大地景观是一个生命的系统
——谈城市与城市郊区生态建设
摘要：如同市政基础设施，城市的生态基础设施是城市及其居民持续获得自然生态服务的保障。面对中国未来巨大的城市化前景，前瞻性的城市生态基础设施建设具有非常重要的战略意义。
Abstract: The Landscape Strategies To Build Urban Ecological Infrastructure Just as urban civic infrastructure, the urban ecological infrastructure plays the fundamental role for the sustainable ecological services that the city and urban residents can enjoy. Facing the fast urbanization process in
关键字：生态基础设施，生态规划，城市设计，绿地系统，景观
我们经常常为英国伦敦百年不落后的市政基础设施而惊叹不已。城市的可持续发展依赖于具有前瞻性的市政基础设施建设，包括道路系统，给排水系统等，如果这些基础不完善或前瞻性不够，在随后的城市开发过程中必然要付出沉重的代价。关于这一点，许多城市决策者似乎已有了充分的认识，近年来国家在投资上的推动也促进了城市基础设施建设。
我们要讨论的是另一类城市可持续发展所依赖的基础设施，即生态基础设施，从本质上讲它是城市所依赖的自然系统，是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础，这些生态服务包括提供新鲜空气、食物、体育、休闲娱乐、安全庇护以及审美和教育等等。它不仅包括习惯的城市绿地系统的概念，而是更广泛地包含一切能提供上述自然服务的城市绿地系统、林业及农业系统、自然保护地系统。
早在一百多年前Olmsted和Eliot就将公园、林荫道与查尔斯河谷以及沼泽、荒地连接起来，规划了至今成为波斯顿骄傲的"蓝宝石项链。在1883年，景观设计师克里夫兰得（Cleveland）为美国密尼苏达的麦尼阿不里斯（Minneapolis）做规划，当时这还是一个的小镇，克里夫兰得让市长和决策者购买大面积的土地，来建立一个公园系统。在土地还远未被开发时，就非常廉价地买到了大块土地，这是为50～100年之后规划的，100多年过去了，城市已经扩大了几倍，但这块廉价购得的土地成为城市中间的一个宝贵的绿地系统。这样一个绿地系统的形成，不光是要一个好的概念，同时需要城市决策者提前50～100进行投资。同时代，在肯萨斯（Kansas）和克里夫兰(Cleveland)，都在当时还是一个小镇时，就用便宜的地价在其郊外购置大量土地，结合区域的河流水系规划建设并一直保护了一个绿地系统。这一当时尚在郊区的绿地系统而今已成为城市的一部分了，成为居民身心再生的场所。
所以，如同城市的市政基础设施一样，城市的生态基础设施需要有前瞻性，更需要突破城市规划的既定边界。唯其如此，则需要从战略高度规划城市发展所赖以持续的生态基础设施。
任何一个城市，或依山或傍水、或兼得山水为其整体环境的依托。城市是区域山水基质上的一个斑块。城市之于区域自然山水格局，犹如果实之于生命之树。因此，城市扩展过程中，维护区域山水格局和大地机体的连续性和完整性，是维护城市生态安全的一大关键。古代堪舆把城市穴场喻为"胎息"，意即大地母亲的胎座，城市及人居在这里通过水系、山体及风道等，吸吮着大地母亲的乳汁。破坏山水格局的连续性，就切断自然的过程，包括风、水、物种、营养等的流动，必然会使城市这一大地之胎发育不良，以至失去生命。历史上许多文明的消失也被归因于此。
翻开每一个中国古代城市史志的开篇---形胜篇，都在字里行间透出对区域山水格局连续性的关注和认知。中国古代的城市地理学专家们甚至把整个华夏大地的山水格局，都作为有机的连续体来认知和保护，每个州府衙门所在地，都城的所在地都从认知图式上和实际的规划上都被当作发脉于昆仑山的枝杆山系和水系上的一个穴场。明皇朝曾明令禁止北京西山上的任何开山、填河工程，以保障京都山水龙脉不受断损。断山、断水被堪舆认为是最不吉利的景观，如果古代中国人对山水格局连续性的吉凶观是基于经验和潜意识的，那么现代景观生态学的研究则是对我们维护这种整体景观基质的完整性和连续性提供强有力的科学依据（Naveh and Lieberman, 1984; Forman and Godron, 1986; Forman, 1995）。从20世纪30年代末开始，特别是80年代中期开始，借助于遥感和地理信息系统技术，结合一个多世纪以来的生态学观察和资料积累，面对高速公路及城市盲目扩张造成自然景观基质的破碎化，山脉被无情地切割，河流被任意截断，景观生态学提出了严重警告，照此下去，大量物种将不再持续生存下去，自然环境将不再可持续，人类自然也将不再可持续。因此，维护大地景观格局的连续性，维护自然过程的连续性成为区域及景观规划的首要任务之一（Harris, 1984; Schreiber, 1988; Noss,1991;）。
