多功能農業景觀：內涵、進展與研究范式

湯 茜,丁圣彥,*

1 教育部黃河中下游數字地理技術重點實驗室,開封 475004 2 河南大學環境與規劃學院,開封 475004

農業景觀是受自然過程和人類活動多重驅動下,以農業生產為主導,由不同類型生態系統有機整合而成的復合系統。由于現代集約化農業過度強化農業的生產和經濟功能,導致農業景觀異質性和多功能性降低、農業生產生態環境退化,并由此產生一系列負面效應[1]。農業景觀本身兼具復雜性、多功能性和人地耦合性等多種特征,是景觀生態學的重要研究議題之一。近年來國內外有關農業景觀的研究愈來愈多地與生物多樣性保護、生境破碎化、生態系統服務評估以及可持續發展等研究進行交叉融合[2-3]。多功能農業景觀是農業多功能性在景觀尺度上的空間表征,是地理學、生態學、管理學和經濟學等多學科交叉的綜合性研究。構建多功能農業景觀的主要功用體現為,在確保農業生產有序發展的同時,仍能提供生物多樣性、田園風光、文化傳承等多種非經濟功能,促進農業可持續發展與人類福祉提升,是推動農業可持續發展的必然途徑。

我國是世界人口大國,人多地少、糧食需求大、人-地關系矛盾突出,農業一直是我國的立國之本和重要的第一產業。整體來看,我國農業的生產功能存在地域差異性、農業對生態環境影響的負面效應大于正面效應、農業文化傳承功能衰落,但農業在就業和社會保障方面的功能依然極為重要、農業休閑旅游功能得到超速發展[4]。因此,統籌協調農業的多種功能已成為實現農業整體效益最大化和均衡可持續發展的重要途徑[5]。然而,如何基于農業景觀的本質屬性和動態發展特征,推動農業景觀的可持續多功能發展？如何以有效管理與持續評價改進為手段,構建滿足具體研究與實際發展需求的多功能農業及農業景觀？以上問題仍亟待解決?；诖?本研究試圖提出針對多功能農業景觀的研究范式,在已有景觀生態學研究范式的基礎上進行改進和擴展,希冀為實現區域農業景觀的可持續發展和闡明多功能農業景觀的內在運行機制奠定理論基礎,為鄉村生態景觀營造關鍵問題的解決與多功能農業景觀的實際構建提供支撐。

1 多功能農業景觀的概念解析與研究進展

1.1 多功能農業景觀的本質與內涵

多功能農業景觀的本質屬性是景觀尺度上農業多功能性的空間表征,與多功能農業在使用過程中經常容易出現混淆。然而,二者在概念內涵、研究內容、關注的焦點問題等方面均存在本質區別：前者是一種農業經營模式,強調發展農業的多種功能性[5]；而后者并非是一種新型的景觀,它更側重關注空間地域、人類歷史文化活動、生產生活行為、景觀格局及生態學過程等對農業多功能性的影響。例如,被列為世界重要農業文化遺產的云南紅河哈尼梯田,具有保持水土、調節氣候、保持生物多樣性等多種景觀功能[6],提供了多種農產品、多種資源、文化遺產等重要產品和服務。哈尼梯田的形成離不開當地的自然地理因素和歷史人文因素的共同作用,大面積的梯田、山頂的風水林、壯麗的云海、獨特的蘑菇房聚落均具有極高的文化價值,這與哈尼族的民族文化和傳統傳承是密切相關的[7],因此它是我國西南地區具有代表性的、重要的多功能農業景觀。

