摘要:鑒于鄉(xiāng)村水塘長期得不到重視與保護(hù)而導(dǎo)致水塘景觀逐漸喪失的現(xiàn)狀,通過構(gòu)建水塘景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)并優(yōu)化調(diào)控途徑,對區(qū)域水塘景觀規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)具有重要意義。以重慶市梁平區(qū)仁賢鎮(zhèn)為例,基于2019年遙感影像和高程數(shù)據(jù),運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)分析、景觀格局指數(shù)、水文分析及最小累積阻力模型等方法,探討水塘空間分布規(guī)律并構(gòu)建水塘景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明:(1)水塘空間分布受海拔、坡度和聚落等因素影響,集中分布于低海拔(420.00~447.74 m)、低坡度(0~6°)、鄰近聚落(0~40 m)區(qū)域;(2)構(gòu)建水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和生境網(wǎng)絡(luò)以提供水塘連通性,水塘斑塊、匯水節(jié)點(diǎn)、自然水系及雨水徑流共同構(gòu)成水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系,其中雨水徑流282條,匯水節(jié)點(diǎn)199個(gè),目前僅有40個(gè)水塘位于匯水節(jié)點(diǎn)處;生境網(wǎng)絡(luò)體系中,潛在生態(tài)廊道351條,主要由農(nóng)田與林地構(gòu)成;(3)水塘景觀生態(tài)優(yōu)化調(diào)控途徑可從空間配置、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、生境質(zhì)量及景觀構(gòu)成4個(gè)方面進(jìn)行。研究結(jié)果可為水塘景觀保護(hù)、小微濕地建設(shè)及鄉(xiāng)村環(huán)境改善提供參考。
關(guān)鍵詞:鄉(xiāng)村水塘;景觀格局;生態(tài)網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化調(diào)控;仁賢鎮(zhèn)
中圖分類號:TU986 " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A " " " " 文章編號:1674-3075(2023)04-0099-08
鄉(xiāng)村水塘一般是指分布于鄉(xiāng)村地區(qū),面積小于8 hm2且一年之中至少存在4個(gè)月的小型水體(Biggs et al,1991)。作為鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)和鄉(xiāng)村社會重要組成部分,水塘有農(nóng)田灌溉、日常生活供水、雨洪滯蓄及維持生物多樣性等生產(chǎn)-生活-生態(tài)價(jià)值(Chen et al,2019)。然而,水塘面積小且空間上難以識別、保護(hù)意識淡薄、建設(shè)用地侵占及水體污染等因素將導(dǎo)致水塘生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受損、面積和數(shù)量驟減甚至消失?!秶H濕地公約》第十三屆締約方大會上批準(zhǔn)了中國政府遞交的《小微濕地保護(hù)與管理》決議草案(趙暉等,2018),我國對以塘為核心的小微濕地保護(hù)、恢復(fù)及管理給予了高度重視。重慶市梁平區(qū)政府在國際濕地城市建設(shè)中提出并實(shí)施了“全域治水、濕地潤城”“城市濕地連綿體”“鄉(xiāng)村小微濕地+”策略(蔣啟波,2020)。如何全面優(yōu)化提升水塘景觀對流域及鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境改善具有重要意義。
與大型湖泊、河溪等其他淡水生態(tài)系統(tǒng)相比,小型水體對流域和區(qū)域生態(tài)保護(hù)的作用同樣重要(Downing,2010)。針對水塘景觀優(yōu)化,國外主要以如何提高水塘生物多樣性為問題導(dǎo)向開展了研究(Oertli amp; Parri,2019; Garrett-Walker et al,2020);國內(nèi)學(xué)者則從生態(tài)保護(hù)、景觀營造及環(huán)境改善等方面探索了水塘景觀優(yōu)化策略(駱浩雯和李勝,2019;袁興中等,2019)。然而,這些研究大多數(shù)集中于單個(gè)水塘景觀優(yōu)化,缺乏對流域及區(qū)域水塘景觀的整體生態(tài)優(yōu)化調(diào)控。本文以重慶市梁平區(qū)仁賢鎮(zhèn)為例,基于水塘空間格局、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建并結(jié)合水塘景觀現(xiàn)狀問題,探討水塘生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及景觀生態(tài)優(yōu)化調(diào)控途徑,旨在為流域水塘景觀規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)及小微濕地建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。
