（生态学专业论文）城市湿地景观生态规划研究——以株洲荷塘公园为例.pdf

城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 摘要、 上个世纪7 0 年代初期，由于人口的迅速增长及人类对湿地认识的片面性，导致 对湿地的破坏和不合理开发利用，使得湿地面积急剧萎缩，自然特性不断丧失，生态 价值不断下降，其自然湿地的存在受到严重挑战。在这种情况下，人类把关注的目光 投向湿地的保护上来。城市湿地不仅可作为自然湿地在量上的有效补充，更可缓解现 存自然湿地所受到的威胁和环境压力，是湿地保育的有力措施。城市湿地因其所处的 地理位置、环境等原因，人的干扰因素比较严重。如何保持城市湿地的特色，又满足 城市居民对湿地景观的心理需求，就成了我们的研究课题。 本文在研究国内外湿地景观规划理论、实践及研究动态的基础上，以株洲荷塘公 园为例，以景观生态学、规划学、城市生态学、景观设计学等学科为理论依据，运用 系统软件v i w e g i s 和f r a g s t a t s 为支持手段，对荷塘公园湿地景观的景观稳定性、生物 多样性、景观空间格局、生态廊道连通性等做出了量化分析，并确定景观廊道宽度、 景观分带等景观结构指标，以保持基地原有景观格局以及物种的稳定。研究结果表明： ( 1 ) 城市湿地景观区的建立是保持该区域独特的自然生态系统近于自然景观状 态，是将生态保护、生态旅游和生态教育的功能有机结合，是解决当前城市开发与湿 地与保护之间矛盾的有效途径之一。通过株洲荷塘公园湿地景观区域的生态系统的构 成分析，从无机环境到生物体的构成，以及动植物的生存环境的分析表明区域内湿地 生态系统良好，但还是存在着人类干扰过度、农药的使用导致污染、部分湿地资源人 为破坏等一些环境问题，需要通过湿地景观区的建设，使湿地生态系统进一步修复， 保护好原生湿地。 ( 2 ) 分析了荷塘公园内景观要素关联性，荷塘公园与周边环境关系的关联性，并 从流域系统的角度分析了河溪与公园湿地的关系。通过对荷塘公园整体景观格局以及 以上三方面的分析可知，在荷塘公园的8 种景观要素中沼地的面积是最大的，绝对面 积达到了3 5 h d ，相对面积比有2 3 7 9 。其次是森林( 3 3 4 h m 2 、2 2 7 1 ) 、芦苇带( 2 7 h m 2 、 1 8 3 5 ) 和滩涂( 2 3 7 h m 、1 6 1 1 ) 。这说明荷塘公园进行湿地景观生态规划建设有 着良好的基础，按照狭义的湿地景观的定义来说，荷塘公园的湿地景观面积有 1 0 0 2 h m 2 ，占到整个公园面积的6 8 1 ，而按照广义的湿地景观的定义来说，荷塘公 园的湿地景观面积达到了1 0 5 1 h m 2 ，占到了整个公园面积的7 1 4 。在进行荷塘公园 湿地景观的规划时，应充分地利用好这些景观要素，将它们连接成为一个功能丰富的 湿地景观，以增加公园的生物多样性，改善公园的生态环境。 ( 3 ) 根据人类干扰强度的不同将荷塘公园分为三个不同的景观带进行景观格局分 析，得出以下结论： 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 经营景观带，各斑块类型大小差异不大，斑块异质性低。趋向于几何形状和多 边形，形状较为规整。道路和河流沟渠为景观中的廊道，占据了景观总面积的3 5 1 。 对于连通性，河沟和道路的连通性极高，是景观中的廊道。 半自然景观带，芦苇带和沼地是所占比例最大的两种类型，合计占据了7 6 3 3 的景观总面积，斑块数目和密度非常高( 分别为1 1 、8 和2 5 5 2 、1 8 5 6 ，是养殖池的 2 倍和3 倍) ，而平均斑块面积小，说明这两种景观类型的破碎度非常高。养殖池斑块 数量少、密度低，但也占据了9 5 2 的景观面积。道路和河流沟渠作为廊道，占据了 1 4 1 5 的较高比例。裸地和芦苇带，形状较复杂，形式简单，反映了人为改造的特点。 自然景观带，滩涂、沼地、芦苇带共占据了大约9 0 2 的景观总面积，河沟是 景观中的廊道，占据了1 0 8 的面积。芦苇带的斑块形状相对复杂，沼地的斑块面积 较为均匀。两者的平均邻近距离也相当，但芦苇带的最邻近距离方差值比沼地高，以 上两点都说明了该区域内芦苇带比沼地的斑块异质性高。散布与并列指数，滩涂的该 指标值非常高，是自然景观带的最高值，达8 7 2 2 ，说明滩涂这个景观类型的斑块在 景观中分布很均匀，并且其周围散布着的斑块类型丰富，分布比较均匀；沼地的该指 标值最低，为2 6 6 8 ，说明其在景观中的分布较为集中；芦苇带的该指标值为4 5 4 ， 高于沼地，原因是它的分布不如沼地那样集中。而芦苇带和沼地相对于滩涂的较低的 散布与并列指数也反映了它们呈带状分布的特点，说明散布与并列指数是一个比较好 的反映景观类型在总体景观内部的空间格局的指标。 ( 4 ) 提出了株洲荷塘公园生态规划的方法，从三个规划层面上去研究。理念规 划主要对湿地景观建设的目标、原则二个方面进行讨论。目标上提出资源、教育、产 业、游憩和发展等多目标规划体系，最终目的是要保护原有湿地景观资源，拓展湿地 资源。