基于景觀生態(tài)學(xué)原理的生態(tài)清潔小流域規(guī)劃與設(shè)計(jì)
——以懷柔區(qū)前喇叭溝小流域?yàn)槔?/h1>

2016-02-06 15:47:40趙方瑩史振華程金花

中國(guó)水土保持訂閱 2016年10期 收藏

關(guān)鍵詞：喇叭流域景觀

王 姣，趙方瑩，史振華，程金花，楊 華

(1.北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083； 3.北京市懷柔區(qū)水務(wù)局，北京 101400)

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基于景觀生態(tài)學(xué)原理的生態(tài)清潔小流域規(guī)劃與設(shè)計(jì)
——以懷柔區(qū)前喇叭溝小流域?yàn)槔?/p>

王 姣1，趙方瑩1，史振華1，程金花2，楊 華3

(1.北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083； 3.北京市懷柔區(qū)水務(wù)局，北京 101400)

水土保持；生態(tài)清潔小流域；景觀生態(tài)；規(guī)劃與設(shè)計(jì)

生態(tài)清潔小流域建設(shè)是北京市生態(tài)建設(shè)的重要組成部分，在生態(tài)清潔小流域綜合治理設(shè)計(jì)中引入景觀生態(tài)理念，是新時(shí)期生態(tài)建設(shè)與保護(hù)的要求。以景觀生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)，分析了生態(tài)清潔小流域建設(shè)中規(guī)劃與設(shè)計(jì)的原則、方法、目標(biāo)及步驟。以北京市懷柔區(qū)前喇叭溝小流域?yàn)槔?，探討了景觀生態(tài)理論在生態(tài)清潔小流域建設(shè)中的應(yīng)用，旨在依據(jù)小流域不同景觀功能區(qū)特征協(xié)調(diào)資源利用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，為生態(tài)清潔小流域建設(shè)達(dá)到小流域景觀格局與其功能的和諧統(tǒng)一提供參考。

生態(tài)清潔小流域建設(shè)是我國(guó)水土保持事業(yè)向縱深發(fā)展的一種嘗試，是山區(qū)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)的一大創(chuàng)舉，已經(jīng)取得了很大成績(jī)，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，但其治理效果與“生態(tài)及近自然”的總體要求還有一定的距離。例如林草配置及景觀小品顯現(xiàn)出的人工痕跡明顯，不少治理措施模仿城市的框架綠化模式，傾向于追求氣派和所謂的現(xiàn)代感，對(duì)于景觀的建設(shè)沒(méi)有因地制宜，以致整體景觀建設(shè)不能夠與當(dāng)?shù)氐淖匀患叭宋沫h(huán)境相契合，也就是說(shuō)，對(duì)于具有獨(dú)特自然資源的山區(qū)小流域的合理保護(hù)與利用有待進(jìn)一步探討?；诖耍覀円员本┦袘讶釁^(qū)前喇叭溝小流域?yàn)槔?，探討景觀生態(tài)理論在生態(tài)清潔小流域建設(shè)中的應(yīng)用，以期為形成“一村一鎮(zhèn)一特色”的特色景觀生態(tài)格局提供參考。

1 小流域景觀生態(tài)特征

作為生態(tài)環(huán)境的一個(gè)基本組成單元，小流域囊括了山區(qū)、丘陵地區(qū)的所有地貌要素。從小流域內(nèi)可能發(fā)生的土壤侵蝕形式及其發(fā)生程度來(lái)看，山區(qū)小流域是一個(gè)較為完整的侵蝕產(chǎn)沙和輸水輸沙系統(tǒng)[1]。

小流域上游部分的主要功能是保持水土、涵養(yǎng)水源，中游有保持水土和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的雙重功能。一般來(lái)講，小流域的下游是農(nóng)牧業(yè)、旅游業(yè)等人類(lèi)活動(dòng)最為集中的地方，并通過(guò)這里與其外部發(fā)生聯(lián)系。受地形地貌的影響，山區(qū)小流域的土地利用狀況整體呈現(xiàn)出獨(dú)特的環(huán)帶狀立體鑲嵌的景觀格局。