1 nbsp; 材料與方法
1.1 " 區(qū)域概況
梁平區(qū)位于重慶市東北部,地處川東平行嶺谷區(qū),轄區(qū)面積1 892 km2,全區(qū)呈“三山五嶺、兩槽一壩、丘陵起伏、六水外流”的自然景觀,形成了低山、丘陵、平壩兼有而以丘陵為主的特殊地貌。本研究區(qū)位于仁賢鎮(zhèn),該鎮(zhèn)地處梁平壩子腹心地帶,交通便利(圖1)。研究區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,多年平均氣溫16.6℃,極端最高氣溫40.1℃,年均降雨量約為1 300 mm。境內(nèi)有龍溪河、白沙河以及交錯(cuò)縱橫的溪流、溝渠和分散的大小水塘。
仁賢鎮(zhèn)為梁平區(qū)重要農(nóng)耕區(qū)域,早期為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,在平地鑿池、谷口匯水處筑塘壩,就地修建灌溉水塘。研究區(qū)現(xiàn)有水塘546個(gè),總面積為79.06 hm2。通過查閱相關(guān)資料及實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),研究區(qū)水塘存在以下問題:(1)水塘水體被污染,主要是農(nóng)藥使用及肥水養(yǎng)魚所致;(2)水塘植物種類單一,群落結(jié)構(gòu)層次單一;(3)水塘水岸多為硬質(zhì)陡岸,岸線平直;(4)水塘空間配置不合理;(5)水塘的水文連通性及生態(tài)連通性較差,因道路網(wǎng)絡(luò)而被分隔成斑塊狀,導(dǎo)致水塘間的連通度較低,與其他自然水域連通度低。
1.2 " 數(shù)據(jù)來源與處理
遙感影像來自2019年梁平區(qū)國土三調(diào)遙感影像數(shù)據(jù),空間分辨率為0.2 m。基于ArcGIS10.4軟件,對遙感影像進(jìn)行空間配準(zhǔn)、裁剪等處理。通過目視解譯法,提取研究區(qū)土地利用類型,并結(jié)合地面調(diào)查,獲取研究區(qū)水塘數(shù)據(jù)。參照《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T21010-2007),按一級分類標(biāo)準(zhǔn),將景觀類型劃分為七大類,即林地、耕地、水域(包括水塘)、草地、園地、建設(shè)用地及未利用地。
1.3 " 技術(shù)路線
通過實(shí)地調(diào)研辨識區(qū)域水塘景觀現(xiàn)狀問題,結(jié)合水塘空間分布規(guī)律并構(gòu)建水塘景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上確定該區(qū)域水塘景觀優(yōu)化調(diào)控目標(biāo),結(jié)合目標(biāo)提出不同層面的優(yōu)化調(diào)控途徑(圖2)。
1.4 " 空間統(tǒng)計(jì)分析
水塘空間分布受自然、生產(chǎn)及社會因素的影響,因此本文從3個(gè)方面選取代表性主導(dǎo)因子對水塘空間分布進(jìn)行分析,并探究其空間分布與主導(dǎo)因子的關(guān)系(馬曉燕等,2016)??紤]數(shù)據(jù)采集的可行性和定量分析的可操作性,選取高程、坡度因子作為自然因素,與農(nóng)田分布關(guān)系作為生產(chǎn)因素,離居民點(diǎn)距離、與聚落組合形式作為社會因素;此外,本研究采用景觀指數(shù)分析水塘景觀空間格局(蘇常紅和傅伯杰,2012)?;诰坝^指數(shù)間的相關(guān)性(布仁倉等,2005),并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際景觀特征,從類型水平上選取景觀指數(shù)斑塊面積(CA)、斑塊所占百分比(PLAND)、斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)、斑塊形狀指數(shù)(LSI)。
1.5 " 水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由雨水徑流構(gòu)成的半自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和溝-渠-河-塘構(gòu)成的自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)共同組成(陸明和柳清,2016)。水塘在水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色,水塘景觀是重要的農(nóng)業(yè)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,與水塘相連接的溝渠在農(nóng)田疏洪排澇中起到重要作用;此外,水塘景觀發(fā)揮著雨洪管理、維持生物多樣性等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(袁興中等,2017;姜芊孜,2018)。水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通區(qū)域水塘斑塊,具有實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村水文循環(huán)、生態(tài)連通及維持生態(tài)健康的功能(徐婧,2015),構(gòu)建步驟如下。
