農業景觀規劃與設計探析
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最近幾十年,集約化經營方式已經導致了傳統農業景觀中生物棲地多樣性的降低和自然景觀的破碎化,土地利用和土地覆蓋方式的變化使得農業景觀的美學和生態效益遭受嚴重損害[1].針對各種日趨嚴重的農業和土地退化問題,農業、環境、地理等領域的專家重新考慮土地利用與土地覆蓋的結構調整.農業經濟領域的專家學者側重從市場效益和農業技術角度出發,依靠農業科技成果,發展各種新型農業模式.環境和地理等領域學者的反應主要是規劃設計一些富有特色的新型農業模式,如有機農業、生態農業、精細農業等.任何農業模式,在很大程度上均可表現為一定的土地利用方式及其組合,即農業景觀空間結構.事實上,具體農業模式的規劃和設計往往均可視為土地/景觀規劃問題.然而,不論其意義有多重要,這些規劃和設計,實際上多具區域實用和偶然性,帶有普遍意義的新景觀空間配置結構還難以形成.以景觀生態學為理論基礎,通過規范的方法和途徑進行各類農業景觀規劃勢在必行.
2原理與方法
2.1景觀生態學原理
景觀尺度上的生態學研究已有較長的歷史.但只是近期這種研究才被應用于實踐領域且正在形成一個密切相關的理論體系.對景觀生態學一般原理,已有作者從不同角度進行過總結.美國學者Forman和Go-dron[2]主要立足于生態學角度提出景觀生態學的7條基本原理,Risser等[8]提出主要針對尺度的5條基本原則,中國學者肖篤寧(1993)根據相關學科理論,提出景觀生態學的7大理論基礎.這些對景觀生態學基礎理論及體系的創立,無疑都有明顯的開拓意義,但作為體現學科本質和特色的基本原理,它們還有必要進一步抽象和完善.基本原理是學科本質特征的反映,是其最為重要的理論問題.景觀生態學起源于地理學與生態學觀點的相互綜合,它的基本特點表現為由地理學、生態學為主的多學科交叉.由此,作者認為景觀生態原理至少應包括3個方面的內容:綜合整體論、水平異質性———空間結構及垂直異質性———相互關聯.具體劃分為:整體性原理、時空尺度與等級層次原理、鑲嵌穩定性與生態控制原理等3項,并可視之為景觀生態學的基本原理體系(圖1).
2.2農業景觀的生態規劃與設計
對景觀生態學而言,任何形式的農業活動都必然落實在具體的地域空間上,構成各類農業景觀.這種空間特征,是應用景觀生態學原理方法于農業景觀規劃和設計實踐中的基本前提.同時,農業景觀規劃和設計的最終成果也必然表現為空間格局合理的具體農業景觀.特定區域農業景觀的規劃和設計,既包括具體農業景觀單元的研究,也包括確定這些單元區位的區域農業景觀功能區劃研究.農業景觀的規劃和設計在很大程度上是個景觀生態學原理的實際應用問題[4],顯然,可以直接運用近幾年迅速發展的景觀生態規劃和設計的一系列原理和方法.狹義農業景觀,即農田景觀是草地、耕地、林地、樹籬及道路等的鑲嵌體,表現為有機物種生存于其中的各類碎化棲地的空間網格[9].農業景觀的規劃設計實踐中,處理很多具體問題時都需要應用景觀生態學原理和理論.譬如,田塊斑的大小和形狀、防護林網眼規模、水系廊道的寬度和連接度、自然干擾的頻度和分布、異質景觀單元的特征等等.事實上,它們通常對農業景觀的生物生產和各種過程起著決定性的影響[7].從景觀生態學角度看,除去常規農業第一性生產功能外,農業景觀還具有一個重要的功能,即宏觀環境背景功能,這也是目前農業景觀倍受關注的原因之一.實踐中,景觀規劃的主要問題在一定程度上可以歸結為是適應地方物種個體生態需求而對斑和廊的設計.目前對這種復雜而困難的任務的反應,首先是假設現存的景觀生態原理是合理的,科學的農業景觀規劃和設計就是對這些原理的具體運用過程,即“黑箱方法”的運用.另外一個做法是強調景觀單元及其組合結構與特定的物種制約關系,認為不可能將景觀設計得適宜所有的棲居者,但必須明確核心物種以使設計能夠滿足一些已知的需求.這些物種數量雖少,但卻具有突出的生態重要性.目前,相類學科的發展水平使這種特殊物種設計法具有比較廣泛的應用范圍.