從景觀生態(tài)學(xué)的角度來(lái)看，北京市山區(qū)小流域的景觀基質(zhì)主要由人為活動(dòng)及多種自然因素形成的斑塊組成，如次生喬木林地、灌木林地、農(nóng)耕地及其他用地等。這些斑塊和河流、小溪、防護(hù)林帶、不同等級(jí)的道路等廊道構(gòu)成交錯(cuò)鑲嵌的復(fù)合景觀嵌塊體[2]。受人為活動(dòng)范圍不斷擴(kuò)大、活動(dòng)強(qiáng)度不斷增大等因素的干擾，人工景觀不斷增加，而有顯著生態(tài)效應(yīng)的自然景觀不斷減少，最終使得小流域景觀及生態(tài)系統(tǒng)抗干擾性降低且系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，甚至使其環(huán)境質(zhì)量受損。所謂的質(zhì)量受損是指自然生態(tài)系統(tǒng)的外界干擾超過(guò)系統(tǒng)正常運(yùn)行受脅忍耐閾值所產(chǎn)生的偏離[3]。由此可見(jiàn)，小流域的生態(tài)系統(tǒng)有時(shí)是十分脆弱的。

2 生態(tài)清潔小流域建設(shè)的景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)

2.1 景觀生態(tài)學(xué)原理

對(duì)于一般的景觀生態(tài)學(xué)原理，國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)家已從各自的專(zhuān)業(yè)研究領(lǐng)域，做出了很多系統(tǒng)而深入的闡述，他們基于生態(tài)學(xué)原理在不同尺度上提出了自己所倡導(dǎo)的景觀生態(tài)學(xué)基本原理或原則。我國(guó)學(xué)者肖篤寧[4]提出的景觀生態(tài)學(xué)理論包括整體性原理、時(shí)空尺度與等級(jí)組織原理、空間格局與生態(tài)過(guò)程原理、鑲嵌穩(wěn)定性與生態(tài)控制原理等，已被我國(guó)大多數(shù)相關(guān)學(xué)者所認(rèn)可，并在實(shí)踐中為不少具體工作提供指導(dǎo)。筆者在生態(tài)清潔小流域建設(shè)景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)基本上以該原理為指導(dǎo)。

2.2 景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)目標(biāo)

受人為活動(dòng)的長(zhǎng)期干擾，小流域的景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)均會(huì)不同程度地發(fā)生變化，這就使得小流域系統(tǒng)變得不穩(wěn)定、抗干擾能力降低。因此，在制定小流域綜合治理規(guī)劃時(shí)，其景觀規(guī)劃和治理措施的目標(biāo)就必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，尤其是要調(diào)整當(dāng)前不合理的土地利用方式和各業(yè)用地比例等。即從小流域景觀結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)方面著手，通過(guò)功能分區(qū)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，把景觀作為“資源”，并從“宏觀尺度上的整體”著眼，進(jìn)行具體的資源再配置和措施設(shè)計(jì)，使景觀資源得到優(yōu)化和利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小流域綜合治理的景觀格局、生態(tài)及可持續(xù)三方面協(xié)同發(fā)展。

2.3 景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)原則

小流域作為一個(gè)“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然”的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期人為開(kāi)發(fā)利用，不少要素受到干擾或嚴(yán)重影響，其部分景觀生態(tài)功能已失調(diào)或者喪失。為維護(hù)、恢復(fù)和提高小流域的整體生態(tài)功能，在綜合治理的景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，必須調(diào)整小流域系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，遵循自然規(guī)律，保障其景觀要素及其結(jié)構(gòu)的合理性及科學(xué)性，兼顧小流域的社會(huì)需求，如生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、旅游觀光、游憩休閑等，在確保小流域森林植被覆蓋度的前提下，逐漸增加其植被面積，調(diào)整其結(jié)構(gòu)，使其發(fā)揮出最大的景觀生態(tài)功能，控制土壤侵蝕的發(fā)生和環(huán)境退化。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合景觀多樣性、持續(xù)性及共生性原則，采用生物措施、工程措施和農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合方式，進(jìn)行小流域綜合治理的景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

