基于景觀安全格局分析的生態(tài)用地研究

摘 要
　　借助較為成熟的景觀安全格局理論和方法，根據(jù)自然、生物和人文過程的分析，可判斷和規(guī)劃對(duì)某種生態(tài)過程具有戰(zhàn)略意義的景觀安全格局，即維護(hù)某種生態(tài)過程的最小生態(tài)用地（包括格局和面積）。本研究從土地的地表屬性和空間屬性’ 個(gè)方面界定了生態(tài)用地的概念，將其定義為：在不同空間尺度上，對(duì)維護(hù)關(guān)鍵生態(tài)過程和提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有重要意義的生態(tài)系統(tǒng)（土地單元）及其空間部位& 以北京東三鄉(xiāng)為例，分析了基于雨洪管理和生物保護(hù)需求的生態(tài)用地，得出該區(qū)低、中、高% 種安全水平下的生態(tài)用地分別占研究區(qū)總面積的20.4%、31.1%和48.6%。 結(jié)果表明，基于關(guān)鍵生態(tài)過程的景觀安全格局分析是生態(tài)用地定量研究的有效方法，該方法對(duì)城市規(guī)劃和土地規(guī)劃等具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞  生態(tài)用地 景觀安全格局 土地利用規(guī)劃 北京東三鄉(xiāng)
 
文章編號(hào) 1001—9332（2009）08—1932—08     中圖分類號(hào)Q149    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A
Ecological land use in there towns of easten Beijing :A case study based on landscape secur-ity pattern analysis. YU Kong-jian, QIAO Qing, LI Di-hua, YUAN Hong, WANG Si-si (Gradu-ate School of Landscape Architecture, Peking University, Beijing 100083, China).- Chin.j.Appl.Ecol., 2009,20(8):1932-1939.

Abstract:  With the well-developed theory and methodology oflandscape security pattern, and by the analysis ofnatural, biological, and cultural processes, it’s possible to judge and plan the land-scape security pattern of definite ecological process,i.e.,tomaintain the minimum ecological land use of this ecological process both in pattern and in area, which is of strategic significance.From the aspects of land coverage and spatial quality, this paper defined the ecological land use as the ecosystem (land unit) and its spatital position that have important significance in safeguarding criti-cal ecological prcessesand providing critical ecosystems’ services. Taking three towns in easten Beijing as an example, the ecological land use based on storm water management and biological conservation was analyzed. In the study area, the ecologicalland use at low, medium, andhighse-curity levels occupied 20.4%, 31.1% and 48.6% of the total, respectively, indicating that the landscape security pattern approach based on critical ecological processes was an effective tool in the quantitative study of ecological land use, having important important reference value for urban and land pian-ning.

Key words：ecological land use;  landscape security pattern； land use planning;  there towns in easten Beijing City. 

　　自然生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程可為人類提供賴以生存的自然環(huán)境條件和效用，維持與保育生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[^[1-2]。自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有調(diào)節(jié)功能、生命支持功能、生產(chǎn)功能和審美啟智功能等^[3-4]，但長(zhǎng)時(shí)間以來，生態(tài)系統(tǒng)功能并未引起人們足夠的重視，并因此導(dǎo)致了一系列的生態(tài)問題，尤其是在當(dāng)今中國(guó)的快速城市化過程中，自然生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的能力面臨著嚴(yán)重?fù)p害。 在此背景下，一個(gè)很中國(guó)化的概念———“ 生態(tài)用地”被提出（在國(guó)際學(xué)術(shù)語境中，“ 生態(tài)用地”一詞本身并沒有多大意義，因?yàn)闆]有一種用地是沒有生態(tài)意義的。 但因?yàn)樵谥袊?guó)語境下，“ 生態(tài)”已被用來作為土地規(guī)劃的一種特殊用地提出來，而且成為官方文件的術(shù)語，因此有必要給予界定和澄清，以便在規(guī)劃實(shí)踐中能得到準(zhǔn)確應(yīng)用），之后，眾多學(xué)者從不同的專業(yè)背景和不同研究目的入手，對(duì)其展開了大量研究，并認(rèn)為區(qū)域和城市中保留一定的生態(tài)用地對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、改善城市人居環(huán)境、促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用^[5-6] 。但迄今為止，相關(guān)研究中對(duì)生態(tài)用地的概念還存在較大分歧，生態(tài)用地的相關(guān)研究方法也并不成熟! 為此，本文在生態(tài)用地概念辨析的基礎(chǔ)上，從景觀生態(tài)學(xué)的途徑探討了生態(tài)用地的定量分析方法，以期為相關(guān)研究提供思路和方法上的借鑒。

