土地生態(tài)景觀規(guī)劃對景觀格局和生態(tài)功能的影響

陳影 崔江慧 趙寧 門明新

摘要 [目的]以河北省定興縣為例，評價縣域生態(tài)景觀規(guī)劃對景觀格局和生態(tài)服務(wù)功能的影響及變化原因。[方法]在分析定興縣生態(tài)景觀規(guī)劃前后生態(tài)景觀的格局特點、形成原因的基礎(chǔ)上，基于文獻(xiàn)法、分析法、RS及GIS等技術(shù)手段評價景觀格局和生態(tài)服務(wù)功能。[結(jié)果]耕地景觀在整個系統(tǒng)中占主要地位，生態(tài)景觀規(guī)劃前后定興縣景觀平均斑塊面積、生態(tài)服務(wù)功能等都發(fā)生了較大變化。生態(tài)景觀規(guī)劃保證了區(qū)域景觀多樣性指數(shù)的提高，使整個景觀系統(tǒng)的穩(wěn)定性上升，同時生態(tài)服務(wù)功能也提高了5.5%。[結(jié)論]區(qū)域生態(tài)景觀規(guī)劃是一項多目標(biāo)兼顧的系統(tǒng)工程，只有在眾多目標(biāo)之間達(dá)成一種相對平衡，才能實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 生態(tài)景觀；規(guī)劃；景觀格局；生態(tài)功能；定興縣

中圖分類號 F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）13-0065-04

Impact of Ecological Landscape Planning on Landscape Pattern and Ecological Function

CHEN Ying1，CUI Jianghui2，ZHAO Ning1 et al

（1.Institute of Land and Resources，Agricultural University of Hebei，Baoding，Hebei 071000；2.College of Agronomy，Agricultural University of Hebei，Baoding，Hebei 071000）

Abstract [Objective]Taking Dingxing County of Hebei Province as an example，the impact of county ecological landscape planning on landscape pattern and ecological service functions and the causes of changes were evaluated.[Method]Based on the analysis of the pattern and causes of ecological landscape before and after the ecological landscape planning in Dingxing County，the landscape pattern and ecological service functions were evaluated based on literature，analysis，RS and GIS.[Result]The cultivated land landscape played a major role in the whole system.Before and after the ecological landscape planning，the average landscape patch area and ecological service function of Dingxing County had undergone great changes.The ecological landscape planning ensured the increase of regional landscape diversity index，and increased the stability of the whole landscape system，meanwhile，the ecological service function also increased by 5.5%.[Conclusion]The planning of regional ecological landscape is a multiobjective systematic project.Only by reaching a relative balance among many objectives can regional sustainable development be achieved.

Key words Ecological landscape；Planning；Landscape pattern；Ecological function；Dingxing County

近年來，隨著“環(huán)首都經(jīng)濟(jì)圈”“京津冀區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化”概念的提出，京津產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等向周邊外圍的轉(zhuǎn)移輻射作用進(jìn)一步凸顯，三地逐漸形成功能互補、布局合理的區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)作體系。但是隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得區(qū)域生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)[1-3]。為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，在十八屆三中全會就審議通過了《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》（以下簡稱《決定》）?！稕Q定》指出要加快生態(tài)文明制度建設(shè)，提出了建設(shè)美麗中國，深化生態(tài)文明體制改革，加快建立生態(tài)文明制度，健全國土空間開發(fā)、資源節(jié)約利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的體制機制，推動形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)新格局。