它與“黑箱假設法”有可能成為較通用的研究方法.景觀生態規劃與設計是景觀生態學結合實踐的應用方向,是實現區域可持續發展的空間途徑[6].景觀規劃設計與以往單目標的規劃設計有本質的不同,主要體現在它將景觀作為“資源”并從“整體”上看待,并將人類需求與景觀的自然特性與過程相聯系,主要關注宏觀尺度上的資源配置.農業景觀的規劃設計不僅關注景觀的“土地利用”、“土地肥力”以及人類的短期需求,更強調景觀供人類觀賞的美學價值和景觀作為復雜生命組織整體的生態價值及其帶給人類的長期效益.同時,景觀規劃設計中的景觀不僅要以現在的格局,而且要以新的格局為各種生命形式提供持續的生息條件.景觀生態規劃設計的中心任務就是創建一個可持續發展的整體區域生態系統.景觀規劃設計與區域持續農業在根本目標上完全一致,其多目標性兼顧持續農業的生態持續性、經濟持續性(如強調資源配置)與社會持續性(如關注未來).農業同其它產業不同之處在于農業生產極大程度依賴土地的自然屬性,而景觀規劃設計充分強調景觀的自然屬性(如將人類需求與景觀的自然特性與過程相聯系).而且,規劃設計本質上是對資源進行空間配置,所以可將景觀規劃設計作為區域持續農業景觀實現的空間途徑[10].相同于其它內容的景觀生態規劃,農業景觀的規劃設計是運用景觀生態原理,結合考慮地域或地段的綜合生態特點及具體的目標要求,構建一個空間結構和諧、生態穩定、社會經濟效益理想的區域農業景觀系統.保障做到這一點,本項研究在整個工作過程中自始至終貫徹如下幾項原則:適宜面積原則;類型多樣性原則;景觀單元關聯原則;空間結構協調原則.
3案例與結果
3.1研究區地理背景
涿鹿盆地位于河北省涿鹿縣北部,為新生代斷陷盆地.其西北部為中低山地,南部為低山丘陵,從北向東南以洋河為界,大體上呈三角形(其中西南部向南延伸較多),境內有中低山、丘陵、盆地、河漫灘、階地等多種地貌類型.基本屬于溫帶半干旱大陸性季風氣候,四季分明、光照充足、熱量較少,降水少而集中于夏季、大風多而集中于冬春.水資源比較豐富,自西向東橫穿盆地南部的桑干河是其主要水系.土層深厚,土壤肥沃,以灌淤土和水稻土為主.植被類型多樣,以玉米、春小麥、水稻等作物以及葡萄、蘋果、梨等林果為主,天然植被僅分布在盆地的西北中低山地、南部低山丘陵.本區面積44158hm21),人口21.58萬人,土地利用類型以耕地、園地及居民點工礦用地為主.經濟以農業為主,糧食、蔬菜種植,干鮮果生產為其主要發展方向.本區近京津及張家口,具有較好的市場區位條件.農田建設水平高,水利設施完善,灌溉面積占耕地87.3%.農業機械化水平較高,灌溉、耕翻、運輸、脫粒及加工大部分實現了機械操作.農業技術推廣較快,地膜、大棚等栽培及品種引進技術得到廣泛應用.總體而言,本區經濟技術文化較為發達,農業生產水平較高,位置優越,交通便利,具有發展農業的先天優勢.可以認為,本區為典型的農業景觀,其未來利用應以農業為主.
3.2研究區的總體規劃目標
盡管本區背景景觀具有明顯的農牧過渡特征,但在目標景觀尺度上,仍屬典型的農業景觀,景觀生態過程以農業土地利用為主.景觀生態主導過程是確定景觀利用方向的主要依據.本區目標景觀生態過程以農業土地利用為主,自然退化過程(包括水土流失、風蝕沙化及鹽漬化)及城市化過程次之.這一特性決定本區景觀利用應以農業生產為中心,兼顧生態環境保護與其它產業發展.綜上所述,本區景觀利用應以農業生產為主,環境保護為輔.在保持農業資源、環境不致退化的前提下,最大化農業產量、質量、效益是本區景觀利用的基本目標.此外,在保證基本農田和農業產量的前提下,也應大力發展其它產業.具體來說,糧食、蔬菜與水果生產既要保證本區消費需求,又要完成糧食上繳任務以及提供較多的水果、蔬菜境外出口;環保要將治理與開發相結合,不僅不能使退化過程損害農業,還要以開發養治理,以治理保生產;在保證農業生產的前提下,推進城市化進程.
