1.5　景观学理论

1.5.1　景观生态学理论

1.5.1.1　景观生态学的基本概念

景观生态学（Landscape Ecology）是地理学与生态学之间的交叉学科。景观生态一词最早是由德国地理学家特罗尔（Troll）于1939年提出的。景观生态学提供给科学家们能有效地在景观尺度上进行生物群落与自然地理背景相互关系的理论分析，并于20世纪80年代景观生态学把土地镶嵌体（land mosaic）作为研究对象，逐步总结出自己独特的一般性规律，使景观生态学成为一门有别于系统生态学和地理学的科学，它以研究水平过程与景观结构（格局）的关系和变化为特色，这些过程包括物种和人的空间运动、物质（水、土、营养）和能量的流动、干扰过程（如火灾、虫害）的空间扩散等。

景观生态学的基础理论是斑块-廊道-基质模式理论，斑块、廊道、基质等的排列与组合构成景观，并成为景观中各种流的主要决定因素，同时，也是景观格局和过程随时间变异的决定因素。地表上的任何一点均处于斑块、廊道或基质内。斑块泛指与周围环境在外貌或性质上不同，但又具有一定内部均质性的空间部分。景观斑块是地理、气候、生物和人文因子影响所组成的空间集合体，具有特定的结构形态，表现为物质、能量或信息的输入或输出。廊道指景观中与相邻两边斑块不同的线性或带状结构。基质是景观中分布最广、连续性最大的背景基础。斑块与廊道均散布在基质之中。斑块、廊道、基质三大结构单元中，基质是主要成分，它是景观生态系统的框架和基础，基质的分异运动导致斑块与廊道的产生，基质、斑块、廊道是不断相互转化的。

下面利用这些基本原理，对城市滨水区的景观生态分析、整合提供新的思路与方法。为了更好地阐述，有必要将其基本模式——斑块-廊道-基质模式中的基本概念详细加以论述。

1.斑块（patch）

斑块是指存在的有一定面积的自然区域，以维系一定的动、植物群体及涵养水源。具有相对的均质性（homogeneity），既可以是动物群落或植物群落，也可以是岩石、土壤、道路、建筑物和构筑物等。在滨水区中存在自然斑块（如自然山林、自然河道等）、次生自然斑块（如游憩公园、滨水公共绿地等人工自然环境）和功能斑块（如商业办公、节日广场、休闲娱乐设施等人工建筑物或构筑物）。

滨水自然斑块由于植被覆盖好，涵养水源广阔，其外观、结构和功能明显不同于周围建筑物的其他区域。

次生自然斑块是在自然斑块的基础上引进新的斑块，长时间高强度的人为干扰使残存景观逐渐消亡，而形成以引进斑块为特色的人为干扰景观。这种景观的持久性和稳定性弱，它们的存在源于人类的大量引进和努力维护，依赖于持续而有目的的经营管理，但人类的设计、经营却使之具有较高的美学价值。

功能斑块是人类生存的主体空间，满足人们最直接的功能需求。功能斑块虽然具有很强的人工景观特征，不能说是严格意义上的生态景观，但只有将其纳入到为人服务的景观生态系统中，才能体现研究景观生态系统的真正意义。近年来一些设计思潮开始注重生态材料的应用，根据生物学特性和生态位原理进行建筑设计，在有意无意中已将生态学的原理、观点落到了功能斑块中。

2.廊道（corridor）

景观生态学中的廊道是指不同于周围景观基质的线状或带状景观要素，几乎所有的景观都为廊道所分割，同时又被廊道所联系，这种双重而相反的特性证明了廊道在景观和生态中具有的重要作用。滨水区休闲空间廊道包括自然廊道和人工廊道。

自然廊道包括河流、自然岸线以及自然植被带；人工廊道是以交通为目的的铁路、公路、街道等。在规划设计时，应该注重对自然廊道的保护利用和对人工廊道的生态景观塑造，如道路绿化带、河流绿化带。直观地看，廊道（绿化带）的树冠阻挡了阳光和风，造成了微环境条件，实际上，这些廊道是承担着人流、物流、能流的运输通道。绿化改造形成绿廊后能很好地改善区域环境，这在景观生态学中可视作是绿廊特有的分割屏障、过滤、连通性能的反映，同时，绿廊交织构成的网络对整个滨水休闲空间具有更重要的生态景观意义。

