為了滿足人口增加對生產和生活的需求,我們必須用較少投入獲得更多的農林產品,確保生態環境健康;同時,還必須提高生物多樣性以維持傳花授粉、害蟲控制等生態服務功能,確保生態系統健康和可持續發展.世界銀行、聯合國環境署和糧農組織在其最近戰略報告中,提出農業可持續發展需要從田塊尺度提升到景觀尺度,大力提高生態服務功能.農業集約化以及不合理的土地利用導致鄉村生態環境退化、水體污染,水體污染修復需要考慮“源頭控制-過程阻控-受體保護”,與景觀格局密切相關。近年來,越來越多的研究開始關注鄉村土地利用和管理對生產、生態環境和生態服務功能的影響,特別是從景觀尺度研究鄉村環境保護、生態修復,提高生態服務功能受到廣泛重視[3-5]論文結合案例研究,介紹從景觀尺度上開展鄉村環境保護和修復的必要性,并提出了鄉村生態景觀建設的層次尺度性。
1 景觀及其景觀方法
景觀(landscape)是一片被人感知的特征區域,它的特征是由自然因素、人類活動和相互作用形成的.
景觀也是自然生態系統和人工改造生態系統鑲嵌構成的社會生態系統,受當地區域生態、歷史、經濟、文化過程等活動的影響,形成的由地貌、植被、土地利用、居住特征等構成的特征區域。不同土地利用和覆蓋類型(景觀結構)在空間上的布局以及管理標準和形式促成了景觀特征的形成。景觀大小視我們觀察、研究和規劃設計尺度而定,從十幾畝地的溝路林渠田,到幾平方公里山水林田村,再到幾百平方公里山水林田湖,甚至上千萬平方公里的京津冀范圍。對不同尺度的規劃、保護和開發建設來說,任何尺度的景觀都是一個生命共同體,記載著人類長期適應和改造自然的歷史,是具有識別性、認同感和歸屬感的精神空間。
在歐洲,景觀方法很早就應用于鄉村社區發展、自然保護區和流域管理,提出多功能景觀,重點保護鄉村歷史文化遺產和生物多樣性,但甚少綜合考慮農業、林業、水域和其他生態服務功能的相互作用?,F代農業生產者和管理部門則更多地關注農業生產,較少考慮農業生產對周圍土地、景觀和生態環境的影響.
景觀方法主要起源于景觀生態學。景觀生態學研究不同尺度下景觀異質性、景觀格局與生態過程的關系。景觀生態學通過引入了斑塊(patch)-廊道(corridor)-基質(matrix)模式來研究景觀綜合體,為“點-線-面”空間規劃語言賦予了生態學意義。運用這一基本語言,來定性、定量地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數目和空間關系,以及這些空間屬性對景觀中生態過程、文化過程和經濟活動的影響。
農業和鄉村景觀是以農田或果園為基質,由農田、果園、設施農業、林地、聚落等斑塊,溝路林渠等廊道,以及水塘、小片林地、甚至一棵樹等點狀景觀要素構成的景觀綜合體[8].農業可持續發展需要從田塊尺度提升到景觀尺度,提高農業可持續發展需要從農業生態系統和景觀鑲嵌體尺度上提高生態系統服務功能[6,9](圖 1),主要原因是:景觀格局決定著物質和能量的資源分布,控制著種群動態、種子或生物體的傳播、水土流失、聲音傳播、氣流運動、可視性、捕食者-獵物相互作用、群落演替、干擾傳播、污染物擴散等生態過程?;诰坝^格局與生態過程的關系,鄉村環境保護和管理亟待加強以下幾個方面的研究和實踐。
1.1 做好綠色基礎設施規劃
綠色基礎設施是一個區域的生命支撐系統,是自然環境和位于城鎮和鄉村內外的綠色和藍色空間所構成的網絡,它提供了多種社會、經濟和環境效益。就像交通基礎設施是由公路、鐵路和機場等構成的網絡一樣,綠色基礎設施是由公園、河流、行道樹、農田、森林、濕地等構成的網絡,能夠調節空氣、水和土壤質量,為經濟發展提供原材料和良好的投資環境,促進人們身心健康的發展[7].在實踐上,在土地利用總體規劃指導下,開展集景觀特征提升、歷史文化遺產保護、生物多樣性保護、水土安全和游憩于一體的城鄉一體化綠色基礎設施戰略規劃,為城鎮化布局提供基礎,維護和改善區域生態安全格局,保障區域生態過程連續性和生態系統完整性,形成基本的國土生態屏障。