1.5.1 " 半自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)提取 " 借助ArcGIS的hydrology工具提取研究區(qū)半自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò),提取過程參考程崢等(2011)。結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況,選取匯流臨界值3 000;在此基礎(chǔ)上,采用Strahler分級法對區(qū)域雨水徑流進(jìn)行等級劃分。
1.5.2 " 匯水節(jié)點(diǎn)提取 " 通過分析半自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)生成匯水節(jié)點(diǎn),包含地理位置特征和水文信息,在水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中對水文循環(huán)控制起重要作用(徐婧,2015)。上游匯水節(jié)點(diǎn)以調(diào)蓄洪水、控制徑流速度及改善水質(zhì)等功能為主,而中下游匯水節(jié)點(diǎn)主要功能是提供生物棲息場所、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境(許乙青等,2017)。
1.6 " 生境網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
水塘景觀是魚類、水生昆蟲、兩棲類及鳥類的重要棲息場所,也是生境網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)源。生境網(wǎng)絡(luò)將分散、孤立的小微濕地生境斑塊連通,為生物遷移、繁衍及交流提供通道,進(jìn)而有效提升生境空間類型的多樣化及生物多樣性,構(gòu)建步驟如下。
1.6.1 " 生態(tài)源地提取 " 生態(tài)源地是指促進(jìn)生態(tài)過程發(fā)展的景觀組分。鄉(xiāng)村水塘景觀是多種生物棲息地,將其看作生物的潛在繁殖地,選取研究區(qū)所有水塘作為生態(tài)源,并合并距離較近的水塘。
1.6.2 " 確定阻力面 " 景觀阻力是指物種在不同景觀單元間遷移的難易程度(劉曉陽等,2021)。參考相關(guān)研究并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況,選取影響較大因素作為阻力因子并對其賦值(Joly amp; Morand,2003;Decout et al,2012);此外,采用層次分析法(AHP)確定其指標(biāo)權(quán)重。
1.6.3 " 構(gòu)建潛在生態(tài)廊道 " 最小累積阻力模型(MCR)是計(jì)算物種從“源”經(jīng)過不同阻力景觀類型所耗費(fèi)的模型(李航鶴等,2020)。在提取生態(tài)源及確定景觀阻力面基礎(chǔ)上,運(yùn)用MCR模型計(jì)算生態(tài)源到其他景觀單元累計(jì)距離?;贏rcGIS10.4軟件平臺支持,借助Linkage Mapper工具模擬潛在生態(tài)廊道,生態(tài)廊道和生態(tài)源共同構(gòu)成生境網(wǎng)絡(luò)。
2 " 結(jié)果與分析
2.1 " 景觀空間分布特征
2.1.1 " 水塘分布與自然因素的關(guān)系 " 由表1可知,隨著高程增加,水塘的斑塊總面積(CA)、斑塊所占景觀比重(PLAND)、斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)及景觀形狀指數(shù)(LSI)均呈下降趨勢,均在420.00~447.74 m高程區(qū)間取得最大值,分別為43.11 hm2、3.27%、240個(gè)、14.57個(gè)/hm2、16.61,說明該區(qū)間水塘數(shù)量最多、面積最大且破碎程度較其他高程區(qū)間的高。
隨著坡度增加(表2),水塘的CA、PLAND、NP、PD及LSI均呈下降趨勢。水塘集中分布于坡度0~6°的區(qū)域,水塘數(shù)量及面積分別占研究區(qū)水塘總數(shù)及總面積的95.23%和96.34%。PD、LSI在0~2°坡度區(qū)間取得最大值,分別為16.78、19.74。