2.4 景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法

小流域的景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)小流域綜合治理目標(biāo)的重要基礎(chǔ)工作，其內(nèi)容包括小流域的區(qū)域景觀總體功能規(guī)劃和景觀單元的措施設(shè)計(jì)。

在綜合治理規(guī)劃中，首先要收集和分析小流域自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件資料，依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理，對(duì)小流域內(nèi)斑塊、廊道及其連通性、異質(zhì)性等進(jìn)行總體分析和規(guī)劃。此階段可以初步擬訂出若干小流域綜合治理方案，待對(duì)比分析后進(jìn)行取舍。其次，在對(duì)小流域進(jìn)行總體功能規(guī)劃的基礎(chǔ)上，針對(duì)小流域自然條件、土地主導(dǎo)利用方向、小流域系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能等，依據(jù)小流域的景觀類(lèi)型及其分布特點(diǎn)，對(duì)小流域進(jìn)行景觀功能和治理分區(qū)。最后，再根據(jù)總體方案的對(duì)比分析取舍結(jié)果，對(duì)所選擇的最適小流域綜合治理方案中的各項(xiàng)措施逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這一過(guò)程中，還可以對(duì)規(guī)劃方案中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，隨時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的調(diào)整和功能的優(yōu)化。

3 前喇叭溝小流域環(huán)境背景

3.1 自然環(huán)境條件

前喇叭溝小流域位于北京市懷柔區(qū)喇叭溝門(mén)滿族鄉(xiāng)，屬湯河(海河流域)上游地表水源涵養(yǎng)區(qū)，被北京市水務(wù)局定位為休閑觀光型小流域。小流域地貌類(lèi)型為燕山山脈的低山區(qū)，海拔460.4～1 659.8 m，坡度較陡，總體地勢(shì)是西北高、東南低。土壤類(lèi)型以褐土和棕壤土為主，土層厚度50 cm左右。年平均降水量為533 mm，6—9月份降水量占全年的70%以上。年最高氣溫40 ℃，最低氣溫-23.5 ℃，無(wú)霜期165 d左右。

流域內(nèi)現(xiàn)有植被類(lèi)型主要為次生喬木林和灌木林，以落葉闊葉林和溫帶針葉林為主，在道路兩旁、農(nóng)田地埂、村莊及房前屋后兼有少量人工林，樹(shù)種以北方常見(jiàn)的楊、柳、榆、槐、椿樹(shù)等為主，植被覆蓋率在75%左右。

流域總面積57.46 km2，其中土壤侵蝕面積7.03 km2，占總面積的12.2%，以水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)600 t/(km2·a)。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景

該小流域規(guī)劃治理面積為21 km2，涉及小流域內(nèi)的官帽山、苗營(yíng)、北辛店和喇叭溝門(mén)4個(gè)行政村，共758戶1 651人。隨著北京市山區(qū)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)力度的不斷加大，流域內(nèi)居民的主要收入來(lái)源已從以前的以農(nóng)業(yè)種植、小型林副產(chǎn)品加工和家庭養(yǎng)殖業(yè)為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗囊哉龀滞度搿⒃炝譅I(yíng)林、撫育管理等為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和第三產(chǎn)業(yè)等為次要收入來(lái)源。主要種植的農(nóng)作物為玉米和谷類(lèi)等，林果業(yè)也有一定程度的發(fā)展，主要經(jīng)濟(jì)樹(shù)種為蘋(píng)果、梨、栗子、桃、杏等。前喇叭溝小流域地理位置優(yōu)越、生態(tài)環(huán)境條件好，具有發(fā)展旅游休閑觀光業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

4 小流域綜合治理景觀總體規(guī)劃

4.1 小流域景觀特征及其利用

前喇叭溝小流域景觀垂直帶譜明顯，流域上中游以原生落葉闊葉林和溫帶針葉林為主，灌木林以不規(guī)則斑點(diǎn)狀鑲嵌于喬木林之中。居民點(diǎn)集中分布于該小流域中下游，農(nóng)耕地與人工植被鑲嵌其中。下游河灘地多開(kāi)發(fā)為農(nóng)耕地，種植作物以旱作玉米為主。