原则上提出了环境优先原则、可持续发展原则、生态文明的原则。实际规划 中，一是针对公园的生态廊道连通性的问题进行规划，以保证生态系统间能量、物质、 信息能够顺利流动；二是针对湿地中最主要的水体( 水域) 进行规划，核心保护区的 水面连成片，在人类活动多的区域则增加小型的人工水体，以满足人类休闲活动的需 要。根据湿地公园保护性的特殊情况，通过对世界旅游组织的生态承载力公式进行适 当变形，经过分析后提出了适合湿地公园这种保护型公园的公式t 厂：生红。 并于最后强调生态规划还必须与生态管理相结合的管理思路。 k - i 关键词：城市湿地景观；生态规划；景观稳定性；景观格局 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公同为例 a b s t r a c t a tt h eb e g i n n i n go fl a s tc e n t u r y7 0 s a sar e s u l to ft h er a p i dp o p u l a t i o ng r o w t ha n d t h eo n e - s i d e d n e s si nh u m a n i t yu n d e r s t a n d i n gt ot h ew e t l a n d , t h ew e t l a n dw a sd e s t r u c t e d b a d l ya n du s e du n r e a s o n a b l y a n di ta 1 5 0c a o s et ot h ea r e ao f w e t l a n dw i t h e rs u d d e n l y , t h e n a t u r a lc h a r a c t e r i s t i cl o su n c e a s i n g l y ，t h ee c o l o g yv a l u ed r o p su n c e a s i n g l y n 砖 e x i s t e n c eo fn a t u r a lw e t l a n di sf a c e dw i t ht h es e r i o u sc h a l l e n g e t h e r e f o r e ，h u m a ns h o u l d h a v ep a i dm u c hm o r ea t t e n t i o no np r o t e c t i n gt h ew e t l a n d c i t yw e t l a n di sn o to n l ya st h e q u a n t i t ye f f e c t i v es u p p l e m e n t ，b u ta l s oa l l e v i a t et h et h r e a ta n de n v k o n m e n tp r e s s u r ei n n a t u r a lw e t l a n d s oi ti st h ew e t l a n dc a r ep o w e r f u lm e a s u r e b e c a u s eo fi t sg e o g r a p h i c a l p o s i t i o na n de n v i r o n m e n t , t h ec i t yw e t l a n di sd i s t u r b e dq u i t es e r i o u s l yb yh u m a n h o wt o m a i n t a i n st h ec h a r a c t e r i s t i co f c i t yw e t l a n da n dt os a t i s f yt h ep s y c h o l o g i c a ld e m a n do f c i t y p e o p l ei nt h ew e t l a n dl a n d s c a p e h a sb e c o m eo u rr e s e a r c ht o p i c t l l i sr e s e a r c ht a k et h ez h u z h o ul o t u sp o n dp a r ka st h ee x a m p l e a n da c c o r d i n gt ot h e w e t l a n d sl a n d s c a p ep l m a n gt h e o r ya th o m ea n da b r o a df o rp r a c t i c i n ga n d r e s e a r c h i n g i t a l s ob a s e do nt h et h e o r yo fl a n d s e a p ee c o l o g y , p l a n n i n g , u r b a ne c o l o g y , l a n d s c a p e d e s i g n i n ga n ds oo n , a n du t i l i z a t i o nt h ev i w e g i sa n df m g s t a t ss y s t e ms o f t w a r ea st h e s u p l 9 0 r tm e t h o dt om a k et h eq u a n t i f i c a t i o na n a l y s i sl a n d s c a p es t a b i l i t y ，b i o d i v e r s i t y ， l a n d s e a p es l c i a c ep a t t e ma n de c o l o g yc o r r i d o rc i r e u i t yi nt h el o t u sd 0 n dp a r kw e t l a n d l a n d s c a p e a tt h es a m et i m e w es u m m a r i z e dt h el a n d s c a p ep r o c e s ss u c ha sl a n d s c a p e c o r r i d o rw i d t ha n dl a n d s c a p em i n u t eb e i t , i no r d e rt om a i n t a i nt h eb a s eo r i g i n a ll a n d s c a p e p a t t e r na n dt h es p e c i e ss t a b i l i t y n ”r e s e a r c hr e s u l t si n d i c a t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) t h r o u 吐a n a l y z i n gt h ec o n s t i t u t i o no f z h u z h o ul o t u sp o n dp a r kw e t l a n dl a n d s c a p e r e g i o ne c o s y s t e m , f r o mt h ei n o r g a n i ce n v i r o n m e n tt oo r g a n i s m sc o n s t i t u t i o n , a sw e l la s t h ez 0 0 1 0 9 ya n db o t a n ys u r v i v a le n v i r o n m e n ta n a l y s i si n d i c a t e dt h a t , t h ew e t l a n d e c o s y s t e mi nt h er e g i o ni si ne o n d i t i o n b u tt h e r ea r es o m ee n v i r o n m e n tq u e s t i o n ss u c ha s h u m a ne x c e s s i v e l yd i s t u r b a n c e ，a g r i c u l t u r a lc h e m i c a l sp o l l u t i o n , p a r t i a lw e t l a n d sr e s o u r c e s a r t i f i c i a ld e s t r u c t i o ne x c e s s i v e l yi ss t i l ls e r i o u s l y w es h o u l dc o n s t r u c tt h ew e t l a n d l a n d s c a p ea r e a t of u r t h e rr e p a i rt h ew e t l a n de e o s y s t e ma n dp r o t e c tt h ep r i m a r yw e t l a n d ( 2 ) w ec a nk n o wt h a tt h r o u g ht h et h ew h o l el a n d s c a p ep a t t e r na n a l y s i so fh e t a n g p a r k , t h ea r e ao f m a r s hi st h eb i g g e s ti nt h e8l a n d s e a p ef a c t o r si nh e t a n gp a r k , t h ea b s o l u t e a r e ai s3 5h m z 。