1农业景观规划

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[1].针对各种日趋严重的农业和土地退化问题,农业、环境、地理等领域的专家重新考虑土地利用与土地覆盖的结构调整.农业经济领域的专家学者侧重从市场效益和农业技术角度出发,依靠农业科技成果,发展各种新型农业模式.环境和地理等领域学者的反应主要是规划设计一些富有特色的新型农业模式,如有机农业、生态农业、精细农业等.任何农业模式,在很大程度上均可表现为一定的土地利用方式及其组合,即农业景观空间结构.事实上,具体农业模式的规划和设计往往均可视为土地/景观规划问题.然而,不论其意义有多重要,这些规划和设计,实际上多具区域实用和偶然性,带有普遍意义的新景观空间配置结构还难以形成.以景观生态学为理论基础,通过规范的方法和途径进行各类农业景观规划势在必行.

2原理与方法

2.1景观生态学原理

景观尺度上的生态学研究已有较长的历史.但只是近期这种研究才被应用于实践领域且正在形成一个密切相关的理论体系.对景观生态学一般原理,已有作者从不同角度进行过总结.美国学者Forman和Go-dron[2]主要立足于生态学角度提出景观生态学的7条基本原理,Risser等[8]提出主要针对尺度的5条基本原则,中国学者肖笃宁(1993)根据相关学科理论,提出景观生态学的7大理论基础.这些对景观生态学基础理论及体系的创立,无疑都有明显的开拓意义,但作为体现学科本质和特色的基本原理,它们还有必要进一步抽象和完善.基本原理是学科本质特征的反映,是其最为重要的理论问题.景观生态学起源于地理学与生态学观点的相互综合,它的基本特点表现为由地理学、生态学为主的多学科交叉.由此,作者认为景观生态原理至少应包括3个方面的内容:综合整体论、水平异质性———空间结构及垂直异质性———相互关联.具体划分为:整体性原理、时空尺度与等级层次原理、镶嵌稳定性与生态控制原理等3项,并可视之为景观生态学的基本原理体系(图1).

2.2农业景观的生态规划与设计

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[4],显然,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.狭义农业景观,即农田景观是草地、耕地、林地、树篱及道路等的镶嵌体,表现为有机物种生存于其中的各类碎化栖地的空间网格[9].农业景观的规划设计实践中,处理很多具体问题时都需要应用景观生态学原理和理论.譬如,田块斑的大小和形状、防护林网眼规模、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等.事实上,它们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[7].从景观生态学角度看,除去常规农业第一性生产功能外,农业景观还具有一个重要的功能,即宏观环境背景功能,这也是目前农业景观倍受关注的原因之一.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和廊的设计.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.景观生态规划与设计是景观生态学结合实践的应用方向,是实现区域可持续发展的空间途径[6].景观规划设计与以往单目标的规划设计有本质的不同,主要体现在它将景观作为“资源”并从“整体”上看待,并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.农业景观的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,更强调景观供人类观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的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.景观规划设计与区域持续农业在根本目标上完全一致,其多目标性兼顾持续农业的生态持续性、经济持续性(如强调资源配置)与社会持续性(如关注未来).农业同其它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(如将人类需求与景观的自然特性与过程相联系).而且,规划设计本质上是对资源进行空间配置,所以可将景观规划设计作为区域持续农业景观实现的空间途径[10].相同于其它内容的景观生态规划,农业景观的规划设计是运用景观生态原理,结合考虑地域或地段的综合生态特点及具体的目标要求,构建一个空间结构和谐、生态稳定、社会经济效益理想的区域农业景观系统.保障做到这一点,本项研究在整个工作过程中自始至终贯彻如下几项原则:适宜面积原则;类型多样性原则;景观单元关联原则;空间结构协调原则.

