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1、第八章 景观生态规划与设计,景观生态学是一门实践性很强的科学，景观生态规划和设计就是运用景观生态学的原理对我们生活的环境进行规划与设计。,第一节 景观生态规划与设计的发展一、景观生态规划与设计的发展过程 景观生态规划与设计的思想可追溯到19世纪末，当时由于对自然资源近乎掠夺性的开发导致了自然景观的变化。至20世纪6070年代，景观生态学的理论和方法逐渐建立起来。,是在风景园林学、地理学和生态学等学科基础上孕育和发展起来的。和土地规划与设计、自然保护、资源环境管理及旅游发展等实践活动密切相关，并深深扎根于景观生态学，成为景观生态学的有机构成，它的发展过程伴随着景观生态学的发展而发展。,生态规划：
2、以土地利用规划为核心，注重整体性、综合性和联系性，运用生态系统整体优化的观点，在对当地生态系统研究的基础上，对区域的自然-经济-社会复合生态系统进行规划，调节系统内的各种生态关系，改善系统的结构和功能，提出资源合理开发利用、环境保护和生态建设的建议，确保自然平衡和资源保护。,主要内容：生态要素评价环境容量和生态适宜度分析评价指标体系的建立规划目标确定生态功能区划与土地利用布局环境污染综合防治人口适宜容量产业结构与布局调整园林绿地系统资源利用与保护生态规划管理对策,景观规划和设计：强调小尺度的人类栖居地进行居住空间的建筑规划和设计，包括公园绿地、广场、校园、国家公园等,景观生态规划与景观规划及生
3、态规划的关系：景观规划注重中小尺度的空间和建筑单位的配置；生态规划强调大中尺度的生态要素分析和评价的重要性；景观生态规划在关注区域生态特征的基础上，以大中尺度的景观单元利用和配置为主要目标。,景观生态规划与设计的特点：利用景观生态学、生态经济学和地理学等学科的知识，把景观作为一个整体考虑，协调人与环境，社会经济发展与环境资源，生物与非生物环境，生物与非生物及生态系统之间的关系，使景观空间格局和生态特性及其内部的社会文化活动在时间和空间上协调，达到景观优化利用。,二、景观生态规划与设计的发展趋势,将可持续发展融于景观生态规划与设计中 持续发展的3方面理解：首先，能与自然和谐共存，维护生态功能的完
4、整性，而不是以掠夺自然和损害自然来满足人类发展的需要；其次，能协调当前与未来世代发展要求的关系，这就要求在发展过程中合理利用自然资源，维护资源的再生能力；第三，能不断满足人类的生存、生活及发展的需求，使整个人类公平地得到发展，逐渐达到健康、富有的生活目标。,预测预报功能加强 景观生态规划与设计具有动态特性，把景观状态作为时间的函数，预测预报规划后景观变化的结果，并提出相应的管理对策，保证变化的景观生态系统结构合理，强调其自调节和自修复能力。生态合理性与实效性更强 生态合理性是一个合理规范人类生态行为的科学实践概念。实效性指研究成果能直接或间接取得的经济效益、社会效益和生态效益。实现生态合理性和
5、实效性的高度统一是景观生态规划与设计的任务之一。定性向定量模拟发展，方法与技术更新 遥感、地理信息系统的应用等。,第二节 景观生态规划一、景观生态规划（landscape ecological planning)的概念与内涵 概念：运用景观生态学原理，以区域景观生态系统整体优化为基本目标，在景观生态分析、综合和评价的基础上，建立区域景观生态系统优化利用的空间结构和模式。,强调景观空间格局对过程的控制和影响；试图通过格局的改变来维持景观功能流的健康和安全；涉及到景观结构和景观功能两个方面；焦点在于景观空间组织异质性的维持和发展，最终建立一个结构合理、功能完善、可持续发展的区域生态系统。,内涵：它
6、涉及景观生态学、生态经济学、人类生态学、地理学、社会政策法律等相关学科的知识，具有高度的综合性；它建立在充分理解景观与自然环境的特性、生态过程及其与人类活动的关系基础之上；其目的是协调景观内部结构和生态过程及人与自然的关系，正确处理生产与生态、资源开发与保护、经济发展与环境质量的关系，进而改善景观生态系统的整体功能，达到人与自然的和谐；,规划强调立足于当地自然资源与社会经济条件的潜力，形成区域生态环境功能及社会经济功能的互补与协调，同时考虑区域乃至全球的环境，而不是建立封闭的景观生态系统；它侧重于土地利用的空间配置；它不仅协调自然过程，还协调文化和社会经济过程，包括农业、林业、工业和城市规划等