2.1.2 " 水塘分布與生產(chǎn)因素的關(guān)系 " 水塘分布于農(nóng)田集中區(qū),西部及中部的水塘較為密集,北部和南部水塘零星分布且數(shù)量較少。塊狀水塘沿河流分布且多數(shù)為養(yǎng)殖塘,水田、水澆地周圍水塘數(shù)量較多,而旱地附近水塘相對較少。低山丘陵區(qū)域存在獨(dú)特的丘區(qū)結(jié)構(gòu)(劉楊靖等,2017);水塘通常位于丘區(qū)結(jié)構(gòu)不同位置,發(fā)揮不同的功能,其主要功能是灌溉農(nóng)田和削減洪峰。
2.1.3 " 水塘分布與社會因素的關(guān)系 " 水塘空間分布影響區(qū)域水資源分配,為方便村民取水、發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè),水塘常位于房前屋后,區(qū)域內(nèi)水塘集中分布于居民點(diǎn)周圍0~40 m(圖3)。由此,水塘與居民點(diǎn)(聚落)形成不同的組合形式,包括邊緣式、內(nèi)嵌式和穿插式(圖4),邊緣式是區(qū)域內(nèi)水塘與聚落的主要空間組合方式。
2.2 " 鄉(xiāng)村水塘景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)
2.2.1 " 水生態(tài)網(wǎng)絡(luò) " 水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系中,雨水徑流共282條,徑流量最大地方位于東南部地區(qū)。匯水節(jié)點(diǎn)共有199個(gè);其中,有40個(gè)水塘處于匯水節(jié)點(diǎn),位于源頭節(jié)點(diǎn)、匯水節(jié)點(diǎn)、出口節(jié)點(diǎn)的水塘分別為38個(gè)、1個(gè)、1個(gè)(圖5)。匯水節(jié)點(diǎn)反映區(qū)域雨水徑流量的空間分布規(guī)律,說明處于匯水節(jié)點(diǎn)上的水塘是最初級的匯集雨水凈化單元。
2.2.2 " 生境網(wǎng)絡(luò) " 潛在生態(tài)廊道共351條,主要分布于中西部。選取10~60 m作為生態(tài)廊道識別寬度(朱強(qiáng)等,2005),基于ArcGIS平臺對不同寬度的生態(tài)廊道建立緩沖區(qū)(表3)。當(dāng)生態(tài)廊道寬度為10 m時(shí),農(nóng)田是構(gòu)建廊道的主要景觀類型,占廊道總面積的58.58%;其次為林地,占廊道總面積的24.86%,表明農(nóng)田和林地對物種遷移和擴(kuò)散起促進(jìn)作用。生態(tài)廊道中草地占比為4.79%,園地僅占0.59%,建設(shè)用地在物種遷移過程中起著較大的阻礙作用,在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中占6.34%,未利用地占0.17%。
隨著廊道寬度增加,廊道中的農(nóng)田和林地占比呈下降趨勢。當(dāng)廊道寬度由10 m增至60 m,農(nóng)田、林地占比呈下降趨勢,建設(shè)用地比例反而上升。建設(shè)用地面積占比不斷增加,不利于物種在生態(tài)源之間的遷移和擴(kuò)散并增加生態(tài)廊道建設(shè)難度。因此,生態(tài)廊道規(guī)劃時(shí),不僅考慮適宜生物活動的廊道寬度,還應(yīng)考慮生態(tài)廊道寬度增加帶來的建設(shè)難度及建設(shè)成本。
3 " 討論
研究區(qū)水塘景觀存在空間配置不合理、水體富營養(yǎng)化、植物種類單一、結(jié)構(gòu)層次簡單、水岸硬質(zhì)化、水塘連通性較低等問題,影響水塘生態(tài)服務(wù)功能發(fā)揮和鄉(xiāng)村景觀生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。本文從水塘的空間配置、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、生境質(zhì)量以及景觀構(gòu)成4個(gè)方面提出水塘景觀生態(tài)優(yōu)化調(diào)控途徑。
3.1 " 水塘空間格局優(yōu)化策略
區(qū)域水塘形成主要與地形地貌、水資源分布、營建目的及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動等因素相關(guān)。地形地貌是水塘景觀形成的基礎(chǔ)條件,高海拔區(qū)域一般為山區(qū),高坡度區(qū)域的土質(zhì)穩(wěn)定性差,水塘建設(shè)條件較差。研究區(qū)大多數(shù)水塘分布靠近水源、低海拔水田集中區(qū)及居民點(diǎn)周圍。水塘空間格局優(yōu)化配置應(yīng)遵循以下原則:(1)以原地形為主,輔以微地形設(shè)計(jì);(2)為使生態(tài)服務(wù)功能最大化,新建水塘一般位于現(xiàn)有水塘75 m范圍外(呂明權(quán),2018);(3)考慮到水塘穩(wěn)定性,新建水塘不能建在坡度≥25°的位置。