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　　1 生態(tài)用地研究框架的建立
　　1.1生態(tài)用地的概念與內(nèi)涵
　　2000年，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要（國(guó)發(fā)［2000］38 號(hào)）》中首次提到了“生態(tài)用地”，原文中沒有給生態(tài)用地明確的定義，但從土地資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度提出生態(tài)用地是具有重要生態(tài)功能的草地、林地和濕地等，并指出“ 大中城市要確保一定比例的公共綠地和生態(tài)用地”。此后，眾多學(xué)者在此基礎(chǔ)上從不同的專業(yè)背景和研究目的出發(fā)，發(fā)展了生態(tài)用地的概念和內(nèi)涵^[7-11]。其中，關(guān)于生態(tài)用地的區(qū)分主要有2種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)主張從土地類型上來區(qū)分，認(rèn)為提供自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的土地都可以被視為生態(tài)用地，包括農(nóng)田、林地、草地、水域和沼澤等在內(nèi)的、地表無人工鋪裝的、具有透水性的地面都可以算做生態(tài)用地的范疇；另一種觀點(diǎn)主張從土地的主體功能來區(qū)分，對(duì)于以經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出為核心目的的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地（ 如耕地、養(yǎng)殖水面等）不作為生態(tài)用地^[12]。
　　本研究認(rèn)為，對(duì)于第1種觀點(diǎn)，即使在中國(guó)語境中，生態(tài)用地的概念也過于寬泛，如此則無法突出生態(tài)用地的重要性，不利于研究成果在土地管理和生態(tài)保護(hù)等實(shí)際工作中的應(yīng)用。因此，本文贊同第2種觀點(diǎn)，即以土地的主體功能來定義生態(tài)用地，但目前此定義還存在嚴(yán)重不足，即它強(qiáng)調(diào)土地功能與土地類型有關(guān)，而忽略了空間位置對(duì)土地生態(tài)功能的影響。
　　本文立足于土地管理和生態(tài)保護(hù)的目標(biāo)，從景觀生態(tài)學(xué)“空間格局對(duì)于過程具有重要影響” ^[13]的基本原理出發(fā)，將生態(tài)用地定義為：在不同空間尺度上，對(duì)維護(hù)關(guān)鍵生態(tài)過程具有重要意義的生態(tài)系統(tǒng)（土地單元）及空間部位。其涵義可從以下方面去理解：1）生態(tài)用地對(duì)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有關(guān)鍵的、不可替代的作用! 全球陸地生態(tài)系統(tǒng)主要包括森林、草地、濕地、荒漠、苔原和冰川等類型。 其中，自然型生態(tài)系統(tǒng)及半人工型生態(tài)系統(tǒng)在提供生物資源、維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候、文化服務(wù)等多個(gè)方面發(fā)揮著重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值^[14]。理論上講，地球上任何一塊土地都有其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，但在土地資源短缺與城市發(fā)展擴(kuò)張之間的矛盾日益突出的背景下，生態(tài)用地指土地規(guī)劃分類中有別于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市建設(shè)等其他用地的土地類型，它是區(qū)域或城市中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀的空間體系! 其特殊之處在于生態(tài)用地對(duì)提供某種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有關(guān)鍵的、不可替代的作用。2））生態(tài)用地具備“垂直”和“水平”兩重屬性?！按怪薄睂傩约吹乇韺傩?，指生態(tài)用地的功能在很大程度上取決于土地類型，一般以具有較高自然功能的土地為主，如濕地、林地、草地等，但并不排斥耕地及其他人類影響下的土地類型?！八健睂傩约赐恋氐目臻g屬性，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)中過程和格局相互作用的基本原理，生態(tài)用地要想提供高效的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，應(yīng)該具備完整的、優(yōu)化的景觀空間格局。因此，生態(tài)用地研究決不僅是“ 量”的問題，更重要的是空間格局和“質(zhì)”的問題。3）生態(tài)用地研究的目標(biāo)是維護(hù)不同尺度上的生態(tài)安全! 保留一定的生態(tài)用地對(duì)于維護(hù)國(guó)土、區(qū)域或城市自身生態(tài)系統(tǒng)健康、改善城市居民生活質(zhì)量、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義^[10]。 根據(jù)生態(tài)安全的涵義^[15]，生態(tài)用地至少要實(shí)現(xiàn)2個(gè)層次的目標(biāo)：維護(hù)現(xiàn)有景觀過程的完整性，保證生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)性；防止生態(tài)系統(tǒng)退化帶來的各種生態(tài)問題，避免因此阻礙人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
　　1.2 生態(tài)用地的界定和評(píng)價(jià)方法
　　根據(jù)研究角度不同，生態(tài)用地的研究方法可分為兩類：1）從土地供給的角度，研究現(xiàn)狀土地所能提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；2）從生態(tài)需求的角度，研究特定目標(biāo)下對(duì)生態(tài)用地的需求! 本研究采用后者，即針對(duì)特定的生態(tài)服務(wù)需求和生態(tài)保護(hù)目標(biāo)，探討生態(tài)用地的數(shù)量和空間格局。 
　　1.2.1方法論：“最小,最大約束途徑”與最小生態(tài)用地
如何確定生態(tài)用地的規(guī)模和數(shù)量是生態(tài)用地研究的關(guān)鍵，也是生態(tài)規(guī)劃中的一個(gè)重要內(nèi)容。對(duì)于生態(tài)用地的規(guī)模，一般有2種途徑：“ 最大－最優(yōu)化途徑”，即尋求生態(tài)最優(yōu)化；“最小－最大約束途徑”，即防止最壞生態(tài)事件或最高損失的發(fā)生^[16]。生態(tài)用地研究面向于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，致力于促進(jìn)自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此生態(tài)用地研究絕非環(huán)境決
定論，不可能用生態(tài)最優(yōu)化途徑去分析。本文基于“最小$最大約束途徑”，通過生態(tài)用地的保留，在一定安全水平上最大限度地避免可能發(fā)生的生態(tài)問題，該途徑強(qiáng)調(diào)最低限度的生態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)于整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的貢獻(xiàn)。
為此，相關(guān)研究需強(qiáng)調(diào)生態(tài)用地的“ 最小”概念，即通過最少保護(hù)實(shí)現(xiàn)最大功效，以便在有限的土地上盡可能地為城市發(fā)展留足空間，同時(shí)提高相關(guān)研究的現(xiàn)實(shí)意義，更好地為土地管理、城市規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)服務(wù)。需要注意的是，最小生態(tài)用地的數(shù)量和格局并不是唯一固定的，而是根據(jù)區(qū)域生態(tài)特征和城市發(fā)展需求等多方面因素綜合確定# 在不同的安全標(biāo)準(zhǔn)和不同的發(fā)展目標(biāo)下，最小生態(tài)用地可以有不同的數(shù)量和格局。