7、。,自然优先原则：保护自然景观资源和维持自然景观生态过程 持续性原则：景观资源持续利用，生态环境改善，对景观进行整体优化利用。针对性原则：针对规划目标选取不同的分析指标 多样性原则：维持特定系统中环境资源的变异性和复杂性 综合性原则：,二、景观生态规划的原则,综合性原则：两个含义：其一，景观生态规划决策的作出需要多学科专家协同合作；其二，景观生态规划是在全面和综合分析人口、环境、社会、经济等各种条件下对景观进行的有目的的干预。全面综合分析景观自然条件的基础上，同时考虑社会经济条件，还要进行规划实施后的环境影响评价,二、景观生态规划的原则,三、景观生态规划的步骤,确定规划范围与规则目标 规划目标
8、可分为3类：第一类是为保护生物多样性而进行的自然保护区规划与设计，第二类是为自然资源的合理开发而进行的规划，第三类是为当前不合理的景观格局而进行的景观结构调整。,景观生态调查 景观调查的主要目标是收集区域的资料与数据。获取资料的手段：历史资料、实地调查、社会调查和遥感及计算机数据库。,包括：自然地理因素 地质 水文 气候 生物地形地貌因素 土地构造 自然特征 人为特征文化因素 社会影响 政治和法律约束 经济因素,景观空间格局与生态过程分析 景观格局与过程分析对景观生态规划有重要的意义，成功的规划与设计在于我们对规划区景观的理解程度，因为景观生态规划的中心任务是通过组合或引入新的景观要素而调整或
9、构建新的景观结构，以增加景观异质性和稳定性，而对景观格局和生态过程的分析有助于我们做到这一点。,景观生态分类和制图 景观生态分类和制图是景观生态规划及管理的基础。根据景观生态分类的结果，客观而概括地反映规划区景观生态类型的空间分布模式和面积比例关系，就是景观生态图。可作为景观生态规划的基础图件。,景观生态适宜性分析 景观生态适宜性分析是景观生态规划的核心，其目标以景观生态类型为评价单元，根据区域景观资源与环境特征、发展需求与资源利用要求，选择有代表性的生态特性，从景观的独特性，景观的多样性，景观的功效性，景观的宜人性或景观的美学价值入手，分析某一景观类型内在的资源质量以及与相邻景观类型的关系，
10、确定景观类型对某一用途的适宜性和限制性，划分景观类型的适宜性等级。,景观功能区划分 功能区的划分从景观空间结构产生，以满足景观生态系统的环境服务、生物生产及文化支持三大基础功能为目的，并与周围地区景观的空间格局相联系，形成规划区合理的景观空间格局，实现生态环境条件的改善、社会经济的发展以及规划区可持续能力的增强。景观生态规划方案评价及实施 成本效益分析 对区域持续发展能力的分析,Forman认为，一个合理的景观规划方案应有以下几个特征：考虑规划区域较广阔的空间背景；考虑规划区较长的历史背景包括生物地理史、人文历史和自然干扰；规划中要考虑对未来变化的灵活性；规划方案应有选择余地，其中最优方案应基
11、于规划者明智的判断，而不涉及政策约束，这样可供选择的折衷方案才清晰、明确。,景观规划中5个必需要素：时空背景整体背景景观中的关键点规划区域的生态特性规划区域的空间特性,景观生态规划主要基于三种研究途径：适宜性评价系统分析与模拟空间格局的优化,景观生态规划的类型,综合景观生态规划(捷克科学家Ruzicka 和Miklos提出）,LANDEP的系统研究和内容,NEXT,景观生态数据分析：通过对景观及其区域中生物和非生物组分、景观结构、生态现象和过程及社会经济状况等的调查和分析形成规划的基础信息。景观生态数据综合：在前者的基础上，借助图层叠置等手段建立生态同质的景观基本空间单元，并利用分类、分区及一