3.3區域農業景觀的功能分區
研究區主要景觀類型有:針葉林地、山地灌叢草坡、緩坡耕地、梯田耕地、果園、各級道路、居民點及人工水面等.其空間結構表現為以涿鹿盆地中心居民點(涿鹿縣城鎮)分別為中心的環帶狀格局.受制于地形和人文區位因素,從中心向外依次為:居民點———川平原———臺耕地、梯田耕地、緩坡耕地———果園———次生林和灌叢草坡等景觀類型,這也構成整個研究區農業景觀的空間結構.顯然,這種結構既有對自然景觀生態合理利用的基礎,又具一定的景觀美學價值.三大功能區自盆地邊緣向盆地內部呈環帶狀過渡,以內層的農業耕作景觀為主.外圍生態環境保護景觀的水土流失過程在不采取措施的情況下,將同中部經濟園林景觀的水土流失一道對自身構成威脅,而經濟園林景觀的水土流失在不采取措施的情況下,又將會對農業耕作景觀產生影響.就嚙齒類動物的活動來說也有從天然景觀向農田入侵的傾向.從環境保護、生產效益并重到農業生產的景觀功能分區,目的在于適應這種景觀過程的空間分配,抑制各功能區之間的上述關聯.尤其是中部景觀既行生產功能,又具環境保護功能,還對水土流失、有害物種入侵起到緩沖作用,保護了內層景觀.
3.3.1生態環境保護功能區
(1)位置、范圍:分布在最外圍灌渠以外(即七一大渠、桑南一干渠控制范圍以南,劈山大渠控制范圍以西、北)與區界之間,控制面積19223hm2.(2)功能:主要執行生態環境保護功能.大力發展水土保持林,努力提高植被覆蓋率,是本區開發利用的方向.在立地條件較好處,以植樹造林為主,較差處則先要封坡種草,為將來造林做準備.(3)依據:地形以低山丘陵為主,坡度較陡,不適于農業開發.景觀過程以水土流失、植被覆蓋減少(人為樵采、放牧等干擾所致)等退化過程為主,必須將生態環境保護置于首要地位.同時,灌溉水無法到達,天然降水少且難以攔蓄利用,沒有生產保證.
3.3.2經濟園林功能區
(1)位置、范圍:分布在生態環境保護功能區以內,大致在惠民北灌渠、桑南三干渠以外.控制面積14149hm2.(2)功能與利用方向:主要執行經濟林生產功能,兼顧環境保護功能.堅持以葡萄、蘋果、梨等水果生產為主,適當發展大棗、核桃、杏扁等干果以及其它經濟林生產,提高園林的經營、管理水平,使本區成為以境外出口為主多種經營的高效益的水果基地,是本區的農業發展方向.堅持土地利用與改良、建設相結合.堅持溝、谷、坡綜合治理,遏止水土流失,彌補灌溉水不足.總之,這種功能設計,目的在于既遏止水土流失等不利過程,又盡量最大化經濟效益,達到生物生產與環境服務功能的統一.(3)依據:灌溉水有一定保證率,為產量的穩定提供保障;地形以山前黃土低丘、臺地或洪積扇為主,坡度較緩,適于耕種;土層深厚,土壤較肥,有助于提高生產力;景觀過程以果園經營及農田改造建設為主,盡管天然狀態下水土流失較為嚴重,但目前大部分地區得到初步抑制.
3.3.3農業耕作功能區
(1)位置、范圍:分布在經濟園林功能區以內.控制面積10786hm2,為本區景觀的核心.(2)功能與利用方向:執行種植業生產功能.其發展方向為商品糧和主要面向京津的副食品基地,以高產、高質、高效農業為發展目標.具體實現途徑為:合理安排農、牧、副結構,以糧食和蔬菜生產為主,適當增加或加大油料、經濟作物比重;選擇、引進、推廣適于本地的高產、優質品種;充分利用景觀的空間鑲嵌與多熟種植原理,合理組合作物的空間結構,適當安排輪作順序,逐步擴大間、套、帶面積,提高復種指數;引進推廣先進耕作經營管理技術,提高集約化程度;完善防護林、灌渠網絡,做到排灌結合,旱澇保收;嚴格控制非農建設濫占耕地,在保證基本農田不減少的前提下,加強改造措施,提高土壤肥力.(3)依據:灌溉水有可靠的保證率;土地平整,土層深厚,土壤肥沃;景觀過程以種植業耕作經營為主,土地改良為輔,城市化有一定發展,但不會對農業構成威脅.
