城市景观及城市景观生态研究的重点论文

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  内容摘要城市化是人类社会发展的必然趋势,也是经济发展和科技进步的必然产物,是一个国家实现现代化的重要标志。城市化过程在推动人类文明高速发展,促进社会物质财富和精神财富迅速增长的同时,也毫无疑问地,给人类带来了一系列迫切需要解决的生态环境和人居环境问题,并已经成为人类生存和社会经济可持续发展进程中,面临的主要问题之一。城市景观生态研究,作为宏观领域生态学……

  1 引言

  城市化是人类社会发展的必然趋势,也是经济发展和科技进步的必然产物,是一个国家实现现代化的重要标志。城市化过程在推动人类文明高速发展,促进社会物质财富和精神财富迅速增长的同时,也毫无疑问地,给人类带来了一系列迫切需要解决的生态环境和人居环境问题,并已经成为人类生存和社会经济可持续发展进程中,面临的主要问题之一。城市景观生态研究,作为宏观领域生态学研究的重要分支,可以为解决城市景观生态建设中面临的诸多问题,提供理论和技术支持。它应用景观生态学的原理和方法,对人类活动中心的城市景观进行生态学研究,为人类全面地认识和把握城市景观中各种生态学过程和机制,尽快解决当代城市生态环境建设和城市规划设计中的一些理论和实践问题,提供了新的思路和技术途径。

  对于当前城市发展和建设中面临的问题,许多研究人员、城市规划设计人员和城市管理人员,从不同角度开展了大量研究和探索。所有研究都进一步说明,城市发展中许多生态环境问题,都与不合理的城市景观生态格局有关。笔者在认识城市景观及其特点的基础上,介绍城市景观生态研究的主要方面,就城市景观的结构、功能和景观异质性,及其维护等问题进行初步探讨,以期提请更多的人士,应用景观生态学原理和方法,发挥景观生态学的优势,为解决城市生态建设中面临的问题,进行更加深入的研究。

  2 城市景观系统

  2.1 城市景观

  城市是城市居民与其周围环境互作用形成的,是人类在改造和适应然环境的过程中,建立起来的人工生态系统,也是自然-经济-社会复合系统。城市占有一定的地理空间范围,具有独特的生物、非生物和社会经济要素。这些要素通过物质和能量代谢、生物地球化学循环,以及物质供应和废物处理等过程,相互联系在一起,形成具有一定组成、结构、空间格局和动态变化特征的统一体。不同城市之间既有共性,又有各自的特点,典型地和重复地出现在一定区域范围内,这就是城市景观。在区域尺度上,城市景观的镶嵌性和分布格局,具有一定的重复性和规律性。对于一个城市来说,城市内部不同规模和属性的景观要素,作为斑块、廊道和本底三类结构成分,典型地和重复地镶嵌在一起,形成一定的景观格局。

  2.2 城市景观的特点

  2.2.1 城市景观的人类主导性

  人类活动强烈影响着城市景观的自然条件、水文状况、气象特点、地表结构、动植物区系等。城市景观的特点,在很大程度上反映了当地的社会经济发展状况和历史文化特点,也是人类对理想生活环境梦想的现实表现。在城市景观中,主要的结构成分和景观的整体格局,都是人造的或人为地配置或调整过的;多种主要生态过程,也是在人为控制或影响下进行的;城市景观的功能需要人类的维护。这些都决定了城市景观的人类主导性。

  2.2.2 城市景观的生态脆弱性

  城市景观的生态过程,主要靠人为输入或输出不同性质的能量和物质,来协调和维持。随着社会经济的发展,以及政治、文化等因素的变动,城市景观变化极快,特别是城市景观边际带的变化尤为明显。由于城市景观系统对人类调控的高度依赖性,城市的自然生态过程被大大简化和割裂,城市功能的连续性和完整性都很脆弱,一旦人类活动失失调,就很容易导致城市功能,特别是城市生态衰退,城市的总体可持续性和宜人性下降。

  2.2.3 城市景观的破碎性

  城市内四通八达的交通网络,贯穿整个景观,将城市切割成许多大小不等的斑块,与大面积连续分布的农田和自然植被景观形成鲜明的对照。由于城市景观功能的多样性和城市景观人为活动的复杂性,城市景观要素斑块之间及其与城市外部之间的,与人类活动相关的能量和物质流通速率很高,而城市景观中的“自然”生态过程受阻,提高城市景观生态连通性,就成为维持城市景观生态过程和环境功能的基础。