12、些区域分析指数，为规划提供可靠的空间结构状况。景观生态数据解释：对通过生态分析和综合所得到的景观生态数据赋予相应的生态学意义以及这些生态含义所基于的理论依据。这是景观生态数据与景观生态规划之间的桥梁。,Back,优化是LANDEP的核心，包括评价和建议两部分,评价：确定土地系统对人类活动的适应能力及景观特性对人类活动的忍受极限。包括3个步骤确定加权系统：对每一被评价的人类活动确定一个加权系数。被解译特性的功能适宜性：评价每一被解译的人类活动在技术上的可行性、经济和地理上的可能性、对当地多方面的影响每一景观生态类型对人为活动的总适宜性：局部适应性的积累。局部适应性是指一个给定景观生态类型对一项给
13、定活动的适宜性。,提出建议：找出既定景观生态类型最适合的人为活动是什么，从而使区域景观生态特征与当地的社会经济发展相协调。包括4个步骤：初步建议：对每一个给定的景观生态类型所适宜的最佳人为活动做出判断，一般提出3或3种以上的最佳人为活动建议。最终选择：在地图上绘出每一个景观生态类型最适宜的人为活动类型，用新的功能类型 在空间上取代原有的景观生态类型景观的保护与管理：对所建议的景观的优化利用与现有区域规划文件进行比较，提出保护与管理措施。管理过程的图表解释：在GIS支持下，建立规划图形与关联数据库。,Back,基于适宜性评价的景观生态规划,McHarg在其Design with Nature中建
14、立了一个基于适宜性评价的景观生态规划方法，主要分为5个步骤：确立范围与目标广泛收集研究区域的自然与人文资料，并分别描绘在地图上根据目标综合分析，提取进一步信息对各主要因素及各种资源开发和利用方式进行适宜性分析形成综合的适宜性图件，为土地分配利用提供依据,特点：以土地利用与自然条件的协调为基本目标，是景观规划较为可行的生态学途径。不足：单纯追求景观单元”垂直”方向的匹配，而忽视”水平”方向景观单元间的相互影响以及景观整体的综合效益，未能反映水平生态过程与景观格局之间的关系。基于系统论、生物控制论的系统分析和景观模拟逐步得到发展。,基于系统分析与模拟的景观生态规划,Odum(1969)基于生态学中
15、分室模型（compartment model)的区域生态系统模型在模型中，根据区域不同土地利用类型的生态功能，将区域分成4个景观单元类型：生产性单元：主要为农业和生产性的林业用地保护性单元：对维护区域生态平衡具有关键生态作用的景观单元，如保护性栖息地、防护林等人工单元：城市化和工业化土地，对生态过程常具负面作用调和性单元：前述单元类型中在系统中起协调作用的景观单元,区域生态系统模型,第二层次：各单元类型间物质和能量转移过程和机制的研究第三层次：以区域生态系统的整体为对象，研究自然和社会经济输入、输出的调控机制，并为区域土地利用的分配提供决策依据。,系统分析与模拟方法注重以区域的生态持续为目标，
16、从整体把握景观的利用，是较合理的土地资源优化配置的途径，但由于自然过程的复杂性，特别是人类活动的干扰更增加了过程模拟和系统模拟的难度，该方法难以取得进一步的成果。,德国景观生态规划(基于格局分析）,环境影响,景观多样性的维持,稀有、敏感的生态组合,土地利用评价：土地利用类型鉴别，各土地利用类型环境影响评价,空间格局分析：土地利用类型的面积百分比、景观多样性指标,环境影响敏感性调查：识别环境影响敏感且值得保护的近天然和半天然景观,景观之间的相关性：景观间的连接性和依赖性，景观的可达性,环境影响结构分析：区分系统内影响和系统间影响,Forman基于格局分析的景观生态规划,Forman在其Land
17、Mosaic（1995）中，提出了景观格局的优化方法，将生态学的原则和原理与不同的土地规划任务相结合，以发现景观利用中所存在的生态问题和寻求解决这些问题的生态学途径。,背景分析：景观在区域中的生态作用；区域中景观的空间配置；自然过程和人文过程的特点及其对景观的可能景响。,总体布局：以集中与分散相结合的原则为基础，Forman提出了一个具有高度不可替代性的景观总体布局模式。,关键地段识别：对具有关键生态作用或生态价值的景观地段给予特别重视，如具有较高物种多样性的生境类型或单元、生态网络中的关键节点，对干扰敏感以影响较大的单元等。生态属性规划：依据现时景观利用的特点和存在的问题，以规划的总体目标和
