周維世 翟 俊
(蘇州大學金螳螂建筑學院,蘇州大學—蘇州園科集團建筑與城市環(huán)境協(xié)同創(chuàng)新中心,蘇州 215127)
隨著城市化和農(nóng)業(yè)規(guī)?;觿。匀涣饔蛟獾狡茐?,生態(tài)環(huán)境面臨嚴重威脅?;陂_源軟件InVEST模型對淀山湖片區(qū)2015年和2022年的生境質(zhì)量進行評估。結果表明,城市化與農(nóng)業(yè)擴張對生態(tài)系統(tǒng)造成了較大影響,導致淀山湖生境質(zhì)量整體下降。針對不同的威脅因素與退化程度,總結出5種景觀優(yōu)化策略,并以柳河上游沿岸為例,進行景觀設計改造??傮w上說,采用的生態(tài)模型評估方法提供了淀山湖片區(qū)生境質(zhì)量的時空分布信息,并以案例設計為決策者提供參考,有助于改進城市規(guī)劃和發(fā)展,促進城市河湖沿線生境保護。
土地利用變化;InVEST模型;生境質(zhì)量;景觀策略;生態(tài)修復;淀山湖
健康的生態(tài)環(huán)境是生物多樣性和人類生存的基礎[1]。通過生態(tài)系統(tǒng)過程產(chǎn)生的物質(zhì)和服務以直接和間接的效益對人類具有不可替代的價值[2]。然而,當今世界人口數(shù)量與社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人類活動頻繁,城市化加劇,導致許多地區(qū)生態(tài)環(huán)境退化,生態(tài)系統(tǒng)服務能力降低。自1970年以來,由人類活動導致的土地利用變化對陸地和淡水生態(tài)系統(tǒng)的相對負面影響最大[3]。在淡水生態(tài)系統(tǒng)中,涉及土地利用變化的一系列綜合威脅普遍存在,包括水的開采、開發(fā)、污染、氣候變化和入侵物種,人為基礎設施如道路網(wǎng)絡、城市建設、工業(yè)開采等的擴張,農(nóng)田的開墾都可能會帶來高昂的環(huán)境壓力和社會成本,從而導致生境質(zhì)量的降低。
研究表明,生境質(zhì)量可以在一定程度上表征區(qū)域生物多樣性水平[4],反映自然資源及人類賴以生存的環(huán)境的優(yōu)劣情況,是生態(tài)系統(tǒng)健康水平的重要表征[5]。對于生境質(zhì)量的研究,開源軟件InVEST(環(huán)境服務和權衡綜合評估)提供了一個生境質(zhì)量評估模型,將土地利用覆被圖與生境受威脅和響應能力相結合,并評估整個景觀中生境范圍及其退化狀態(tài)[6]。當今國內(nèi)外學者對于該模型應用于土地利用的生態(tài)保護方面的研究已較為全面,從小型河流流域[7-8]到陸地生態(tài)系統(tǒng)[9-10]再到大型河流流域[11-12]不同的研究區(qū)位,已取得較多研究成果,但以上都是基于數(shù)據(jù)結果提出具有普適性的景觀策略,缺乏針對性的景觀改造的落實方案,而運用生態(tài)學模型與設計思維結合的跨學科方式對于景觀設計會更加具有針對性和說服力[13]。
河流及其沿岸是城市與其周圍生態(tài)系統(tǒng)之間最重要的生物物理和生態(tài)連接(作為生態(tài)走廊連接),往往是發(fā)展中城市(或地區(qū))僅存的自然空間[14]。對于大多數(shù)景觀來說,人類活動的擴張會導致土地使用的改變,盡管該區(qū)域經(jīng)常因城市化的擴張而遭受破壞,但其依然是人類活動當中不可分割的生態(tài)特征和維持生物多樣性的棲息地。所以在河流湖泊完全喪失生態(tài)系統(tǒng)服務的潛力之前,提出關鍵的解決策略是至關重要的。
為此,本研究的目的是基于InVEST模型評估淀山湖片區(qū)的生態(tài)環(huán)境和景觀質(zhì)量,并分析人類活動對生境的具體影響,據(jù)此針對性地選取場地進行景觀設計改造。通過研究結果的分析,為環(huán)境保護和自然資源管理提供支持,有助于制定可持續(xù)的土地利用策略,為設計者提供量化、有依據(jù)的景觀設計方法。本研究的創(chuàng)新點在于采用生態(tài)學模型與設計思維結合的跨學科方式對景觀設計進行針對性和說服力的改造,提出重要的解決策略以保護河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務的潛力。該研究可以為生態(tài)保護和景觀設計提供有效的支持和指導,為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標作出貢獻。