1.2 提高保護項目的生態景觀服務功能
生態系統服務指人類從生態系統獲得的所有惠益,包括碳固定、生物多樣性保護、調節氣候和水循環、環境凈化、植物花粉傳播、有害生物的控制、文化服務(如精神、娛樂和文化收益)以及支持服務等許多方面。大部分農村基礎設施建設項目是景觀層次上的建設,如新農村拆舊建新、農村土地整治,我們需要研究溝路林渠和農田的項目相互作用和相互影響,提高生態景觀服務功能[10].在實踐上,應從土地單元(生產性土地)尺度提升到鄉村景觀鑲嵌體尺度,不僅要搞好生產系統的合理布局和優化,通過合理的物種循環和能量轉換提高資源利用效率、降低環境污染,還應重視農業景觀層次上的山水林田路形成的景觀格局以及與水土和生物等生態過程的恢復和重建,提高農業/農村生態系統的穩定性和彈性以及生態景觀價值。
1.3 重建農業生態系統生物關系
生物多樣性是指生物(動物、植物、微生物)在基因、物種、生態系統和景觀等不同組建層次上的變異性和多樣性,包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性和景觀多樣性 4 個層次。生物多樣性是評價生態系統健康、生態服務功能、景觀觀賞性的重要指標。
在實踐上,生物多樣性是評價生態環境、人居環境質量的最重要指標,也應成為評價鄉村生產和生活基礎設施建設工程質量和長遠效益的最重要指標。鄉村建設一方面應重視生物生境的修復,建立富含生物的工程系統,維持“二次自然、馴化的自然”;另一方面,應從加強農業景觀生物多樣性保護方面,恢復和提升農田生態系統服務功能[11](土壤質量、保護天敵以及控制害蟲、增加作物授粉機會等)。
1.4 提升鄉村生態景觀特征
生態景觀特征和質量是“個體和社會健康發展,提高生活質量的關鍵要素”.景觀存在于我們的生活之中,是我們祖輩在這土地上生活留下的印跡和證據。由于各種原因導致的自然特征流失、忽視、腐蝕,近年來鄉村景觀受到了嚴重的破壞。鄉村景觀特征是地域自然內在要素和當地人改造自然形成的外在特征綜合體,可從土地類型、土壤和植物質量,土地利用的方式,人居類型以及給人的感知等方面辨識[7].這種特性使那些住在某處的人對其有家的感覺,也許這就是對那些希望到這里來游覽的人們的吸引之處,它創造了一種記得住鄉愁的場所精神。如果失去了這些身份特征導致“千村一面”,將是一個“致命的失誤”.所以,關注景觀的第一步就是理解并識別景觀的特征,并進行分類,提出維系、保護、延續、恢復、重建和提升景觀特征原則和措施。在實踐上,基于景觀特征評價和保護的美麗鄉村建設主要目標和要求有:美麗鄉村建設規劃設計方面,應順應自然山水格局,保持山體、水系和自然地形地貌空間格局特征,保護和恢復原生生物群落和生態系統,延續地域文化景觀特征,實現綠脈、文脈和景觀格局的持續傳承與發展;在農業/農村建設工程技術上,要大力提升不同景觀特征區域保護、恢復、提升和重建的措施;深入挖掘鄉村景觀的美學和文化價值,充分利用鄉土植物、鄉土材料和傳統技術與工藝,修復地域景觀,保護、延續并提升鄉村景觀風貌;運用豐富多彩的鄉土植物,模擬自然群落的結構組成,營造季相變化豐富的植被景觀,提升鄉村風貌的景觀多樣性。
1.5 強化以小流域為單元的景觀綜合管理
目前,由于農村生產生活垃圾、畜牧業廢棄物、農業化肥和農藥大量投入等導致了土壤和水環境污染嚴重。流域是體現了水土生態過程的完整性,是從“源頭控制-過程阻控-受體保護”控制面源污染最理想的景觀單元。在實踐上,在“源頭”控制的基礎上,優化“田、水、路、林、村”的景觀格局,從過程上控制面源污染,加強溝路林渠生態景觀化技術研究和應用,開展緩沖帶建設、半自然生境保護和重建、污染水體生態修復、田塊作物生產和覆蓋輪作、土地休耕等集成化生態景觀化工程技術研究和應用;按照水系的自然形態加強水系和河道整治,根據河道等級充分應用喬灌草結合的植被緩沖帶和水體污染防治的生態工程技術;加強坑塘濕地生態修復能力,提高水系的連通性,降低水體污染程度,營造優良生境斑塊和優美的親水景觀;重視田埂、溝渠路林邊界、地角、田邊管護和植被緩沖帶建設,減少從農田進入水體的富營養物質;控制匯水區、洪水區、濕地和濱水地帶的土地利用,大力開展水系生態護岸建設,建立緩沖帶等環保廊道,提高洪澇災害高風險區域的排水防澇能力。