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　　1.2.2理論基礎(chǔ)：景觀安全格局% 景觀安全格局
（Landscape security patten, SP）是景觀生態(tài)學(xué)中一個(gè)重要的理論和方法，它強(qiáng)調(diào)格局與過程的關(guān)系，指出景觀中存在著一個(gè)由關(guān)鍵性的景觀元素、位置和空間聯(lián)系組成的潛在空間格局，該格局對(duì)于控制某種生態(tài)過程具有重要意義^[17-19]。通過對(duì)生態(tài)過程潛在的空間分析，可以判別和設(shè)計(jì)景觀安全格局，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)過程的有效控制，景觀安全格局及其空間分析方法為生態(tài)用地研究提供了理論和技術(shù)支持^[17-19]。據(jù)此，本文將在一定程度上滿足特定景觀過程所需要的土地及其空間格局作為針對(duì)該過程的生態(tài)用地，通過保護(hù)格局來維護(hù)生態(tài)過程的完整性，保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)揮。
　　1.2.3研究框架
　　基于景觀安全格局分析的生態(tài)用地的研究框架主要包括8 部分（ 圖1）.1）關(guān)鍵生態(tài)過程的識(shí)別。 在生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，識(shí)別區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵生態(tài)過程# 一般而言，土地主要的生態(tài)過程包括地表水文過程、生物物種空間運(yùn)動(dòng)、風(fēng)的流動(dòng)和災(zāi)害擴(kuò)散過程等，這些關(guān)鍵的生態(tài)過程是生態(tài)用地研究的子目標(biāo).2）景觀安全格局分析# 針對(duì)具體目標(biāo)，如防洪排澇、水源涵養(yǎng)和生物保護(hù)等，逐一進(jìn)行景觀安全格局分析。目前，景觀安全格局研究中已形成了較完善的基于RS/GIS的空間分析方法和技術(shù)體系，研究結(jié)果同時(shí)包含土地的數(shù)量和格局2個(gè)屬性.3）生態(tài)用地的規(guī)劃。綜合分析基于各種生態(tài)需求的景觀安全格局，并根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，確定最小生態(tài)用地的數(shù)量和空間分布# 同時(shí)，生態(tài)用地規(guī)劃還要強(qiáng)調(diào)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)^[20]，在原生生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，逐步恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)，尤其是與人類關(guān)系密切的生態(tài)系統(tǒng)。