3.4各功能區內部的結構規劃與設計
3.4.1經濟園林功能區結構
在經濟園林功能區內,根據現狀景觀的組合格局、景觀單元間的細微過程差異及其空間關聯、未來變化趨勢,可將本區的空間結構作如下安排:桑干河以北自成一片、桑干河以南大致以涿礬公路為界分為東西兩部分,可分別稱為桑北、西南、東南單元.三區的控制面積分別為30.93、66.10和4446hm2.桑北單元外接生態環境保護功能區,內聯農業耕作功能區.其糧食、蔬菜的供給依賴耕作區,而自身的水果產品又可在一定程度上滿足耕作區的需要;生態環保區的水土流失對其有一定威脅,而自身土地的改造尤其是引洪淤灌又與生態環保區密切相關.考慮到本區盛行西北風,而目前防護林帶基本平行于這一風向,可沿劈山大渠新建一條防護林.這樣既能防止風沙,又可在一定程度上割斷某些動物對果園的入侵路線,同時也因避免選擇新地址而節約土地.東南、西南單元與生態環保及耕作功能區的聯系與此類似.就兩大單元之間而言,東南單元成熟的果品栽種技術與優質品種可向西南單元就近輸出,西南單元過剩的糧食可向前者供應.考慮到兩大單元功能與地域上的接近,可沿它們的交界,即涿礬公路布局果品加工企業.這樣做既可方便區內運輸,又利于境外調運.
3.4.2農業耕作功能區結構
本區景觀過程以作物生產為主,具有較大的一致性,可視為一個整體單元.本區的結構設計就針對這一整體單元.水澆地為基,城鄉建設用地、灌溉水田以及局部園地等為斑,灌渠、樹籬、道路、河流等為廊的斑、廊、基空間鑲嵌格局是規劃區的基本結構.鑒于本區以西北大風居多,營造防護林帶應以東北-西南方向為主.目前這一方向僅有惠民北渠一條林帶,宜增加一到兩條林帶,一條大致沿單家堡-上太府-赤腳寺-尹文屯-苑莊一線,一條大致沿大姚莊-南莊-辛興堡一線.適當擴大水稻種植面積(水田面積),控制城鄉建設用地尤其是農村居民點用地擴張,繼續完善道路、灌渠建設(尤其是較大居民點之間的交通聯系,灌溉排水體系)以改善景觀之間的空間聯系,擴建、完善樹籬體系以充分發揮其阻擋風沙功能,是未來景觀建設的方向.
3.5典型景觀單元設計
3.5.1桑北果園單元
現狀景觀呈糧食、果園、荒地鑲嵌,糧食作物占明顯優勢.景觀過程以土地改造為主,農業耕作利用為輔.另外,水土流失也不容忽視.土壤與水分要素(土層厚薄不均,多含礫石,質地輕壤,水分不足),對耕作構成根本性限制.現狀耕作水平低,種植業生產潛力小.景觀不穩定,農業利用中存在明顯的果園取代耕作的趨勢.近期以農田改造建設為主,農業生產為輔,未來以干鮮果生產為主導方向.首先平整土地、排除礫石、引洪淤灌,以保持水土、提高肥力、改善耕作條件;在改造的基礎上,暫時實施果糧間作,逐步擴大果園比重,水分條件較好者,重點發展蘋果、梨等水果,水分條件較差者以大棗、核桃等干果為主,直至建成生產多樣、干鮮果兼營的果品基地.條件較差、不宜大面積改造土壤的地方要強調點狀改造,挖坑填土澆水,直接栽種果樹.
3.5.2東南果園單元
現狀景觀呈現糧食作物主要散布在果園北緣或零星點綴于大面積果園間的格局.景觀過程以果園經營維護為主,土地改造為補充,園地蠶食耕地過程趨于完成,水土流失初步得到遏止.桑南二干渠以外坡度較陡,灌溉水無可靠保證,干旱和水土流失對本區生產有影響.景觀相對穩定,變化不明顯.品種單一,景觀多樣性程度低.完善和深化以葡萄為特色的水果基地建設,是本區的發展方向.主要途徑:用優質水果品種全面取代種植作物;推廣、引進適于本區的優質高效益品種,逐步淘汰普通品種;適當增加新品種,重視不同品種的空間搭配,改變單一品種經營方式;平整土地,擴建灌渠,注重培肥,堅持開發式綜合治理,以利用帶動改造,徹底消除土壤侵蝕和干旱,使其成為高產穩產的優質水果基地;大力發展果品加工,提高水果經濟效益.