多功能農業景觀的最終發展目標是實現農業與農業景觀的可持續健康發展,實現農業景觀生態系統內社會-經濟-生態的協調統一,緩解人地關系矛盾,持續供應安全健康的農產品,并達到人與環境、人與其他生物的和諧共生。有關多功能農業景觀的議題兼具研究的廣度與深度,具有豐富的研究內涵,比如“多功能農業景觀與景觀可持續發展、多功能農業景觀與農戶可持續生計、多功能農業景觀與生態文明建設、多功能農業景觀與鄉村振興、多功能農業景觀與城鄉協同發展”,等等。其中,可持續生計問題,作為可持續發展研究的重要主題[8],是實現農業及農業景觀可持續發展的經濟保障和有利支撐,是多功能農業景觀發展過程中的目標和驅動力,而多功能景觀則是發展和實現可持續生計的載體和途徑(圖1)。然而,一些具有多樣化景觀功能和較好權衡度的農業景觀(例如,云南紅河哈尼梯田),應該如何通過合理改造以實現可持續生計？景觀多功能性較差的農業景觀(例如,長期處于高強度集約化經營的河南封丘縣),又應當如何通過多功能農業景觀的構建來實現可持續生計以及農業的可持續發展？這些不同區域、不同尺度以及不同社會文化背景下產生的問題,均具有非常強的復雜性,需要在多功能景觀的視域下,運用多學科理論與研究方法開展交叉研究與進一步深入探討,持續豐富多功能農業景觀內涵的同時,為實踐研究提供機制與理論支持。

圖1 多功能農業景觀與可持續生計Fig.1 Relationships between multifunctional agro-landscape and sustainable livelihood

1.2 相關研究進展

1.2.1景觀格局與功能評價研究

景觀格局分析與評價是景觀生態學長久以來經典的研究主題,多通過運用景觀格局空間分析技術、3S技術等方法,開展土地利用/土地覆蓋變化、景觀格局動態變化等多方面綜合研究[9-13]。景觀格局中的景觀要素成分及其空間布局特征是導致景觀功能空間差異的根本原因。農業景觀中殘留的自然/半自然生境,如草地、自然/半自然林、河流、湖泊與坑塘等,它們的面積、密度、空間位置、多樣性、景觀連通性等特征會對景觀中的其他動植物產生多重影響[14-15],是維持農業景觀生物多樣性、提升景觀多種功能和增強景觀異質性的重要條件[16]。此類研究能夠為進一步深入探討景觀格局特征對景觀功能的影響機制,提供科學與決策支持。

景觀多功能性評價是制定景觀管理決策的前提和基礎[17-18]。由于景觀功能的空間差異性,當前對景觀功能的評價研究多通過功能制圖結合其他分析方法得以體現[19-23]。當前有關景觀多功能性的研究多基于“功能分類—定性/定量評估—空間制圖”的框架,針對某一特定區域開展景觀功能與服務的評價。尚缺少將景觀格局與功能評價相結合,綜合探討多尺度下的景觀管理與可持續發展的研究。

1.2.2核心利益相關者研究

農業景觀中自然/半自然生態系統與社會系統的空間格局是相互緊密依賴的[24]。農業生態系統/景觀是復雜的社會-生態系統,“社會需求”是研究農業生態系統/景觀無法忽略的重要影響因素[25]。長期以來,傳統景觀生態學大都注重景觀格局與過程的研究,特別是忽略了“人”作為景觀要素的組成成分在景觀發展中所發揮的作用[26]。多功能景觀研究應該尤其重視生活在景觀中的不同利益相關者在景觀規劃與管理中的作用,將生態的和社會的機制、景觀生態學與管治科學結合在一起,把人文系統和自然系統聯系起來,更好地將基礎研究與應用實踐相結合[27-29]。