圖1 基于景觀安全格局的生態(tài)用地研究框架

Fig.1  Framework of ecological land research based on landscape security pattern

　　2 研究地區(qū)及數(shù)據(jù)來源
　　2.1 研究區(qū)概況
　　北京市東三鄉(xiāng)（ 朝陽區(qū)的金盞鄉(xiāng)、崔各莊鄉(xiāng)和孫河鄉(xiāng)）地處北京市朝陽區(qū)東北部，位于北京市第二道綠化隔離帶范圍內(nèi)，總面積116 km2。該區(qū)一方面擔(dān)負(fù)著城市中心區(qū)與順義新城之間生態(tài)屏障的重要作用，同時(shí)也是溫榆河生態(tài)文化的重要載體；另一方面，作為城鄉(xiāng)過渡地區(qū)，東三鄉(xiāng)受到未來北京市中心城區(qū)向外擴(kuò)張的強(qiáng)烈影響，將導(dǎo)致本區(qū)內(nèi)未來的人口增加，土地結(jié)構(gòu)和區(qū)域生態(tài)功能也必然會(huì)發(fā)生較大的改變。
　　對(duì)于這樣一個(gè)具有重要生態(tài)功能、用地矛盾突出、發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)大的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)用地規(guī)劃，具有引導(dǎo)城市建設(shè)空間發(fā)展、維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)進(jìn)行中的中國(guó)新一輪土地利用規(guī)劃也具有示范作用和理論意義。
　　2.2數(shù)據(jù)來源與處理
　　本研究采用的數(shù)據(jù)主要包括研究區(qū)的Spot影像圖（ 2006 年）、地形圖（1:1000 ）、土地利用圖（2006年）、溫榆河河道斷面圖以及相關(guān)的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).所有地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)均通過投影變換、格式轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)預(yù)處理，統(tǒng)一采用!" Gauss_Kruger投影和GCS_Beijing_1954地理坐標(biāo)系統(tǒng)，格式為Grid，柵格大小為30 m×30 m。
　　3結(jié)果與分析
　　3.1基于單一生態(tài)過程安全格局的生態(tài)用地分析
　　根據(jù)北京市東三鄉(xiāng)地理區(qū)位、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)保護(hù)的要求，該區(qū)生態(tài)用地應(yīng)重點(diǎn)提供防洪排澇、維持生物多樣性、涵養(yǎng)地下水源和保護(hù)鄉(xiāng)土景觀等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)9 本文僅以雨洪管理和生物保護(hù)的生態(tài)需求為例，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行生態(tài)用地的定量分析。 