1.6 構建以農戶為主體的生態景觀管護制度
生態系統管護(ecological stewardship)是指社會各個組成成員為提高生態環境質量、建立優美的鄉村景觀,對農村生態環境、生態系統和景觀開展的保護、修復、重建、提升和維護等日常行為活動,是實現可持續發展所應履行的責任與義務。生態管護強調主體意愿,把生態系統管護交給最直接利益相關者---土地的主人.管護的主體包括所有可能對土地生態系統產生影響的個人(農民)、社區、組織、公司及政府等。
應重視不同利益相關者的參與,特別是農民在鄉村生態管護的地位和作用。生態管護內容的重點是維護和恢復土地生態系統的健康,提升各類土地生態系統服務功能和景觀功能。在實踐上,應從行為主體的日?;顒訉r村生態環境影響入手,開展生態系統健康修復、提升和維護,進行生態景觀化建設,加強農業/農村生態環境管護。農村生態環境管護應盡可能落實到最直接的利益相關者或是最低層次上。
2 農業環境保護景觀方法和案例研究
景觀方法包括不同尺度的生態景觀規劃設計、工程技術和管理。從我國政府層面實踐看,我國鄉村生態環境保護可以從 3 個尺度上開展研究、保護、恢復和管理。
2.1 區域景觀生態戰略規劃
我國城鄉規劃體系可以劃分為總體規劃、專項規劃、控制性詳細規劃、詳細規劃 4 個層次??傮w規劃和專項規劃,如城市規劃、土地利用規劃,為戰略性規劃,而詳細規劃則為具體實施規劃,也可以理解為項目規劃設計。我國在政府層面還沒有宏觀的景觀規劃,要把景觀生態理論和方法融入其他戰略規劃,以優化國土空間格局,開展生態功能紅線劃定,提升生態服務功能。按照城鄉空間布局、基礎設施、城鄉經濟和市場、社會事業和生態環境一體化建設發展要求,通過定性和定量研究景觀格局與生態經濟過程的相互作用,把握景觀格局與水土流失、污染物遷移過程、生物多樣性、防災避災、文化景觀遺產保護以及景觀游憩等之間的相互關系,開展集景觀特征提升、歷史遺產保護、生物多樣性保護、防災避險、水土安全和游憩于一體的城鄉一體化綠色基礎設施規劃,或稱為景觀生態規劃。圖 2 是海淀區綠色基礎設施規劃,根據前期實地調查與問卷統計結果,將供給服務、調節服務與文化服務這 3 大類生態系統服務作為評價方向,并將之分別細化為 7 項子功能,即食品生產功能、生物多樣性保護功能、水調節功能、熱島效應調節功能、文化遺產功能、游憩功能和美學功能,構建了相應的評價指標體系,展開單項評價與分析。再在這些單項評價的基礎上,從綠色基礎設施多功能性和功能重要程度 2 個方面展開綜合評價,形成海淀區綠色基礎設施網絡節點與廊道。
2.2 生態景觀建設項目設計
在宏觀戰略規劃的指導下,我國每年從中央到地方會發布一系列諸如城市綠地、公園規劃、新農村建設、農業綜合開發、水土保持、濕地恢復、土地整治、林業發展等項目,以落實宏觀戰略規劃任務。一些項目是建設項目,但需要開展生態景觀化建設;另一些項目是生態景觀保護和建設項目。這些項目都可以定位為景觀生態建設項目。為了與“景觀生態”學科名詞涵義有所區別,本文定義為生態景觀建設項目。因此,應將景觀生態學理論和方法有機融入到相關規劃設計導則中,從土地單元尺度提升到景觀鑲嵌體尺度,開展土地利用和基礎設施的空間布局,提高項目的生態景觀服務功能。此外,每個項目在規劃設計和建設過程中,要涉及項目總體規劃和景觀要素工程設計和建設。其中景觀要素的工程設計可以理解為第 3 個層次,即生態景觀化工程技術。圖 3 以北京市順義區都市型現代農業萬畝示范區建設為例,基于高分辨率遙感影像和野外實地調查,通過野外調查和制圖,分析了農田道路、防護林、河流、溝渠、林地等景觀要素質量和存在的問題,按照都市型農業多功能性、恢復農田生態景觀服務功能、生物多樣性保護和病蟲害綜合防治等原理,構建包括河流生態修復、群落化林地建設、生態化溝渠和道路、緩沖帶建設等萬畝示范區綠色基礎設施網絡。
