农业景观的生态规划和设计

　　农业景观是世界上最为广袤的景观。农业景观的发展通常分为4个阶段，即农业前景观，原始农业景观，传统农业景观和现代农业景观[1]。从根本上讲，原始农业是一个自给自足，自我维持的内稳定系统，人地矛盾不突出，人们未意识到农业合理土地利用地的必要性，农业景观规划更无从说起。目前我国正处于传统农业向现代农业景观地转变过程中，巨大的人口压力，大量人工辅助能流的导入，使现代农业和景观中人类活动过程和自然生态过程交织在一起，导致生态特征和人为特征的镶嵌分布。最近几十年，集约化经营方式已经导致了传统农业景观中生物栖地多样性的降低和自然景观的破碎化，土地利用和土地覆盖方式的变化使得农业景观的美学和生态效益遭受严重损害[2]。化肥，农药，除草剂及现代农业工程设施的使用，使土地生产率提高，农业景观异质性，土地利用向多样化，均匀化方向发展，同时又通过土壤流失，有机质减少，土地板结及盐碱化对农业景观变化产生影响。农村各产业蓬勃兴起，在有限的自然资源和经济资源的条件下，各产业相互竞争，物质，能量，信息在各景观要素间流动和传递，不断改变区域内农业景观格局，农业资源和环境问题日益突触。时空格局的改变使得小尺度农业生态系统研究已经不能满足农业持续发展的需要，因此运用景观生态学原理，对农业景观资源进行合理的规划、设计，促进农业作用的合理利用及农业的出现发展，具有重要的现实意义。

　　1 农业景观规划的概念和目标

　　不同的研究者，从不同的角度去阐释景观的概念。在进行景观的管理和设计时，有必要进一步给予景观新的定义：景观是应该由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体；它处于生态系统之上与大地理区域之下的中间尺度，兼有经济价值，生态价值和美学价值。农业景观规划是运用景观生态学原理解决农业景观水平上生态问题的实践活动，农业景观规划涉及农业景观结构和景观功能两方面研究。
　　景观规划设计与以往的单目标的规划设计有本质的不同，主要体现在把景观作为“资源”并从“整体”上看待，将人类需求与景观的自然特性与过程相联系，主要关注宏观尺度上的资源配置。
　　农业景观规划设计不仅关注景观的“土地利用”、“土地肥力”以及人类的短期需求，更强调景观的美学价值和生态价值及其带给人类的长期效益。同时，景观规划设计中的景观不仅要以现在的格局，而且要以新的格局为各种生命形式提供持续的生息条件。景观生态规划设计的中心任务就是创建一个可持续发展的整体区域生态系统。农村景观生态规划与设计就是由基本目标到功能、结构、具体单元逐级进行的，每一步都是上一步内容的具体化，共同组成了景观生态规划与设计的基本途径。
　　农业景观是人地相互作用的直接界面。既具有一般景观的基本特点，又突出地表现为人类和自然共同作用的结果。显然，理想的农业景观生态系统既可满足人类的基本需求，又应维持环境的持续稳定(动态) ，即实现人类生态整体性，并将长期维持这种人地和谐。这正是区域农业持续性的最终目标。农业景观生态系统的具体目标同样可归结为生态(环境优美) 、经济(经济充满活力) 及社会(社会期望) 三个方面[3]，主要包括: (1) 农民有适当的经济收入； (2) 自然资源的永续利用； (3) 最小的环境负效冲击； (4) 较小的非农产品投入； (5) 人类对食物和其它产出需求的满足； (6) 理想的农村社会环境。按景观生态学原理。
　　要达到上述目标，一需配置合理的景观结构，二要畅通完善的物能循环。合理的景观结构有必要具备多样性、异质性及与自然基底匹配等特点，而畅通完善的物能循环主要体现于景观单元间的相互关联。