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　　3.1.1 基于雨洪管理需求的生態(tài)用地分析: 
　?。保┓治鏊悸?。同我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)一樣，東三鄉(xiāng)地區(qū)主要采用河道渠化和堤岸固化等方法進(jìn)行雨洪控制。但這種雨洪管理方式存在一些問題：第一，忽視了洪水作為一種特殊水資源的屬性，而視洪水為災(zāi)害，將其納入人工管道或固化河道后，直接排入下游，使人們?cè)诿鎸?duì)洪水威脅的同時(shí)，還要面對(duì)水資源日益短缺的問題；第二，固化、渠化的河道正逐步演變?yōu)槿斯す芾硐碌墓こ袒到y(tǒng)，河流、湖泊及其沿岸的濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)逐漸喪失了泄洪蓄洪、生物棲息地等生態(tài)系統(tǒng)功能；第三，固化后的河堤給生活在水邊的人們一種安全的假象，過分信賴水泥防洪堤的能力，使城市建設(shè)和其他生產(chǎn)生活活動(dòng)在空間上日益逼近水體，以至于在發(fā)生決堤決壩導(dǎo)致的洪水災(zāi)難時(shí)，造成更大的生命和財(cái)產(chǎn)損失^[21]。
　　針對(duì)以上問題，本研究中雨洪管理的思路是從流域管理的角度建立符合自然水過程的滯洪系統(tǒng)，通過對(duì)滯洪系統(tǒng)在空間和功能上的維護(hù)，給洪水一定的自然宣泄空間、最大化就地滯留和就地下滲雨洪水，從而解決城市瀝澇、水資源緊缺和地表水污染等問題^[22-23]。
　　2）分析過程。如何確定涵滯濕地的位置、面積以及河道緩沖區(qū)寬度是基于雨洪管理的生態(tài)用地分析的關(guān)鍵9 本文借助ArcGIS9.0和HEC-RAS軟件，對(duì)自然雨洪的發(fā)生發(fā)展過程進(jìn)行模擬，包括徑流、雨水淹沒和洪水淹沒的模擬9 通過分析判別對(duì)雨洪過程至關(guān)重要的土地單元和空間位置（它們是維護(hù)雨水過程的安全格局），如可供調(diào)、滯、蓄洪水的濕地等，可構(gòu)成用于相互貫通的滯洪濕地系統(tǒng)，在土地類型上即體現(xiàn)為用于雨洪管理的生態(tài)用地。具體技術(shù)流程見圖2。

圖2  雨洪過程模擬分析的技術(shù)流程

Fig.2 Technical process of storm water simulation analysis.

　　雨水過程分析：首先進(jìn)行基于DEM的流域分析，將東三鄉(xiāng)劃分為3 個(gè)小流域，采用GIS中“ 無源淹沒” ^[24]方法，模擬該區(qū)在不同降雨強(qiáng)度下的受淹范圍.其中，降雨強(qiáng)度等級(jí)按照國(guó)家相關(guān)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，暴雨、大暴雨和特大暴雨指;24h降雨量分別為50~100 mm、100~200 mm 和〉200 mm，本研究采用標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)的下限值。 同時(shí)，本研究模擬了該區(qū)歷史上24h 最大累積降雨量（314mm）的淹沒區(qū)域.模擬結(jié)果顯示，不同強(qiáng)度降雨所產(chǎn)生的積水主要集中在清河與溫榆河交匯處、孫河?xùn)|、皮村北、北小河與壩河的交匯處以及壩河與溫榆河的交匯處，受積水影響的面積與降水強(qiáng)度呈正比（圖3a）。
　　洪水過程分析：在HEC-RAS軟件中，根據(jù)溫榆河河道斷面圖的參數(shù)，生成河道3D 模型；輔以GIS的空間表面分析技術(shù)，模擬研究區(qū)在發(fā)生不同強(qiáng)度洪水時(shí)的淹沒區(qū)域9 按照北運(yùn)河水旱災(zāi)害資料，10、20和50 年一遇洪水流量分別為510~1038 m3•s-1、850~1155 m3•s-1和1155~1770 m3•s-1。本研究采用分級(jí)的下限值9 模擬結(jié)果顯示，發(fā)生10 年一遇洪水時(shí)，由于現(xiàn)有溫榆河大堤的防護(hù)，一般不會(huì)發(fā)生洪水決堤的情況；發(fā)生20 年一遇洪水時(shí)，洪水從清河入溫榆河口至京順路橋一段將溢出，并沿大堤內(nèi)側(cè)向東南方向流動(dòng)，在金盞鄉(xiāng)東部和南部將形成一定范圍的積水區(qū)；發(fā)生50 年一遇洪水時(shí)，洪水將影響到包括老河灣在內(nèi)的更大范圍（圖3b）。

