城市生态环境规划中的空间异质性与景观过程原理

2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：在景观中空间异质性的增加，一般会增加景观中生态流的发生，因此人类改造景观的一个途径就是适当增加景观异质性，以获得更多的效益（生态流）。空间异质性与景观过程原理可为景观规划与管理提供理论指导。景观中生态流的时间特征与空间范围的差异性，使景观中不同类型的流形成速度、范围的差异性，并影响景观的异质性。人是景观中生态流的主要媒介，其作用范围和作用效果远远大于其他自然因素。

空间异质性（spatial heterogeneity）是景观中生态客体空间不均匀分布的结果，直观上形成了景观格局（landscape pattern）。景观生态学中的格局多指空间格局，即缀块体和其他组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。

过程强调事件或现象发生、发展的程序和动态特征。景观生态研究中常常涉及的生态过程包括种群动态、种子或生物有机体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环等。景观的生态过程既是一种景观的塑造过程，同时也是一个体现景观功能的过程。

景观过程的发生与景观异质性互为因果。在景观中空间异质性的增加，一般会增加景观中生态流的发生，因此人类改造景观的一个途径就是适当增加景观异质性，以获得更多的效益（生态流）。当然，景观异质性的增加对景观过程的影响不是一个线性过程，一个景观的异质性水平应该维持在一定的范围内，否则景观的稳定性就会遭到破坏。空间异质性与景观过程原理可为景观规划与管理提供理论指导。

1.景观要素间的相互作用

景观中各生态要素间存在密切的联系，包括不同景观要素间的相互转化以及景观要素间的物质、能量流动。这些景观要素间的相互作用最集中地体现在景观边界上，因此景观要素边界是景观功能和景观过程的重要环节。

景观要素间的相互作用包括直接相互作用和间接相互作用两种形式。直接相互作用包括景观要素间的物质流、能量流和信息流。景观中生态流的时间特征与空间范围的差异性，使景观中不同类型的流形成速度、范围的差异性，并影响景观的异质性。随空气流发生的土壤风蚀所导致的土壤流与通过水分流动发生的土壤流在同一景观中可能同时存在，但风蚀搬运的距离明显要大于水蚀的范围，其对景观影响的尺度也就更大。

2.基本耦合机制

1）耦合媒介

景观中的能量、养分和多数物种都可以从一种景观要素迁移到另一种景观要素，没有一个是静止的，这些运动或流动取决于五种主要媒介物或传播机制：风、水、飞行动物、地面动物、人。人是景观中生态流的主要媒介，其作用范围和作用效果远远大于其他自然因素。人在景观中通过廊道、容器、各种运输工具实现对景观中生物及其他物质的传播和转移。

2）驱动力

在景观水平上有三种机制驱动各种生态功能流的发生，即扩散机制、物质流机制、运动机制。狭义上的扩散是指溶解物质从高浓度区向低浓度区的运动，物质通过自身的布朗运动做不规则的运动。扩散的结果使物质在空间分布上趋于均匀，扩散的速度与物质种类和浓度差异有关。广义地讲，物质在景观中的随机运动就称为扩散，如植物种在景观中的传播基本上是一个随机过程。但对于随机过程的认识应保留灵活性，景观中可能存在一些过程，在某一时空尺度上是随机的，但在更大或更小的尺度上完全是另外的过程。物质流是指景观中物质沿能量梯度从一处向另一处的运动。风、水流、土壤流是典型的物质流。物质流相对于扩散而言更具有方向性，是一种单向运动，而且基本上是可预测的。运动则是指物体能消耗自身能量完成的从一处到另一处的移动，动物和人都具有利用自身能量进行运动的特征。

3.城市景观的异质性

景观异质性是指景观内各要素之间的差异性，有时也指景观要素内部的差异性。城市景观是以人类干扰为主形成的景观，其景观异质性更强。从空间格局来看，城市是由异质单元所构成的镶嵌体。城市景观的异质性主要是由人工产生的，街道和街区共同构成城市景观的基质，此外还有公园和大面积绿地，这些基质本身也是由不同大小的斑块、廊道所组成的。从生态系统的性质来看，城市景观主要由两类生态系统构成，一是只能维持简单营养结构的自然生态系统，二是以人为主体的人工生态系统。(www.chuimin.cn)