土地作為一個生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行著極為復(fù)雜的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，其服務(wù)功能的方式也極為復(fù)雜。Constanza等[4]將生態(tài)功能類型劃分為氣體調(diào)節(jié)功能、擾動調(diào)節(jié)功能、水調(diào)節(jié)功能等17個類型；Xie等[5]在其研究基礎(chǔ)上將生態(tài)服務(wù)功能類型進(jìn)行合并，針對我國土地特點進(jìn)一步將其劃分成9種。專門針對生態(tài)功能評價方面的研究，劉彥隨[6]對陜西省秦嶺地區(qū)的土地質(zhì)量與土地功能的適宜性進(jìn)行了配置，并做了深入分析，進(jìn)而為調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)提供參考。近幾年來，霧霾等環(huán)境污染問題嚴(yán)重影響了京津冀地區(qū)人民的正常生活，環(huán)境污染問題愈發(fā)突出[7]，作為京津冀大生態(tài)功能圈的一部分，環(huán)京津相關(guān)縣域?qū)f(xié)調(diào)區(qū)域生態(tài)環(huán)境起著重要作用，建設(shè)生態(tài)帶、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量已成為該區(qū)域的必走之路。筆者基于景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)原理，結(jié)合RS、GIS的空間分析及制圖等功能，以環(huán)京津縣域——定興縣為研究對象，通過實地勘測，對景觀生態(tài)規(guī)劃前后該區(qū)域景觀格局、生態(tài)服務(wù)功能的特點及其變化進(jìn)行探討，以期實現(xiàn)對生態(tài)用地的科學(xué)優(yōu)化配置，并為新一輪的土地利用規(guī)劃提供借鑒，為形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)新格局提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 定興縣地處冀中平原腹地、西靠太行山、東臨白洋淀、北接北京、南鄰保定，是京津保中心地帶?？h域內(nèi)地勢較為平坦開闊，自西北向東南微傾，自然坡降比078‰，海拔為11.9～42.9 m。全縣土壤分褐土類和潮土2種。定興縣進(jìn)行生態(tài)景觀規(guī)劃，對京津地區(qū)生態(tài)支撐作用優(yōu)勢明顯：首先具有資源優(yōu)勢，定興縣境內(nèi)水資源豐富，南拒馬河等3條河流自西北向東南貫穿全境；木本植物和草本植物種類繁多，生物多樣性基礎(chǔ)好。其次研究區(qū)域處于“環(huán)首都經(jīng)濟(jì)圈”的京津保的三角核心區(qū)域，屬于山區(qū)和低平原承上啟下的重要生態(tài)通道，生態(tài)位置極其重要；定興縣為保定市對接京津的前沿城市和京津冀大生態(tài)功能圈的一部分，對改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境起著重要作用。另外，近年來受環(huán)首都綠色經(jīng)濟(jì)圈和保定都市區(qū)的雙重輻射帶動作用，定興縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持較快增速，對于“京津冀都市圈”的形成與發(fā)展起著重要的戰(zhàn)略支撐作用，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展為生態(tài)景觀建設(shè)奠定了牢固的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

1.2 數(shù)據(jù)來源 以定興縣第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫及表格成果為依據(jù)，結(jié)合其他相關(guān)資料，主要包括：定興縣1∶1萬比例尺土地詳查和第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)；定興縣衛(wèi)星影像資料；定興縣各種專項土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)；近5年定興縣土地、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒等。在獲取縣域生態(tài)景觀規(guī)劃前的圖層數(shù)據(jù)時，首先應(yīng)制作定興縣生態(tài)景觀現(xiàn)狀圖，由于第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的地類有差別，所以應(yīng)在土地利用類型數(shù)據(jù)格式的基數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則基礎(chǔ)上，形成定興縣生態(tài)景觀規(guī)劃現(xiàn)狀圖，得到區(qū)域生態(tài)景觀圖層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)而按照地類編碼獲取相應(yīng)的各景觀圖斑數(shù)據(jù)。規(guī)劃后的景觀數(shù)據(jù)獲取方式如下：在實地調(diào)查及與該地區(qū)國土資源部門多次溝通基礎(chǔ)上，確定景觀類型的變更范圍，將定興縣土地利用現(xiàn)狀圖和生態(tài)景觀規(guī)劃圖進(jìn)行疊加并對比分析。

