基于景觀生態學原理的生態清潔小流域規劃與設計
——以懷柔區前喇叭溝小流域為例

王 姣，趙方瑩，史振華，程金花，楊 華

(1.北京圣海林生態環境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林業大學，北京 100083； 3.北京市懷柔區水務局，北京 101400)

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基于景觀生態學原理的生態清潔小流域規劃與設計
——以懷柔區前喇叭溝小流域為例

王 姣1，趙方瑩1，史振華1，程金花2，楊 華3

(1.北京圣海林生態環境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林業大學，北京 100083； 3.北京市懷柔區水務局，北京 101400)

水土保持；生態清潔小流域；景觀生態；規劃與設計

生態清潔小流域建設是北京市生態建設的重要組成部分，在生態清潔小流域綜合治理設計中引入景觀生態理念，是新時期生態建設與保護的要求。以景觀生態學原理為基礎，分析了生態清潔小流域建設中規劃與設計的原則、方法、目標及步驟。以北京市懷柔區前喇叭溝小流域為例，探討了景觀生態理論在生態清潔小流域建設中的應用，旨在依據小流域不同景觀功能區特征協調資源利用與環境保護的關系，為生態清潔小流域建設達到小流域景觀格局與其功能的和諧統一提供參考。

生態清潔小流域建設是我國水土保持事業向縱深發展的一種嘗試，是山區生態建設與保護的一大創舉，已經取得了很大成績，也積累了不少經驗，但其治理效果與“生態及近自然”的總體要求還有一定的距離。例如林草配置及景觀小品顯現出的人工痕跡明顯，不少治理措施模仿城市的框架綠化模式，傾向于追求氣派和所謂的現代感，對于景觀的建設沒有因地制宜，以致整體景觀建設不能夠與當地的自然及人文環境相契合，也就是說，對于具有獨特自然資源的山區小流域的合理保護與利用有待進一步探討。基于此，我們以北京市懷柔區前喇叭溝小流域為例，探討景觀生態理論在生態清潔小流域建設中的應用，以期為形成“一村一鎮一特色”的特色景觀生態格局提供參考。

1 小流域景觀生態特征

作為生態環境的一個基本組成單元，小流域囊括了山區、丘陵地區的所有地貌要素。從小流域內可能發生的土壤侵蝕形式及其發生程度來看，山區小流域是一個較為完整的侵蝕產沙和輸水輸沙系統[1]。

小流域上游部分的主要功能是保持水土、涵養水源，中游有保持水土和發展經濟的雙重功能。一般來講，小流域的下游是農牧業、旅游業等人類活動最為集中的地方，并通過這里與其外部發生聯系。受地形地貌的影響，山區小流域的土地利用狀況整體呈現出獨特的環帶狀立體鑲嵌的景觀格局。

從景觀生態學的角度來看，北京市山區小流域的景觀基質主要由人為活動及多種自然因素形成的斑塊組成，如次生喬木林地、灌木林地、農耕地及其他用地等。這些斑塊和河流、小溪、防護林帶、不同等級的道路等廊道構成交錯鑲嵌的復合景觀嵌塊體[2]。受人為活動范圍不斷擴大、活動強度不斷增大等因素的干擾，人工景觀不斷增加，而有顯著生態效應的自然景觀不斷減少，最終使得小流域景觀及生態系統抗干擾性降低且系統變得不穩定，甚至使其環境質量受損。所謂的質量受損是指自然生態系統的外界干擾超過系統正常運行受脅忍耐閾值所產生的偏離[3]。由此可見，小流域的生態系統有時是十分脆弱的。

2 生態清潔小流域建設的景觀規劃與設計

2.1 景觀生態學原理

對于一般的景觀生態學原理，國內外生態學家已從各自的專業研究領域，做出了很多系統而深入的闡述，他們基于生態學原理在不同尺度上提出了自己所倡導的景觀生態學基本原理或原則。我國學者肖篤寧[4]提出的景觀生態學理論包括整體性原理、時空尺度與等級組織原理、空間格局與生態過程原理、鑲嵌穩定性與生態控制原理等，已被我國大多數相關學者所認可，并在實踐中為不少具體工作提供指導。筆者在生態清潔小流域建設景觀規劃與設計時基本上以該原理為指導。

2.2 景觀規劃與設計目標

受人為活動的長期干擾，小流域的景觀格局和生態系統均會不同程度地發生變化，這就使得小流域系統變得不穩定、抗干擾能力降低。因此，在制定小流域綜合治理規劃時，其景觀規劃和治理措施的目標就必須進行適當調整，尤其是要調整當前不合理的土地利用方式和各業用地比例等。即從小流域景觀結構和功能兩個方面著手，通過功能分區和結構優化，把景觀作為“資源”，并從“宏觀尺度上的整體”著眼，進行具體的資源再配置和措施設計，使景觀資源得到優化和利用，進而實現小流域綜合治理的景觀格局、生態及可持續三方面協同發展。

