景感營造在自然保護區生態系統服務提升中的應用研究

崔 寧,于恩逸,吳 迪,唐明方,吳 鋼

1 中國科學院生態環境研究中心,城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 1000852 中國科學院大學, 北京 1000493 中國科學院建筑設計研究院有限公司, 北京 100086

長期以來,人類對自然資源的過度開發和利用導致了生態系統退化、生物多樣性喪失等一系列生態環境問題。如何實現地球生態系統的可持續發展已經成為全球各個國家共同努力的目標[1- 2]。各國政府已經意識到建立自然保護地可以對重要的自然生態系統、自然遺跡、自然景觀及其所承載的自然資源、生態功能和文化價值進行長期保護[3],是實現生態系統可持續發展的重要途徑之一。目前,全球已經建立了超過23萬個自然保護地,這些自然保護地的完整性、穩定性以及健康程度對區域生態安全的保障具有關鍵性作用,是區域實現可持續發展的重要基礎[4- 5]。

自然保護區是我國自然保護地的主要組成部分。自從1956年建立了第一個自然保護區以來,我國自然保護區數量迅速增長。目前我國自然保護區面積約為9861萬hm2,占自然保護地總面積的70%,陸域面積的10%[6]。大量自然保護區的建立使其管理手段與模式所面臨的問題也逐漸凸顯,已經開始制約我國自然保護區的持續發展,保護區的發展面臨著重大的機遇與挑戰。探索新時期、新環境、新技術下自然保護區的保護對策已經是我國自然保護區研究中的重要課題。

隨著生態文明建設的不斷推進,人們對區域發展方向和保護思路都有了更新更高的追求,這樣也要求生態學家擴展景觀生態學的視野,深化理論和創新方法,從而形成了另一種發展景觀生態學的思路---景感生態學,即以可持續發展為目標,基于生態學的基本原理,從自然要素、物理感知、心理認知、社會經濟、過程與風險等相關方面,研究土地利用規劃、建設與管理的科學[7]。景感生態學的提出是為了解決傳統生態學理論在生態規劃、保護及建設中對當代人的需求考慮不足這一問題,并運用現代化技術手段及智能數據收集、處理、分析方法進行更科學的生態保護研究。景感生態學目前已經應用到生態規劃、環境管理、環保建設等方面[8- 11]。Wu等人將景感生態學的思想融入到濕地規劃中,進而對人們的身心健康和審美水平起到積極地作用[12]。Dong等人利用謎碼數據及物聯網等方法,探索和收集中國大運河香河段的居民感知信息,并將這些信息運用到大運河的生態規劃過程中,以提升其效果[13- 14]。秉承景感生態學的思想和理論,石龍宇等人結合北京市通州區西集鎮的生態現狀,提出了城鄉交錯帶的景感生態規劃思路[15]。Yu等人結合景感生態學的思想理論,考慮到人類感知,從保護目標、保護內容和保護對策3個方面對自然保護地的生態保護對策進行分析[16]。

本研究面向自然保護區的可持續發展,以我國北部典型草原區達里諾爾國家級自然保護區為研究對象,以景感生態學為指導思想,將景感營造作為切入點,把人的需求考慮進去,借助管理這一載體,通過對自然保護區景感生態管理模式的分析,探索其景感營造的過程,明確其景感營造原則,來滿足人類需求與福祉、提升保護區生態系統功能與服務、保障珍稀物種及其棲息地安全,實現自然保護區及周邊區域的生態效益、經濟效益和社會效益的平衡發展。同時把自然保護區的最終發展目標融入管理理念中,通過景感營造這一過程來改善、提升和維持自然保護區所能提供的各項生態系統服務,進而實現自然保護區可持續發展的最終目標。

1 研究區概況及技術方法

1.1 研究區概況

達里諾爾國家級自然保護區(以下簡稱達里諾爾保護區)位于中國內蒙古赤峰市克什克騰旗西部,地理坐標為東經116°29′—116°45′,北緯43°13′—43°23′(圖1),總面積為119413.55 hm2,內有草原、湖泊、濕地、沙地、山地、林地等多種生態系統類型。達里諾爾保護區始建于1987年,1997年經國務院批準為國家級自然保護區。根據《自然保護區類型與級別劃分原則》(GB/T 14529- 93),達里諾爾保護區屬于野生動物類型,重點保護對象為珍稀鳥類及其生境。根據重點保護對象的地理位置,達里諾爾保護區被劃分劃分5個核心區(面積1414 hm2)、3個緩沖區(面積6508 hm2)、剩余地區為實驗區(面積11491.55 hm2)(圖1)。達里諾爾湖是保護區內重要的景觀類型,為保護區內水鳥及其棲息地和各類生態系統提供了極為重要的服務支撐。達里諾爾保護區在當地的生態系統產品供給、生物多樣性保護與維持、生態系統的調節與支撐中發揮著重要作用。