  3 城市景观结构成分

  城市景观组成要素按其空间结构特征,也可分为斑块、廊道和本底3类景观结构成分。

  3.1 斑块

  城市景观中的斑块,是指具有不同功能和属性的、相对同质的地段或空间实体。对城市景观的生态学属性,有重要影响的景观要素斑块,主要包括城市公园、城市绿地、小片林地等。

  3.2 廊道

  城市廊道是城市景观中线状或带状的景观要素,其中又以交通线路构成的网络为主。河流、沟渠、林带等廊道,对城市景观的生态学属性具有显著影响。城市景观中的这些廊道,常常是城市景观中物质、能量、信息和生物多样性集中或汇集的地方,对维护城市景观功能具有特殊的作用。

  3.3 本底

  城市景观的主体是各类建成区,各种不同功能、性质和形状的建筑物,使城市景观明显地区别于其他景观。城市的道路网把这些建筑物联系在一起,使城市街区既具有很高的连通度,又具有较高的优势度。因此,一般可以把街道和街区看做城市景观的本底。

  4 城市景观中的功能流

  城市景观各要素之间,通过各种“流”相互联系、相互影响,维持着城市生态系统的功能。从不同的角度可以分为不同类型的流,主要包括:物质流、能量流、物种流、人口流和信息流等。研究城市的各种功能和过程及其调控手段,就是要研究这些流的流向、路径和速率,研究它们与景观格局的关系,以及如何通过调整景观格局进而优化城市功能。

  4.1 城市景观中的物质流

  城市是物质和能量的消费中心,又是重要工业产品的生产中心,城市景观中的物质流和能量流,相对于其他景观来说,流通量大,流动速率高。城市景观中近自然生态系统主要出现在城市园林、公用绿地和水域,人为经营管理强度高,物质和能量的人为投入量大,同时受大气、水体和土壤污染的威胁也大。城市景观中的食物流是维持城市正常功能的基本物流之一,城市人口的食物大部分来自城市以外,而城市生活垃圾和粪便等,又绝大部分输出到城市以外,对城市郊区或其他景观的依赖性极大。除食物之外,为满足城市人口穿衣、住宿、卫生和娱乐等方面的生活需要,形成了城市景观中另一类生活用品流,其中又以人工合成的物质为主,多属于难降解物质。城市景观还具有生产功能,城市生产过程需要从外部输入原材料、能源和设备等,并向城市景观和外部输出产品和生产过程中的废弃物。如何实现城市生产生活物资的有效供应、废品的循环利用或合理处理,避免对城市景观和相邻景观造成污染是城市景观生态研究的重要内容。

  4.2 城市景观中的能量流

  城市景观的能流也是以物质流为载体的,而物质流动也必然伴随着能量流动,但城市景观的能流中电力和燃料占有更重要的地位,需要一个良好的能源供应网络和分配系统,以支持城市的发展。

  4.3 城市景观中的物种流

  城市景观中的物种流是保证城市生态可持续性的基础。由于城市的人类主导’陛,城市景观中的生物多样性保护受到越来越多的重视。城市景观中的大型公园、保留的自然绿地、某些生产绿地能起到物种“源”的作用。而多数城市的“源”在城市外围的其他景观中,所以,近年来将城市周围绿地建设也纳入城市建设规划中,并通过河流及其河岸绿化带、道路绿化带,保留绿地廊道,连续的小型绿地斑块等,将城市景观中的生物生境斑块连接起来,建设物种运动的通道,以保护城市生物多样性,保持城市的自然风貌。

  4.4 城市景观中的人口流

  城市景观中的人口流动十分频繁,而且与相邻景观间人口的输入输出流量也很大,需要发达的交通运输体系作支撑。保证城市景观中人口流动的畅通,既要研究人口流动的时间变化和波动特点,更要研究人口流动的空间特点和“源”-“汇”关系,应用网络分析和连通度分析方法,通过增加有效结点和连线,提高景观连通度。

  4.5 城市景观中的信息流

  如果把以电台、电视台、报刊等新闻媒介和电话、传真等通讯设备为载体,传播的各类信息作为城市信息流,景观生态学很少涉及,对保证城市信息流的畅通贡献不大。

  5 城市景观的异质性及其维持

  5.1 城市景观异质性

  景观异质性是指一个景观中对一个种,或更高级生物组织的存在起决定性作用的资源,在空间或时间上的变异程度。景观层次上的空间异质性,通常表现为空间组分异质性、空间构型异质性和空间相关异质性。空间组分异质性,是指组成景观的各类生态系统的类型、数量及其面积比例关系。空间构型异质性是指景观中各类生态系统的空间分布、斑块大小和形状、景观对比度和连接度等。空间相关异质性则是各生态系统在景观中的空间关联程度、整体或参数的关联程度、空间分布梯度和趋势等。景观异质性除了受环境资源的自然地理异质分布格局的控制外,其主要来源还包括自然干扰、人类活动及植被的内源演替或种群的动态变化。