2.3 景觀規劃與設計原則

小流域作為一個“社會-經濟-自然”的復合生態系統，經過長期人為開發利用，不少要素受到干擾或嚴重影響，其部分景觀生態功能已失調或者喪失。為維護、恢復和提高小流域的整體生態功能，在綜合治理的景觀規劃與設計中，必須調整小流域系統的結構，遵循自然規律，保障其景觀要素及其結構的合理性及科學性，兼顧小流域的社會需求，如生態效益、經濟產出、旅游觀光、游憩休閑等，在確保小流域森林植被覆蓋度的前提下，逐漸增加其植被面積，調整其結構，使其發揮出最大的景觀生態功能，控制土壤侵蝕的發生和環境退化。在此基礎上，結合景觀多樣性、持續性及共生性原則，采用生物措施、工程措施和農業措施相結合方式，進行小流域綜合治理的景觀生態規劃與設計。

2.4 景觀規劃與設計方法

小流域的景觀規劃與設計是實現小流域綜合治理目標的重要基礎工作，其內容包括小流域的區域景觀總體功能規劃和景觀單元的措施設計。

在綜合治理規劃中，首先要收集和分析小流域自然和社會經濟條件資料，依據景觀生態學原理，對小流域內斑塊、廊道及其連通性、異質性等進行總體分析和規劃。此階段可以初步擬訂出若干小流域綜合治理方案，待對比分析后進行取舍。其次，在對小流域進行總體功能規劃的基礎上，針對小流域自然條件、土地主導利用方向、小流域系統結構和功能等，依據小流域的景觀類型及其分布特點，對小流域進行景觀功能和治理分區。最后，再根據總體方案的對比分析取舍結果，對所選擇的最適小流域綜合治理方案中的各項措施逐一進行設計。在這一過程中，還可以對規劃方案中發現的問題，隨時進行結構的調整和功能的優化。

3 前喇叭溝小流域環境背景

3.1 自然環境條件

前喇叭溝小流域位于北京市懷柔區喇叭溝門滿族鄉，屬湯河(海河流域)上游地表水源涵養區，被北京市水務局定位為休閑觀光型小流域。小流域地貌類型為燕山山脈的低山區，海拔460.4～1 659.8 m，坡度較陡，總體地勢是西北高、東南低。土壤類型以褐土和棕壤土為主，土層厚度50 cm左右。年平均降水量為533 mm，6—9月份降水量占全年的70%以上。年最高氣溫40 ℃，最低氣溫-23.5 ℃，無霜期165 d左右。

流域內現有植被類型主要為次生喬木林和灌木林，以落葉闊葉林和溫帶針葉林為主，在道路兩旁、農田地埂、村莊及房前屋后兼有少量人工林，樹種以北方常見的楊、柳、榆、槐、椿樹等為主，植被覆蓋率在75%左右。

流域總面積57.46 km2，其中土壤侵蝕面積7.03 km2，占總面積的12.2%，以水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數600 t/(km2·a)。

3.2 社會經濟背景

該小流域規劃治理面積為21 km2，涉及小流域內的官帽山、苗營、北辛店和喇叭溝門4個行政村，共758戶1 651人。隨著北京市山區生態建設與保護力度的不斷加大，流域內居民的主要收入來源已從以前的以農業種植、小型林副產品加工和家庭養殖業為主逐漸轉變為目前的以政府扶持投入、造林營林、撫育管理等為主，農業生產和第三產業等為次要收入來源。主要種植的農作物為玉米和谷類等，林果業也有一定程度的發展，主要經濟樹種為蘋果、梨、栗子、桃、杏等。前喇叭溝小流域地理位置優越、生態環境條件好，具有發展旅游休閑觀光業的優勢。

4 小流域綜合治理景觀總體規劃

4.1 小流域景觀特征及其利用

前喇叭溝小流域景觀垂直帶譜明顯，流域上中游以原生落葉闊葉林和溫帶針葉林為主，灌木林以不規則斑點狀鑲嵌于喬木林之中。居民點集中分布于該小流域中下游，農耕地與人工植被鑲嵌其中。下游河灘地多開發為農耕地，種植作物以旱作玉米為主。

從該小流域現有的景觀組分分布、面積及其比例看，前喇叭溝小流域景觀生態規劃應以治理水土流失和保護生態環境為主，兼顧農業發展。因此，在景觀總體規劃中，應以生態環境保護為主并兼顧農業、林果業及旅游休閑觀光業的適度發展。

在小流域綜合治理規劃中，規劃部分糧食、蔬菜用地以保證當地居民的生活需求，適度發展經濟林果業和種植業，在基本自給自足的情況下，還可獲取一定的經濟收入。在規劃的蔬菜、農作物種植區和經濟林果用地區，實施高效節水灌溉。

根據景觀生態學原理，不僅要保護好小流域內原有植被、恢復人為破壞程度較嚴重的河濱植物帶，還要規劃出不同配置方式、不同面積及不同形狀的造林用地，以提高小流域的景觀生物多樣性，同時提高綠化美化面積，改善小流域的用地結構，提高其生態功能。