研究表明,水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性較差,僅少數(shù)水塘位于匯水節(jié)點(diǎn)。為提高水塘雨水徑流攔截能力及自然水系間連通性,應(yīng)對原有水塘位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。本文以實(shí)現(xiàn)水文調(diào)控為主導(dǎo)功能并結(jié)合水塘空間格局優(yōu)化原則,綜合考慮地形、農(nóng)田、建造成本及難易程度等因素,新建水塘宜布設(shè)于低坡度、雨水匯集處及水系交匯的匯水節(jié)點(diǎn)處(圖6),以充分發(fā)揮水塘水文調(diào)節(jié)功能。本文水塘空間優(yōu)化目標(biāo)單一且優(yōu)化結(jié)果僅為理論分析,在今后的研究中,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)卮迕瘳F(xiàn)實(shí)需求、現(xiàn)實(shí)情況(如實(shí)際用途等)及當(dāng)?shù)厝宋木坝^(如用水習(xí)俗等),以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化。
3.2 " 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建議
生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是景觀格局中的骨架,提高水系廊道及生態(tài)廊道的連通性是恢復(fù)區(qū)域生態(tài)資源的基礎(chǔ)。針對水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性較差問題,應(yīng)疏通水網(wǎng)結(jié)構(gòu)。首先是疏?,F(xiàn)有灌溉溝渠或開挖新的連通溝渠;其次是結(jié)合半自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)以提高自然水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性;同時(shí),根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H水文情況實(shí)施生態(tài)修復(fù),提高地表徑流與河流、溝渠及水塘的水系連通。
基于潛在生態(tài)廊道景觀組成(表3),提出疏通生態(tài)廊道合理建議,針對不同景觀要素類型主導(dǎo)的生態(tài)廊道應(yīng)明確優(yōu)化側(cè)重點(diǎn)。以農(nóng)田為主的潛在生態(tài)廊道,構(gòu)建農(nóng)田防護(hù)綠地以確保生態(tài)廊道的穩(wěn)定性(高宇等,2019);以林地或草地為主的潛在生態(tài)廊道,應(yīng)通過“林-草-濕”一體化建設(shè)優(yōu)化生態(tài)廊道結(jié)構(gòu);以水域?yàn)橹鞯臐撛谏鷳B(tài)廊道,通過種植水生植被等方式,為廊道內(nèi)物種遷移提供更多可能性。
Chen等(2017)對水塘景觀連通性的研究為完善水塘生態(tài)網(wǎng)絡(luò)提供了思路。隨著生態(tài)空間規(guī)劃對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升提出新的要求,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)從單一生物保護(hù)目標(biāo)向多目標(biāo)復(fù)合方向發(fā)展,需考慮結(jié)構(gòu)和功能因素來優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。本文基于鎮(zhèn)域尺度,從生物、水文過程角度分別構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)、水生態(tài)網(wǎng)絡(luò),基于ArcGIS空間疊加,形成水塘的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與生境網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)塘間的有效連通,使生態(tài)系統(tǒng)整體穩(wěn)定發(fā)揮功能。
3.3 " 水塘生境質(zhì)量提升途徑
生境質(zhì)量影響鄉(xiāng)村生物多樣性、鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。水環(huán)境是影響水塘景觀質(zhì)量的核心要素;水岸及植物是生物繁殖、躲避捕食者或不利天氣條件、覓食以及在水生和陸地棲息地間遷移的場所(Oertli amp; Parris,2019)。因此,生境質(zhì)量提升應(yīng)從水環(huán)境、水岸空間及植物配置三方面進(jìn)行改善。