3.基质（matrix）

基质是指不同于周边地区的本区域所固有的物质属性，是景观中最广泛连通的部分，它的高度连接性在很大程度上决定了景观的背景性质。人工景观、自然景观都属于一种区域固有的基质。

一个景观是由几种类型的景观要素构成的，其中，本底是占面积最大、连接度最强、对景观的功能起的作用最大的那种景观要素。尽管斑块和本底在概念上很容易弄清楚，但实质上有很多困难。

为此，提出区分本底和斑块的两个标准，即相对面积和连通性。相对面积是指当一种景观要素类型在一个景观中占的面积最广时，即应该认为是该景观的本底。

一般来说，本底的面积应超过所有任何其他的总和，或者说，应占总面积的50%以上，如果面积在50%以下，就应考虑其他标准。关于连通性，在这里指的是如果一个空间不被两端与该空间的周界相接的边界隔开，则认为该空间是连通的。当一个景观要素完全连通并将其他要素包围时，则可将其视为本底。当然，本底也不是完全连通的，也可能分成若干块。

1.5.1.2　城市绿地景观的特性

城市景观是一种人为景观，完全由人类活动所创造。城市景观在区域尺度上，往往只被当作斑块来研究，其镶嵌、分布格局具有一定的重复性和规律性。城市景观是一种典型的以人类干扰为主的景观，主要特点在于自然景观的破坏和人为景观要素的扩大。具体表现为工业斑块数量增多，环境污染源增多、扩大，内部绿化和水域等环境资源锐减，城市建筑急剧膨胀，向郊区扩展，取代农田和绿地斑块。城市景观的质量问题比较突出，如何治理城市环境，提高景观生态质量，对城市的持续发展具有重要意义。

城市绿地景观是人为与自然融合的城市景观之一，是城市景观的重要组成部分，是人类改善城市环境的重要手段。城市绿地景观包括公园绿地、街头绿地、道路绿地、庭院绿地、河湖绿地等。这些绿地保留了城市一定的非市场价值空间，改善着城市环境质量。公园绿地是在自然残存斑块的基础上引进新的人工斑块，长时间人为干扰而形成的人为景观。道路绿地和河湖绿地属于人类塑造的一种特殊的绿色廊道。绿色廊道交织构成的网络为实现城市生态景观性质的再次转换、城市环境的彻底改变以及园林城市、生态城市的逐步实现提供了可能。

城市绿地景观的空间结构在很大程度上，控制着城市绿地景观的功能及其生态作用的发挥，影响着城市中物质流、能量流和信息流的正常运转。在研究城市绿地景观空间结构时，首先是考察个体单个空间形态。

依据绿地景观的空间形态、轮廓、分布和功能等基本特征，可将绿地景观区分为缀块（斑块）、廊道、基质和边缘（Edge）4种空间类型。这4种空间类型反映了城市绿地景观系统个体单元的基本空间特性，因而被称为城市绿地景观的空间结构元素。

1.城市绿地景观的破碎性

由于城市对交通和能源的依赖，城市景观单元将城市绿地景观切割成许多大小不等的嵌块体，与大面积连续分布的农田、森林等自然景观形成鲜明对比。为了适应人们工作、生活需要，城市各功能区更加离散化，从而导致城市绿地景观的高度破碎性。

2.城市绿地景观的不稳定性

随着社会、经济、文化等因素的发展，城市绿地景观变化很快。旧城区的改造、新城区的扩展，使城市的绿地景观随时都在发生变化。城市绿地景观的不稳定性在其边缘区表现得尤为明显。在这一范围内，城市具有动态扩展的特征，城市外围的绿地景观不断地被蚕食，城市扩展区又增加了许多人工绿地斑块。

3.城市绿地景观的梯度性

城市是人为影响相对集中的区域，市中心区地价比较昂贵，远离城市中心区域的地方地价比较低廉。因此，市中心区公共绿地相对较少，一般仅布置一部分小型公园，在远离市中心区的城市边缘部位布置较大的公园、动物园、风景区等。同时，市中心区的绿化覆盖率一般较低，而在远离市中心区的城市边缘部位的绿化覆盖率一般较高，表现为明显的梯度性。