農戶、政府與研究機構共同作為農業景觀中的核心利益相關者,厘清三者之間的相互作用關系有助于更加明確多功能農業景觀的構建機制。農業景觀中的農戶既是農業經營者又是景觀管理者,是各級政府(土地利用決策者)和各科研結構(多學科的專家)的共同影響對象。中央政府的國家戰略、地方政府的政策引導和科研機構的技術支持,均會在不同層面上對農戶產生直接或間接影響,并進而表現為農戶在農業生產經營與管理方面響應的差異。黃建紅認為,引導農民參與農業政策制訂和執行過程、鼓勵農民參與現代農業知識培訓、做好農業政策宣傳工作,并提高農業政策執行透明度,是鄉村振興戰略下基層政府農業政策執行困境的破解之道[30]。因此,評估政府的決策和政策制定對農業景觀及農戶的影響顯得尤為重要,能夠為將來農業景觀的發展變化與有效管理提供預測與支持。

1.2.3景觀模擬與管理研究

關于多功能景觀的模擬研究,通常采用情景模擬或與模型相結合的研究方法,用于預測模擬景觀格局的變化及其對景觀功能/服務的影響[31]。將情景模擬運用于多功能景觀的研究之中,不僅可以為景觀格局變化做模擬和預測,還可以將不同政策與景觀設計相結合,讓決策者和廣大公眾直觀地看到土地覆被在未來可能發生的變化,從而為多功能景觀的構建提供科學依據[32]。也有一些研究將生態學與社會學的研究方法相結合,通過調查利益相關者的景觀發展需求,預設景觀管理與改造目標,以此為基礎設置不同發展情景[33-37]。例如,針對德國海岸景觀,基于不同規劃管理目標,Karrasch等學者給出四種不同土地管理情景,以及今后景觀評價與監督的策略[34]；van Berkel等研究人員通過運用智能體模型與情景模擬的方法,對未來荷蘭郊區的景觀格局變化和多功能景觀的構建進行了模擬設計[38]；Neef和Neubert對鄉村多功能景觀進行模擬,并探討農業政策制定與農業景觀格局設計的問題[39]。

近年來多功能景觀研究倡導鼓勵利益相關者們積極參與進來,與相關專家和規劃者們一起進行決策制定,開展參與式規劃與管理[40],其中不乏一些成功案例。例如,Sisto等學者運用參與式規劃的方法,探討了意大利農業景觀中利益相關者團體對該區今后景觀發展的意愿與需求,該研究為研究區未來農業景觀的發展指出了清晰的發展方向,為利益相關者、政策制定者和研究者之間構建了橋梁[41]；Hobbod等基于農業景觀多目標管理的方法,探討了農業景觀“適應性管理”的研究框架,識別了多尺度下監測景觀功能與景觀彈性的多項指標,為農業景觀管理的研究提供了有益案例[42]；此外,由荷蘭生態學者開展的構建農業景觀“藍綠網絡系統”的實證研究[43],基于該研究區不同利益相關者們的參與式規劃,探討了如何在農業景觀中構建以溝渠、河流等水體為主的藍色廊道和以道路、樹籬、河岸與耕地田埂等綠色廊道所組合而成的生態網絡系統。通過恢復和構建若干大小的藍色與綠色景觀要素,實現了自然控蟲、增強了生物多樣性與景觀功能。

2 多功能農業景觀的研究范式

Opdam等認為[27],未來景觀生態學家將面臨5大挑戰,包括：結合生態的和社會的機制；將景觀生態學和管治科學結合在一起；將尺度等級和決策制定結合在一起；將設計和景觀生態學結合起來提出策略；在科學和實踐之間架起橋梁?；诖?多功能農業景觀研究需要與特定研究區域相結合,避免脫離研究區實際情況的設計和管理；要求研究者們從實際調研的各個景觀要素和景觀單元入手,從景觀中的利益相關者的實際需求出發,構建符合當地發展要求的、具有一定特色的多功能農業景觀。然而,以上問題的解決則需要依賴理論與實證相結合的研究,需要特定研究范式的探討及應用。