1）城市景观的空间异质性

从二维平面来考虑，城市中的公园、道路、广场及人工构筑物等性质各异，功能各不相同。公园和绿地系统中多以人工栽培的观赏植物及人工挖掘的水体为主，发挥着重要的生态、社会功能，是城市的“肺”。作为绿地的斑块，由于植物种类不同，也形成了各具外貌的绿地异质性。道路、街道网络起通道作用，它们贯穿于整个城市景观，形成了许多引进斑块。正是这些道路、街道网络增加了城市景观的破碎性和异质性。此外，城市景观分为商业区、工业区、住宅区及文化区等，各功能区的性质不同，对城市景观的效果也不同。就某一景观要素而言，其内部也存在景观异质性。如公园内有水体、树林、草坪、建筑、硬质铺装场地等，这些不同性质的地块组合在一起形成了人们娱乐、休息和游憩的良好景观。

从垂直梯度上来看，城市是一个高度人工化的景观，高楼林立，因此使城市景观粗糙度大，在垂直梯度上的空间异质性强。城市景观在垂直梯度上的异质性，一方面表现为尺度的差异，建筑物因高度不同而呈现出垂直方向的参差不齐。另一方面，也表现为空气构成上的异质性。城市景观中，一般情况下人多车多，使得近地面空气中尘埃、CO、NO2及SO2等浓度较高，并有随高度升高而浓度逐渐降低的趋势。

2）城市景观的时间异质性

时间异质性是物质空间随时间的推移所表现出来的不均匀性，同时空间异质性也会导致时间的异质性。如南侧开花时间早于北侧，这种由于空间异质性导致的时间异质性延长了城市植物的开花期，为城市增添了一份美丽。

3）城市景观异质性的保护与维持

异质性是热力学的产物，同时也是不同地区间流的源泉，异质性导致系统的复杂性与多样性。正是由于景观异质性的存在，才形成了景观内部的各种生态流，从而使景观生机勃勃，趋于稳定。城市景观同样需要较高的异质性，维持和提高城市景观的异质性对城市景观的生态平衡、城市的可持续发展具有重要意义。

（1）保护城市景观中的敏感区。城市景观中的敏感区包括：①生态敏感区，如城市的河流水系、滨水地区、山地土丘、稀有植物群落、部分野生动物栖息地等；②文化敏感区，是指城市中具有特殊或重要历史文化价值的地区，如烈士陵园、文物古迹、特色建筑等；③资源生产敏感区，如新鲜空气补充区、土壤维护及水源涵养区等；④自然灾害敏感区，如易引发洪患的滨水区、地质不稳定区、空气严重污染区等。

（2）完善现有景观结构。城市景观是一个高度人工化的景观，建筑物斑块及道路廊道占优势，而绿地斑块及廊道很少，因而产生了严重的失衡现象，这样的结构影响了城市景观的生态负荷，带来了空气污染、水质下降等环境问题。因此，改善城市景观结构，应增加绿地廊道及绿地斑块的数量，根据城市现状确定最佳位置和面积，尽量使其较均匀地分布于城市景观中，并注意保护和恢复城区、城郊河流水系的自然形态。

（3）增加城市景观的多样性。各地城市绿地系统建设中，喜欢盲目仿效西方的规整式、大草坪的绿化手法，其实这种模式早已被西方批判和反对。街道绿化行道树种植也是接近纯“孤植”的方式，树与隔离带间虽有一些植被，但因花坛宽度窄，植物配置千篇一律，结构简单，作用不大。因此，应放弃过去那种追求干净整齐、精心修饰的以视觉美为主的精致景观设计方法，而代之以多元化、多样化，追求整体生产力和系统稳定性，符合生态学规律的有机景观设计法，植物种类要多样化，街道道路两旁应根据环境条件的不同而处理成块状或带状，与周围绿地相结合。

（4）增加绿地斑块内部的异质性和连通性。一个斑块作为一个系统，它本身也应具有更小尺度的异质性才能使其本身保持稳定。在绿地斑块中增加内部形式的多样化，如公园内应有湿地、草坪、稀树草坪及树林等，树林也应有乔、灌、草的合理搭配。

城市生态环境规划中的空间异质性与景观过程原理

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