18、总体布局为基础，进一步明确景观生态优化和社会发展的具体要求，调整现有景观利用的方式和格局，决定景观未来的格局和功能空间属性规划：通过景观格局空间配置的调整实现上述目标，如斑块及其边缘属性；廊道及其网络属性等。,第三节 景观生态设计的原理 景观生态设计与景观生态规划既有密切的联系，又有一定的区别。景观生态规划是从较大尺度上对原有景观要素的优化组合以及重新配置或引入新的成分，调整或构建新的景观格局及功能区域，景观生态设计就是在小尺度上对景观生态规划中划分的功能区域特定功能的实现过程，一般都与具体的工程相联系，以具体的生态技术应用为特征。,一、景观生态设计原理,共生原理：小尺度空间结构的镶嵌常导致共
19、生，因此系统应着眼于创造小的空间结构并确保其相互耦合与镶嵌。多重利用原理：目标不止一个，或可以通过几种局部的方法来解决一个问题。循环再生原理：任一废物必是其他某一生态过程或功能有用的”原料”或缓冲剂。局部控制、整体调节：对局部的控制可使整体得到调节。因地制宜、近远结合：因地制宜，繁简得当，不可主次不分，降低了可行性。另外应注意近期与远期利益相结合。,三、景观生态规划与景观生态设计的关系 景观生态规划、景观生态设计和景观生态管理构成了景观生态建设，属于景观生态学的应用研究。从国内外景观生态规划与设计的实践来看，内容密切联系却又不尽相同。,景观生态设计更多地从具体的工程或具体的生态技术配置景观生态
20、系统，着眼的范围较小，往往是一个居住小区、一个流域、各类公园和休闲地等的设计；而景观生态规划则从较大尺度上对原有景观要素的优化组合以及重新配置或引入新的成分，调整或构建新的景观格局及功能区域，使整体功能最优。景观生态规划强调从空间上对景观结构的规划，具有地理科学中区划研究的性质，通过景观结构的区别，构建不同的功能区域，而景观生态设计强调对功能区域的具体设计，由生态性质入手，选择其理想的利用方式和方向。景观生态规划与景观生态设计是从结构到具体单元，从整体到部分逐步具体化的过程。,第四节 景观生态规划与设计的应用,城市景观生态规划与设计 农村景观生态规划与设计 保护区的景观生态规划与设计,1.城市
21、景观生态规划和设计,是在一定区域内以从事第二产业和第三产业为主的高密度人群、人工建筑体的集合，是由人类凭借其强大的经济与技术能力而建设起来的人造景观。生态环境组成、结构、物质循环和能量流动方式改变，人类生存空间扩大，物质生活条件改善。问题：人口密度过高，住房紧张、环境污染（大气水体污染、热岛效应、城市绿地稀缺）,城市景观的特点：城市内部及其与外部系统之间的物质、能量、信息的交换，主要靠人为活动来协调和维持。城市景观具有很大的不稳定性城市具有较低的景观多样性城市景观具有较高的破碎性城市景观具有梯度性,城市中的景观要素：斑块：工业区、居住区、公园等。廊道：道路、河流、绿地,城市景态生态规划就是根据
22、景观生态学原理和方法，合理地规划景观空间结构，使廊道、物质流与能量流畅通，使景观不仅符合生态学原理，而且具有一定的美学价值而适于人居住。城市景观生态设计是城市景观生态规划的深入和细致，更多地从具体的工程或具体的生态技术配置景观生态系统，着眼的范围较小，常常是一个居住小区、休闲地等的设计。,总体目标：改善城市景观结构和景观功能，提高城市环境质量，促进城市景观的持续发展，使人们感觉到安全、舒适、健康、便利。具体目标可分为三类：1.保护生物多样性；2.自然资源的合理；3.对当前不合理景观的调整。,环境敏感区规划,环境敏感区是对人类具有特殊价值或具有潜在天然灾害的地区，属于生态脆弱地区，可分为生态敏感
23、区、文化敏感区和天然灾害敏感区。生态敏感区包括城市中的河流水系、滨河地区、特殊或稀有植物群落和部分野生动物栖息地等。文化敏感区指城市中文物古迹、革命遗址等具有重要历史、文化价值的地区。灾害敏感区包括城市可能发生的洪涝区、地质不稳定区和空气严重污染区等。在城市中首先保护环境敏感区，对不得已的破坏加以补偿。,图片,绿地规划,可分为公共绿地，居住绿地，交通绿地和风景区绿地等。从景观生态学角度考虑，生态绿地不仅数量要多，而且分布均匀。根据景观的集中与分散格局规划，生态绿地的空间配置要集中与分散相结合，通过集中使用土地，在建成区保留一些小的自然植被和廊道，同时在人类活动区沿自然植被和廊道周围地带设计一些