3案例与结果

3.1研究区地理背景

涿鹿盆地位于河北省涿鹿县北部,为新生代断陷盆地.其西北部为中低山地,南部为低山丘陵,从北向东南以洋河为界,大体上呈三角形(其中西南部向南延伸较多),境内有中低山、丘陵、盆地、河漫滩、阶地等多种地貌类型.基本属于温带半干旱大陆性季风气候,四季分明、光照充足、热量较少,降水少而集中于夏季、大风多而集中于冬春.水资源比较丰富,自西向东横穿盆地南部的桑干河是其主要水系.土层深厚,土壤肥沃,以灌淤土和水稻土为主.植被类型多样,以玉米、春小麦、水稻等作物以及葡萄、苹果、梨等林果为主,天然植被仅分布在盆地的西北中低山地、南部低山丘陵.本区面积44158hm21),人口21.58万人,土地利用类型以耕地、园地及居民点工矿用地为主.经济以农业为主,粮食、蔬菜种植,干鲜果生产为其主要发展方向.本区近京津及张家口,具有较好的市场区位条件.农田建设水平高,水利设施完善,灌溉面积占耕地87.3%.农业机械化水平较高,灌溉、耕翻、运输、脱粒及加工大部分实现了机械操作.农业技术推广较快,地膜、大棚等栽培及品种引进技术得到广泛应用.总体而言,本区经济技术文化较为发达,农业生产水平较高,位置优越,交通便利,具有发展农业的先天优势.可以认为,本区为典型的农业景观,其未来利用应以农业为主.

3.2研究区的总体规划目标

尽管本区背景景观具有明显的农牧过渡特征,但在目标景观尺度上,仍属典型的农业景观,景观生态过程以农业土地利用为主.景观生态主导过程是确定景观利用方向的主要依据.本区目标景观生态过程以农业土地利用为主,自然退化过程(包括水土流失、风蚀沙化及盐渍化)及城市化过程次之.这一特性决定本区景观利用应以农业生产为中心,兼顾生态环境保护与其它产业发展.综上所述,本区景观利用应以农业生产为主,环境保护为辅.在保持农业资源、环境不致退化的前提下,最大化农业产量、质量、效益是本区景观利用的基本目标.此外,在保证基本农田和农业产量的前提下,也应大力发展其它产业.具体来说,粮食、蔬菜与水果生产既要保证本区消费需求,又要完成粮食上缴任务以及提供较多的水果、蔬菜境外出口;环保要将治理与开发相结合,不仅不能使退化过程损害农业,还要以开发养治理,以治理保生产;在保证农业生产的前提下,推进城市化进程.

3.3区域农业景观的功能分区

研究区主要景观类型有:针叶林地、山地灌丛草坡、缓坡耕地、梯田耕地、果园、各级道路、居民点及人工水面等.其空间结构表现为以涿鹿盆地中心居民点(涿鹿县城镇)分别为中心的环带状格局.受制于地形和人文区位因素,从中心向外依次为:居民点———川平原———台耕地、梯田耕地、缓坡耕地———果园———次生林和灌丛草坡等景观类型,这也构成整个研究区农业景观的空间结构.显然,这种结构既有对自然景观生态合理利用的基础,又具一定的景观美学价值.三大功能区自盆地边缘向盆地内部呈环带状过渡,以内层的农业耕作景观为主.生态环境保护景观的水土流失过程在不采取措施的情况下,将同中部经济园林景观的水土流失一道对自身构成威胁,而经济园林景观的水土流失在不采取措施的情况下,又将会对农业耕作景观产生影响.就啮齿类动物的活动来说也有从天然景观向农田入侵的倾向.从环境保护、生产效益并重到农业生产的景观功能分区,目的在于适应这种景观过程的空间分配,抑制各功能区之间的上述关联.尤其是中部景观既行生产功能,又具环境保护功能,还对水土流失、有害物种入侵起到缓冲作用,保护了内层景观.

3.3.1生态环境保护功能区

(1)位置、范围:分布在最灌渠以外(即七一大渠、桑南一干渠控制范围以南,劈山大渠控制范围以西、北)与区界之间,控制面积19223hm2.(2)功能:主要执行生态环境保护功能.大力发展水土保持林,努力提高植被覆盖率,是本区开发利用的方向.在立地条件较好处,以植树造林为主,较差处则先要封坡种草,为将来造林做准备.(3)依据:地形以低山丘陵为主,坡度较陡,不适于农业开发.景观过程以水土流失、植被覆盖减少(人为樵采、放牧等干扰所致)等退化过程为主,必须将生态环境保护置于首要地位.同时,灌溉水无法到达,天然降水少且难以拦蓄利用,没有生产保证.