2.1 核心理論基礎

2.1.1人地關系理論

人地關系是地理學研究的核心理論與主要內容,同時也是景觀生態學的重要理論之一。人地關系不僅包括人類與自然環境的關系,還包括人與人之間的社會關系及彼此之間的關系[44]。與西方發達國家相關研究相比,服務于國家和區域發展戰略的實證研究是中國人地關系研究的特色[45]。因此,探討如何構建多功能農業景觀,應以景觀尺度下的人地關系為主線,注重運用地理學、景觀生態學和經濟學等多學科的相關理論與研究方法,深入分析景觀中的“人”與“地”的特征屬性及相互作用關系,協調復雜的人地關系。首先,需要明確農業景觀中核心利益相關者的交互作用關系,有利于達成多方共識并提供行之有效的政策指導；其次,從景觀視域而言,景觀即為“地”,如何從景觀結構與格局入手實現或提升景觀多功能性,并進而開展對多功能農業景觀的管護,是實踐層面的關鍵問題。究竟應該怎樣改造景觀格局,通過景觀結構的改變提升景觀的多種功能與服務？構建多功能農業景觀后,應該如何開展景觀的管護與干預？怎么管？怎么護？如何通過有效干預進而維持多功能農業景觀的自我穩定與健康發展？上述問題仍亟待研究與實踐。

2.1.2景觀整體性與異質性原理

景觀系統的整體性和異質性原理是景觀生態學的核心理論。景觀生態學以整體論和系統論為指導,如分析景觀結構/格局時空動態變化特征需要從全局尺度自上而下地開展整體研究,而若分析景觀功能與服務則主要以系統論為指導,強調景觀系統內部各景觀要素及組分的多樣性以及多樣化地鑲嵌組合,由此衍生出多種不同的景觀功能。多功能農業景觀研究尤其是實踐層面的工作需要基于景觀整體性和異質性原理,是成功構建多功能農業景觀的重要方法論。農業景觀中人、作物、雜草、動物、土壤和市場、政府等組分相互聯結在一起,是復雜的自然-經濟-社會復合景觀系統。因此,探討多功能農業景觀的研究議題,不能脫離農業景觀系統的本質屬性,不能理想化、簡單化,需要與社會、經濟與文化等眾多要素緊密聯系。當前景觀格局變化、景觀異質性和景觀管理與社會環境系統聯系的研究是國際景觀生態學研究新的熱點問題,將人類的價值觀、行為、文化和社會經濟政策等融合到景觀生態學研究中,發揮景觀生態學在多領域管理和政策制定中的支持作用,是今后景觀生態學發展的重要方向之一[46]。

2.1.3人為設計與自我設計理論

人為設計與自我設計理論來自恢復生態學,多用于指導生態恢復的實踐工作。該理論旨在通過工程方法和植物重建直接恢復景觀中的退化生態系統,并隨著時間的進程,恢復后的退化生態系統將根據環境條件合理地組織自己并最終改變其組分[47]?；谌藶樵O計與自我設計理論,通過生態恢復方法,重建景觀系統內具有多種效能的景觀組分,使其能夠實現自我維持與健康發展,是構建和管理多功能農業景觀的重要途徑。因此,針對高強度集約化農業景觀,要想將其改造成多功能農業景觀,必將涉及原有退化景觀要素/組分的生態恢復問題,如,大面積單一作物種植的農田基質、生態效益低的人工純林、缺少植被緩沖帶的河流；以及通過增強景觀多樣性和異質性以提升景觀功能/服務的問題,重新規劃設計新的景觀要素/組分(如,具有一定寬度的由非農植物組成的農田邊界),增強生物多樣性、美學、休閑文化等多種景觀功能。“人為設計”為集約化農業景觀增添了新的活力并增強了生態閾值和彈性,而“自我設計”則是改造后的景觀系統達到新平衡后的自我管理與干預。