針對區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖污水、農(nóng)業(yè)面源污染及生活污染問題,應(yīng)控制漁業(yè)養(yǎng)殖肥料及農(nóng)藥的使用,通過設(shè)置生態(tài)塘組合處理系統(tǒng),以改善水塘水質(zhì);針對水岸硬質(zhì)化問題,在優(yōu)化過程中應(yīng)秉承柔性設(shè)計(jì)理念,通過種植植物軟化水岸,植物可為魚類、兩棲類提供棲息地(李波等,2014);針對一些養(yǎng)殖塘的硬質(zhì)陡岸,可在改造過程中將岸坡放緩,通過水岸植被構(gòu)建進(jìn)行生態(tài)化改造;針對水塘植物種類單一問題,應(yīng)盡可能選擇凈水能力強(qiáng)、耐污能力強(qiáng)、觀賞性好、后期維護(hù)簡單、維護(hù)成本低的多種本土植物(袁興中等,2021;李燕彬,2021);在植物種植設(shè)計(jì)上,應(yīng)分區(qū)種植,水岸區(qū)域以濕生草本植物和挺水植物為主,在水塘中種植沉水植物(熊元武等,2016)。
3.4 " 景觀構(gòu)成及優(yōu)化提升途徑
水塘景觀與周圍樹林、農(nóng)田、聚落及水系構(gòu)成獨(dú)特的鄉(xiāng)村景觀風(fēng)貌。水塘景觀優(yōu)化時(shí),應(yīng)注重與周邊的自然、農(nóng)業(yè)、聚落景觀緊密銜接。區(qū)域內(nèi)林、田、河、溝、渠、溪、塘景觀組合形式多樣,而集中式水塘與周圍自然水系存在水文連通,易形成小微濕地群模式(圖7)。相同區(qū)域內(nèi)小微濕地群比同等面積的湖泊能夠發(fā)揮更大的生物多樣性維持作用(Oertli et al,2002;Williams et al,2004)。構(gòu)建小微濕地群,確保了水塘之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)連通。
結(jié)合丘區(qū)鄉(xiāng)村景觀結(jié)構(gòu),提出“坡頂生態(tài)保護(hù)林-坡面農(nóng)田-坡底塘漁”的景觀模式、“坡頂蓄水塘-坡面農(nóng)田-坡底凈化塘”的梯塘農(nóng)業(yè)景觀模式(圖8)。模式中的水塘除了灌溉功能外,水塘中的植物、微生物還能起到凈化農(nóng)業(yè)面源污染的作用(李玉鳳等,2018);生態(tài)保護(hù)林則提高了景觀異質(zhì)性,為生物提供生境。因此,水塘景觀優(yōu)化時(shí),應(yīng)保留水塘周圍的雜木林、灌草叢并設(shè)置水流暗溝,以實(shí)現(xiàn)水塘、溝渠及水田間的連通,構(gòu)建多水塘系統(tǒng)景觀。
不同類型聚落與水塘景觀構(gòu)成不同單元結(jié)構(gòu),可發(fā)展“丘-塘-林-田-居”模式(圖9)。丘區(qū)的水塘功能主要有供水調(diào)控、污染凈化作用,在雨洪季節(jié)還起著滯洪緩流作用。此模式的組團(tuán)型聚落,可與水塘構(gòu)成內(nèi)嵌式單元結(jié)構(gòu);聚落外部旱地種植蔬菜、果樹,實(shí)行果-蔬間種方式;以景觀美化為向?qū)勐鋬?nèi)部原有水塘空間改造,塘基上種植鄉(xiāng)土果樹等,塘內(nèi)部種植水生植物;該模式的集中型、帶狀型、散布型聚落易與水塘構(gòu)成邊緣式或穿插式單元結(jié)構(gòu),針對這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升,將水塘改造成多功能耦合的景觀型水塘;通過對水塘基底進(jìn)行微地形重塑以增加生境異質(zhì)性,從而豐富水塘生物多樣性。
4 " 結(jié)論
(1)水塘空間分布受海拔、坡度、聚落及農(nóng)田分布共同影響,集中分布于低海拔(420.00~447.74 m)、低坡度(0~6°)、鄰近聚落(0~40 m)及農(nóng)田區(qū)域。
(2)水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系中,雨水徑流網(wǎng)絡(luò)為282條;匯水節(jié)點(diǎn)共199個(gè),目前僅有40個(gè)水塘位于匯水節(jié)點(diǎn)處。生態(tài)廊道和源地共同構(gòu)成區(qū)域生境網(wǎng)絡(luò),區(qū)域潛在生態(tài)廊道351條,主要由農(nóng)田與林地構(gòu)成。
(3)空間配置合理、生境質(zhì)量優(yōu)良、連通性高是優(yōu)化水塘景觀的重要途徑,可提高水塘景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,營造生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良的鄉(xiāng)村水塘景觀。
參考文獻(xiàn)
布仁倉,胡遠(yuǎn)滿,常禹,等,2005. 景觀指數(shù)之間的相關(guān)分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), (10):2764-2775.
程崢,李永勝,高微微,2011. 基于ArcGIS的DEM流域劃分[J]. 地下水, 33(6):128-130.
高宇,木皓可,張?jiān)坡?,等?019. 基于MSPA分析方法的市域尺度綠色網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建路徑優(yōu)化研究——以招遠(yuǎn)市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 39(20):7547-7556.