從該小流域現(xiàn)有的景觀組分分布、面積及其比例看，前喇叭溝小流域景觀生態(tài)規(guī)劃應(yīng)以治理水土流失和保護(hù)生態(tài)環(huán)境為主，兼顧農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，在景觀總體規(guī)劃中，應(yīng)以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為主并兼顧農(nóng)業(yè)、林果業(yè)及旅游休閑觀光業(yè)的適度發(fā)展。

在小流域綜合治理規(guī)劃中，規(guī)劃部分糧食、蔬菜用地以保證當(dāng)?shù)鼐用竦纳钚枨?，適度發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果業(yè)和種植業(yè)，在基本自給自足的情況下，還可獲取一定的經(jīng)濟(jì)收入。在規(guī)劃的蔬菜、農(nóng)作物種植區(qū)和經(jīng)濟(jì)林果用地區(qū)，實(shí)施高效節(jié)水灌溉。

根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理，不僅要保護(hù)好小流域內(nèi)原有植被、恢復(fù)人為破壞程度較嚴(yán)重的河濱植物帶，還要規(guī)劃出不同配置方式、不同面積及不同形狀的造林用地，以提高小流域的景觀生物多樣性，同時(shí)提高綠化美化面積，改善小流域的用地結(jié)構(gòu)，提高其生態(tài)功能。

改善小流域的環(huán)境條件是生態(tài)清潔小流域綜合治理規(guī)劃的重要內(nèi)容之一，具體規(guī)劃內(nèi)容主要有改水改廁、截污治污等。這些措施在改善村莊環(huán)境的同時(shí)，還為吸引游客休閑觀光旅游創(chuàng)造條件。將小流域的自然資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)、治理結(jié)合起來(lái)，以開(kāi)發(fā)促進(jìn)治理，以治理保障開(kāi)發(fā)，逐步實(shí)現(xiàn)改善小流域生態(tài)環(huán)境、提高當(dāng)?shù)鼐用裆钏降目傮w目標(biāo)。

4.2 小流域景觀功能分區(qū)及面積

小流域上游地區(qū)人煙稀少，人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境的干擾較少，其土地利用類(lèi)型多為次生喬木林和灌木林地，植被覆蓋度大于30%，坡度多大于25°，把這個(gè)區(qū)域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)；小流域中游的河(溝)道兩側(cè)是村莊集中、農(nóng)耕地分布較多的地段，把這個(gè)區(qū)域劃分為生態(tài)治理區(qū)；小流域的中下部及主溝道兩側(cè)的支毛溝內(nèi)，農(nóng)業(yè)及其他生產(chǎn)用地分布集中，且利用和保護(hù)程度均較好，把此區(qū)域劃分為生態(tài)保護(hù)區(qū)。

前喇叭溝小流域分區(qū)及其治理面積分別為：

(1)生態(tài)修復(fù)區(qū)主要指前喇叭溝小流域北部與西南部的山高坡陡地段，該區(qū)域植被覆蓋度大于30%，平均坡度大于15°，總面積43.02 km2，規(guī)劃治理面積15.72 km2。

(2)生態(tài)治理區(qū)主要指該小流域河(溝)道兩側(cè)的農(nóng)耕地以及村莊，總面積12.52 km2，規(guī)劃治理面積4.58 km2。

(3)生態(tài)保護(hù)區(qū)包括前喇叭溝小流域內(nèi)主溝道、支溝及兩側(cè)河濱帶區(qū)域，總面積1.92 km2，規(guī)劃治理面積0.7 km2。

以所劃分的生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)為小流域景觀單元，進(jìn)行生態(tài)清潔小流域建設(shè)景觀設(shè)計(jì)。

5 小流域景觀單元措施設(shè)計(jì)

5.1 生態(tài)修復(fù)區(qū)