改善小流域的環境條件是生態清潔小流域綜合治理規劃的重要內容之一，具體規劃內容主要有改水改廁、截污治污等。這些措施在改善村莊環境的同時，還為吸引游客休閑觀光旅游創造條件。將小流域的自然資源開發與環境保護、治理結合起來，以開發促進治理，以治理保障開發，逐步實現改善小流域生態環境、提高當地居民生活水平的總體目標。

4.2 小流域景觀功能分區及面積

小流域上游地區人煙稀少，人為活動對環境的干擾較少，其土地利用類型多為次生喬木林和灌木林地，植被覆蓋度大于30%，坡度多大于25°，把這個區域劃分為生態修復區；小流域中游的河(溝)道兩側是村莊集中、農耕地分布較多的地段，把這個區域劃分為生態治理區；小流域的中下部及主溝道兩側的支毛溝內，農業及其他生產用地分布集中，且利用和保護程度均較好，把此區域劃分為生態保護區。

前喇叭溝小流域分區及其治理面積分別為：

(1)生態修復區主要指前喇叭溝小流域北部與西南部的山高坡陡地段，該區域植被覆蓋度大于30%，平均坡度大于15°，總面積43.02 km2，規劃治理面積15.72 km2。

(2)生態治理區主要指該小流域河(溝)道兩側的農耕地以及村莊，總面積12.52 km2，規劃治理面積4.58 km2。

(3)生態保護區包括前喇叭溝小流域內主溝道、支溝及兩側河濱帶區域，總面積1.92 km2，規劃治理面積0.7 km2。

以所劃分的生態修復區、生態治理區和生態保護區為小流域景觀單元，進行生態清潔小流域建設景觀設計。

5 小流域景觀單元措施設計

5.1 生態修復區

在生態修復區景觀單元內，主要以自然修復為主，通過劃定封禁保護區和采取適當撫育管理措施等，提高區域植被覆蓋度，改善森林結構，提高林地的水土保持和水源涵養能力，實現防洪和生態環境改善的源頭防護。設計前喇叭溝小流域封育面積7.63 km2，豎立保護提示標牌3塊，設護欄1.2 km。

5.2 生態治理區

在生態治理區景觀單元內，主要措施包括擴大經濟林面積，完善和提升現有農耕地田間灌溉系統，加強田坎整修和村莊美化，建設生態植物護坡等。

根據作物種類和種植方式，分別采用低壓管道灌溉、噴灌和滴灌等節水灌溉方式。田坎整修選用當地出產的塊石作材料。生態護坡選用等高植物籬，以提高林地攔蓄地表徑流能力和坡面抗侵蝕沖刷能力。經濟林樹種選用適宜當地栽植且高產適銷的核桃、蘋果、桑葚和山杏等樹種。村莊及周邊美化工程措施，主要包括人行步道、土地整治、截排蓄水工程等；生物措施有村莊及其周邊綠地建設、環境整治、旱廁改水廁、垃圾收集與處理等。

設計前喇叭溝小流域經濟林建設面積19.8 hm2，節水灌溉61.33 hm2，梯田整修39.4 hm2，村莊美化6.12 hm2，植物護坡520 m。

5.3 生態保護區

生態保護區景觀單元是水、泥沙和污染物輸移的通道，依據其特點及社會需求，進行河濱帶治理和溝道清理，營造水生植物群落與岸坡植物帶，維系河(溝)道的安全泄洪能力,改善河(溝)道水質。

設計前喇叭溝小流域河濱帶治理面積3.93 hm2。

6 結 語

以景觀生態學理論為指導，開展生態清潔小流域建設規劃與設計，是解決北京山區小流域環境保護和社會經濟發展的重要方向。在生態清潔小流域建設中，應從小流域的整體出發，在綜合分析其生態特征、社會需求和景觀單元間相互作用的基礎上，運用景觀生態學原理對其景觀進行整體功能分類，之后再進行綜合規劃和治理措施設計。在規劃中既要考慮不同功能區和景觀單元的生態特點，又要保證景觀單元間和小流域內部與其外部的物質流、能量流和信息流的暢通，以實現區域景觀生態環境保護與利用、小流域農林(果)業及旅游業的可持續發展。

[1] 全國生態農業縣建設領導小組辦公室.中國生態農業[M].北京：中國農業科技出版社，1996：194-202.

[2] 景貴和.土地生態評價與土地生態建設[J].地理學報，1986，41(1):1-6.

[3] 周道偉，盧文喜，夏麗華，等.北方農牧區交錯帶東段草地退化與水土流失[J].資源科學，1999，21(5):57-61.

[4] 肖篤寧.景觀生態學研究進展[M].長沙：湖南科學技術出版社，1999：45-48.

(責任編輯 張培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)10-0040-02

王姣(1987—)，女，河南獲嘉縣人，助理工程師，學士，主要從事水土保持、生態建設規劃和設計工作。

2016-04-25