土地利用的優化格局

　　1、Forman教授的研究及成就

　　20世紀80年代，北美的景觀生態學逐漸興起[1]，美國哈佛大學設計研究生院的Richard T·T·Forman教授為北美景觀生態學的興起和發展做出了不可磨滅的貢獻。在1981年～1983年，Forman教授通過編寫一系列文章介紹了歐洲景觀生態學的一些概念，他強調景觀生態學與其它生態學科不同，是著重于研究較大尺度上不同生態系統的空間格局和相互關系的科學，并提出“斑塊—廊道—基質”(Patch-corridor-matrix)模式，奠定了景觀生態學的基礎。

　　Forman的主要研究方向是景觀和區域生態學。同時，他也研究土地的轉變、“斑塊—廊道—基質”理論和道路系統生態學。Forman教授的景觀生態思想具體體現在他的眾多專著與論文之中。1986年，Forman教授和Godron教授共同出版了重要專著《Land-scape ecology》，這標志著景觀生態學的發展進入了一個新階段。該書資料豐富，取材精當，系統性強，總結了景觀生態學已經取得的一系列成就。1995年，Forman教授在他的《Land Mosaics: the Ecology of Landscape and Region》一書中，系統地總結和歸納了景觀格局的優化方法，并強調景觀空間格局對過程的控制和影響作用，即通過格局的改變來維持景觀功能、物質流和能量流的安全。這表明景觀生態學已經開始從靜態格局的研究轉向動態格局的研究。

　　2、Forman教授的景觀規劃思想

 　　Forman教授認為，對于一個合理的景觀規劃方案來說，其規劃原則應包括：①考慮規劃區域外較廣闊的空間背景；②考慮保護區較長的歷史背景，其中包括生物地理史、人文歷史和自然干擾狀況；③規劃中要考慮未來變化的靈活性；④未來5年、10年或20年內可預料的保護區面積變化是規劃的關鍵部分；⑤規劃方案應有選擇余地，其中最優方案應基于規劃者明智的判斷，而不涉及現實政策，這樣其它可供選擇的折衷方案才能清晰、明確[2]。因此，景觀生態規劃設計中有5個要素必不可少：時空背景、整體景觀、景觀中的關鍵點、規劃區域的生態特性和空間屬性。據此他還提出了一個土地規劃中協調保護與開發矛盾的“空間解決途徑”，此方案主要包括如下內容：“必要的格局”(Indis-pensable Patterns)、“集中與分散相結合的格局”(Aggregate-with-outliers Pattern)及“戰略點”(Strategic Points)。

　　2.1 “斑塊—廊道—基質”模式

　　“斑塊—廊道—基質”模式是土地利用空間格局的基本模式。Forman教授和Godron教授在觀察和比較各種不同景觀的基礎上，認為組成景觀的結構單元不外乎3種：斑塊(Patch)、廊道(Corridor)和基質(Matrix)[3～5]。在土地利用空間格局的評價中，基質代表了該景觀或區域的最主要的土地利用系統，斑塊意味著土地利用系統的多樣化，廊道意味著土地利用系統之間的聯系與防護功能。這些都是景觀或區域土地持續利用的基本格局，這些要素能實現主要的生態或人類目標[2]。“斑塊—廊道—基質”模式為具體而形象地描述景觀結構、功能和動態提供了一種“空間語言”。此外，這一模式還有利于考慮景觀結構與功能之間的相互關系，以及比較它們在時間上的變化[2]。

　　運用這一“基本語言”，景觀生態學可進一步探討地球表面的景觀是怎樣由斑塊、廊道和基質所構成的，如何來定量、定性地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數目和空間關系，以及這些空間屬性對景觀中的運動和生態流有什么影響。如方形斑塊和圓形斑塊分別對物種多樣性和物種構成有什么不同影響，大斑塊和小斑塊各有什么生態學利弊；彎曲的或是直線的、連續的或是間斷的廊道對物種運動和物質流動有什么不同影響；不同的基質紋理(細密或粗散)對生物的運動和干擾的空間擴散有什么影響等等。圍繞著這一系列問題的觀察和分析，景觀生態學得出了一些關于景觀結構與功能關系的一般性原理，為景觀規劃提供了依據[6]。