1.3 景觀格局指數(shù)計算

景觀格局主要是指各種景觀類型的空間分布結(jié)構(gòu)及其比例，具體含義為由人為因素或者自然因素等相互作用而組成的一系列形狀、大小各不形同，以及排列規(guī)則各異的景觀斑塊在空間中的組合方式，它既是景觀異質(zhì)性的外在具體表現(xiàn)，又是包含多種干擾因素在內(nèi)的多種生態(tài)過程在不同區(qū)域內(nèi)相互作用的結(jié)果體現(xiàn)。景觀格局最基本的表現(xiàn)形式是景觀斑塊性，它的最大特點是其可以表現(xiàn)在不同尺度上。景觀格局特征及其動態(tài)變化規(guī)律是一定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在外界多種因素相互作用下產(chǎn)生的結(jié)果，景觀斑塊的類型、大小、數(shù)量、空間組合、形狀就是各種干擾因素相互作用下的綜合體現(xiàn)。不同景觀類型的不同組合對維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、完善生態(tài)系統(tǒng)的整體功能和結(jié)構(gòu)、促進(jìn)景觀類型及結(jié)構(gòu)的自然演替等方面的作用不盡相同。另外，不同景觀類型對外界的抗干擾能力也不同。所以，對某個特定區(qū)域景觀格局的研究，是探索該區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況及空間特征的有效方法。以定興縣為例，可以將該區(qū)域不同生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為不同景觀單元斑塊，通過定量分析景觀格局特征指數(shù)，從宏觀角度到微觀角度給出其生態(tài)特征。

景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本組成要素包括基質(zhì)、斑塊、廊道等。景觀格局從結(jié)構(gòu)上講又可以分成網(wǎng)格局、線格局、點格局等。景觀格局的指數(shù)主要包括景觀要素特征、景觀異質(zhì)性等。這些指數(shù)能更好地解釋與理解生態(tài)景觀的功能。參考前人研究[8-9]，結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀，該研究選取的指數(shù)模型、指數(shù)、變量含義如表1 所示。

1.4 生態(tài)服務(wù)功能計算方法

Costanza等[4]于1998年首次進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能估算研究，明確了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價的原理、技術(shù)方法。我國專家學(xué)者在前人研究基礎(chǔ)上，通過在我國進(jìn)行實踐，發(fā)現(xiàn)如果我國的生態(tài)服務(wù)功能直接采用Constanza的評價模式進(jìn)行生態(tài)功能評估存在一些問題。如Constanza生態(tài)服務(wù)功能系統(tǒng)主要反映的是西方國家，如果以目前我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平來計算，生態(tài)服務(wù)功能將會被高估[10]等。

謝高地等[10]進(jìn)一步研究得出我國不同區(qū)域的生態(tài)服務(wù)功能評價修正系數(shù)，河北省區(qū)域修正系數(shù)為1.02，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步得到定興縣單位面積景觀斑塊生態(tài)服務(wù)價值。進(jìn)而利用Costanza的公式計算定興縣土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能（表2），公式如下：

ESV=7（Ai×VCi）（1）

式中，ESV為年生態(tài)服務(wù)總功能，Ai為研究區(qū)第i種類型的生態(tài)分布面積（i=1，2，…，7，為不同生態(tài)類型），VCi為第i種生態(tài)類型的生態(tài)服務(wù)功能當(dāng)量值。

2 結(jié)果與分析

2.1 景觀格局對比

2.1.1 研究區(qū)景觀類型及結(jié)構(gòu)組成。

由表3可知，研究區(qū)生態(tài)景觀規(guī)劃前后主要景觀均為耕地，規(guī)劃后耕地景觀面積增加234.1 hm2 ，耕地景觀面積增加來源主要為土地整治及荒地開發(fā)，同時斑塊個數(shù)減少334個，說明土地整理后耕地景觀圖斑連片度提高。園地、林地面積之和較規(guī)劃前增加35.0 hm2，雖然面積增加不多但總體布局及每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的空間分布發(fā)生了很大變化。建設(shè)用地景觀面積減少177.4 hm2，斑塊個數(shù)減少1 656個，面積和斑塊個數(shù)均大幅減少，說明在規(guī)劃過程中利用居民點搬遷合并、磚瓦窯及空心村等復(fù)墾方式，保證了建設(shè)用地景觀規(guī)模的縮小，這在一定程度上維護(hù)了其他生態(tài)用地面積的增加。未利用地景觀也有所減少，但圖斑個數(shù)卻小幅增加，主要原因是部分質(zhì)量較好的未利用地被開發(fā)成了耕地。水域用地景觀類型主要為坑塘、河流水面、排水溝等，規(guī)劃過程中為了維持系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能，要盡量保證水域面積。規(guī)劃前造成水域用地景觀面積減小的原因是農(nóng)民為了養(yǎng)殖圍墾河塘和灘涂導(dǎo)致淤積嚴(yán)重，又缺少補給水源，逐漸將其調(diào)整為了其他景觀類型。隨著近幾年國家對水資源的保護(hù)，特別是南水北調(diào)工程及疏浚等工程的實施，逐步恢復(fù)并擴(kuò)大了當(dāng)?shù)氐乃蛎娣e，從而維護(hù)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。