在大规模的城市建设、道路修筑、及水利工程以及农田开垦过程中，我们毁掉了太多的独特色而弥足珍贵、却被视为荒滩荒地的乡土植物生境和生物的栖息地，直到最近，我们才把目光投向那些普遍受到关注或即将灭绝，而被认定为一类或二类保护物种的生境的保护，如山里的大熊猫、海边的红树林。然而，在此同时我们却忘记了大地景观是一个生命的系统，一个由多种生境构成的嵌合体（Mosaic, Forman, 1995; Hansson and Fahrig, et al., 1995）,而其生命力就在于其丰富多样性，哪怕是一种无名小草，其对人类未来以及对地球生态系统的意义可能不亚于熊猫和红树林。
历史上形成的风景名胜区和划定为国家及省市的级具有良好森林生态条件的自然保护区固然需要保护，那是生物多样性保护及国土生态安全的最后防线，但这些只占国土面积百分之几或十几的面积不足以维护一个可持续的、健康的国土生态系统。而城市中即使是30%甚至50%的城市绿地率，由于过于单一的植物种类和过于人工化的绿化方式，尤其因为人们长期以来对引种奇花异木的偏好以及对乡土物种的敌视和审美偏见，其绿地系统的综合生态服务功能并不很强。与之相反，在未被城市建设吞没之前的土地上，存在着一系列年代久远、多样的生物与环境已形成良好关系的乡土栖息地。
城市是被人类改造较为彻底的景观。现代城市市区及其近郊区在日益扩大的城市化进程中，已经连为一个整体。具有合理的景观结构及能流顺畅的城市景观是人类的追求目标。高度异质性的景观是城郊良好发展的基础。从生物共生控制论角度可以提出异质共生理论。该理论认为，增加异质性、负熵和信息的负反馈，可以解释生物发展过程中的自组织原理。在自然界中生存最久的并不是最强壮的生物，而是最能与其他生物共生并与环境协同进化的生物，异质性是景观的一个根本属性，或者说景观的本质是异质的，异质是绝对的，而同质是相对的。景观异质性首先来源于系统和系统要素的原生差异，如时间差(进化度)，空间差(进化位与生态位)、质量差、数量差、形状结构差、功能差、信息差等，统称系统差。其次，异质性也来源于现实运动的不平衡与外来干扰，特别是人类错误生态行为的干扰，干扰主要来源于三个方面：自然干扰，人类活动及植被的内源演替或种群的动态变化。一个景观生态系统的结构、功能、性质和地位主要取决于它的异质性。就景观生态而言，异质性应从以下几方面认识：①时空两种异质性。通常所谓异质性系指空间异质性，即空间分布不均匀性。事实上，时间各区段和单元彼此也是异质的。因此，有两种异质性：空间异质性和时间异质性。②多维空间异质性。通常所谓空间异质性系指二维平面异质性。另外还有垂直空间异质性及二者组成的三维立体空间异质性。③时空耦合异质性。现代科学同时空耦合表示物质的时空统一运动，也可以用时空耦合异质性来表示时空两种异质性统一的四维运动。④边缘效应异质性。空间异质性往往带有边缘效应性质。空间异质性是目前城郊景观异质性研究中的内容。在景观的层次上，空间异质性有三个组分：空间组成(即生态系统类型、数量及面积比例)；空间型(即各生态系统的空间分布、斑块大小、景观对比度以及景观连接度)；空间相关(即各生态系统的空间关联程度、空间梯度和趋势度等)。
尺度性就是尺度效应，空间尺度通常是指观察或研究的物体或过程的空间分辨度。从生态学角度来看，空间尺度指所研究的面积大小。尺度越大，表示研究面积越大，异质性与尺度是相关的，如一景观单元在小尺度上是异质的，而在大尺度上则变成均质的，正确选择尺度是科学地研究某一景观，得出准确、客观结论的保证。由于航空、航天、遥感手段的进步，研究尺度增大，但并非任意增大，一般将景观生态的研究范围界定在几公里到几百公里的中尺度区域。
从现代城市的发展趋势来看，城市的卫星城、郊区的规划与市区是统一的。异质性是景观的根本属性，城郊景观也是异质的。将传统的城市景观研究尺度增大，就将郊区包含于内，形成了所谓的城郊景观，即表现出城市、郊区各自特点及互相交融所产生的共性的、具有一定尺度的生态系统综合体。城郊景观在城市化过程中，受到了以人为影响为主的干扰。城郊景观从空间格局来看，包括市区和近郊农村的部分。它们均为异质单元构成的镶嵌体。在城郊景观中可以将斑块、廊道和基质等景观要素划分出来。城市中的街区、建筑物、道路、城郊间的道路、防护林网、农田、运河等都是人工作用形成的，郊区或城区中的河流及部分林地等有些是自然原因形成的。这些不同的景观要素以一定的组合方式，构成一个异质性的城郊景观。人工系统和自然系统是构成城郊景观的两类生态系统，其中人工系统是主要的。