　　2.2 集中與分散相結合的格局

　　“集中與分散相結合”的格局是進行土地利用空間格局優化的主要理論依據，是Forman教授基于生態空間理論提出的景觀生態規劃格局，被認為是生態學上最優的景觀格局。該格局是針對回答“在景觀中，什么是土地利用的最合適的安排？”這一問題而提出的。它包括以下7種景觀生態屬性：①大型自然植被斑塊用以涵養水源，維持關鍵物種的生存；②粒度大小，既有大斑塊又有小斑塊，滿足景觀整體的多樣性和局部點的多樣性；③注重干擾時的風險擴散；④基因多樣性的維持；⑤交錯帶減少邊界抗性；⑥小型自然植被斑塊作為臨時性棲息地或避難所；⑦廊道用于物種的擴散及物質和能量的流動。集中與分散相結合的格局強調集中使用土地，保持大型自然植被斑塊的完整性，充分發揮其生態功能；引導和設計自然斑塊以廊道或小型斑塊形式分散滲入人為活動控制的建筑地段或農耕地段，同時在人類活動區沿自然植被斑塊和廊道周圍地帶設計一些小的人為斑塊，如居住區和農業小斑塊等。顯然，這種規劃原則的前提是管理景觀中存在著多種組合，包含較大比重的自然植被斑塊，可以通過景觀空間結構的調整，使各類斑塊大集中、小分散，通過確立景觀的異質性來實現生態保護，以達到保持生物多樣性和擴展視覺多樣性的目的。這種景觀模式是根據美國和歐洲的農村情況，融合生態知識與文化背景的一種創新[7]。它有著許多生態學上的優越性：一方面，這一格局有大型植被斑塊也有小的人為斑塊，可提高景觀多樣性，達到保護生物多樣性的目的；另一方面，大型植被斑塊可為人們提供旅游度假和休憩的去處，小的人為斑塊可作為人們的工作區和商業集中區，高效的交通網絡則可方便人們活動。

 　　2.3 土地利用的空間格局優化方法

　　其核心是將生態學的原則和原理與不同的土地規劃任務相結合，以發現景觀利用中所存在的生態問題，并尋求解決這些問題的生態學途徑。該方法主要圍繞如下幾個核心展開[2] ：
　　(1)背景分析。在此過程中，景觀的生態規劃主要關注景觀在區域中的生態作用(如“源”或“匯”的作用)，以及區域中的景觀空間配置。對區域中自然過程和人文過程的特點及它們對景觀可能產生的影響進行分析也是區域背景分析應關注的主要方面。另外，歷史時期自然和人為干擾的特點，如干擾頻率、干擾強度及干擾地點等，也是分析的重要內容。
　　(2)總體布局。以“集中與分散相結合”的原則為基礎，Forman教授提出了一個具有高度不可替代性的景觀總體布局模式。在該模式中，Forman教授指出，景觀規劃中作為第一優先考慮保護和建設的格局應該是幾個大型的自然植被斑塊，并且作為物種生存和水源涵養所必需的自然棲息環境，這些斑塊應有足夠寬度和一定數目的廊道用以保護水系和滿足物種空間運動的需要。而在開發區或建成區里建設一些小的自然斑塊和廊道，則可以保證景觀的異質性。這一優先格局在生態功能上具有不可替代性，是所有景觀規劃的一個基礎格局。
　　(3)關鍵地段識別。在總體布局的基礎上，應對那些具有關鍵生態作用或生態價值的景觀地段給予特別重視，如具有較高物種多樣性的生境類型或單元、生態網絡的關鍵節點和間斷點、對人為干擾很敏感而對景觀穩定性又影響較大的單元，以及那些對于景觀健康發展具有戰略意義的地段等。
　　(4)生態特性規劃。依據當時景觀利用的特點和存在的問題，以規劃的總體目標和總體布局為基礎，進一步明確景觀生態優化和社會發展的具體要求，如維持重要物種數量的動態平衡、為需要多生境的物種提供棲息條件、防止外來物種的擴散，保護土地以免被過度利用或被建筑、交通建設所占用等。這是格局優化法的一個重要步驟，根據這些目標或要求，調整現有景觀利用的方式和格局，以決定景觀未來的格局和功能。
　　(5)空間屬性規劃。將前文所述的生態和社會要求落實到景觀規劃設計的方案之中，即通過景觀格局空間配置的調整實現上述目標，是景觀規劃設計的核心內容和最終目的。為此，需根據景觀和區域生態學的基本原理和研究成果，以及基于此所得出的景觀規劃的生態學原則，針對前文所述的生態和社會目標，調整景觀單元的空間屬性。這些空間屬性主要包括以下幾個方面：①斑塊及其邊緣屬性，如斑塊的大小、形態，斑塊邊緣的寬度、長度及復雜度等；②廊道及其網絡屬性，如“暫息地”的聚集程度、廊道的連通性、控制水文過程的多級網絡結構、河流廊道的最小緩沖帶、道路廊道的位置和緩沖帶，以及間斷點的位置、大小和數量等等。通過對這些空間屬性的確定，形成景觀生態規劃在特定時期的最后方案。之后，隨著對景觀利用的生態和社會需求的進一步改變，仍可對該方案進行不斷地調整和補充。


[參考文獻]
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[8]傅伯杰，陳立頂，馬克明，等．景觀生態學原理及應用[M]．北京：科學出版社，2001．

[作者簡介]
陳　波，男，現為浙江大學園藝系碩士研究生。
包志毅，男，博士，高級工程師，現為浙江大學園藝系副主任，園林研究所常務副所長。

[收稿日期]2003-04-08