4.城市绿地景观的缀块性

缀块性是城市绿地景观格局中最为普遍，也是最为重要的现象之一。城市绿地景观的空间格局（Spatial Pattern）应由其生态过程中相应的缀块性和缀块动态来决定。缀块的空间格局及其变异通常表现在缀块大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构和边界特征等方面。

景观格局是景观元素的空间布局，这些元素一般是指相对均衡的生态系统和水体，如森林斑块、农田斑块、建成区等。而无论景观的格局或是过程，都随时间的推移而变化，所以，景观生态学是研究景观格局和景观过程及其变化的科学。斑块、廊道和基质是景观生态学用来解释景观结构的基本模式，普遍适用于各类景观，包括荒漠、森林、农业、草原、郊区和建成区景观，景观中任意一点或是落在某一斑块内，或是落在廊道内，或是在作为背景的基质内。这一模式为比较和判别景观结构、分析结构与功能的关系和改变景观提供了一种通俗、简明和可操作的语言。这种语言和规划师及决策者所运用的语言尤其有相通之处，因而景观生态学的理论与观察结果很快可以在规划中被应用，这也是为什么景观生态规划能迅速在规划设计领域内获得共鸣的原因之一。

1.5.2　恢复生态学理论

恢复生态学（Restoration Ecology）是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术和方法及其生态学过程和机理的学科。恢复生态学的研究对象是那些在自然灾变和人类活动压力下受到破坏的自然生态系统。城市是高度退化与胁迫的生态系统，绿地景观建设是人类活动高度干扰状态下的景观重建与生态修复的实践活动。目前，对自然生态恢复的研究与应用已形成了较为完整的方法和技术体系，而对自然生态、经济生态、人文生态恢复的融合机理的恢复理论研究相对缓慢，特别是对在人类严重胁迫下的城市生态系统的植被建造与生态恢复理论的研究更少。

自我设计理论与人为设计理论是仅有的从恢复生态学中产生的理论。自我设计理论认为，只要有足够的时间，随着时间的进程，退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并会最终改变其组分；而人为设计理论认为，通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的，这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子，并认为通过调整物种生活史的方法可加快植被恢复。

生态恢复包含改建（rehabilitation）、重建（reconstruction）、改造（reclamation）、再植（revegetation）等含义。由于生态演替的作用，生态系统可以从退化或受害状态中得到恢复，使生态系统的结构和功能得以逐步协调。在人类的参与下，一些生态系统不仅可以加速恢复，而且还可得以改建和重建。目前，生态恢复一般泛指改良和重建退化的自然生态系统，使其重新有益于利用并恢复其生物学潜力。生态恢复并不意味着在所有场合下恢复原有的生态系统，这未必都有必要，也未必都有可能。生态恢复最关键的是恢复系统必要的结构和功能，并使系统能够自我维持。

生态恢复与重建是跨尺度、多等级的问题，其主要表现层次是生态系统（生物群落）、景观、甚至区域。景观的恢复与重建是针对景观退化而言，景观退化从表现形式上可分为景观结构退化与景观功能退化。景观结构退化即景观破碎化，是指景观中生态系统之间的各种功能联系断裂或连接度（connectivity）减少的现象；城市绿地景观规划事实上就是将被城市割断的绿地元素重新建立起联系或增加其连接度，而鲜受重视的景观聚集（aggregation）在很多情况下同样具有造成景观退化的负面效应。景观功能退化是指与前一状态相比，由于景观的改变导致景观稳定性与服务功能等的衰退现象。

景观恢复是指恢复原生态系统中被人类活动中止或破坏的相互联系，景观生态建设应以景观单元空间结构调整和重新构建为基本手段，包括调整原有的景观格局，改善受胁或受损生态系统的功能，提高其基本生产力和稳定性，将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环。二者的综合统称为景观生态恢复与重建，是构建安全的区域生态格局的关键途径，其目标是建立一种由结构合理、功能高效、关系协调的模式生态系统（model ecosystem）组成的模式景观（model landscape），以实现其生态系统的健康、生态格局的安全和服务功能的可持续性。绿地系统建设是指极度破碎化的生态系统的植被恢复与景观重建，从城市规划入手，严格实施开敞空间优先的规划思想是实施成本约束、效益约束、尺度约束的城市生态恢复的理想途径，也是未来大型工程项目建设时生态恢复应该遵守的准则。

