乡村景观主导生态因子修正分析

乡村景观主导生态因子修正分析

今天，中国的城市化和城市群扩张的影响是一把双刃剑。从消极意义上讲，它不仅导致城市内部的各种矛盾，而且还造成其周边地区农村环境的生态破坏。这种损害通常以破坏乡村景观为标志。乡村景观及其自然生态保育不受重视,资源破坏和生态环境问题日益突出,乡村景观中各种要素不断遭到破坏,包括植被、土壤、空气以及最为重要的水体。乡村景观破坏的核心问题是乡村生态环境的整体恶化。恢复改善生态环境是乡村景观规划的出发点。就现状看,城市化与工业化对乡村生态环境的破坏主要表现为环境污染,包括三大来源:一是来自于农药和化肥,导致土壤的日益侵蚀以及生物多样性的降低;二是源于乡镇工业排放治理问题的忽视,导致乡村水体的严重污染;三是乡村居民生活污染,包括生活排水、生活垃圾及其肆意排放与焚烧。中国南方,尤其是江南地区,水网密布,零星点缀着各种湿地,曾经拥有良好的生态环境和怡人的景观。然而,这种自然条件的优势同样也成为各种工业尤其是织染业集中发展的条件,从而引发一系列的生态危机,其中以生态湿地危机最大。拟建中的江阴市国家湿地公园就是在中国长三角城市带中,在城市化与工业化双重压力下,勉强存留下来的几片大型湿地之一。几十年来,这片由耕地围绕的水体正不断的沦落为周边居民自家的鱼塘和工业污水排放的渠道。水道淤结、水体富营养化、水质不断受到周边工业污水污染的三大问题日益突出。针对上述问题,本文旨在重新审视目前的乡村景观规划,寻求新的理念思路,尝试新的手段方法,以便更为有效的解决此类乡村地区的环境问题,并使该地区的湿地得以保留。作为实证研究,本文以《江阴南部地区旅游生态发展战略规划》以及《江阴市国家湿地公园概念规划》实际项目为例(1)。该项目规划面积约为400km2,共分四个层面展开,包括南部地区层面、乡镇层面、核心景区层面以及国家湿地公园层面,各层面均包含城市发展、经济与产业、旅游以及生态四个领域的规划思考。本文属于该项目中南部地区层面生态领域的内容;它是整个规划的基础,其结论直接服务于后三个层面的规划。1乡村景观的美学特征区域景观规划包含城市与乡村景观的共同考虑,并且由于其中乡村景观占据了较大的比重,应以乡村景观规划为导向引领。目前的乡村景观规划大多就地方尺度就事论事,将需要规划的地区与周边环境割裂开来,忽视乡村整体生态环境,仅仅通过景观元素的堆砌,从美学的角度来处理问题。乡村景观有其自身的特征:a)区域性——乡村景观具有明显的连续性,并不因为行政边界的划分而中断,因此对其研究必须考虑因子所在的整体区域;b)被动性——乡村景观的破坏来源于其周边的各种因素,尤其是工业与城市的发展,因此其改善也应从周边因素着手;c)生态性——这是乡村景观有别于城市景观的主要特征,牵涉到一个整体的生态环境,机械的种植技术、生硬的水体营造、人工化的铺地形式等这些城市景观中常见的规划设计手段在此往往是无效的,甚至适得其反,具有破坏作用。针对乡村景观区域性、被动性、生态性的三大特征,必须以区域尺度、城乡联动的意识与生态观点作为区域景观分析研究与规划设计的出发点。1.1从区域尺度思考生态学的一个基本原则是:每一个要素都是与其他的任何一个要素相关联的。因此,在景观系统中,考察单个因子远远不够,要尽可能的分析出各因子间的相互影响关系,此外,还必须通过动态变化的数据采集对生态的动态发展有所了解。景观中长期的大尺度的因子往往对短期的因子具有很强的影响。例如:区域的气候和地质特征可以有助于理解一个特定地区的土壤和水系;而土壤和水系又决定了在该地区会出现的植物和动物,因此景观师的思考必须是区域的、宏观的。又比如,在一个特定的规划辖区内,地质事件的发生很可能是由数千公里外的板块相互作用造成的,任何一个简单因子都有可能与系统内外任何一个因子发生互动。