24、小的人为斑块，如居住区和农业小斑块等。城市中的绿地廊道最好与道路廊道结合起来，即在道路两边规划一定宽度与不同形态的植被带。,有以下3 点好处：一是改善道路的环境质量，有利于人们的身体健康（降低噪音和减少废气）;二是增加绿地面积，便于绿地均匀分布于城市景观中;三是通过绿色廊道把景观中各斑块连接起来，有利于斑块中的小型动物迁移。,绿地设计,建筑景观规划,城市景观生态规划还要考虑城市外貌与建筑景观的总体布局。就是根据城市的性质规模、现状条件，对城市建设艺术布局的总体构思，确定城市建设艺术的骨架，体现城市美学要求。美有自然美与人工美之分。起伏的地势山丘、弯曲多变的江河湖海，富有生息的树木花草之美为自然
25、美;建筑、道路、立交桥、雕塑之美为人工美。自然美与人工美的和谐统一，才是城市总体之美。,农村景观规划与设计,理想的农村景观生态规划应能体现出农村景观资源提供农品的第一性生产、保护和维护生态环境以及作为一种特殊的旅游观光资源等3个层次的功能。不仅要获得超过自然系统的生产力，并且保护生态的可持续性。,增加景观异质性营造生物廊道与水利廊道改变斑块的形状、大小与镶嵌方式在原有的生态平衡中引进新的负反馈环，以增加系统的稳定性。实行多种经营：农林牧结合、农林果结合、农业种植与水产养殖相结合,经济发达国家在农村景观生态规划中注重生态保护及美学观光价值。,Forman(1995)在总结北美与西欧土地利用与生态
26、建设经验的基础上，提出了一种基于生态空间理论的集中与分散相结合的最佳生态土地组合与景观规划模型，其核心是保护和增加景观中的天然植被斑块，通过景观空间结构的调整，使耕作斑块、居住斑块、自然斑块大集中、小分散、确立景观的异质性来实现生态保护。,通过集中使用土地以确保大型植被斑块的完整性，充分发挥其功能；引导和设计自然斑块以廊道、碎片形式分散渗入人为活动控制的建筑地段或农业耕作地段；沿自然植被斑块和农田斑块的边缘，按距离建筑区的远近布设若干分散的居民点；在大型的自然植被斑块和建筑斑块之产增加些农业小斑块。被称为满意景观设计（possible landscape designing),我国农业景观设计
27、要点,建设高效人工生态系统，实行土地集约经营，保护集中的农田斑块；重建自然植被斑块，因地制宜增加绿色廊道和分散的自然斑块，补偿和恢复景观的生态功能控制建筑斑块盲目扩张，节约工程及居住用地，塑造环境优美而与自然系统相协调的人居环境与宜人景观。,湿地基塘体系景观模式,珠江三角洲的基塘体系是当地人民利用该地雨量丰富、地形低洼、河流经常泛滥的自然条件而创造出来的一种特殊土地利用形式。,在珠江三角洲河网地带的腹心,基塘集中分布区为1 120 km2,占三角洲总面积的1/10。这里的基和塘面积占土地总面积的72.4%,是耕地面积的3 倍。,湿地景观生态工程包括陆基与鱼塘两部分,基是作物生长之地,也是整个生
28、态系统中桑、蚕、鱼的营养库;而塘则是土地利用的核心。基、塘比例(陆面和水面的比例)大约为11。随利用方式、种植作物的不同,基又可分为桑基、蔗基、果基、花基等,基面通常宽812 m,高0.52 m。鱼塘面积0.130.4 hm2,多为长方形,长宽比64,水深1.73.0 m。,基塘体系在珠江三角洲已有400 多a 的历史,近年来在农业转向外向型商品经济的推动下,愈益成为家庭经营的小尺度(0.20.5 hm2)集约化种养单元。它综合了蔬菜、甘蔗、桑的栽培,养蚕业、鱼类混养以及畜牧生产,总生物生产力达2040 t/(hm2a),沙地田、草、林体系景观模式,在我国东北平原的西部存在着大片固定沙地,这里
29、属于温带半湿润地区,年降雨量400500 mm,土壤水分条件比较好。自然植被为黄榆(Ulmus maciocarpa)-山杏(Armeniaca sibirica)群落,与平地上的草原植被一起构成森林草原景观。由于沙地的过度开垦和不合理土地利用,农林争地、农牧争地的矛盾愈演愈烈,土地荒漠化日渐严重。对这种沙地退化生态系统进行重建,关键是要改变景观格局,建立林带、林网以控制沙化,同时在已经沙化的土地上种植豆科牧草,形成一个使干扰不断减弱的负反馈环。,按照这种田、草、林体系进行的规划包括以下几种形式:a.在平顶沙地上建立网格状复合生态系统,主林带间距200 m,副林带间距300 m;林带内侧种植宽