2.2 “格局-功能-需求-管理”研究范式及概念框架

景觀生態學的傳統研究范式是“格局-過程”。Nassauer和Opdam提出,傳統的景觀研究范式已不能滿足當前景觀生態學的發展,應當將其拓展為“格局-過程-設計”,更強調將理論應用于實踐、指導實踐[48]。趙文武和房學寧認為[24],應根據社會需求與社會預期目標對景觀進行設計與管理,有利于科學與實踐的雙向優化,并進而推動景觀可持續發展。因此,本研究基于農業景觀的復雜性與本質屬性、多學科理論與原理,以及當前我國農業發展背景與政策導向,針對多功能農業景觀提出了“格局-功能-需求-管理”這一研究范式,并繪制了概念框架圖(圖2)?！案窬?功能-需求-管理”的多功能農業景觀研究范式具有四大模塊,各模塊間相互影響、相互作用,連接起景觀生態系統與社會環境系統,形成了一個緊密聯系的閉合體系。

圖2 多功能農業景觀新研究范式的概念框架圖 Fig.2 Conceptual framework of new research paradigm of multifunctional agro-landscape

2.2.1模塊1&模塊2：景觀格局與景觀功能

景觀格局是整個體系中其余三大模塊開展研究的前提和基礎,尤其與景觀功能模塊之間存在著顯著影響關系。景觀格局中各組成要素的變化及重新配置組合均能引發景觀功能的改變,而景觀格局特征與動態變化又決定了景觀功能的類別與時空差異,管理者可以通過優化景觀格局提升景觀功能并滿足社會經濟發展的需要。此外,要想從景觀中獲取“優質、多樣的”景觀功能并持續地從景觀中獲得惠益,需要首先識別和評判當前景觀格局特征以及景觀功能類型及其空間分布特征。通過權衡主要景觀功能間的此消彼長,由此進一步明確所需求的景觀服務能力,深入探討景觀格局與景觀功能/服務之間的互作關系。

由于不同景觀要素在空間上組合方式的不同,即會導致景觀空間結構、景觀功能與服務、視覺感受等方面產生明顯差異。因此,針對缺乏原生植被、草地、灌叢等自然生境的高集約化農業景觀,從調整優化景觀格局的角度入手,可以將農業景觀中的樹籬、菜地、池塘、溝渠和邊坡地等作為自然生境的補償,從而達到提升農業景觀中生物多樣性與景觀多功能性的目的。因此,明確農業景觀中斑塊、廊道和基質所被賦予的結構和功能屬性,在此基礎上開展不同類型景觀要素的功能組合,最終形成多功能農業景觀的景觀格局構建框架尤為重要?；谖覈r業發展現狀,在現有土地制度難以大幅度恢復或增加生態用地的背景下,盡可能重建景觀組分的空間生態聯系、強化景觀結構網絡性建設,已成為增強景觀生態功能、維持區域生態安全的必然選擇[49]。通過多尺度空間下特別是田塊尺度下的田間技術與景觀尺度下的空間格局設計結合,可以最大程度地提高農業生態系統自身的控害能力以及農田作物和景觀植物多樣性和異質性,最終實現農業生態系統的可持續發展[50-51]。

此外,通過調控優化景觀格局,能夠削弱農業景觀中由于不合理農業生產和空間布局而產生的非點源污染及其衍生的生態系統負服務的不利影響。例如,基于景觀格局的“源-匯”理論以及最小累積阻力模型等定量評價方法,明確農業景觀中土地利用類型及其格局對非點源污染時空特征的影響[52-53]；以及可以通過設置不同寬度的草皮緩沖帶,去除農田徑流中的氮磷含量[54],等等。此類研究在景觀尺度上針對農業生產對景觀格局及其生態學過程產生的影響開展綜合探討,具有重要的生態學意義。

2.2.2模塊3&模塊4：需求與管理

社會發展的終極目標是為城鄉居民提供高質量、等值化的社會服務,使城鄉居民享受均等化的社會保障與服務[55]。當利益相關者生產、生活于更加偏好的景觀中時,會極大地激發他們的主動參與性,更有利于以多目標為導向的景觀建設與發展(如,建設美麗鄉村、開展生態扶貧工作),能夠為今后該景觀及區域的可持續健康發展奠定良好的社會環境基礎。因此,可以基于多種社會調查研究方法,充分調查分析多元利益相關者對景觀格局與功能/服務的需求,進一步明確如何通過調整、優化景觀格局,提升景觀功能并開展景觀規劃與設計,以成功構建滿足多元利益相關者需要的景觀。