淀山湖,舊名薛淀湖,位于蘇州與上海交界處,屬于太湖流域,河網(wǎng)水系發(fā)達,水域面積62 km2,平均水深約2.1 m,最大水深3.6 m,是上海最大的淡水湖泊,也是上海的母親河——黃浦江的源頭之一。淀山湖位于30°57′–31°20′N,120°37′–121°19′E,總面積約1 617.04 km2[15-16]。該片區(qū)一直以來都是上海制造業(yè)向外轉移的重要承接地,導致沿湖周邊聚集成片的企業(yè)工廠,雖經(jīng)政府多年的生態(tài)修復工程改造,但因受上海、江蘇兩地行政分隔的限制導致管控不到位、發(fā)展不統(tǒng)一等問題,形成區(qū)域發(fā)展的洼地[17]。
本研究從開放數(shù)據(jù)源地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)獲取蘇州市和上海市2015年和2022年的Landsat8遙感影像資料,對研究區(qū)遙感影像現(xiàn)狀的預處理包括利用ENVI5.3進行圖像融合、鑲嵌配準校正,空間分辨率為30 m。根據(jù)LULC現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2017)[18]和研究目的,采用支持向量機法進行監(jiān)督分類,將研究區(qū)景觀類型劃分為耕地、旱地、林地、草地、水體、建設用地(城鎮(zhèn)、農(nóng)村、工業(yè)用地)、沼澤、裸地8種土地利用類型,并結合谷歌地圖、百度地圖等高分影像目視校正以及ROI分離檢測修改后得到研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù),分類精度為94.90%,Kappa系數(shù)0.91,滿足本研究需要。
1.3.1 生境適宜性分析工具
本研究使用InVEST生境質(zhì)量模塊對淀山湖片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務進行建模研究,模擬了人類活動威脅引發(fā)的生境退化以及這些威脅導致的生境質(zhì)量分布變化的量化結果。該模型通過評估某一地區(qū)各種生境類型或植被類型的范圍和這些類型各自的退化程度來表達[19]。生境質(zhì)量會隨著人類土地利用的接近程度和強度而降低,并根據(jù)土地利用類型而變化,一般來說,隨著人類活動、土地利用強度的增加,生境質(zhì)量會隨之發(fā)生不同程度的退化[20]。為得到生境質(zhì)量,需要先計算不同土地利用類型的退化程度,計算見公式(1)。
其中,Dxj為LULC的j中x柵格的生境退化度,R為脅迫因子數(shù)量,Yr為r脅迫圖層中的一組柵格數(shù)量,Wr為脅迫因子r的權重,ry為土地利用類型圖中每個柵格上脅迫因子的個數(shù),βx為法律保護程度,Sjr為生境類型j對脅迫因子r的敏感性,irxy為柵格y對x的脅迫水平(包括指數(shù)衰減和線性衰減函數(shù)),其計算見公式(2)(3)。
其中,dxy為柵格像元x與y之間的距離,drmax為脅迫源r的最大威脅距離。最終通過公式(4)計算出生境質(zhì)量指數(shù)。
其中,Qxj為LULC的j中柵格x的生境質(zhì)量指數(shù),Hi為LULC的j的生境適宜性,k和z為比例參數(shù)。
1.3.2 模型參數(shù)化