　　2 原理和方法

　　对景观生态学而言，任何形式的农业活动都必然落实在具体的地域空间上，构成各类农业景观。这种空间特征，是应用景观生态学原理方法于农业景观规划和设计实践中的基本前提。同时，农业景观规划和设计的最终成果也必然表现为空间格局合理的具体农业景观。特定区域农业景观的规划和设计，既包括具体农业景观单元的研究，也包括确定这些单元区位的区域农业景观功能区划研究。农业景观的规划和设计在很大程度上是个景观生态学原理的实际应用问题，可以直接运用近几年迅速发展的景观生态规划和设计的一系列原理和方法。

　　2.1 格局—过程原理

　　农业景观的空间格局，一般是具有清晰边界的许多斑块、廓道及基质的镶嵌组合。斑块的生态特点在很大程度上取决于相邻环境产生的影响，如农田块中昆虫、鸟的种类和数量与其周边林网、林块有关等；又譬如田块的大小和形状、防护林规模、水系廊道的宽度和连接度、自然干扰的频度和分布、异质景观单元的特征等，通常对农业景观的生物生产和各种过程起着决定性的影响。也就是说，农业景观空间格局对过程具有控制和影响的作用。因此景观生态学的格局—过程原理[4]成为农业景观生态规划的理论基础。主要内容包括:景观结构的时间变化规律、景观格局的控制要素、景观格局对干扰扩散的影响、利用景观格局指标量度其生态功能、利用模型模拟预测景观变化、景观格局的尺度转化规律等[5]。土地单元的空间格局制约着各种农业生态过程[6]，包括生态系统的生物生产力、生物地球化学循环、生态控制及生态系统间的相
互关系等方面。
　　生态过程可归纳为垂直过程和水平过程。垂直过程发生在某一景观单元或生态系统的内部，是单元景观生态模式设计的基础；而水平过程发生在不同的景观单元或生态系统之间，成为格局调整的依据。与农业景观生态过程密切相关的空间格局主要参数如下：
　　(1) 斑块大小:对于农业生态系统而言，过于分散的斑块导致劳动生产率降低，也不利于物种多样性的生存。大的自然植被斑块在景观中可以发挥多种生态功能，如涵养水源、维护林中物种的安全，有利于生物多样性的保护。
　　(2) 斑块形状:一个生态上理想的斑块形状通常具有一个大的核心区和一些有导流作用且能与外界发生相互作用的边缘触须和触角。圆形不利于与外界交流。
　　(3) 斑块密度:影响通过景观“流”的速率。户均土地规模小(平均斑块小) ，导致斑块密度大，在很大程度上影响着斑块间物种、营养物质和能量的交流。
　　(4) 廊道连通性:廊道是具有通道或屏障功能的线状或带状的景观要素，是联系斑块的桥梁和纽带。
　　农业景观中，廊道主要是河流廊道、防护林、树篱、农村道路、机耕路等，其中道路、机耕路的数量、构成、宽度、质量及连续性决定了斑块之间物质、能量流的运送效率。

　　2.2 景观生态规划是以景观生态分析基础的规划体系

　　景观生态分析包括尺度、格局、过程/ 功能以及变化分析等内容。大体说来，尺度分析决定规划设计的详细程度并影响相应尺度景观的整体功能[7]；要素及元素的空间分异有助于安排景观的功能分区，元素结构的定量分析是确定景观镶嵌结构的重要依据，要素综合是确定景观单元利用方式的主要途径；有机体流分析有助于安排景观元素的镶嵌组合(包括边缘设计)，尤其是农业景观同非农景观的组合关系，土壤侵蚀流分析同功能分区、结构安排及单元设计均有关系，而食物链结构(能量流) 分析有助于安排产业结构，具有确定景观功能的作用；景观功能分析是结构安排与单元设计的直接依据；而景观变化有助于确定景观的整体目标。

　　2. 3 农业景观的生态规划的方法

　　实践中，景观规划的主要问题在一定程度上可以归结为是适应地方物种个体生态需求而对斑块和廊道的设计。目前对这种复杂而困难的任务的反应，首先是假设现存的景观生态原理是合理的，科学的农业景观规划和设计就是对这些原理的具体运用过程，即“黑箱方法”的运用。另外一个做法是强调景观单元及其组合结构与特定的物种制约关系，认为不可能将景观设计得适宜所有的栖居者，但必须明确核心物种以使设计能够满足一些已知的需求。这些物种数量虽少，但却具有突出的生态重要性。目前，相类学科的发展水平使这种特殊物种设计法具有比较广泛的应用范围。它与“黑箱假设法”有可能成为较通用的研究方法。