另一方面,乡村景观并不仅仅由其自身因素决定,中心城市的不断扩张带来一系列的郊区矛盾,包括城市居住扩张对乡村土地的侵占、城市工业布局调整后,工业向乡村地区的转移。当今由于交通日益便捷,这种联动作用不再仅限于城市与乡村之间,而更在更大范围的区域内普遍存在。正如拟建的江阴市国家湿地公园,就其水体而言,如果仅仅以其所在68km2的范围来讨论问题是不科学的,因为它是与周边水体相连的,其水质的恶化也不仅仅是由于其自身范围内的鱼塘养殖所引起的,事实上更多的来自于周边各类工厂所排放的污水(图1)。正如理查德·福曼所倡导的那样,我们应该“从全球范围思考,从区域范围规划,在地方范围实施。”因此从一开始,这就决定要将资源调查的对象从地方尺度上升到区域尺度,即扩展到江阴市整个南部六镇地区,而非局限在一个单一的湿地公园。在区域的尺度上(图2),即江阴市南部六镇地区的范围内来进行确定湿地公园在整个生态系统中所处的位置,要讨论:a)湿地公园处在何样的一个格局中?这个格局是如何变化的?1.2景观空间格局与过程区域景观中的每个问题都以这种或那种特定的方式与整个区域相联系,其景观生态分析就是要运用生物学及生态学的知识,寻求这些连锁反应的影响。景观生态分析与评价能够揭示出特定的土地利用类型在何处最适宜,因此它是区域景观规划的基础性工作。根据景观生态学所强调的内容,应当研究区域景观的3大特征:(1)结构——不同生态系统或景观单元的空间关系;(2)功能——景观单元之间的相互作用;(3)动态——斑块镶嵌结构与功能随时间的变化。因此,从景观生态学基本理论出发,来看待区域景观规划中这一分析过程,意味着一种对于景观环境生态全过程的还原,即:要了解且识别出景观生态学所研究的3大特征,包括景观的格局与过程。在区域景观规划过程中,应当以景观生态学的基本理论为出发点,建立起“景观的整体性分析评价体系”(图3)。景观空间格局的分析直接对应区域土地利用的适宜性问题,从而成为划分生态保护区的依据;景观演化规律的总结有助于建立区域生态的战略格局,从而实现从区域尺度的角度来改善地方尺度的景观的构想。1.3生态环境资料不可能实现以生态为导向的景观规划中,搜集完整且关键的生态因子资料是整个规划的基础。然而就中国的现状而言,每一位参加过综合规划的工作人员都深有体会,要想掌握地区完整的生态环境资料是几乎不可能实现的。这种不可能性既来自于技术的限制,也来自于制度的限制。在进行江阴市国家湿地公园规划工作中,尽管项目组拥有包括生物学家、植物学家等多学科组成的梯队,也设计了极其详尽的现场资料调查表,但生态环境资料本底调查分类的缺失仍然给项目的工作带来很多困难,甚至无法进展。面对现实的困境,需要寻求新方法与技术手段,“主导生态因子修正分析法”正是在这样的背景下提出。2数学组合法的应用生态环境资料本底调查的目的是进行详细的分析与研究,包括景观空间格局分析、时间过程研究以及景观演化规律的考察。其中又以景观空间格局分析作为整个分析研究过程的核心,它将调查、分析的信息与问题和目标直接联系起来(约翰·O·西蒙兹,1988)。60年代末,麦克哈格通过把适宜性分析方法与理论相结合,有效地改进了叠加分析技术(McHarg,1969年)。一直以来以美国、荷兰、捷克为首的许多国家普遍采用的是因子叠加分析法或数学组合法。但是由于中国缺乏详尽的数据资料,因此难以直接使用这些方法,取而代之的是粗略的定性评价。本文所提出的“主导生态因子修正分析法”(AnalysisModelofDominantEco-factorsandModifiedEco-factors)继承了由麦克哈格所创立的“因子叠合法”中的基本思想,出于目前只可获得有限资料的现实困境,而提出的以矩形分析为基础的一种生态状况分析方法。在区域的整体景观生态格局中,必定有一个或几个生态因子(Eco-factor)是起主导作用的。