本研究在生境質(zhì)量評估模塊中,根據(jù)不同生境對威脅源的響應程度,計算生境分布與退化情況。從2015年、2022年柵格土地利用數(shù)據(jù)(圖1)可以看出,研究區(qū)基本以耕地、建設用地和水體為主的LULC,總占比約98%,其余占比過小,不作威脅源考慮。淀山湖水體在近年來政府的各類保護政策當中,認為具有較好的生態(tài)環(huán)境,對周邊環(huán)境呈現(xiàn)正面作用[21],所以不宜作為威脅源,而耕地對于自然環(huán)境來說具有一定的負面影響,且植被作物單一,不適宜動物生存,所以考慮為一種威脅源。建設用地作為城市化的一種呈現(xiàn),不同的用地性質(zhì)會帶來不同的影響,即分為城市、農(nóng)村、工業(yè)用地三種威脅源。而交通路網(wǎng)(不在土地利用數(shù)據(jù)分類當中)是車輛行駛和貨物運輸?shù)谋亟?jīng)環(huán)境,其對周邊生境質(zhì)量具有較為直觀的影響,且隨著路網(wǎng)的密集而增加,隨著道路的遠離而減少。
圖1 淀山湖片區(qū)土地利用分布Fig.1 Land use distribution in Dianshan Lake area
綜上,本研究考慮了5種可能對研究區(qū)生境產(chǎn)生負面影響的威脅源:耕地、城市用地、農(nóng)村用地、工業(yè)用地、交通路網(wǎng)。同時結合InVEST用戶手冊推薦值[4]、與研究區(qū)地理位置相似的長江中下游地區(qū)[21-22]以及現(xiàn)狀相似的相關文獻[23-24]等,對威脅因子屬性和威脅因子敏感性進行賦值,具體參數(shù)如表1,表2。
表1 威脅因子屬性Tab.1 Attributes of threat data with different land use
表2 不同土地利用類型生境適宜度及其對各威脅源的敏感度Tab.2 Habitat suitability of different landscape types and sensitivity of LULC types to each threat
生境質(zhì)量的下降被認為是土地利用強度增加的結果。生境退化的空間變化反映了區(qū)域生境質(zhì)量退化的嚴重程度。InVEST3.12.0模型的生境質(zhì)量模塊分析得出2015年、2022年生境退化分布圖(圖2),根據(jù)ArcGis中的自然斷點分類法將評價結果分為6類,現(xiàn)概括為三類:低度退化分布區(qū)(0~0.04)、中度退化分布區(qū)(0.04~0.08)、高度退化分布區(qū)(0.08~0.12)。從空間分布來看,不同年份的淀山湖片區(qū)退化分布呈現(xiàn)相似性,中北部退化程度較高,其次是西部地區(qū),而南部以及東部地區(qū)退化程度較低。
圖2 生境退化分布圖Fig.2 Habitat degradation distribution
而隨著城市化的進程加劇了這一退化程度,圖2可以看出:(1)低度退化區(qū)大多位于建設區(qū)域、南部耕地區(qū)域以及澄湖、淀山湖中心區(qū)域。這些區(qū)域退化程度較低的原因被認為主要有兩點,一是環(huán)境更為復雜的區(qū)域(類似建設區(qū)、裸地),其本身生境適宜性較低,自我修復能力強,對威脅源敏感性較差,因此即使身處城市、路網(wǎng)密集區(qū)也沒有受到太大影響;二是距離威脅源平均距離較遠,受到的干擾較小,更多的是遠離城市、工業(yè)以及路網(wǎng)密集的區(qū)域,因此其退化程度較小。(2)中度退化區(qū)大多位于河流湖泊以及耕地區(qū)域。其本身生境適應性較高,受村莊,少量交通路網(wǎng)影響,更多受耕地影響,由于耕地對土地利用強度的增加有限,所以退化程度處于中等水平。(3)高度退化區(qū)大多位于北部河流湖泊區(qū)域,其脆弱的生態(tài)系統(tǒng)對威脅源敏感較高,受城市、工業(yè)用地以及密集的交通路網(wǎng)綜合影響,出現(xiàn)極大程度的退化,從2015年至2022年間,高度退化區(qū)受干擾程度不斷增加,這一結果不僅沒有得到改善,反而擴大影響程度,隨著時間的推移,若不加以重視與修復,該片區(qū)的生態(tài)環(huán)境將會成為隱患。