30、50 m的沙打旺(Astraglus huangheensis)草带,草带内可形成固定耕地。林草田的比例以215 为适宜。b.在外缘有沙地围绕、中间为碟形洼地的地段,可建立环状的林草田格局;c.在多丘状沙地上建立林网与草斑相结合的镶嵌结构,为固沙需要,林带网格大小以200 m 100 m 为宜。目前,在沙丘上种植的人工杨树林干物质产量为812 t/hm2,平原区农田防护林网络体系景观模式,我国最大规模的农田防护林体系位于黑龙江省的松嫩平原,这里的26 个县共建成林带总长20 多万km,构成了15 万个网络,保护了近4.0 106 hm2 农田。据典型测算,受保护的农田平均增产粮食15%,风蚀面
31、积减少3.53 105 hm2。在整个“三北”地区已有1.1 107hm2的农田实现了林网化,发挥出巨大的生态和经济效益。,大量的观测资料表明,在农田林网的有效防护范围内近地表风速可降低30%50%,相对湿度提高15%25%,土壤蒸发量减少20%30%,土壤含水量增高10%30%,与空旷地带的同类型农田比较,粮食产量增加10%30%。,防护林网可视为农田景观中的廊道网络系统,从景观尺度上评价林网的空间布局,主要由其数量、分布均匀程度与空间构型来表征,可用林带与被防护农田斑块的面积比(林网带斑比)、林网的优势度、连接度和环度等指标建立数量界限标准。如何以最小的造林面积达到最大的防护效果,是平原农
32、田防护林区景观生态建设所要解决的问题。林网布局的理想状态是在最小重合度下,较少占地面积,使被防护的农田斑块全部处于林带的有效防护距离之内,即林带使景观基质处于抗害风干扰的正边缘效应带之内。林带配置在半湿润区多采用宽带和大网格,干旱区宜采用窄带和小网格。,南方丘陵区多水塘系统景观模式,在我国南方丘陵区以水稻田为基质的农业景观中广泛分布着用于蓄水的各种坑塘,其面积不等(1.0 1031.0 105)m2,小者称为坑,大者称为塘,位于山麓、田间及村旁,往往成为陆地与较大内陆水体过渡带的组成部分。这种农业景观中水塘的典型比例大约为5 hm2 陆地1 口塘,这是当地农民为适应亚热带季风气候雨量不均不稳的
33、特点,依据丘陵地形和水田耕作需要所建成的田间工程系统。这种分散布局的小水塘群有着拦蓄地表径流和泥沙以及过滤N、P 营养物的重要生态作用,成为我国南方农村景观生态建设的又一典范。,现以安徽巢湖北岸的六叉河小流域为例,说明多水塘系统的结构和功能。该小流域共有150 个水塘,面积36 hm2,占全流域面积的4.9%。水塘斑块平均面积2 400 m2,正常水深1.5 m(旱季干见底,雨季水深22.5 m),总体积7.1 105m3,可以储存全流域97 mm 的降水量。流域内有水田284 hm2,需要5.7 105 m3 的灌溉水,即占坑塘蓄水量的80%。流域内有16 个村庄、3 000 人,平均每个村
34、庄有水塘9.4,45户农家有1 口塘。,黄土高原农、草、林立体镶嵌景观模式,黄土高原生态环境的改善和农业发展的核心问题,是控制大范围、高强度、占全球首位的水土流失。梯田(或坡耕地)-草地-林地类型具有较好的土壤养分保持能力和水土保持效果,是黄土丘陵沟壑区梁峁坡地上较好的土地利用结构类型。以“坡修梯田、沟筑坝地、发展林草、立体镶嵌”为特色的景观生态建设模式：1)按土地的适应性调整农业生产结构,压缩陡坡耕地,发展林草,使耕地面积从当前占土地面积的45%55%压缩到占25%,林地和草地面积占到总土地面积的60%,使农、林、牧业用地镶嵌配置、协调发展;2)大搞农田基本建设,小于25的梁峁坡地能修梯田的
35、都修成水平梯田;在沟谷中打坝淤地,1 km2 可打坝淤地2.64.0 hm2,发展灌溉,建设旱涝保收的基本农田;,3)造林种草恢复植被,2535 的梁峁陡坡地可种植多年生豆科牧草,以发展畜牧业;沟沿线以下的沟坡地可栽植灌木固坡保土,因地制宜发展林果业。,黄土高原梯田种植人工牧草（沙打旺）,林草植被的恢复是景观生态建设的核心。据测定,林冠对降水的截流率为12.5%26.7%,黄绵土上4050 龄山杨林地的土壤稳渗透率较农地高10 倍,林地表土抗冲刷力较农地高93 倍以上,比草地高32 倍以上。郁闭度85%的沙棘林,在45min 降水75.3 mm 情况下,可减少径流85.2%,减沙98.4%。以