c o m p a r a t i v ea r e ai s2 3 7 9 0 , 6i s2 3 7 9 s e c o n d l yi s f o r e s t ( 3 3 4 h m z 、 2 2 7 1 1 、r e e db e l t ( 2 7 h l 丑2 、1 8 3 5 ) a n ds h a l l o ws e a sa n dt i d e l a n d s ( 2 3 t h i n 2 、1 6 1 1 ) i ts h o w st h a ti th a sn i c eb a s et od ot h el a n d s e a p ee c o l o g yp l a n n i n g 。t h ew e t l a n dl a n d s c a p e a r e ai nh e t a n gp a r ki s1 0 0 2 h m 2 , o c c u p y i n g6 8 1 o ft h ew h o l ep a r k a c c o r d i n gt ob r o a d s 既l d i f i n i n g o f w e t l a n d , t h ew e t l a n dl a n d s e a p e a r e ai n h e t a n gp a r k i s 1 0 5 1 h m z , o c c u p y i n g7 1 4 o f t h ew h o l ep a r k t h e r e f o r e h e t a n gp a r ki sv e r ys u i t a b l et ob e b u i l tt oaw e t l a n dp a r k , w em u s tw e l lu s ct h e s el a n d s e a p ef a c t o r sw h e nd o i n g l a n d s c a p e e c o l o g yp l a n n i n gi nh e t a n gp a r k , c o n n e c t e dt h e s et ob eap a r kt h a th a sa b u n d a n tf u n c t i o n , a d d i n gb i o l o g yd i v e r s i t yo f t h ep a r k , r e f o r mb e t t e re n t i r o n m e n to f t h ep a r k ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n to f h u m a nd i s t u r b a n c ei n t e n s i t y , w ec o u l dd i v i d e st h e l o t a sp o n dp a r ki n t ot h r e ed i f f e r e n tl a n d s c a p e sb e l t st oc a r r yo nt h el a n d s c a p ep a t t e r n a n a l y s i s t h ec o n c l u s i o n sa r cf o l l o w i n g ： 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 m a i l a g el a n d s c a p eb e l t , t h ed i f f e r e n ti nv a r i o u ss i z e st y p eo fp a t c hi ss u b t l e t y t h e p a t c hh e t e r o g e n e i t yi sl o w i tt e n d 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l a n n i n gi nt e c h n o l o g yp l a n n i n g 1 1 l ea d a p t a b i l i t yo fe c o l o g ya p p r a i s a l t h ew e t l a n dl a n d s c a p ep l a n n i n gs h o u l du n i f yc o m p u t e rt e c h n o l o g yr e m o t es e n s i n g , g i s ， u s e st h ef a c t o rm e t h o do fw e i g h t i n gt oc a r r yo nt h ea p p r a i s a lt ot h eg a r d e na r e al a n d u t i l i z a t i o nw a y t h ce c o l o g yr e p