2.1.2 景觀特征。

2.1.2.1 平均斑塊面積。

從表4可看出，規(guī)劃后各景觀類型除草地和未利用地景觀外，其他景觀平均斑塊面積指數(shù)均不同程度增加。其中，平均斑塊面積增加最大的兩類景觀是耕地和建設(shè)用地景觀。由于在土地管理過程中耕地“占補平衡”的需要，在全縣范圍內(nèi)增加了耕地景觀，增加方式主要有：村莊合并或居民點遷建、整理后復(fù)墾部分耕地；荒地開發(fā)出部分耕地；農(nóng)地空間結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中部分林地、園地調(diào)整成耕地景觀。上述增加耕地的方式都會使耕地連片度提高，從而導(dǎo)致平均斑塊面積增大。建設(shè)用地平均斑塊面積增加程度最大，在景觀規(guī)劃和土地利用規(guī)劃過程中，由于零碎建設(shè)用地和工礦用地復(fù)墾成了耕地，也導(dǎo)致建設(shè)用地連片度大幅增加。草地、未利用地平均斑塊面積減小的原因在于農(nóng)地結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，將小塊草地轉(zhuǎn)化為其他景觀類型。未利用地和水域用地景觀斑塊面積的離散程度沒有其他類型的景觀明顯，水域用地景觀、未利用地景觀面積縮小的主要原因是將其整圖斑開發(fā)為其他景觀類型，圖斑分割較少，所以平均斑塊面積指數(shù)沒有大的變化。

2.1.2.2 景觀斑塊密度。由表4可知，

未利用地景觀的斑塊密度指數(shù)較規(guī)劃前小幅提高，建設(shè)用地景觀、水域景觀的斑塊密度指數(shù)不同程度減小，但從整個區(qū)域看，景觀斑塊密度變化不大，主要原因是耕地類型的景觀在整個景觀系統(tǒng)中所占比例最大，而耕地景觀斑塊密度總體來看基本不變。同時進(jìn)一步說明為了保證耕地面積不減少及“占補平衡”等土地管理工作的要求，犧牲了部分其他類型的景觀。

2.1.2.3 景觀破碎度。由表4可知，

研究區(qū)域除了草地景觀的景觀破碎度指數(shù)增大外，其他類型的景觀破碎度指數(shù)均不同程度減小，說明這些景觀實際的斑塊數(shù)量與以“最小斑塊面積”為單位計算出的“斑塊數(shù)”的比值呈降低趨勢。景觀破碎度指數(shù)反映了斑塊數(shù)、總面積、景觀最小斑塊面積等之間的相互作用關(guān)系，當(dāng)整體上只有極少數(shù)非常小的斑塊且景觀斑塊大小比較均勻時，在對景觀破碎度指數(shù)測算時就有可能產(chǎn)生誤差，所以要對景觀破碎度指數(shù)做出正確、全面的判斷，還要結(jié)合平均斑塊面積指數(shù)等其他類型的景觀指數(shù)進(jìn)行計算。