36、坡地修梯田、平整土地为中心的农田基本建设和培肥地力,可充分发挥黄土高原深厚疏松土层所具有的土壤水库功能。通过坡地改梯田,种植5种作物,平均亩产230 kg,比未改造坡地增产3.1 倍,水分利用率提高2.23 倍。黄土高原区粮食低产的制约因素中养分亏缺的影响大于水分亏缺,因而增加养分投入、以肥调水是大幅度提高粮食产量的重要措施。,自然保护区的规划,典型性或代表性：如原始红松林 稀有性：四川卧龙大熊猫自然保护区 脆弱性：湿地 多样性：热带森林 面积因素 天然性 感染力：感染力是指保护对象对人们的感官所产生的美感的程度，如张家界 潜在的保护价值 科研的潜力,自然保护区的选址原则：,根据“岛屿生物地理
37、学”理论，自然保护区设计遵循下列原则：,保护区面积越大越好；一个大保护区比具有相同总面积的几个小保护区好；对某些特殊生境和生物类群，最好设计几个保护区，且相互间距离愈近愈好；自然保护区之间最好用廊道相连，以增加种的迁入率；为了避免“半岛效应”，保护区以圆形为佳。,一般认为,一个完善的自然保护区包括核心区、缓冲区、实验区和研究区。如何从物种保护角度,研究核心区、缓冲区、实验区以及廊道的设计具有实际意义。景观设计是在一定尺度上对资源的再分配,通过研究景观格局对生态过程的影响,在景观分析、综合评价的基础上,提出景观资源合理利用的方案。景观生态建设与景观结构设计在生物多样性保护中具有重要作用。,保护区
38、的形状与大小 保护区内部的功能分区,核心区：在此区生物群落和生态系统受到绝对的保护，禁止一切人类的干扰活动或有限度地进行以保护核心区质量为目的，或无替代场所的科研活动。缓冲区：围绕核心区，保护与核心区在生物、生态、景观上的一致性，可进行以资源保护为目的的科学活动，以恢复原始景观为目的的生态工程，可以有限度地进行观赏型旅游和资源采集活动；过渡区（实验区）：保存与核心区和缓冲区的一致性，在此区允许进行一些科研和人类经济活动以协调当地居民、保护区及研究人员的关系。,在具体规划设计自然保护区的实践中，最重要的是如何合理的划定自然保护区各个功能区的边界问题。一般有以下原则：核心区 核心区的面积、形状、边
39、界应满足种群的栖居、饲食和运动要求；保持天然景观的完整性；确定其内部镶嵌结构，使其具有典型性和广泛的代表性；缓冲区 隔离带，隔离区外人类活动对核心区天然性的干扰；为绝对保护物种提供后备性、补充性或替代性的栖居地；过渡区 按照资源适度开发原则建立大经营区，使生态景观与核心区与缓冲区保持一定程度和谐一致，经营活动要与资源承载力相适应。,自然保护区景观结构设计流程,自然保护区景观结构设计与物种保护以卧龙自然保护区为例陈利顶1,傅伯杰1,刘雪华2(1 中国科学院生态环境研究中心,北京100085;2 荷兰国际地球资源学院,荷兰恩斯赫德7500AA),景观适宜性评价核心区设计缓冲区设计廊道设计,景观适宜
40、性评价就是根据不同景观因子相对于目标物种的重要性(影响程度),确定不同景观因子对目标物种的权重,在此基础上,评价各种景观因子在空间上组合对物种的景观适宜性。,卧龙自然保护区2 000km2 多,约有140 只大熊猫,目前是我国大熊猫自然保护区中最大的一个。该保护区位于四川省的汶川县,地理位置在1025210324E 和30453120N 之间,。除了食物来源竹类分布对大熊猫的影响比较突出外,海拔高度和地形坡度也是重要的影响因子,此外,人类活动对大熊猫的生存也有显著影响。在此,我们主要选取了食物来源、海拔高度和坡度进行景观适宜性评价。,通过GIS,首先将该区1 10 万地形图输入计算机中建立D