　　3 农业景观的设计原则

　　在景观基础上管理农业最根本的原则是按一个地区的地貌特征、结构、生物能流的移动、土壤性质来建立异质性农业生产系统。实现农业景观生产系统的中性或正的能量平衡。Н. Н. Приходько提出农业景观优化的7 项原则: (1) 农业景观中生产活动的适宜性原则； (2) 景观组分的相容性； (3) 植物群落适宜所处的生境； (4) 植被改良土壤的优先性； (5) 环境与视野的多样性； (6) 注意自然条件的微观分带； (7) 自然平衡与经济性。即农业景观的优化是使自然组分与人为组分处于一种稳定和谐的平衡中，形成一种高效的农业机制[8 ] 。所以，我们在进行农业景观的规划时，应依据以下的原则：
　　(1) 空间异质性和整体高效性景观的空间异质性[9 ] ，通常表现为在一定地理尺度上组成景观各单元(生态系统) 呈斑块状镶嵌的格局。农业景观是一个由异质的斑块、廊道、基质组成的镶嵌体。如在农田林网景观中，农田为基质，林带为廊道，两者相间并重复出现呈网状结构，斑块的空间格局的变化构成了斑块动态，斑块动态影响着系统的整体功能，镶嵌的景观斑块通常由干扰、生物过程、环境胁迫等因素作用下产生，区域农业景观空间格局主要受控于人类对土地单元的不同利用方式，这种利用方式通常随着不同农时及种养渔牧工等农业结调整而改变，导致斑块发生阶段性或长期的变化，最终影响农业景观的整体效益。
　　区域系统整体效益主要与空间异质性、廊道连接度关系密切，空间异质性、景观连接度增加，对提高系统整体稳定性和持续性有利(如在海岸带景观各要素中尤以防护林带的景观连接度对农业景观稳定性影响最为重要[10])；而景观破碎化程度的加剧，则对系统产生负面的影响。据此，景观设计原则之一就是通过提高研究区的空间异质性、廊道连接度等以实现整体高效益。
　　(2) 生态流的循环再生性:构成空间镶嵌体的不同景观单元之间具有相互作用，即生态流，它包括物流、能流和信息流。生态流随着斑块动态变化，空间异质性是影响景观单元之间生态流的决定因素。农业景观设计依据生态工程的优化利用、循环再生原理，通过增加循环层的补缺利用等途径优化设计最佳空间结构，一是控制生态流的良性循环，获得更多的总体生产力；二可防止生态流向不利方向发展，以保护环境[11]。
　　(3) 景观演替的人类主导性:一般而言，景观演替的成因包括自然干扰和人类活动两个方面。人类对土地的开发利用是农业景观演进的主要原因，这种影响有利与弊之分，景观设计应从景观生态学原理出发，充分发挥人类主导性，改善受胁迫或受损失生态系统的功能，使得景观定向演替并导入良性循环。
　　(4) 景观价值多重性:不同景观单元起着不同的景观功能，理想的农村景观设计应能体现出农村景观资源提供农业总体生产力、保护及维持生态环境平衡及作为一种特殊的旅游观光资源3 个层次的功能。
　　即设计出既具有经济价值，又具有生态价值和美学价值的景观空间格局。经济价值是人类生存的第一需要，而可持续发展观念要求既满足当代人的需要，又不对后代人的需要构成危害。据此，人类对自然资源的利用应当以资源的增殖为前提，而相应地经济系统反馈投入又可改善生态环境并提高价值。鉴于人们崇尚自然的旅游需求的日益提高，充分利用环境资源独特性、提高农业景观优美度，并开发系列旅游产品已成为区域发展旅游实现持续发展的新生长点。据此，景观空间格局的优化设计应以景观生态价值得到维持，经济价值得到增值、美学价值得到提升为目标。