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3）基于雨洪過程安全的生態(tài)用地分析9 根據(jù)不同雨洪淹沒的危險(xiǎn)等級(jí)，劃分出不同雨洪管理安全水平下的生態(tài)用地（表1）。其中，低安全水平的生態(tài)用地主要指暴雨、大暴雨和10年一遇洪水的淹沒范圍，包括溫榆河、北小河、壩河以及溫榆河下游主要的人工坑塘；中安全水平的生態(tài)用地是在低安全水平生態(tài)用地范圍的基礎(chǔ)上，增加了特大暴雨和20年一遇洪水的淹沒范圍；高安全水平的生態(tài)用地是在中安全水平用地范圍的基礎(chǔ)上，增加了歷史最大一天降水和50年一遇洪水淹沒范圍，主要包括溫榆河老河灣以下至溫榆河、壩河交匯的洪泛區(qū)（圖4） 

圖３研究區(qū)暴雨（a）和洪水（b）淹沒范圍的模擬

Fig.3  Simulation of rainfall（a）and flood（b）submerged are-a in the study area.

表1 基于雨洪管理的生態(tài)用地安全水平的標(biāo)準(zhǔn)
Tab.1 Standard of different security level based on storm water management

　　3.1.2基于生物過程安全的生態(tài)用地分析
　　1）分析思路。將生物保護(hù)從物種就地保護(hù)擴(kuò)展為生態(tài)系統(tǒng)整體保護(hù)，將特定生物物種生存、生活及其空間運(yùn)動(dòng)所需空間作為滿足生物保護(hù)的最小生態(tài)用地。首先選取區(qū)域的指示物種進(jìn)行棲息地適宜性分析，然后根據(jù)物種的空間運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過模擬生物在景觀中克服阻力運(yùn)動(dòng)的過程，來判別核心棲息地以外的景觀安全格局元素，獲得不同安全水平的物種保護(hù)安全格局。

圖4 基于雨洪管理的生態(tài)用地

Fig.4 Ecological land use based on storm water management

　　2）分析過程。a）選擇指示物種。由于溫榆河濕地較好地保留了自然原生形態(tài)，加上區(qū)域內(nèi)分布有蘆葦型濕地和林地，加上區(qū)域內(nèi)分布有蘆葦（Phragmites communis）型濕地和林地，東三鄉(xiāng)成為京城近郊最大的野生鳥類繁殖和棲息地。本文在生物物種和棲息地調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取大白鷺（Egretta alba）和綠頭鴨（Anasplatyrhychos Linnaeus）作為研究區(qū)生物保護(hù)分析的指示物種。下文僅以大白鷺為例，詳細(xì)介紹了基于生物保護(hù)的生態(tài)用地分析過程。b）棲息地適宜性評(píng)價(jià)。根據(jù)大白鷺的生物學(xué)特性，進(jìn)行生物棲息地適宜性評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)因子見表2。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果選擇最佳棲息地作為生物過程分析的“源”。c）確定阻力因子和阻力系數(shù)，建立物種空間運(yùn)動(dòng)的阻力面。在大白鷺從“源”向外擴(kuò)散過程中，不同的土地類型會(huì)產(chǎn)生不同的阻力。根據(jù)大白鷺的生存棲息地類型，確定阻力因子和阻力系數(shù)（表3），并在GIS中建立生物空間水平運(yùn)動(dòng)的阻力面。需要指出的是，文中阻力系數(shù)值和權(quán)重是由研究人員根據(jù)專家意見和有關(guān)資料得出的相對(duì)值，反映了不同土地利用類型相對(duì)的阻力大小，而不是絕對(duì)的阻力值。由于阻力面計(jì)算的目的主要是反映相對(duì)趨勢(shì)，所以相對(duì)意義上的阻力系數(shù)和因子的權(quán)重仍然具有意義。d）根據(jù)生物運(yùn)動(dòng)的空間阻力趨勢(shì)分析，判別生物保護(hù)的景觀安全格局。根據(jù)“源”和阻力面，通過GIS中的費(fèi)用距離分析（cost distance），對(duì)指示物種的運(yùn)動(dòng)阻力進(jìn)行空間分析，根據(jù)阻力分析結(jié)果來判別核心棲息地以外的景觀安全格局元素，如棲息地緩沖區(qū)、潛在生物廊道和生物“踏板（stepping stone）”等。 