InVEST模型一般用生境質(zhì)量表示生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣,生境質(zhì)量越好,生態(tài)系統(tǒng)功能越完善,越有利于生物多樣性的維持,具體表現(xiàn)為每個單元柵格(數(shù)值越高表明生境越適宜)的生境質(zhì)量評分介于0~1之間。為了更好地揭示淀山湖片區(qū)2015–2022年的生境質(zhì)量變化,通過ArcGIS中重分類的自然斷點分類法,將生境質(zhì)量分為9類,現(xiàn)概括為三類:低生境適宜性(0~0.3)、中生境適宜性(0.3~0.6)、高生境適宜性(0.6~0.9)(圖3)。
圖3 生境質(zhì)量分布圖Fig.3 Habitat quality distribution
從空間尺度上來看,研究區(qū)總體生境質(zhì)量較低,具體表現(xiàn)為兩極(澄湖、淀山湖)高并向外遞減,東北低、西南高的分布特征,低生境適宜性區(qū)域主要圍繞人類活動密集的東北部區(qū)域,而高生境適宜性區(qū)域主要分布在河流湖泊等自然生態(tài)系統(tǒng)周邊。從時間尺度上來看(表3),2015–2022年研究區(qū)生境質(zhì)量呈下降趨勢,尤其是以澄湖、淀山湖及其周邊濕地為主,高生境適宜性的用地比例大幅度下降,占比為25.56%,而部分低生境適宜性的用地增加,這里被認為是中、高生境適宜性的用地主要受不同程度的退化所致,特別是靠近北部建設用地的林地、濕地面積的減少以及東部城鎮(zhèn)面積的擴張。
表3 2015年、2022年不同等級生境比例Tab.3 Proportion of different habitats in 2015 and 2022
本研究通過生境質(zhì)量和生境退化分布,推測現(xiàn)存以及潛在威脅對生態(tài)環(huán)境的影響,不僅需要關注城市、工業(yè)用地等生境質(zhì)量低的區(qū)域,同時還要關注現(xiàn)存及潛在退化程度較高的水體、森林、草地等,此類區(qū)域主要集中在中北部千燈鎮(zhèn)、張浦鎮(zhèn)、淀山湖鎮(zhèn),以及少量東南部柳河段,西部同里鎮(zhèn)區(qū)域。因此為了恢復生態(tài)環(huán)境,提升生境質(zhì)量,本文提出一系列生態(tài)修復方法以增加生態(tài)環(huán)境韌性和提高生物多樣性。
綜合以上內(nèi)容,針對2022年退化分布圖中不同退化區(qū)域,選取典型性地塊(圖4),采取針對性的生態(tài)修復策略以提升生境質(zhì)量(表4)。
表4 典型退化區(qū)修復策略Tab.4 Typical restoration strategies of degraded areas
對于低度退化區(qū),選取兩類不同性質(zhì)地塊:一是具有復雜環(huán)境的人類活動區(qū)域,該地塊具有較好的自我恢復能力,對威脅源敏感性較差,如地塊A(同里鎮(zhèn)區(qū)域)。該地塊作為典型的建設用地,盡管其退化程度較低,但生境質(zhì)量也較低,因此在保持較低退化程度的同時,通過綠色智慧城市營建的方式,重新綠化城市以提高其生態(tài)環(huán)境。有研究表明,智慧城市擴張情景可能會減輕甚至消除城市化的負面影響[8]。二是遠離城市、工礦用地以及道路等威脅源的區(qū)域,該地塊可以避免長時間受威脅的干擾,即使受到間接性或短暫性干擾時也可以很好地從中恢復,如地塊B(上海大觀園區(qū)域)。該地塊橫穿淀山湖,由許多小型河流與林地組成,作為一處自然旅游景點,盡量利用自然調(diào)節(jié)的能力,維持其自身的生態(tài)平衡,減少人類活動入侵。
對于中度退化區(qū),在面臨環(huán)境威脅時具有較好的抵抗和恢復能力,其本身也具有一定的生境適宜性,如地塊C(上海青西郊野公園)。該地塊作為自然濕地公園,密集分布著許多小型河流以及湖泊,具備較好的生態(tài)環(huán)境和適宜性。在這里,將遵循生態(tài)優(yōu)先、最小干預的原則,保持公園的原生風貌,修復生態(tài)駁岸,保留原生喬木,并設置保護分級,限制人類活動邊界。通過自然的手法梳理地形,營造綠地和活動場地,以較低強度的方式開發(fā)公園,保護其生態(tài)基礎和生物種群。