41、EM 模型,依据上述分级指标派生出地形高度分级图和坡度分级图,同时将该区1 50 万竹类分布图输入计算机。根据表1,对上述3 种景观因子类型图进行再分类,产生大熊猫各因子的权重评价图。,S 表示不同景观单元针对大熊猫的景观适宜性指数,n 取3,表示食物、海拔高度和地形坡度三大影响因子;u i 表示不同景观因子的权重。,通过GIS,首先将该区1 10 万地形图输入计算机中建立DEM 模型,依据上述分级指标 派生出地形高度分级图和坡度分级图,同时将该区1 50 万竹类分布图输入计算机。根据表1,对上述3 种景观因子类型图进行再分类,产生大熊猫各因子的权重评价图。利用公式(1)计算景观适宜性指数。,
42、核心保护区设计通常,大型斑块比小型斑块内有更多的物种,能提高碎裂种群的存活率,也有利于维持和保护基因的多样性,而小型斑块则不利于斑块内部物种的生存和物种多样性的保护。然而对于具体物种而言,即使有较大的保护区,倘若景观适宜性较差,也将不利于物种的保护。卧龙自然保护区总面积2 000 km2 多,但最适宜和适宜大熊猫生存的面积只有300km2 多,且处于十分破碎状态。在核心斑块设计时,不仅要考虑核心斑块的大小,还需考虑核心区的生态环境质量。因此,核心斑块的设计应满足以下两个主要条件:一是斑块的景观适宜性较好(为适宜级以上);二是每一个斑块应具有足够大的面积可以维持一定数量的物种(至少可以容纳5 只
43、大熊猫),即满足种群的最低生存能力。,具体的设计方法:在景观适宜性评价图基础上,利用GIS 圈划出景观适宜地区组成的所有潜在斑块(图3a),并统计出所有潜在核心斑块的面积。考虑到每只大熊猫一般需要389640hm2 的活动领域,如果将可以容纳5 只以上大熊猫的面积作为核心斑块的最小面积(取400hm2 作为一只大熊猫的最小活动区域)则核心斑块的面积最小应为2 000hm2。通过重新赋值可以得到核心斑块的分布(图3b)。,缓冲区设计,缓冲区是围绕着核心区来设计的,通常做法是在核心区外设计一定宽度作为缓冲区。考虑到卧龙自然保护区核心区由几个斑块构成,为了更有效地保护大熊猫生存,以单个的核心斑块建立
44、缓冲区已经失去意义,应将几个核心斑块作为一个整体来考虑建立缓冲区,可以保证缓冲区内几个核心斑块上大熊猫自由迁移。缓冲区的设计应满足下列两个条件:一是距离每一个核心斑块的距离不应低于某一特定的值(此处取3km);二是缓冲区应覆盖所有的核心斑块。,设计方法:首先利用GIS 计算出以核心斑块为中心的距离指数(图4a)。可以看出,在所有以核心斑块为中心的等距线中,2km 等距线所覆盖的范围可以将所有核心斑块包含在内,因此在确定缓冲区时,应以该等距线作为基本缓冲区的边界线。为了保证大熊猫不受影响,设计中我们取3km 等距线作为缓冲区的外边界。,廊道设计,潜在生境廊道的确定:潜在生境廊道是指空间上的一些通
45、道,由于某种景观因子限制,目前无法成为大熊猫迁移的安全通道,但经过改造可以成为可用的生境廊道。,潜在生境廊道应满足以下条件:地形条件必须是适宜的,如坡度和高度应为中等适宜以上(级别以上),这是因为地形条件是难以改变的景观因子,为了满足大熊猫的生存,必须具有一定的适宜性;食物来源适宜性较低(低适宜或不适宜级别,级以下),经过植被恢复可以将该地区改造为适宜的生境廊道;廊道的宽度应为1 只大熊猫自由活动领域等面积圆的直径,一般1 只大熊猫的核心活动领域为389640hm2,若以400hm2 计,则与之同面积的直径约2 250m。,根据以上条件,利用GIS 可以得到卧龙自然保护区潜在的廊道分布图(图5
46、c)。,Noss等认为，自然保护区的设计与研究集中在单个保护区是不可取的，因为：单个的保护区不能有效地处理保护区连续的生物变化；只重视在单个保护区内的内容而忽略了整个景观的背景，不可能进行真正的保护；单个保护区只是强调种群和物种，而不是强调它们相互作用的生态系统；在策略上应趋向于保护高生物多样性的地区，而不是保持地区的生物性的自然性与特征。因此，Noss等提出了在区域的自然保护区网设计的节点网络廊道模式。一个区域的保护区网包括核心保护区、生境走廊和缓冲带。,自然保护区网与生境走廊建设,自然保护区网络设计就是在一定的预算(如土地面积、资金等)范围内,最大程度地保护生物多样性,或者在一定的保护目标(如包含所有物种或典型生态系统)下,使保护区数量或总面积最少。自然保护区网络设计是自然保护区选址和建设的基础。,基于整数规划法的丹顶鹤保护区网络备选地点集,