　　4 农业景观规划的基本步骤

　　规划设计包括水平生态过程(景观格局优化构建) 与垂直生态过程(单元景观土地利用模式) 设计两个阶段。前者是景观整体优化，后者是在前者的基础上，从单元土地的生态性质入手，分单元实现景观利用的最优化利用。
　　(1) 景观分类:把景观单元看作是土地单元并视土地为特殊的生态系统。其实质是提供一个对资源利用与保护有意义的土地单元，每一个单元根据其生态一致性作为景观的分类制图。
　　(2) 景观功能规划:不同的土地单元有不同的生态系统功能，即生物生产、环境服务与文化支持三大功能。以生态土地分类单元为基础，并作为农业规模经营的“适度规模”依据，有助于强化和完善景观生态系统的功能，提高农业劳动生产率。
　　(3) 理想景观格局的配置:根据上述景观规划设计原理，对景观功能单元进行调整和重新构建。包括调整原有的景观格局，引进新的景观组分(如生态缓冲区) 等，建立可持续的农业景观生态格局。

　　5 我国农业景观规划的具体措施

　　在我国由于长时期高度利用土地，农业景观中自然植被斑块所剩无几，人地矛盾突出。景观规划所要解决的首要问题是如何保证人口承载力又维护生存环境。生态保护必须结合经济开发来进行，通过人类生产活动有目的地进行生态建设，如土壤培肥工程、防护林营造、农业生产结构调整等。从空间布局而言，这类地区的景观规划应贯彻以下措施：
　　(1) 建设高效人工生态系统，实行土地集约经营，保护集中的农田斑快；
　　(2) 控制建筑斑块盲目扩张，建设具有宜人景观的人居环境；
　　(3) 重建植被斑块，因地制宜地增加绿色廊道和分散的自然斑块，补偿恢复景观的生态功能；
　　(4) 在工程建设区要节约工程用地，重塑环境优美、与自然系统相协调的景观。景观生态规划设计的实质就是在空间上合理安排景观格局以实现整体景观的持续利用。只有按照景观生态学的原理，在宏观上设计出合理的景观格局，在微观上创造出合适的生态条件，才能促进农业资源的合理利用及农业的持续发展。

　　景观生态学的基本特点在于对中观与宏观空间尺度问题的研究，可以为涉及相当空间尺度上农业景观的规划和设计提供关于农业景观研究的原理、方法及相应信息，景观生态学的生态学背景更使得农业景观规划与设计研究特别强调景观组成分与过程的相互作用；要求农业景观的规划和设计者们既要考虑个体景观单元的自身特点，同时也要分析与相邻景观单元间的能量、物质及信息流。
　　总之，农业景观生态规划设计与区域持续农业在根本目标上完全一致，农业同其他产业不同之处在于农业生产极大程度依赖土地的自然属性，而景观规划设计充分强调景观的自然属性，其本质是对资源进行空间配置，所以可将农业景观生态规划设计作为实现区域持续农业景观的空间途径。

参考文献
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[3 ] 王仰麟. 农业的持续性及其实现的景观途径[J ] . 国土开发与整治，1995 ， (4) :1 - 4.
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[5 ] 王仰麟. 农业景观格局与过程研究进展[J ] . 环境科学进展，1998 ，6(2) :23 - 24.
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[9 ] 邬建国. 景观生态学——概念与理论[J ] . 生态学杂志，2000 ，19(1) :42 - 52.
[10 ] 陶丽华，朱晓东，桂　峰. 苏北辐射沙洲海岸带农业景观生态分析与优化设计[J ] . 环境科学，2001 ，22(3) :119 - 121.
[11 ] 肖笃宁，布仁仓. 生态空间理论与景观异质性[J ] . 生态学报，1997 ，17(5) :453 - 460.

作者简介
郭玉华(1964 - )　女/河北石家庄人/高级工程师/巴彦淖尔市环境监测站/研究方向:环境监测
黄　勇　国家环境保护总局环境工程评估中心
井　瑾　巴彦淖尔市环境监测站
冯湘云　巴彦淖尔市环境监测站
黄洪峰　巴彦淖尔市环境监测站