a i rt e c h n o l o g y , p r o p o s e dt h em e t h o do fw e t l a n de c o l o g y i v 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 f u n c t i o nt ot h ee c o s y s t e ms t r u c t u r er e c o n s t r u c t i o nw a yt h er e s t o r a t i o n , p r o t e c t st h ew e t l a n d t h es p e c i e sm u l t i p l i c i t y a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fl a n d s c a p e ，l a n d s c a p ep a t t e r nb u i l d i n g e c o l o g ys u g g e s t e dt h a tt h ef i n es c a l ee m p h a s i sm a n yk i i l d so fh a b i t a t se s t a b l i s h m e n ta n d c o n n e c t i o n c o n t r o lt h ew a t e rs u d h c ea r e aa n dw a t e rd e p t ha r et h em a i nn l e a s i l l e s b y p l a r m i n gt h ef u n c t i o nd i s t r i c ti nb r o a ds c a l ep a r k , i ts h o u l de m p h a s i z et h ei n g n - m e d i a t ei n b u f f e ra r e ae s t a b l i s h m e n t a n ds m a l lw e t l a n dp a t c ha n dc o r r i d o ri n l a r g ep a t c ha r e c o n s t r u c t e da m o n gt h ef u n c t i o na r e a s a tt h e 鬟啪et i m e w ea l s oe m p h a s i z e dt h em e t h o d w h i c ht h ee c o l o g yp l a n n i n gs h o u l db ec o m b i n ew i t ht h ee c o l o g ym a n a g e m e n t k e yw o r d ：c i t yw e t l a n dl a n d s c a p e ：e c o l o g yp l a n n i n g ；l a n d s c a p es t a b i l i t y ； l a n d s c a p ep a t t e r n v 幸招静蒜槲然乞弦 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品，也不包含为 获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 1 作者签名：形移们弓彳乡 尉6 月绸 。 幸匆静孽槲然乞弦： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文 的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林 业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 1 引言 1 1 研究背景 湿地的研究最初起源于国外，尤其是欧洲各国在公元前便开始对泥炭湿地 进行了以开发利用为目的的研究。到了2 0 世纪中叶，沼泽湿地研究率先在前苏 联开展起来，美国和加拿大等国也逐渐重视湿地研究，研究工作主要集中于对 湿地景观覆盖类型的分类、描述、制图，以及对引起湿地景观变化的机制进行 初步探讨。随着1 9 7 1 年在伊朗签署了( r a m s a r 公约，即关于特别是作为水 禽栖息地的国际重要湿地公约，湿地研究由开发进入到保护新阶段“1 。自1 9 8 2 年在印度召开第一届国际湿地会议以来，湿地科学进入蓬勃发展时期，各国政 府、组织和科研机构都开始对湿地予以高度重视，其中美国、德国、澳大利亚、 英国、芬兰、瑞典等国家的研究居国际领先地位。以美国为例，从事湿地研究 的机构就有1 0 0 多个，它们对湿地从不同角度和层次进行研究，特别是湿地的 生态结构、环境效应、动态变化过程监测和湿地保护立法等内容成为美国最活 跃的研究课题，另外，海滨湿地和湿地管理在美国也受到较大重视。