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　　3）基于生物保護(hù)的生態(tài)用地分析。本文采用自然斷裂法(natural break)對(duì)生物物種空間阻力運(yùn)動(dòng)的分析結(jié)果進(jìn)行空間聚類，據(jù)此劃分出3種安全水平下的生態(tài)用地（圖6）。其中，低安全水平下的生態(tài)用地格局是保護(hù)大白鷺這一物種所必需的最小面積，土地利用類型主要以河流、溝渠、林地和水田為主。研究一般會(huì)選取多個(gè)指示物種，需要將不同物種的生態(tài)用地進(jìn)行疊加，得到綜合的基于生物保護(hù)的生態(tài)用地。  

　　3.2 綜合生態(tài)用地規(guī)劃與管控策略 
　　將基于不同生態(tài)過程的生態(tài)用地進(jìn)行空間疊加，可得到研究區(qū)綜合的生態(tài)用地。由于雨洪管理和生物保護(hù)對(duì)于研究區(qū)同等重要，因此本文采取等權(quán)疊加；在疊加判別時(shí)，采取“兩兩取高”的算法，即某一過程的高安全水平生態(tài)用地與另一過程的中安全生態(tài)用地疊加在一起的時(shí)候，其結(jié)果為高安全生態(tài)用地。 
　　東三鄉(xiāng)生態(tài)用地的總體特點(diǎn)表現(xiàn)為：以區(qū)域東部和南部的溫榆河、北小河、壩河以及沿河附近的林地、坑塘、農(nóng)田等作為重要的生態(tài)斑塊，以溝渠、道路及其兩側(cè)的防護(hù)林等線性景觀要素建立生態(tài)廊道，呈現(xiàn)為由具有重要生態(tài)意義的斑塊和廊道構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀空間結(jié)構(gòu)（圖6）。

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　　研究區(qū)低安全水平的生態(tài)用地面積為23.7 km2，占區(qū)域總面積的20.4%（表4）。低安全水平的生態(tài)用地為北京市溫榆河生態(tài)走廊的核心區(qū)域（圖6），是為保障自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所保留的最小土地底線，也是城市開發(fā)建設(shè)不可逾越的底線。本區(qū)內(nèi)的土地利用應(yīng)以嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)為主，原則上，任何形式的城市建設(shè)行為不得侵占這類生態(tài)用地。同時(shí)，本區(qū)內(nèi)應(yīng)積極進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，如選用鄉(xiāng)土物種進(jìn)行生物棲息地的生態(tài)恢復(fù)與保育、保持河流濕地的自然形態(tài)以及重點(diǎn)恢復(fù)多樣性的鳥類棲息地系統(tǒng)等。
　　研究區(qū)中安全水平的生態(tài)用地面積為36.1 km2，占區(qū)域總面積的31.1%（表4）。中安全水平的生態(tài)用地區(qū)域?yàn)闇赜芎由鷳B(tài)走廊的核心區(qū)域的緩沖區(qū)（圖6）。本區(qū)應(yīng)以自然型土地利用為主，創(chuàng)造自然生態(tài)系統(tǒng)充分發(fā)揮自然力的條件，以滿足溫榆河生態(tài)走廊的綜合功能需求。
研究區(qū)高安全水平的生態(tài)用地面積為56.6 km2，占區(qū)域總面積的48.6%（表4）。高安全水平的生態(tài)用地是城市人工生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)之間的緩沖區(qū)，本區(qū)生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)是控制城市建設(shè)活動(dòng)對(duì)生態(tài)用地的干擾程度，同時(shí)應(yīng)積極地對(duì)已被破壞或強(qiáng)度人工化的關(guān)鍵位置進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，通過土地利用方式的調(diào)整和植被恢復(fù)，保證生態(tài)過程的完整性、滿足生態(tài)隔離帶的需求、做好與城市邊緣集團(tuán)的生態(tài)隔離等。