姜芊孜,俞孔堅(jiān),王志芳,2018. 基于SWMM的陂塘系統(tǒng)雨洪調(diào)蓄能力及應(yīng)用研究[J]. 中國給水排水, 34(11):132-138.
蔣啟波,2020. 重慶市梁平區(qū)小微濕地建設(shè)現(xiàn)狀及對策研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù), 40(13):174-175.
李波,杜春蘭,袁興中,等,2014. 反季節(jié)水位變動背景下的護(hù)岸功能型生態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J]. 風(fēng)景園林, (6):69-73.
李航鶴,馬騰輝,王坤,等,2020. 基于最小累積阻力模型(MCR)和空間主成分分析法(SPCA)的沛縣北部生態(tài)安全格局構(gòu)建研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 36(8):1036-1045.
李燕彬,2021. 城市小微濕地景觀植物配置技術(shù)初探——以北京市北辰中心花園小微濕地為例[J]. 現(xiàn)代園藝, 44(15):26-31.
李玉鳳,劉紅玉,劉軍志,等,2018. 農(nóng)村多水塘系統(tǒng)景觀結(jié)構(gòu)對非點(diǎn)源污染中氮截留效應(yīng)的影響[J]. 環(huán)境科學(xué), 39(11):4999-5006.
劉曉陽,魏銘,曾堅(jiān),等,2021. 閩三角城市群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析與構(gòu)建[J]. 資源科學(xué), 43(2):357-367.
劉楊靖,米珊珊,袁嘉,等,2017. 丘區(qū)涵養(yǎng)濕地生態(tài)設(shè)計(jì)研究——以三峽庫區(qū)墊江縣迎鳳湖為例[J]. 三峽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測, 2(2):45-52.
陸明,柳清,2016. 基于Archydro水文分析模型的城市水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)識別研究——以“海綿城市”試點(diǎn)濟(jì)南市為例[J]. 城市發(fā)展研究, 23(8):26-32.
駱浩雯,李勝,2019. 傳統(tǒng)池塘淡水魚類養(yǎng)殖場景觀化探索[J]. 建筑與文化, (2):180-181.
呂明權(quán),2018. 三峽庫區(qū)池塘系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)及空間配置研究[D]. 重慶: 中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院).
馬曉燕,王玉寬,傅斌,等,2016. 三峽庫區(qū)典型流域塘庫服務(wù)功能類型及空間分布[J]. 人民長江, 47(17):36-41.
蘇常紅,傅伯杰,2012. 景觀格局與生態(tài)過程的關(guān)系及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[J]. 自然雜志, 34(5):277-283.
熊元武,王中玉,何晨鳳,等,2016. 城郭河曹莊煤礦塌陷坑人工濕地工程設(shè)計(jì)[J]. 中國給水排水, 32(8):63-67.
徐婧,2015. 基于地表自然徑流保護(hù)的南方丘陵地區(qū)雨水廊道規(guī)劃設(shè)計(jì)[D]. 長沙:湖南大學(xué).
許乙青,劉博,黃嬌,2017. 南方丘陵地區(qū)城市規(guī)劃地域性應(yīng)對策略[J]. 規(guī)劃師, 33(11):85-93.
袁興中,杜春蘭,袁嘉,2017. 適應(yīng)水位變化的多功能基塘系統(tǒng):塘生態(tài)智慧在三峽水庫消落帶生態(tài)恢復(fù)中的運(yùn)用[J]. 景觀設(shè)計(jì)學(xué), 5(1):8-21.
袁興中,杜春蘭,袁嘉,等,2019. 自然與人的協(xié)同共生之舞——三峽庫區(qū)漢豐湖消落帶生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生態(tài)實(shí)踐[J]. 國際城市規(guī)劃, 34(3):37-44.
袁興中,袁嘉,胡敏,等,2021. 順應(yīng)高程梯度的山地梯塘小微濕地生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 中國園林, 37(8):97-102.
趙暉,陳佳秋,陳鑫,等,2018. 小微濕地的保護(hù)與管理[J]. 濕地科學(xué)與管理, 14(4):22-26.
朱強(qiáng), 俞孔堅(jiān), 李迪華. 2005. 景觀規(guī)劃中的生態(tài)廊道寬度[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), (9):2406-2412.
Biggs J, Walker D, Whitfield M, et al, 1991. Pond Action: Promoting the Conservation of Ponds in Britain[J]. Freshwater Forum, 1(2):114-118.