2.3 景觀要素和生態景觀化工程設計
景觀要素的工程設計,如道路、防護林、水渠、河流、農田邊界等。景觀要素工程設計也具有尺度性,如一條河流修復的設計,可以理解為一個項目設計,但又可以分為不同的地段。不同的地段需要構建不同的景觀特征和功能,但是作為河流緩沖帶的河濱基本生態功能是不能變的,稱為工程技術。工程技術設計不僅要提高工程技術的直接效用,還應綜合考慮工程技術對生態服務功能的正負影響、直接間接影響,降低工程對生態景觀的負面影響,提高生態景觀服務功能。但是,就目前我國工程技術導則看,更多的是關注直接功效,對間接的生態景觀服務功能考慮不多,需要進一步研究、豐富和發展。
從圖 4 可以看出,工程設計既要考慮工程技術的直接效用,還應考慮間接的生態景觀服務功能。本節將具有較高生態景觀服務功能的工程技術稱為生態景觀化工程技術,簡稱生態景觀工程技術。圖 4a 和圖4b 都是景觀,但兩者不僅感知不同,而且生態景觀服務功能也不同,圖 4b 具有更高的生物多樣性保護、面源污染控制等功能。圖 5 為在都市型現代農業萬畝示范區建設設計的農田景觀概念模型,從田塊到景觀尺度,提升面源污染控制、害蟲控制、生物多樣性保護等生態服務功能。
3 結語
和系統科學一樣,景觀是客觀實體,景觀建設不僅需要基于景觀格局與生態過程的關系開展規劃設計,研發生態景觀化工程技術,還需要管理方法,規范管理者和建設者的行為和過程[12].為此,世界銀行、聯合國環境署和糧農組織在其最近戰略報告中,提出景觀尺度上研究的重要性,并提出了綜合景觀管理方法(integrated landscape management methods)。綜合景觀管理(integrated landscape management)指按照目標尺度下景觀鑲嵌體相互作用和相互影響的功能整體性,不同的土地經營者、管理者以及利益相關者為從景觀鑲嵌體獲得多目標而長期合作的過程。因為景觀是耦合的社會生態系統,其復雜性和變化性是內在的,決定了其必須需要綜合的管理。綜合景觀管理有不同的方式,它們的切入點、過程、制度安排都不同,但是廣泛的管理者參與、目標策略的協商、適應性管理是綜合景觀管理共同的特點。綜合景觀管理主要原則包括[12-13]:(1)提出一定尺度景觀建設多目標,包括食品、纖維和燃料的生產,生活和其他生態系統服務功能,并構建多目標共識并達成一致的建設和管理策略;(2)農田、農場和林業工程技術措施設計能夠服務于諸如食物和纖維生產、減緩氣候變化、生物多樣性保護、維護土地質量、高效利用水和能源、減少營養物質污染、害蟲控制等多目標;(3)景觀要素空間安排應使協同效應最大化,合理管理景觀中不同部分發生的生態、社會和經濟相互作用,以便實現利益和行動之間的正向協同效應,減緩負面效應;(4)構建社區(農戶)參與決策和行動的合作機制,不同行業和不同層次尺度上利益相關者必須協調行動、達成目標共識,減少權衡取舍沖突;(5)需要修改市場和公共政策,以實現多樣化的景觀建設目標,需要相應的制度支持協同效應和減少矛盾沖突。
我國鄉村環境保護和管理需要(1)踐行生態景觀服務理念,提高農業生態系統彈性;(2)開展綜合土地整治,恢復農田生態服務功能;(3)強化小流域綜合治理,提高生態服務功能;(4)加強部門合作,推進綜合景觀管理;(5)加強以農戶或村集體為主體的管護制度建設;(6)研發生態景觀化工程技術。