2.1.2.4 景觀穩(wěn)定性指數(shù)。由表4可知，

景觀穩(wěn)定性指數(shù)增大的包括建設(shè)用地景觀和草地景觀，其他景觀類型變化不大。規(guī)劃前景觀穩(wěn)定性指數(shù)從大到小依次為水域用地景觀、園地和林地景觀、 草地景觀、 建設(shè)用地景觀、未利用地景觀、耕地景觀；規(guī)劃后各景觀穩(wěn)定性指數(shù)從大到小依次為水域用地景觀、園地和林地景觀、 建設(shè)用地景觀、未利用地景觀、耕地景觀、草地景觀。經(jīng)對比可知，除草地景觀外其他類型的景觀穩(wěn)定性指數(shù)的排序幾乎沒有發(fā)生變化。

2.1.2.5 景觀多樣性。

對比生態(tài)景觀規(guī)劃前后各種景觀類型的多樣性指數(shù)（表4）可以發(fā)現(xiàn)，建設(shè)用地景觀、草地景觀、水域用地景觀的多樣性指數(shù)不同程度降低。建設(shè)用地多樣性指數(shù)降低的原因是在規(guī)劃后其多樣性減少，因為在生態(tài)景觀規(guī)劃和土地利用規(guī)劃過程中，各種建設(shè)用地進(jìn)行了整合和歸并，復(fù)墾了很多零星獨立工礦用地及采礦用地，導(dǎo)致不同類型景觀構(gòu)成比例的差異逐步增大。耕地景觀面積的增加也進(jìn)一步加劇了景觀類型間比例的失衡，降低了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 生態(tài)服務(wù)功能對比

定興縣通過生態(tài)景觀建設(shè)，使該區(qū)形成眾多的、具有自身特色的、自然與人工相結(jié)合的特色景觀群。這些景觀群將極大提升定興縣生態(tài)形象，愉悅了人民身心。同時生態(tài)景觀規(guī)劃建設(shè)可以創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境價值，提升生態(tài)景觀服務(wù)功能。

從表5可以看出，規(guī)劃后在耕地景觀、園地和林地景觀面積增加，建設(shè)用地景觀面積減少，其他類型景觀面積變化不大的情況下，縣域生態(tài)服務(wù)功能的價值由每年68 033.4萬元提高到71 797.3萬元，增幅達(dá)5.5%，生態(tài)效益明顯。

3 結(jié)論

在我國城市化進(jìn)程不斷加快，保護(hù)1.2億hm2耕地與建設(shè)生態(tài)文明刻不容緩的形勢下，針對土地的生態(tài)景觀進(jìn)行規(guī)劃并進(jìn)行功能評價，制作土地生態(tài)景觀用地圖，協(xié)調(diào)與土地利用規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃的關(guān)系，使土地更好地發(fā)揮其生態(tài)景觀功效，對深入認(rèn)識區(qū)域土地的多功能性、合理評價土地生態(tài)景觀功能、分析區(qū)域內(nèi)土地生態(tài)功能的差異、指導(dǎo)土地的利用方式等具有重要的參考價值。

通過實證，可為河北省環(huán)京津、環(huán)雄安新區(qū)地區(qū)推進(jìn)生態(tài)效應(yīng)定量核算、生態(tài)文明建設(shè)、實現(xiàn)文明轉(zhuǎn)型等提供決策依據(jù)和技術(shù)支撐。規(guī)劃后定興縣耕地面積增加，斑塊較規(guī)劃前更規(guī)則，更有利于大規(guī)模耕作及機械自動化的開展。建設(shè)用地景觀面積雖然有所減少，但從空間結(jié)構(gòu)來看更趨于集中，說明集約化程度提高了?？傮w來看，平均斑塊面積指數(shù)增大，景觀斑塊的穩(wěn)定性指數(shù)進(jìn)一步增強；同時破碎度指數(shù)降低，景觀結(jié)構(gòu)類型也發(fā)生了變化，造成景觀的多樣性指數(shù)小幅提升，促進(jìn)了景觀系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。生態(tài)景觀規(guī)劃對區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能的促進(jìn)作用明顯，規(guī)劃后定興縣生態(tài)服務(wù)價值提高5.5%，很好地維護(hù)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡，對京津地區(qū)的生態(tài)需求起到了支撐作用。

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