在生態(tài)修復(fù)區(qū)景觀單元內(nèi)，主要以自然修復(fù)為主，通過(guò)劃定封禁保護(hù)區(qū)和采取適當(dāng)撫育管理措施等，提高區(qū)域植被覆蓋度，改善森林結(jié)構(gòu)，提高林地的水土保持和水源涵養(yǎng)能力，實(shí)現(xiàn)防洪和生態(tài)環(huán)境改善的源頭防護(hù)。設(shè)計(jì)前喇叭溝小流域封育面積7.63 km2，豎立保護(hù)提示標(biāo)牌3塊，設(shè)護(hù)欄1.2 km。

5.2 生態(tài)治理區(qū)

在生態(tài)治理區(qū)景觀單元內(nèi)，主要措施包括擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)林面積，完善和提升現(xiàn)有農(nóng)耕地田間灌溉系統(tǒng)，加強(qiáng)田坎整修和村莊美化，建設(shè)生態(tài)植物護(hù)坡等。

根據(jù)作物種類(lèi)和種植方式，分別采用低壓管道灌溉、噴灌和滴灌等節(jié)水灌溉方式。田坎整修選用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的塊石作材料。生態(tài)護(hù)坡選用等高植物籬，以提高林地?cái)r蓄地表徑流能力和坡面抗侵蝕沖刷能力。經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種選用適宜當(dāng)?shù)卦灾睬腋弋a(chǎn)適銷(xiāo)的核桃、蘋(píng)果、桑葚和山杏等樹(shù)種。村莊及周邊美化工程措施，主要包括人行步道、土地整治、截排蓄水工程等；生物措施有村莊及其周邊綠地建設(shè)、環(huán)境整治、旱廁改水廁、垃圾收集與處理等。

設(shè)計(jì)前喇叭溝小流域經(jīng)濟(jì)林建設(shè)面積19.8 hm2，節(jié)水灌溉61.33 hm2，梯田整修39.4 hm2，村莊美化6.12 hm2，植物護(hù)坡520 m。

5.3 生態(tài)保護(hù)區(qū)

生態(tài)保護(hù)區(qū)景觀單元是水、泥沙和污染物輸移的通道，依據(jù)其特點(diǎn)及社會(huì)需求，進(jìn)行河濱帶治理和溝道清理，營(yíng)造水生植物群落與岸坡植物帶，維系河(溝)道的安全泄洪能力,改善河(溝)道水質(zhì)。

設(shè)計(jì)前喇叭溝小流域河濱帶治理面積3.93 hm2。

6 結(jié) 語(yǔ)

以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，開(kāi)展生態(tài)清潔小流域建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，是解決北京山區(qū)小流域環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向。在生態(tài)清潔小流域建設(shè)中，應(yīng)從小流域的整體出發(fā)，在綜合分析其生態(tài)特征、社會(huì)需求和景觀單元間相互作用的基礎(chǔ)上，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理對(duì)其景觀進(jìn)行整體功能分類(lèi)，之后再進(jìn)行綜合規(guī)劃和治理措施設(shè)計(jì)。在規(guī)劃中既要考慮不同功能區(qū)和景觀單元的生態(tài)特點(diǎn)，又要保證景觀單元間和小流域內(nèi)部與其外部的物質(zhì)流、能量流和信息流的暢通，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域景觀生態(tài)環(huán)境保護(hù)與利用、小流域農(nóng)林(果)業(yè)及旅游業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)縣建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1996：194-202.

[2] 景貴和.土地生態(tài)評(píng)價(jià)與土地生態(tài)建設(shè)[J].地理學(xué)報(bào)，1986，41(1):1-6.

[3] 周道偉，盧文喜，夏麗華，等.北方農(nóng)牧區(qū)交錯(cuò)帶東段草地退化與水土流失[J].資源科學(xué)，1999，21(5):57-61.

[4] 肖篤寧.景觀生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[M].長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1999：45-48.

(責(zé)任編輯 張培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)10-0040-02

王姣(1987—)，女，河南獲嘉縣人，助理工程師，學(xué)士，主要從事水土保持、生態(tài)建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

2016-04-25

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