對于高度退化區(qū),基本以河流湖泊及其沿岸濕地為主,由于其敏感性,對威脅響應能力較高,并且難以回到穩(wěn)定狀態(tài),而研究區(qū)存在由兩類威脅導致的高度退化區(qū):一是受城市和密集路網(wǎng)影響下的高度退化河流流域,如地塊D(東大盈港段)。該地塊是一段流經(jīng)城市的河流,由于過多的人類活動入侵,因此需要更多的人工手段介入。這里應用生態(tài)工法技術,運用自然材料與工程技術相結合,并且其中融入雨洪管理設計,將自然與城市相結合,讓植物和動物種群回歸城市,在加強城市韌性的同時,很好地恢復了走向退化的河流生態(tài)系統(tǒng)。二是受零星分布的農(nóng)村以及大面積耕地影響的高度退化河流流域,如地塊E(柳河段)。該地塊遠離城市與密集的交通路網(wǎng),具有良好的生態(tài)基礎,但受農(nóng)業(yè)擴張與漁事作業(yè)的雙重影響,因此需要在保護本身生態(tài)環(huán)境的基礎上介入人工手段。
3.2.1 場地調(diào)研及分析
本研究選取柳河上游段作為設計改造對象,場地水系長約7 km,支流、河塘分布密集,同時該河段也是通往上海黃浦江的主要水上航線,承擔著重要的海路樞紐。周邊土地類型以濕地和農(nóng)田為主,滋養(yǎng)著淀峰村、淀山湖一村、蓮湖村等以生產(chǎn)性濕地為主的漁耕文化村落,因此柳河長期以來受著沿岸漁事、農(nóng)耕生產(chǎn)性活動入侵,極大影響著生態(tài)環(huán)境[25](圖5)。
柳河上游沿岸的養(yǎng)殖漁業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)耕的歷史背景遺留了如下問題:(1)單一的景觀空間。鋪設的混凝土硬質(zhì)圍墻不利于植物生長與動物停留,阻礙了自然景觀的交融。(2)無序的漁事空間。沿岸漁村機電漁船雜亂???,一些打撈的漁業(yè)產(chǎn)品堆積隨處可見,河鮮殘骸流入河中,造成水體污染,富營養(yǎng)化嚴重,水生棲息地遭到嚴重破壞。(3)規(guī)模的農(nóng)業(yè)空間。橫平豎直的農(nóng)田塘埂展現(xiàn)了嚴重的人工干預痕跡,而新建造的配套服務設施也未能與原有的肌理和諧相融,未經(jīng)處理的農(nóng)業(yè)廢水嚴重污染水體。
3.2.2 基于NbS的景觀優(yōu)化方案
基于自然的解決方案(Nature-based Solutions,NbS)是既符合自然規(guī)律,又能有效促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的綠色方案和方法[26]。本方案針對場地問題,引入NbS理念,強調(diào)通過保護、修復、管理或新建生態(tài)系統(tǒng),利用自然提供的生態(tài)系統(tǒng)服務有效應對復雜挑戰(zhàn)[27]。在尊重自然的基礎上加以人工手段介入,緩慢、自然、連續(xù)地改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,以平衡河流生態(tài)與村落生產(chǎn)生活之間的持續(xù)發(fā)展,順應淀山湖區(qū)域發(fā)展規(guī)劃[28]。本方案采取“保留—打破—更新”的策略,以最小干預來最大程度地提升場地的生態(tài)功能。其中,“保留”是指保留現(xiàn)有村莊肌理外貌以及即將被人為干擾的生態(tài)堤?。弧按蚱啤笔菫樵黾訄龅嘏c自然的連接,打破原有硬質(zhì)圍墻,斷開塘埂以擴展水體在濕地中的流動線路,凈化水質(zhì);“更新”則是指改善現(xiàn)狀漁業(yè)與農(nóng)業(yè)村落,減少對水體環(huán)境的破壞性活動,增加場地吸引力,活化傳統(tǒng)村落(圖6)。
圖6 生態(tài)修復策略Fig.6 Ecological restoration strategy