3.5.3西南果園單元
現狀景觀呈果糧間作鑲嵌,比例接近,水肥空間配置差異較大.景觀過程以生產經營為主,坡麓地帶有水土流失發生.水分不足、肥力不高構成較大限制.景觀相對不穩定,園地有逐步取代耕地的趨勢.利用方向應以農林生產為主.首先要合理搭配糧食作物和果樹的空間結構:在七一大渠以外無灌溉水的地方,全部栽種果樹,適當擴大干果比重;在桑南一干以外七一大渠以內灌溉水無可靠保證的地方,以果園逐步替代耕地,以蘋果、梨等水果為主;桑南一干以北水肥配合較好地方,穩定糧食種植面積,嚴格控制果園面積,以糧食生產為主;在特定地塊中,要注意果園與糧食之間、果園與糧食內部作物的比例、距離,相互的組合鑲嵌方式等.在發展生產的同時,積極改良土地:進一步發展水利、水保事業,修筑梯田、土石谷坊抑制土壤侵蝕,開挖擴建水利排灌渠系,洪淤改土,培育肥力.
3.5.4典型耕作單元
依據限制本區農業生產的限制要素———水分,可將本區典型農業景觀即基質設計為果糧、水旱間作的立體農業模式.在地勢較高,灌溉水不能到達的地方栽種果樹以利用其強大的根系吸取深層水分,在地勢較低有充足水分保證的地方種植水稻,在二者之間靠灌溉維持的地方種植玉米、小麥等旱作作物,以充分利用農業資源,提高農業生產效益.
3.5.5鹽漬化單元
針對鹽漬化區地形高低起伏,地下水埋深深淺不一的景觀格局,可用“挖低墊高”的辦法改造土壤.即在地勢較低,地下水位較高的地段,適當挖深土壤,向周圍較高處堆墊,將低處改造為稻田,局部積水較深、規模較大、排水不暢、難以改為稻田的洼地改造為漁塘,而周圍高地改造為水澆地.針對鹽漬化過程的關鍵環節,合理安排排水溝,使高處水澆地向低處稻田排水,低處稻田向漁塘排水.盡量利用機井,抽引本地地下水作灌溉水,實行排灌并舉,這樣做既有利于降低地下水位,又可促進水分循環,加速土壤脫鹽過程.在高處水澆地引水灌溉(尤其是引洪淤灌),以覆蓋、排水等方式消除鹽堿,低處水稻田用灌溉水(包括高處排水)沖洗,以溶解并排除過量鹽分.新改造地可種植綠肥,或耕種、休閑交替進行,已改造地要早耕曬壟,增施有機肥,以改善土壤結構,提高地溫、肥力,促進土壤脫鹽.
4結語
景觀生態學的基本特點在于對中觀與宏觀空間尺度問題的研究[11],可以為涉及相當空間尺度上農業景觀的規劃和設計提供關于農業景觀研究的原理、方法及相應信息.景觀生態學的生態學背景使得其研究特別強調景觀組成分與過程的相互作用.要求農業景觀的規劃和設計者們既要考慮個體景觀單元的自身特點,同時也要分析與相鄰景觀單元間的能量、物質及信息流[5].景觀生態規劃是一個需要建立在系統的景觀生態分析基礎上的規劃體系.景觀生態分析包括尺度、格局、過程/功能以及變化分析等內容.大體說來,尺度分析決定規劃設計的詳細程度并影響相應尺度景觀的整體功能[3];要素及元素的空間分異有助于安排景觀的功能分區,元素結構的定量分析是確定景觀鑲嵌結構的重要依據,要素綜合是確定景觀單元利用方式的主要途徑;有機體流分析有助于安排景觀元素的鑲嵌組合(包括邊緣設計),尤其是農業景觀同非農景觀的組合關系,土壤侵蝕流分析同功能分區、結構安排及單元設計均有關系,而食物鏈結構(能量流)分析有助于安排產業結構,具有確定景觀功能的作用;景觀功能分析是結構安排與單元設計的直接依據;而景觀變化有助于確定景觀的整體目標.