　　　　　　　　　　　　　表４  不同安全水平生態(tài)用地的土地利用現(xiàn)狀，2006

　　　　　　　　　　Tab.４The structure of ecological landuse at different security level ，2006

　　4討論

　　盡管在國(guó)際學(xué)術(shù)語境中，“生態(tài)用地”不是一個(gè)規(guī)范術(shù)語，也沒有生態(tài)學(xué)上的意義，但在中國(guó)當(dāng)前土地利用規(guī)劃和官方土地管理語境下，生態(tài)用地已經(jīng)有其存在的必要性，并日益成為不可或缺的一種土地分類，其內(nèi)涵和外延的界定非常具有緊迫性。一旦界定清楚，并能與現(xiàn)行土地規(guī)劃和管理體系相結(jié)合，對(duì)中國(guó)的國(guó)土生態(tài)安全和生態(tài)保護(hù)具有重要意義。相反，如果對(duì)這一看似“不學(xué)術(shù)”的概念默然置之，任其模糊不清，并泛濫于規(guī)劃文本和官方文件中，必將禍害匪淺，所謂生態(tài)規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)便成為空洞的口號(hào)。
本文明確了生態(tài)用地的含義實(shí)際應(yīng)該是“最小生態(tài)用地”，也就是維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的最關(guān)鍵、最高效的、不可替代的生態(tài)系統(tǒng)或土地單元，這些“最小生態(tài)用地”體現(xiàn)在空間上也就是景觀安全格局。這一界定可避免在土地利用規(guī)劃中為謀求指標(biāo)而將所有未利用地都劃為生態(tài)用地，實(shí)際上卻不能發(fā)揮有效的生態(tài)服務(wù)。正如“基本農(nóng)田”概念，生態(tài)用地實(shí)際上是“基本生態(tài)用地”，是不可替代的最低生態(tài)保護(hù)底線，是一些占地最少、卻具有關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)功能的區(qū)域和空間聯(lián)系。在此定義下，將景觀安全格局途徑應(yīng)用于生態(tài)用地規(guī)劃就變得順理成章。本文以北京東三鄉(xiāng)為研究區(qū)，以雨洪管理和生物保護(hù)的需求為例，分析了基于生態(tài)過程的生態(tài)用地，這是不完全的，更多的生態(tài)服務(wù)需要進(jìn)一步考慮。今后可據(jù)此方法，展開針對(duì)水源涵養(yǎng)、水土保持、氣候調(diào)節(jié)等功能的生態(tài)用地的劃分研究。但是，生態(tài)用地的劃分應(yīng)該強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵的生態(tài)過程的保護(hù)，而非所有生態(tài)過程，這需要根據(jù)具體的研究區(qū)域而定。

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作者簡(jiǎn)介  俞孔堅(jiān)，男，1963年生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。主要從事土地、城市與區(qū)域規(guī)劃、城市和景觀設(shè)計(jì)、生態(tài)規(guī)劃方面的理論研究與實(shí)踐，出版著作16部，發(fā)表論文250余篇。E-mail: kj@turenscape.com
責(zé)任編輯  楊  弘