  城市景观的异质性,首先表现为城市公园、绿地、水面、建筑物、街道等性质各异、功能不同的景观要素斑块的多样性,及其空间配置格局上。属于自然或半自然的城市公园和绿地,具有更多生态学和美学功能的景观要素,自然的、人工开挖或整修过的水体,也是城市景观中的“自然”组分,起着制造氧气、净化空气、供人娱乐、美化城市的作用。这类景观要素斑块的数量、大小和分布状况对城市景观整体的功能、质量和生态承载力有很大的影响,增加各种大小、形状和内在结构的自然斑块,调整和优化它们的空间分布格局,将会极大地改善城市景观的生态功能。

  城市景观中的各种建筑或建成区斑块,强烈地改变了城市下垫面的属性,使城市热力学性质和水文状况,相应地发生显著变化,阻断或割裂了多种生态学过程,并给相邻斑块输入废弃物和环境毒素。在城市景观中的不同功能区,由于其建筑物类型和地面覆盖物的性质和面积比例有很大差异,使得城市景观的生态环境效应也有明显差别。如城市工业区,特别是重化工区,常常是现实或潜在的恶性污染源。目前的许多城市商业区的污染物排放量也很大,但其性质和扩散方式与工业区的污染物有很大差别。如何有效地就地处理污染物,阻止污染的扩散,是城市景观规划设计关注的重要问题。

  人类需要在多种景观中满足其生存和发展的需要。如,经常在商业区、政府机关办公区、工业区等地工作的人们,需要贴近自然的感觉,在近自然的景观中得到休憩。这不仅需要人工建筑明显的公园,更需要森林公园、植物园,甚至自然的山野林地。因此,通过利用和提高景观的异质性,满足人类自身发展的需要,对于保障城市的可持续发展具有重要意义。

  5.2 城市景观异质性的维护

  5.2.1 保护城市景观中的生态敏感斑块和特色文化斑块

  维持城市景观异质性,首先要保护城市景观中易受人类活动影响的敏感生态系统或景观要素。城市景观中的生态敏感斑块,包括城市河流水系、濒河地带、城郊山地或丘陵、自然和人工植被、野生动物栖息地等。这些生态敏感区对维护城市景观的生态功能、保持城市景观的地域自然属性具有特殊的作用,要遵循景观生态学原理,从保持生态学过程的连续性和完整性出发,从调整和改善斑块的形状、大小、连通性和整体空间配置等方面入手,保护城市景观中的生态敏感区,以及具有特殊或重要历史文化价值的文物古迹、风景名胜等文化敏感区。

  5.2.2 增加城市景观中的生态环境功能斑块

  完善的景观结构,是实现景观功能的基础。城市景观是一个高度人工化的景观,改善城市景观结构,应该在增加绿地廊道及斑块的基础上,提高城市景观的多样性,在城市景观设计与建设中应更多地追求多元化和多样性,尽一切可能引进和保护自然和半自然斑块或廊道,特别是林地斑块、水体斑块、湿地斑块和其他具有复杂群落结构的自然和半自然植被斑块。

  5.2.3 调整和优化城市用地空间结构

  要适当控制城市规模,通过调整城市内部空间结构,提高城市土地使用效率,避免单纯外延式发展,建立起土地利用效率和环境综合效应都最佳的城市土地集约利用模式。在规划中要特别注意增加第三产业用地,增加道路广场用地,保持现有居民用地水平和较高的城市绿地指标,适当压缩工业用地。应根据城市的自然条件,城市的结构和功能宋安排城市绿地空间,注意划分建筑用地与开阔空间,保护风景资源,增加林业绿地、环保绿地、水源绿地、游憩绿地与农业绿地等城市非建设用地,确保发挥其生态效益,提高城市人居环境质量。

  6 结语

  (1)城市是一个景观生态系统,城市景观具有人类主导性、生态脆弱性和景观破碎性3个主要特点,对城市发展和建设规划中遇到的问题,可以作为景观生态学问题进行系统整体综合研究。

  (2)城市景观的所有景观要素都可以从空间结构特征上归结为斑块、廊道和本底等结构成分,城市景观的整体结构或格局,就是这些不同属性的斑块和廊道,在不同性质的景观本底中的分布模式。而城市景观功能主要体现在包括物质、能量、物种、人口、信息等主要功能流的特点上。因此,可以从景观整体、景观结构成分和景观格局对各种功能流的影响,来确定景观结构的合理性。结合景观要素的属性,针对斑块和廊道的空间特征,及其在景观整体中的空间配置,探讨它们对景观整体生态过程的控制和影响机制,可以为城市景观生态规划提供重要的理论依据。

  (3)异质性是景观的基本属性,城市景观异质性是维持城市景观生态功能的基础。维护和提高城市景观异质性是城市景观生态研究的一个焦点问题,也是城市建设规划和管理的核心问题之一。保护城市景观中的生态敏感斑块和特色文化斑块,增加城市景观中的生态环境功能斑块,调整和优化城市用地空间结构,是维护城市景观异质性的有效途径。