2 0 0 0 年在 加拿大举办的“魁北克2 0 0 0 一世纪湿地大事件”活动在世界湿地科学发展史上 具有里程碑意义。概括地讲，近年来国际上湿地研究的内容逐渐增多，主要涉 及湿地的概念、定义，湿地的分类、形成、发育、演化，湿地生态系统的生态 过程、结构与功能，湿地生物多样性，湿地地区古环境演变，人工湿地构建的 理论与技术，退化湿地生态恢复与重建，湿地温室气体与全球环境变化，湿地 开发保护与管理，湿地教育、法规与政策及湿地资源可持续发展研究，湿地健 康与湿地评价等让”。 我国的湿地研究是以2 0 世纪6 0 年代对沼泽进行研究开始的，中国科学院 长春地理研究所先后对东北三江平原、大小兴安岭、长白山、若尔盖高原等地 区的沼泽进行了综合考察；1 9 7 9 年至1 9 8 4 年国家海洋局进行了全国海岸带和海 涂自然资源综合调查，为进一步的滨海湿地研究奠定了基础：8 0 年代中期之后， 我国学者开始关注“湿地”问题，对湿地资源综合考察( 如9 0 年代初对全国面 积大于1 o k m 2 的沼泽及有重要意义的沼泽进行补充调查) 、湿地概念及其分类、 湿地功能、湿地合理开发与保护等方面取得了一定的研究成果“”。从地域上讲， 我国对沼泽湿地的研究以东北三江平原为典型”1 ；对湖泊湿地的研究主要集中在 长江中下游的淡水湖地区口“”；对滨海湿地的研究，近年来主要集中在环渤海的 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 黄河三角洲湿地及辽河三角洲滨海湿地t i l l 5 i * * 苏北沿岸湿地“”1 以及南方红树 林湿地研究上，其中从景观生态学角度对环渤海湿地的研究己取得较高水平“ l 引 城市湿地景观生态规划方面的研究是新兴的研究领域，这也是在城市化进程 中湿地资源面临的新危机，城市湿地是被开发还是保留并继续发挥功效，怎样 规划不同意义上的湿地景观，以谋求保护和可持续利用不同景观资源的平衡点 都是城市湿地景观研究的重点内容。 1 2 城市湿地研究综述 1 2 1 湿地的定义 湿地是诗，我们的祖先是以充满诗意的眼光看湿地的。最古老的诗集诗经 的头一首写的是湿地：。关关雎鸠，在河之洲，窈窕淑女，君子好逑”。被 王国维在人间词话中激赏，称之为“最得风人之致”的蒹葭：“蒹葭苍 苍，白露为霜。所谓伊人，在水一方”写的也是湿地。可以说，人类的文 明离不开湿地。 湿地是一种全球范围内转移的生存空间。那么，什么是湿地? 除去了诗词歌 一曼燮 h 目m 图1 1 湿地公约中定义的湿地 f i g1 1t h ed e f i n e dw e t l a n di nt h e ，r a m s a rc o n v e t i o n ， 图片来源：湿地生态工程 赋里华丽辞藻的包裹，湿地有着一个十分不 浪漫的学术定义。这是出自于1 9 7 1 年2 月 2 日诞生的拉姆萨尔公约( 也称湿地公 约) 中的、也是目前国际上公认的对湿地的 定义，即：不问其为天然或人工、长久或暂 时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或 流动的淡水、半咸水、咸水水体，包括低潮 时水深不超过6 m 的水域。拉姆萨尔公约 定义的是广义的湿地，它所包括的湿地类型 和范围颇广，除了沼泽、泥炭地、河流、湖 泊外，还有海岸带地区的珊瑚礁、滩涂、红 树林、沼地，还有鱼塘、水库和稻田等。有 些湿地如沼泽、河流和湖泊，是易于定义和 识别的。有些湿地的定义和湿地公约中 定义的湿地( 图1 1 湿地公约中定义的湿 地) 识别却比较困难，如滩地、河口湾等。 2 城市湿地景观生态规划研究一以株洲荷塘公园为例 除了采用广义的湿地概念外，还可以遵循下列三个基本原则识别和定义湿地： 湿地以水的存在为特征，无论在地表，还是在植物的根区；湿地的土壤条 件通常不同于邻近的高地；湿地植被以适合于湿润环境的植物组成，但缺乏 耐受洪水胁迫的植物。气候和地貌条件，通过水文的作用，决定湿地存在的程 度。水文进一步影响湿地的物理化学环境，两者合作共同作用于湿地生物，生 物对外界环境产生反馈，三者形成一个有机整体o ” 湿地的概念已经由水禽的栖息地演变成了地球上最重要的生态系统，它与水 循环、生物多样性及全球变暖等息息相关位”。 1 2 1 1 人工湿地的定义 人工湿地是利用人为手段建立起来的具有湿地性质和特殊用途或功能的可 调控的场所。”。人工湿地与天然湿地一样，具有大量植物、动物和微生物提供 栖息场所的功能。人工湿地是由专业人士研究、实验、设计，经过科学施工建 造而成的。利用生态系统中的物理、化学和生物三重协同作用，通过过滤、吸 附、沉淀、离子交换、植物吸收、生物分解来实现对污水的有效净化的o ”。 人工湿地是个比较宽泛的概念，对它进行必要的定义、辨析、分类是本文 所必需的。生态问题是人工湿地景观设计中不可避免的问题，它包括了一系列 复杂的生物、物理、化学过程m 1 ，因而对人工湿地进行景观设计需要多学科的 协作与支持。人工湿地的生态问题，已有许多论文与著述进行了研究。而本文 的重点在于生态规划上，