生态恢复的标准主要体现在生态系统组成多样性（生物和非生物组成）、生态结构和生态功能以及这三者在不同时空尺度上的融合。其中，生态服务功能的提高与维持生态系统健康运行是生态恢复的基本标准。

健康生态系统是指生态系统随着时间的推移，有活力并能维持其组织及自主性，在外界胁迫下容易恢复。生态系统健康的标准是有活力、恢复力、组织生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响等7个方面，他们分属于生物物理范畴、社会经济范畴、人类健康范畴以及一定的时间和空间范畴。从恢复的最终目标来看，应该是提高生态系统的生态服务功能，不同的生态系统体现不同的生态服务功能，绿地景观的生态服务功能体现在维持城市生态平衡、改善生态环境、保护生物多样性、增进人类健康等方面。

绿地景观建设的恢复生态学原理是应用生态学、景观生态学与生态工程原理，结合其他自然、社会学科的知识和现代生物、信息技术手段，对多时空尺度上具有特定自然或人类效益的生态因子与生物因子多样性、结构和功能过程进行整合性规划设计和集成性工程实施，以最大限度地再建特定的自然生态系统、人工生态系统和人类生态系统。

规划设计的核心内容包括生物物理因子、结构与功能（通常含人类因素及其社会、经济、文化结构和功能）之间的联络性和融通性；生态组织与功能的不确定性利用；生态系统构造与功能运行的经济性和人文性。

恢复对象则包括自然和人文方面从分子、个体、种群、群落、局域的生态系统（含景观）、生态区域乃至全球等不同空间尺度。

工程建设的实质是对生态系统（通常含人类组分）构成的差异性与结构、功能完整性的有机协调；包括生态系统不确定性的诊断、转移、转换与利用。

生态恢复理论技术是生态恢复的基础，而且，不同的技术是在不同层次（非生物因子、生物物种个体、种群、群落、生态系统、景观、区域乃至全球生态系统）起作用。

一般地，人们将恢复技术分为物理技术、化学技术、生物技术和生态技术等，针对的是恢复过程中特定的物理问题（如辐射、风、水文、土壤团粒结构、温、湿、基质、地形、地质、节水灌溉等）、化学问题（如污染物或废弃物处理及利用、土壤化学结构与过程、富养化、土壤肥力、酸化、盐渍化、盐碱化等极端环境改良等）、生物问题（如采种、选种、育种育苗，种质改良等）、生态技术（从不同层次上看，如种群调节或群落配置、生态行为控制、生态系统结构与功能组装、生态系统演替调节、景观斑块-廊道-格局-过程构建与优化、生态区域建设、地球生态系统建设等）。

人们常将人类对恢复过程介入的方式、强度等的不同分为不同的恢复模式，在不同的恢复模式中，生物物种进入和人的介入的时空顺序（进入时间和空间分布）常常影响恢复所能达到的最终生态系统结构和功能状态，尤其影响恢复路径、恢复速度和恢复成本。生物物种的进入方式很多，城市绿地系统建设与大型工程项目的生态重建是高度人为介入与生物物种人工表达的生态恢复模式。由于生态系统恢复的时空开放性，物种的进入常常不是单种进入的过程，而是多种进入过程。因此，在一定时空条件下进入的物种组合方式及其与人的介入的协调就成为影响生态恢复模式形成的重要因素。同一时空域上进入的物种组合有利于形成生态结构和功能流过程的基本环节，不同时空域上进入的物种组合有利于形成绿地景观的基本生态结构网络，进一步促进绿地景观网络功能的发育。

绿地景观的生态恢复不仅具有自然性，更具有经济性、人文性和选择性，恢复在系统意义上是一种天人互用的生态自设计与自组织过程，这是其概念的综合性内涵。选择性是退化生态系统完全回复到原初状态的不可能性或有限性在工程实施中的体现。

对绿地景观构建描述和成败判定是一个复杂的问题，恢复绿地景观的生态服务功能应该是衡量生态恢复成功与否的关键标准。