(1)保留肌理,野化生態(tài)堤埂。此方案沒有選擇填方或修路等重新塑造新的自然和村落肌理,柳河段周邊豐富的自然和村落,經(jīng)多年生產(chǎn)遺留的歷史痕跡應當被保留,給予后人完整的原始風貌,因此主要在宏觀的土地利用布局、建筑肌理和面域功能方面選擇沿用,保持漁村特色面貌以及村民的生活習性,盡可能降低對村民生活秩序的改變。同時保留當?shù)鼐哂蟹罎骋笄抑脖惠^為豐富的堤埂,減少人為干預,使其植物再野化,通過草坡、草溝以及喬木的生長,可以有效地涵養(yǎng)、凈化水源,提升水質(zhì)。
(2)打破隔斷,重塑生態(tài)環(huán)境。為了塑造多樣的自然景觀空間,增加場地與自然的交融,打破原有駁岸的硬質(zhì)圍墻,構建自然草坡與石塊,改動車行系統(tǒng),保證雙向車道連貫性,增加騎行系統(tǒng)的專用道,提升道路沿岸景觀植被,豐富騎行體驗。同時為了增加不同水塘之間的水體流動,打破各小水塘之間的塘埂以擴展水體的流動路線,加強區(qū)域生態(tài)連通性。
為了營造更好的生態(tài)環(huán)境,提升生境質(zhì)量,需要改善因農(nóng)業(yè)、漁事生產(chǎn)活動造成的水體污染問題,因此本方案利用現(xiàn)有的圩田魚塘布局形式,采用基塘農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式,形成既凈化水質(zhì)又能循環(huán)利用的作業(yè)模式(圖7)。其原理如下:首先農(nóng)耕作業(yè)用水通過徑表以及地下滲入生態(tài)塘,將生態(tài)塘中的各類生物進行第一次凈化,同時魚苗糞便、飼料等產(chǎn)物會充當肥料滋養(yǎng)土壤,反哺作用于田地以及林地;經(jīng)過第一道凈化的用水再流入林帶濕地,被土壤吸收凈化,形成第二道過濾;經(jīng)過上述自然生態(tài)的處理,農(nóng)業(yè)用水可利用的物質(zhì)大體被吸收,而后再通過人工凈水裝置,埋藏于土壤中,可以進行自我風力發(fā)電,吸附水中懸浮物、沉淀物;經(jīng)裝置過濾后的用水通過管道運輸,流入清水沉淀池,最后透過碎石駁岸流入河中,完成水質(zhì)的凈化。
圖7 基塘農(nóng)業(yè)模式的凈水系統(tǒng)Fig.7 Water purification system for dike-pond agriculture model
該模式的優(yōu)點在于通過自然、人工五重過濾,使得農(nóng)業(yè)用水可利用物質(zhì)被回收,且污染物質(zhì)得到凈化,同時兼顧魚塘和農(nóng)田作業(yè)。另外由于魚塘對于農(nóng)田肥力的反哺,又可以減少化學肥料的使用,節(jié)約成本。
(3)更新村落,重建文化聯(lián)系。柳河沿岸的傳統(tǒng)村落正面臨著時代發(fā)展的沖擊,走向衰亡的命運。本方案在設計中深深根植蘇南水鄉(xiāng)文化,致力于在保持當?shù)厣鷳B(tài)基礎不受破壞的前提下,改善現(xiàn)狀中無序與雜亂的漁事空間。為了更好地延續(xù)當?shù)貪O業(yè)民俗風貌,計劃對漁事空間進行小范圍改造,完善內(nèi)外有機連通性。結合漁村、棧道等特色景觀,更新民俗空間,充分挖掘特色風貌,如漁事碼頭、景觀棧道等,以打造極具當?shù)靥厣娜の豆?jié)點。同時,開辟貨運路線,將漁民和游客的出行路線分開,以提供多樣的水岸文化,吸引外來游客關注即將消亡的傳統(tǒng)村落,以延續(xù)村落的生存和發(fā)展。
綜上所述,柳河上游沿岸濕地采用了大面積保留、局部區(qū)域打破以及傳統(tǒng)村落更新的策略,始終堅持基于自然的解決方案,并充分尊重本地特色,以重塑自然風貌為目標。本方案采用基塘農(nóng)業(yè)的作業(yè)模式,通過層層過濾改善水質(zhì),提升當?shù)厣迟|(zhì)量。
生態(tài)修復是一個持續(xù)演變的過程,需要給予設計以呼吸的空間。它是一種緩慢、自然、連續(xù)的過程,旨在展現(xiàn)其原有的自然生態(tài)風貌。本方案的實施將逐步呈現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)的復蘇與完善,實現(xiàn)自然與人文的和諧共生,同時也為當?shù)貍鹘y(tǒng)村落的保護與傳承提供了堅實的基礎。通過這一持續(xù)的生態(tài)修復過程,相信柳河上游段將煥發(fā)出新的生機與活力,成為可持續(xù)發(fā)展的典范。