城郊景观的异质性首先表现为二维平面的空间异质性。街道、公园、水面、建筑物、公路、林地、农田等性质各异，城区的公园、绿地多为人工栽植而成，绿地由于植物种类和分布面积的差异，形成了不同形状和具有不同功能的斑块。道路、通讯网遍布各个街区和建筑物之间，增加了市区景观的破碎度。市郊之间四通八达的公路、铁路、电线等使城郊景观能流、物流、信息流顺畅，景观异质性增加。
城市中的各种人工建筑包括道路等覆盖地表，与裸露的旷地、绿地或农田等下垫面的热力、水文状况差异极大。从市中心向外辐射，人口密度由大到小，车流、污染物、悬浮物等减少，干扰减弱。因而可划分出不同的景观功能区。如商住区、文化区、工业区等。至郊区亦可划分出乡镇企业区、农副业基地区等。不同功能效应的差异是城郊景观异质性的体现。就城郊景观的任一要素，内部亦存在异质性，如公园内的水面、草坪、林木、花卉、硬化地面、游乐设施等这些不同功能的地块组合构成了公园。行道树、非机动车道、机动车道等构成道路廊道，较宽的主干道内有树篱、草坪等构成的隔离带。它们构成了执行物流、能流及信息流功能的廊道。郊区防护林带既对农田有防护作用，又对市区有绿化、美化作用。城郊景观异质性在垂直方向也表现出空间异质性，如市区内空气构成随高度变化有变化，近地面空气中尘埃、悬浮物浓度较大，高空中较少。另外，市区内建筑物高度参差不齐，垂直方向特征并不一致。
空间异质性也导致时间异质性，属时空耦合异质性。景观要素的空间分布不均匀即为异质性。时间异质性用动态变化来表述，异质性的表现形式为空间格局。景观要素类型越多，异质性越大。异质性的测量指标很多，城郊景观异质性的测度亦可用下列指标：多样性指数、优势度、均匀度、最小距离指数、联接度等。其中，多样性指数和均匀度指数应用于城市景观异质性研究中最多。
城郊景观的异质性导致城郊景观的复杂性与多样性，利于其稳定发展。城市景观包括中心市区，卫星城镇，以非农业活动如工业、服务业等为特征。人口、物质信息、生产、生活、娱乐、市政、交通和污染等集中在以人造事物为主的城镇范围内，属于极大地改变了自然景观生态特点的文化景观。农村景观包括农田、种植园、人工林地、农场、牧场、鱼塘，以农业活动为特征，是人类在自然结构的基础上建立起来的自然与人为结构相结合的景观。城郊景观是城市景观和农村景观的结合与统一。
维持景观异质性是促进城市建设和发展的关键。对城市景观来讲，首先要保护城市景观中环境敏感区，这类地区往往极易受人类活动影响。环境敏感区通常包括生态敏感区、文化敏感区、资源生产敏感区以及天然灾害敏感区等。其次，对现有的景观结构要进行完善。如城区改造，住宅小区建设，主要交通干线的营造等。这些是发挥城市功能的基础，只有保证景观结构的合理与完美，才能实现景观功能的高效发挥。城市建设中，一般是建筑物斑块和道路廊道占优，而绿地斑块和行道树廊道较少，比例严重失衡，为改善城市景观结构，应该增加绿色廊道及绿地斑块，并合理地布设于街区之中。城市的绿地建设，不仅要求数量多，而且要分布均匀，大小斑块配置合理。从景观生态学角度，大型植被斑块具有多种重要的生态功能，对景观有益。小的植被斑块可作为物种迁徙的中转地，保护与规划分散的稀有种类或小生境有利于提高景观的异质性。所以，大小斑块应当互相平衡存在，不能互相取代。在城市景观生态规划时，应坚持多样性原则：补充自然成分，协调景观结构；增加绿化物种；廊道、斑块形式多样。这样可维持城市景观的多样性。对郊区的防护林带、农地、林地也合理布设，使天然与人工的绿色生态系统发挥作用，以多元化、多样性为追求目标。如北京的城市建设，除了对现有的城区结构进行部分改造外，从景观的角度出发，以提高异质性为目标。经营措施是：城市隔离片林建设，大型绿地和公园建设。
总之，城郊景观异质性的维持对城市建设意义很大，在城市建设中，应用异质性原理应注意以下几点：
①城市建设必须与生态规划结合；
②城市建设改造时要保护和补充绿色景观要素；
③城郊景观格局布设合理，增加绿色生态系统；
④城市美化、绿化与郊区防护相结合，物种多样，搭配合理。
从景观研究的尺度上看，城郊林业是一统一整体，包括市区、郊区的林业体系。一般分为三个层次：①城区绿化、美化、香化、园林化。乔灌草结合，见缝插绿，构成城区绿化体系。②近郊林果带(片林)。包括近郊果园、近郊公园、防护林等。具有生产、休憩功能，辅助、调节城区的环境。③远郊森林带(片)。包括风景林、森林公园、各种防护林带及其他森林类型具有较完备的森林体系，较全的森林功能，可供森林旅游、疗养、度假、野营、探险等。城郊林业分层不一定明显，因地理位置、交通、经济条件等不同，有时呈现出环带浑然一体的体系，有时则各层相间，层内又分层的景观。因此，应用景观异质性原理指导城市建设和城市生态环境建设是十分有意义的。