它们的存在是长期的、相对稳定的,并能影响区域内其他各种因子的状态,而且这种影响是具决定性作用的,故称这些因子为生态主导因子(DominantEcofactors)。通过对生态主导因子的分析可以基本确定整个区域的生态格局。而其他一些因子,它们的存在往往是短期的、不稳定的,或者是在很小的范围中存在,对周边的其他因子基本不产生决定性影响,因此对于这些生态因子的分析更多是对于基准模型进行修正,故可称为修正性生态因子(ModifiedEco-factors)(图4)。3游生态发展战略规划为了更好的阐述这种方法,现以江阴南部地区旅游生态发展战略规划来加以说明。江阴南部地区位于中国长江三角洲太湖平原北端,南近无锡太湖,其间水网密布,属于典型的江南乡村景观。3.1小气候环境:水体、工业、地形通过对南部六镇生态现状调查,可以确定共有9大生态因子组成了该区域整体环境:a)气候:区域总体温度、湿度、风向、降水、霜降等,主要考虑小气候条件;b)水体:区域内主要的水体形式包括鱼塘、湿地、河流;c)居住:包括小城镇和自然村落;d)工业:区域范围内的所有工厂;e)植物:包括乔木、灌木、农作物;f)动物:主要包括家禽、家畜,特别考虑野生鸟类的存在;g)土壤:主要考虑土壤类型、组成等;h)地形:包括山体、洼地;i)人工设施:主要考虑道路。3.2相关分析中的生态因素通过对各因子之间相关性的分析,可以识别出影响当地生态环境的主导因子,建立分析框架,进行后续的环境等级评价。3.2.1相关分析的要点对上述识别出来的生态因子进行相关性分析,在江阴南部六镇范围内,若两因子之间相关则以√代表,若不相关则以×标示。如表1所示。3.2.2关联度的分析通过表格分析,发现其中工业、居住以及水体与其他因子的关联度最大,纷纷超过65%。因此,把这三个因子作为整个区域环境的主导生态因子,通过建立矩阵模型,分别分析它们各自对环境的影响。3.3分析框架3.3.1大生态因子的共同影响。对于三大主导因子进一步分析三大主导生态因子:一方面,工业、居住对环境的影响主要通过生产污染与生活污染实现,对环境呈现负影响。由于江阴南部地区基本处于乡村与小城镇状态,基础设施比较薄弱,尤其是自然村落中生活污水的排放基本不受控制,工厂的各种污染物也缺乏严格的治理,因此可以定性地认为:居住越密集的区域和工厂越多的区域所承受的环境压力越大。另一方面,水体(包括湿地、鱼塘、河流等)对周边环境起到积极作用,能创造小气候,局部改善环境,水体越密集对环境产生的正面影响越大。通过分别对三大主导生态因子的影响进行分级,对整体环境分级,形成基准模型。当然,区域中的另外一些因子也是不可忽略的,比如气候中风向的作用,生态果园或生态农业的存在,地形因子的影响、人工设施道路的影响等。虽然这些修正性因子对环境的影响是局部的,但在模型中必须考虑,因而得到生态修正模型(图5)。在此基础上,识别主要生态格局,提出生态规划初步构想。3.3.2水的评价指标和水质评价标准确定矩阵分析的尺度是整个分析过程的前提。在江阴市南部六镇该区域范围内,综合考虑水体自净、工业污染扩散等具体问题,将矩阵单元划定为500m×500m,即在500米的矩阵单元网格上建立分析。具体分析中,首先确定的是各主导生态因子:水体、工业、居住评价的指标(Indicators)和分级标准(Standards)。工业评价指标:排放污染物类型、数量以及单元内工业密度。工业分级标准:按照工业企业污染排放类型来确定工业类型,并计算单元内的工业密度来划分不同级别的工业污染区:微度工业污染区、轻度工业污染区、中度工业污染区、重度工业污染区(图6、7)。居住评价指标:居住类型,居住密度。