的系统性工作,以景观生态学为指导的城市绿地系统规划方法比传统规划方法更科学、更系统、更全面,更能体现生态园林思想,应成为今后规划编制的主要方法。同时,景观生态学在城市绿地系统规划中的应用,也将成为推动景观生态学不断发展的动力。以景观生态学为指导,探索绿地系统由环境补偿模式向环境优化模式转变,在规划阶段提出不同地块的环境容量,并制定碳排放、绿量、热岛效应等相关指标要求,解决“城市生态极限”问题,将是今后城市绿地系统规划研究的重要方向[10]。

[1]佟耕.沈阳城市绿地景观生态规划研究[D].同济大学硕士论文,2007.

[2]建设部.国家生态园林城市标准(暂行)(2007/12/25修改稿)[Z].2007.

[3]田国行.城市绿地景观规划的理论与方法[D].中国农业大学博士论文,2004.

[4]古新仁,刘苑秋.景观生态学原理在城市生物多样性保护中的应用探讨—城市园林建设对策[J].江西农业大学学报,2001,23(3):371-374.

[5]张莎莎.以生态园林为导向的绿地系统规划—以顺昌县为例[D].福建农林大学硕士论文,2009.

[6]曾晓阳,陈其兵,艾毓辉.城乡统筹,构建和谐生态廊道研究—以成都市绿色生态健康廊道为例[J].中国园林,2008,(4):65.

[7]李素英.城市带状公园绿地研究[D].北京林业大学硕士论文,2006.

[8]王进,陈爽,姚士谋.城市规划建设的绿地功能应用研究新思路[J].地理与地理信息科学,2004,20(6):99-102.

[9]沈一,陈涛.都江堰市景观生态绿地系统规划探讨[J].规划师,2006,22(2):82-86.

[10]俞孔坚,李迪华,刘海龙.基于生态基础设施的城市空间发展格局—“反规划”之台州案例[J].城市规划,2005,(9):76-79.

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