“管理”是指對能夠滿足多元利益相關者需要的多功能農業景觀開展有效持久的管理與監測。通過預先設定若干景觀發展目標、開展多維景觀評價并進行針對性改進,為景觀格局優化與景觀的有效管理提供決策支持。劉彥隨等認為[55],緊張的人地關系、城鄉居民日益發展的耕地功能需求決定了我國耕地保護亟須向耕地多功能管理轉型,各縣域應制定相應的鼓勵政策和措施,促進區域經濟、社會、生態的協調發展。農業政策制定者和農業景觀管理者不應只關注短期的農業經濟收益,應具備長遠的發展觀和整體的系統觀,通過政策設計、政策優化和政策完善等手段,開展合理的景觀規劃與設計?；诖?景觀管護方法及社會環境特征均會對景觀格局、功能及其生態學過程產生深遠影響,這同時也將是今后所需持續關注的科學問題。

3 結語與展望

當前,我國農業資源環境壓力大、生產要素配置不合理、農民收入增長乏力等現實問題仍很突出。在鄉村振興戰略全面實施的大背景下,在農業供給側改革逐步開展的大形勢下,如何順應新形勢新要求,全面提升農產品質量和食品安全水平,提高農業綜合效益和競爭力,是亟待解決的關鍵問題。本文提出的“格局-功能-需求-管理”多功能農業景觀研究范式是對我國傳統退化農業景觀的改造,是在景觀視域下針對多元利益相關者開展的鄉村生態供給側改革。農業政策的制訂者應在短期農業經濟收益與長期的農業可持續性之間尋求一種更合理的平衡,這也是全球變化背景下農業生態可持續發展的原則所要求的[56]。這充分說明了農業景觀系統與社會環境系統之間的緊密聯系。

“格局-功能-需求-管理”研究范式能夠為緩解當前高集約化農業景觀中的復雜人-地關系矛盾,構建“社會-經濟-生態”三效合一的多功能農業景觀奠定理論基礎和提供實踐模式。研究者可以選擇特定的研究區域,扎根于實地,立足解決社會-生態系統的實際問題,通過綜合運用多學科、跨學科的理論與研究方法,全面開展多功能景觀的研究工作。切實并深入地探討如何基于“多功能景觀的視角”來分析影響和制約傳統農區可持續發展的主要因素。在“格局-功能-需求-管理”框架下,通過全面分析研究區景觀格局及功能差異,揭示不同利益相關者對農業景觀的需求與偏好,可以將小尺度下的田間設計與中尺度下的景觀模擬相結合,提出不同尺度等級下景觀管理決策和多目標景觀管理方案。為最終實現區域農業可持續發展、發展糧食安全和環境友好型農業做出有益探索,為相關研究的深入開展奠定重要研究基礎,具有重要的研究意義。

今后應當進一步加大對多學科知識的整合運用,開展跨學科研究與合作,加強對多功能農業景觀的科學和實踐研究。具體可包括以下3方面：

(1)針對不同區域下的農業景觀開展實際案例研究,加強多尺度下景觀格局與功能的相互作用關系研究；

(2)明確不同利益相關者對景觀格局、功能及其服務的感知與發展需求,并結合國內外經濟發展形勢、國家戰略和地方政府發展決策,預測模擬農業景觀在環境-社會-經濟多方面的變化情景；

(3)與社會學、管理學和法學等多學科研究相結合,構建多功能農業景觀的目標評價考核制度,完善和發展農業景觀管理制度,實現多功能農業景觀的高質量發展與高水平管理。