居住分级标准:通过计算矩阵单元内的建筑密度与人口密度,来确定标准,分为:超低密度(0-100人)、低密度(100-300人)、中密度(300-500人)、高密度(500-700人)、超高密度(700人以上)(图8、9)。水体评价指标:水质、密度。水体分级标准:水质方面分为由于现状水质以五类为主,局部有四类水,因此确定三个级别,低于五类水、五类水、五类以上水。水密度方面,由于总体密度较高,将其定义为四级:水网密度低(0-25%),水网中密度(25%-50%),水网高密度(50-75%),水网超高密度(>75%)(图10、11)。3.3.3格因子叠加的基准模型通过以上各主导生态因子的矩阵分析,运用麦克哈格因子叠加的方法,将它们叠合,形成一个基准模型(图12)。此后通过植被、风向、道路、山体等修正生态因子的逐一修正,得到修正模型(图13)。3.4最终模型与生态分析的结论进一步叠加区域原有的各种信息,如城镇、道路、水体、地形等,得到最终模型(图14)最终模型用以更好的观察区域生态空间格局的特征。3.4.1存在的问题及成因从景观生态学“斑块、基质、廊道”的空间格局看,整个区域最突出的问题是:a)水体斑块的破碎度过高,使斑块的稳定性、抗干扰性下降;b)农田基质与自然乡村斑块大量耦合,且缺乏治理,促使生态状况下降;c)城镇斑块有扩张趋势,对整体生态状况不利。3.4.2生态城市的概念通过最终模型的分析,可以发现南部六镇中大多属于生态高地与生态低谷之间的中间区段,从整体而言,生态高地要少于生态低谷的面积。其中生态高地基本位于霞客镇的南部地区——即江阴市国家湿地公园的范围、青阳镇的东部地区以及祝塘镇的西部地区。而生态低谷基本位于长泾镇的大部分地区,以及整个顾山镇的西部地区,另外,霞客镇的北部地区以及青阳镇的中部地区也有少量分布。3.4.3长财浓度对河流廊道的吻合性最终模型分析发现:南部六镇生态高地与生态低谷的分布与区域内河流廊道与交通廊道在空间上具有一定的吻合度。例如:霞客镇南部地区的生态高地——即江阴市国家湿地公园,与该处的河流廊道密切吻合。霞客镇北部地区以及青阳镇中部地区的生态低谷,它与该处的交通廊道——京沪高速公路,具有相当的吻合性。然而,在长泾镇与顾山镇这种吻合性就表现的并不明显。在空间上生态低谷地区并没有与当地的交通形成良好的结合,过分分散,从而导致该处整体生态环境不佳。3.5水系破碎度变化对于整个区域景观生态时间过程的考察集中在水体因子的研究上。通过分析清朝与民国时期该地区的水体状况(图15、16),并与现状的水体进行对比,可以发现一直以来该地区的水系不断地被分流,水体的破碎度逐步升高。根据过程分析结果,一方面可以指导规划如何恢复、沟通部分水体,还水体自然的原貌;另一方面,在可以识别出原有区域中较为重要的河流,作为在生态规划中保护改善的重点。3.6根据区域景观生态战略3.6.1“线、面”一体化的区域生态格局经过以上一系列的景观生态分析与结论,发现要保护改善好江阴市国家湿地公园的生态环境,必须从区域层面进行控制,并提出构筑“点、线、面一体化”的区域生态格局(图17)。a)点构筑——聚居点集中:规划10个集中的聚居点,使空间设施的利用更加经济。同时通过生态绿带渗透,阻止这些聚居点的无限扩张。c)面构筑——生态绿化渗透带:以霍华德的“田园城市”作为理论依据,结合江阴实际,连接并贯通根据环境矩阵分析得到的现状生态高地,成为生态绿带,使其渗透到集中的村镇间,成为阻止村镇规模扩大的外部环境。3.6.2大保护强度根据以上所制订的区域景观生态战略格局,进行整个区域的生态环境保护规划,这里所设定六大不同的保护强度与进一步规划中的土地利用直接相关,从而达到保护整体生态环境的效果(图18)。六大保护强度包括:一级保护区(湿地斑块)、二级保护区(河流廊道)、三级保护区(大型生态园斑块)、四级保护区(农田基质)、改造区(聚居斑块)以及开发区(聚居