Chen C, Meurk C D, Jia Z, et al, 2017. Incorporating Landscape Connectivity into Household Pond Configuration in a Hilly Agricultural Landscape[J]. Landscape amp; Ecological Engineering, 13(1):1-16.
Chen W, He B, Nover D, et al, 2019. Farm ponds in southern China: Challenges and solutions for conserving a neglected wetland ecosystem[J]. The Science of the Total Environment, 659:1322-1334.
Decout S, Manel S, Miaud C, et al, 2012. Integrative approach for landscape-based graph connectivity analysis: a case study with the common frog (Rana temporaria) in human-dominated landscapes[J]. Landscape Ecology, 27(2):267-279.
Downing J A, 2010. Emerging global role of small lakes and ponds: little things mean a lot[J]. Limnetica, 29(1):9-24.
Garrett-Walker J, Collier K J, Daniel A, et al, 2020. Design features of constructed floodplain ponds influence waterbird and fish communities in northern New Zealand[J]. Freshwater Biology, 65(12):2066-2080.
Joly P, Morand C, 2003. Habitat fragmentation and amphibian conservation: building a tool for assessing landscape matrix connectivity[J]. Comptes Rendus Biologies, 326(1):132-139.
Oertli B, Joye D A, Castella E, et al, 2002. Does size matter? The relationship between pond area and biodiversity[J]. Biological Conservation, 104(1):59-70.
Oertli B, Parris K M, 2019. Review: Toward management of urban ponds for freshwater biodiversity[J]. Ecosphere, 10(7):1-10.
Williams P, Whitfield M, Biggs J, et al, 2004. Comparative biodiversity of rivers, streams, ditches and ponds in an agricultural landscape in Southern England[J]. Biological Conservation, 115(2):329-341.
(責(zé)任編輯 " 萬月華)
Construction and Optimal Regulation of a Rural Pond Ecological Network
PAN Yuan‐zhen1,2,3, YUAN Xing‐zhong2,3, WANG Fang2,3, ZHOU Li‐lei4, ZHANG Dan2,3, YU Xian‐huai5
(1. Guizhou Zhonggui Environmental Protection Technology Co. Ltd, Guiyang " 550000, P. R. China;
2. Faculty of Architecture and Urban Planning, Chongqing University, Chongqing " 400030, P. R. China;
3. Research Center for Ecological Restoration and Control of Water Level Fluctuating Zone in the Three Gorges Reservoir Area, Chongqing University, Chongqing " 400030, P. R. China;
4. Architecture and Urban Planning, Chongqing Jiaotong University, Chongqing " 400074, P. R. China;
5. Chongqing Liangping Wetland Protection Center, Chongqing " 405225, P. R. China)
Abstract:A long-term lack of attention and protection of ponds has led to their gradual loss. It is therefore important to delineate ecological networks of ponds and propose an optimal regulatory path for regional pond landscape planning and protection. In this study, Renxian Town in Liangping district of Chongqing City was selected for a case study, and we explored the spatial distribution of ponds in the area and delineated the ecological network of ponds using spatial statistical analysis, landscape pattern indexing, hydrological analysis, landscape gradient analysis and a minimum consumption distance model. On this basis, a pond landscape ecological regulation approach was optimized for each pond, along with the current situation of the pond. The study was based on remote sensing imagery and elevation data in 2019 of Liangping district, and factors from nature, production and society aspects were selected for the analysis of the spatial distribution of the ponds. Results show that: (1) The spatial distribution of ponds was deeply influenced by factors such as elevation, slope and settlements, and the ponds were concentrated in areas of low elevation (420.00-447.74 m), low slope (0-6°) and adjacent settlements (0-40 m); (2) The construction of an aquatic ecological and habitat network aimed to provide water pond connectivity. Pond patches, catchment nodes, natural water systems and stormwater runoff together constituted the water ecological network. There were 282 rainwater runoffs and 199 catchment nodes in the ecological network, and only 40 ponds were in the catchment nodes at present. In the habitat network system, there were 351 potential ecological corridors, primarily made up of agricultural land and woodland; (3) The ecological regulation of pond landscapes should be optimized from four aspects: reasonable spatial configuration, ecological network connectivity, high quality habitat and landscape composition. Our research results provide a reference for managing and protecting pond landscapes, constructing micro-wetlands and improving the rural environment.
Key words:rural pond; landscape pattern; ecological network; optimized regulation; Renxian Town