本研究使用InVEST模型來評估生態(tài)系統(tǒng)的服務價值,但是由于模型的結果輸出受到威脅因子敏感度和威脅因子屬性等參數(shù)的設定影響,同時受到地理空間和時間的影響,存在一定的局限性。為了得到更合理的研究結果,本研究從地理空間的相似和土地利用現(xiàn)狀的相似兩個維度選擇專家打分,并結合InVEST用戶手冊進行相對合理的賦值。
為了提高模型的參數(shù)化水平,需要更多基于野外的長期生態(tài)學的研究,科學準確的實地研究可以幫助改進模型的參數(shù)化[29]。另外,納入更詳細的土地覆被類型可以得到更加真實的場地現(xiàn)狀,但需要更加真實復雜的賦值系統(tǒng)以及準確的土地利用數(shù)據(jù)。在本研究中,由于研究主要針對城市化和農(nóng)業(yè)的擴張,并考慮人類活動對于河流湖泊的整體影響,因此將二級土地利用分類整合成一級分類,并且不考慮占比過小的二級分類土地。
此外,本研究還考慮了額外的生態(tài)系統(tǒng)服務,如土壤保持和碳儲存,為保護和恢復受威脅或惡化的生態(tài)系統(tǒng)提供進一步的論據(jù)。因此,模型的應用需要綜合考慮多種因素,包括生態(tài)系統(tǒng)服務、地理空間和時間因素、土地利用類型和威脅源等,以得到更準確和全面的研究結果。
當然,在景觀優(yōu)化方案中,不僅需要重視生態(tài)用地的增加與保護,也要注重耕作技術改良和農(nóng)業(yè)種植結構調(diào)整,變革低產(chǎn)田,再造優(yōu)質(zhì)田,權衡不同土地利用方式,調(diào)整作業(yè)模式,引入生態(tài)工程,如LI[30]在研究保護和人類發(fā)展政策對利益相關者的影響時指出,生態(tài)工程可能在短期內(nèi)有高昂的初始成本,但從長遠利益來看,無論是當?shù)卣€是人與環(huán)境,都能收獲長期有效的生態(tài)價值。除此之外,政府在探索生態(tài)系統(tǒng)服務空間配置的同時,還應重視多種生態(tài)系統(tǒng)服務、生物多樣性保護以及給予土地擁有者市場回報之間的權衡[31]。
隨著城市快速更新發(fā)展,政府與相關設計者已意識到生境保護的重要性。而本研究的獨特之處在于提供了一種借助景觀途徑提升生境質(zhì)量的新思路,通過運用生態(tài)學建模的方法,從空間、時間尺度評估上海市淀山湖片區(qū)生境質(zhì)量,并總結出以下結論:
(1)探索城市河湖生境質(zhì)量研究的評估方法。以模型評估代替野外調(diào)查和層次分析等復雜方法,對生境質(zhì)量的數(shù)據(jù)可視化和精細化分析可以快速獲得評估結果。
(2)量化研究場地的生境質(zhì)量在空間上的分布。通過對淀山湖片區(qū)生境質(zhì)量可視化空間制圖發(fā)現(xiàn):2015–2022年,研究區(qū)生境質(zhì)量呈下降趨勢,尤其是以澄湖、淀山湖及其周邊濕地為主的高生境適宜性用地比例大幅度下降,2022年與2015年相比減少了25.56%,并且研究區(qū)的退化隨著人類活動的入侵明顯加劇。
(3)探究城市河湖生境不同退化程度的景觀優(yōu)化策略?;诔鞘猩锒鄻有员Wo原則和生態(tài)學原理,針對典型性地塊,根據(jù)威脅因素以及退化程度的不同,探究了5種優(yōu)化策略,為生境提升提供了規(guī)劃依據(jù)與設計框架。
(4)實證生境質(zhì)量提升的優(yōu)化策略在設計方案中的運用。以高度退化區(qū)柳河段地塊為例,結合實地考察,驗證修復策略,基于自然的解決方案進行景觀改造設計。
未來,隨著遙感技術以及相關研究領域的進步,InVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)評估會越來越準確,可以更加廣泛地運用于景觀量化設計中,提供前期的量化分析,以便更科學、更有針對性地指導設計和實施。
注:文中圖表均由作者繪制。