3.3.2经济园林功能区

(1)位置、范围:分布在生态环境保护功能区以内,大致在惠民北灌渠、桑南三干渠以外.控制面积14149hm2.(2)功能与利用方向:主要执行经济林生产功能,兼顾环境保护功能.坚持以葡萄、苹果、梨等水果生产为主,适当发展大枣、核桃、杏扁等干果以及其它经济林生产,提高园林的经营、管理水平,使本区成为以境外出口为主多种经营的高效益的水果基地,是本区的农业发展方向.坚持土地利用与改良、建设相结合.坚持沟、谷、坡综合治理,遏止水土流失,弥补灌溉水不足.总之,这种功能设计,目的在于既遏止水土流失等不利过程,又尽量最大化经济效益,达到生物生产与环境服务功能的统一.(3)依据:灌溉水有一定保证率,为产量的稳定提供保障;地形以山前黄土低丘、台地或洪积扇为主,坡度较缓,适于耕种;土层深厚,土壤较肥,有助于提高生产力;景观过程以果园经营及农田改造建设为主,尽管天然状态下水土流失较为严重,但目前大部分地区得到初步抑制.

3.3.3农业耕作功能区

(1)位置、范围:分布在经济园林功能区以内.控制面积10786hm2,为本区景观的核心.(2)功能与利用方向:执行种植业生产功能.其发展方向为商品粮和主要面向京津的副食品基地,以高产、高质、高效农业为发展目标.具体实现途径为:合理安排农、牧、副结构,以粮食和蔬菜生产为主,适当增加或加大油料、经济作物比重;选择、引进、推广适于本地的高产、优质品种;充分利用景观的空间镶嵌与多熟种植原理,合理组合作物的空间结构,适当安排轮作顺序,逐步扩大间、套、带面积,提高复种指数;引进推广先进耕作经营管理技术,提高集约化程度;完善防护林、灌渠网络,做到排灌结合,旱涝保收;严格控制非农建设滥占耕地,在保证基本农田不减少的前提下,加强改造措施,提高土壤肥力.(3)依据:灌溉水有可靠的保证率;土地平整,土层深厚,土壤肥沃;景观过程以种植业耕作经营为主,土地改良为辅,城市化有一定发展,但不会对农业构成威胁.

3.4各功能区内部的结构规划与设计

3.4.1经济园林功能区结构

在经济园林功能区内,根据现状景观的组合格局、景观单元间的细微过程差异及其空间关联、未来变化趋势,可将本区的空间结构作如下安排:桑干河以北自成一片、桑干河以南大致以涿矾公路为界分为东西两部分,可分别称为桑北、西南、东南单元.三区的控制面积分别为30.93、66.10和4446hm2.桑北单元外接生态环境保护功能区,内联农业耕作功能区.其粮食、蔬菜的供给依赖耕作区,而自身的水果产品又可在一定程度上满足耕作区的需要;生态环保区的水土流失对其有一定威胁,而自身土地的改造尤其是引洪淤灌又与生态环保区密切相关.考虑到本区盛行西北风,而目前防护林带基本平行于这一风向,可沿劈山大渠新建一条防护林.这样既能防止风沙,又可在一定程度上割断某些动物对果园的入侵路线,同时也因避免选择新地址而节约土地.东南、西南单元与生态环保及耕作功能区的联系与此类似.就两大单元之间而言,东南单元成熟的果品栽种技术与优质品种可向西南单元就近输出,西南单元过剩的粮食可向前者供应.考虑到两大单元功能与地域上的接近,可沿它们的交界,即涿矾公路布局果品加工企业.这样做既可方便区内运输,又利于境外调运.

3.4.2农业耕作功能区结构

本区景观过程以作物生产为主,具有较大的一致性,可视为一个整体单元.本区的结构设计就针对这一整体单元.水浇地为基,城乡建设用地、灌溉水田以及局部园地等为斑,灌渠、树篱、道路、河流等为廊的斑、廊、基空间镶嵌格局是规划区的基本结构.鉴于本区以西北大风居多,营造防护林带应以东北-西南方向为主.目前这一方向仅有惠民北渠一条林带,宜增加一到两条林带,一条大致沿单家堡-上太府-赤脚寺-尹文屯-苑庄一线,一条大致沿大姚庄-南庄-辛兴堡一线.适当扩大水稻种植面积(水田面积),控制城乡建设用地尤其是农村居民点用地扩张,继续完善道路、灌渠建设(尤其是较大居民点之间的交通联系,灌溉排水体系)以改善景观之间的空间联系,扩建、完善树篱体系以充分发挥其阻挡风沙功能,是未来景观建设的方向.

3.5典型景观单元设计

3.5.1桑北果园单元

现状景观呈粮食、果园、荒地镶嵌,粮食作物占明显优势.景观过程以土地改造为主,农业耕作利用为辅.另外,水土流失也不容忽视.土壤与水分要素(土层厚薄不均,多含砾石,质地轻壤,水分不足),对耕作构成根本性限制.现状耕作水平低,种植业生产潜力小.景观不稳定,农业利用中存在明显的果园取代耕作的趋势.近期以农田改造建设为主,农业生产为辅,未来以干鲜果生产为主导方向.首先平整土地、排除砾石、引洪淤灌,以保持水土、提高肥力、改善耕作条件;在改造的基础上,暂时实施果粮间作,逐步扩大果园比重,水分条件较好者,重点发展苹果、梨等水果,水分条件较差者以大枣、核桃等干果为主,直至建成生产多样、干鲜果兼营的果品基地.条件较差、不宜大面积改造土壤的地方要强调点状改造,挖坑填土浇水,直接栽种果树.

3.5.2东南果园单元

现状景观呈现粮食作物主要散布在果园北缘或零星点缀于大面积果园间的格局.景观过程以果园经营维护为主,土地改造为补充,园地蚕食耕地过程趋于完成,水土流失初步得到遏止.桑南二干渠以外坡度较陡,灌溉水无可靠保证,干旱和水土流失对本区生产有影响.景观相对稳定,变化不明显.品种单一,景观多样性程度低.完善和深化以葡萄为特色的水果基地建设,是本区的发展方向.主要途径:用优质水果品种全面取代种植作物;推广、引进适于本区的优质高效益品种,逐步淘汰普通品种;适当增加新品种,重视不同品种的空间搭配,改变单一品种经营方式;平整土地,扩建灌渠,注重培肥,坚持开发式综合治理,以利用带动改造,彻底消除土壤侵蚀和干旱,使其成为高产稳产的优质水果基地;大力发展果品加工,提高水果经济效益.

3.5.3西南果园单元

现状景观呈果粮间作镶嵌,比例接近,水肥空间配置差异较大.景观过程以生产经营为主,坡麓地带有水土流失发生.水分不足、肥力不高构成较大限制.景观相对不稳定,园地有逐步取代耕地的趋势.利用方向应以农林生产为主.首先要合理搭配粮食作物和果树的空间结构:在七一大渠以外无灌溉水的地方,全部栽种果树,适当扩大干果比重;在桑南一干以外七一大渠以内灌溉水无可靠保证的地方,以果园逐步替代耕地,以苹果、梨等水果为主;桑南一干以北水肥配合较好地方,稳定粮食种植面积,严格控制果园面积,以粮食生产为主;在特定地块中,要注意果园与粮食之间、果园与粮食内部作物的比例、距离,相互的组合镶嵌方式等.在发展生产的同时,积极改良土地:进一步发展水利、水保事业,修筑梯田、土石谷坊抑制土壤侵蚀,开挖扩建水利排灌渠系,洪淤改土,培育肥力.

3.5.4典型耕作单元

依据限制本区农业生产的限制要素———水分,可将本区典型农业景观即基质设计为果粮、水旱间作的立体农业模式.在地势较高,灌溉水不能到达的地方栽种果树以利用其强大的根系吸取深层水分,在地势较低有充足水分保证的地方种植水稻,在二者之间靠灌溉维持的地方种植玉米、小麦等旱作作物,以充分利用农业资源,提高农业生产效益.

3.5.5盐渍化单元

针对盐渍化区地形高低起伏,地下水埋深深浅不一的景观格局,可用“挖低垫高”的办法改造土壤.即在地势较低,地下水位较高的地段,适当挖深土壤,向周围较高处堆垫,将低处改造为稻田,局部积水较深、规模较大、排水不畅、难以改为稻田的洼地改造为渔塘,而周围高地改造为水浇地.针对盐渍化过程的关键环节,合理安排排水沟,使高处水浇地向低处稻田排水,低处稻田向渔塘排水.尽量利用机井,抽引本地地下水作灌溉水,实行排灌并举,这样做既有利于降低地下水位,又可促进水分循环,加速土壤脱盐过程.在高处水浇地引水灌溉(尤其是引洪淤灌),以覆盖、排水等方式消除盐碱,低处水稻田用灌溉水(包括高处排水)冲洗,以溶解并排除过量盐分.新改造地可种植绿肥,或耕种、休闲交替进行,已改造地要早耕晒垄,增施有机肥,以改善土壤结构,提高地温、肥力,促进土壤脱盐.

4结语

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[11],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使得其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[5].景观生态规划是一个需要建立在系统的景观生态分析基础上的规划体系.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[3];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.