圖1 達里諾爾國家級自然保護區位置及功能區劃圖Fig.1 The location and function zoning of Dalinor National Nature Reserve

1.2 技術方法與路徑

為了在理論研究和實踐應用上能更好地結合景感生態學的概念和思想,Zhao等對景感生態學的研究內容和對象進行了更深刻的擴展和外延。他們認為,人們在實踐過程中將某些愿景融入到某種載體中,并運用這一載體的相關表現形式讓其他人也感知到這些愿景,以此來規范或引導人們的行為,從而促進和推動可持續發展的實現。具有這種屬性的載體稱為景感(landsense),將構思和構筑這種載體以實現目標的整個過程稱為景感營造(landsense creation)。將景感營造理論和方法的研究稱為廣義景感生態學(general landsenses ecology),簡稱為景感學(landsenseology)。景感營造的應用途徑可以分為3種:運用已有的載體、對已有載體進行改造成為新的載體以及重新構建新的載體。景感營造的原則有8種：即愿景呈現的雙向性、方位的順脈性、時空組合的多尺度性、物理感知的系統性、心理認知的整體性、物理感知和心理認知的交互性、不同文化的差異性以及營造過程的漸進性原則[17]。

管理者結合達里諾爾保護區的實際情況,通過遵循景感營造8項原則中的7項,并把愿景(生態系統服務提升、經濟效益提升)融入已有的載體(管理)來進行景感營造。在這個過程中,管理者所融入的愿景與民眾的愿景(滿足基本的生產物質需求和優美的生態、人文環境需求)相結合,從而產生管理者、當地牧民和外來游客三方面人群的愿景共鳴,增加人們的生態環保意識,進而形成不同人群共同的行為規范,促進可持續發展的實現。在改善和提升生態系統服務的同時,景感營造和景感生態學的方法理論可以為管理者提供更好的管理模式和新的思路,進而實現達里諾爾保護區的可持續發展(圖2)。

圖2 保護區景感營造技術路徑Fig.2 Technological path of landsense creation in nature reserve

2 研究結果

2.1 達里諾爾保護區的景感營造

2.1.1景感營造的原則

達里諾爾保護區的景感營造需要遵循景感營造的一般原則,這些原則在達里諾爾保護區內均有相應的應用體現,本研究體現了7項原則,整合為以下5個部分：

1)愿景呈現的雙向性：愿景互通原則

景感營造的設計者在通過景感表達自己愿景的同時,也希望人們可以得到共鳴而使這一愿景成為人們的共同愿景。在達里諾爾保護區景感營造的過程中,通過針對不同對象,采取形式多樣的科普宣教手段,增強公眾和各組織機構對保護工作的理解和參與程度,使公眾感受到生動的環境保護教育,并獲得相關的科普知識。這樣,管理者在通過景感表現愿景的同時,公眾也可以領悟這一愿景并產生共鳴,更好地配合和推動保護管理工作的順利進行,從而有效保護該地區的自然資源和生態環境,維護生態系統的多樣性、完整性和復雜性。

2)方向的順脈性：生態保護優先原則

在景感營造的過程中,要始終以保護生態環境和自然資源為前提,正確處理自然保護與社區發展、人類需求之間的關系。在保護區內進行的一切活動都不得破壞和影響自然生態系統的穩定性和完整性,并重點對保護區內珍稀鳥類及其棲息地進行保護。將資源保護、生態監測、宣傳教育、人類需求有機結合,促進保護區健康有序發展,實現保護區內自然生態系統的良性循環。

3)物理感知和心理認知：人類需求主導原則

人類的需求是一個不斷豐富的系統,主要通過物理感知和心理認知體現出來[18]。人們通過自己的視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺,及其他物理感知功能這一個整體系統對自然保護區進行最直接和有效的初次認知。物理感知的好壞往往會決定了心理認知的程度,心理認知是人們以物理感知為基礎,結合自然保護區的社會、經濟、文化等要素,完成人們對自然保護區的再次判斷,同時產生了安全感、舒適感、幸福感和喜悅感等不同程度的情感。在景感營造過程中我們可以將物理感知和心理認知看成一個整體,彼此間相互影響并緊密相連。

4)不同文化的差異性：特色文化突出原則

達里諾爾保護區位于我國少數民族地區,當地地區文化特色及少數民族需求、傳統和偏好需要在景感營造過程中進行保護、挖掘和合理利用,要放在重要的位置給予特殊關注。深入了解當地的風土人情,感受不同文化的魅力,最后融入到景感營造過程中。比如在發展當地旅游業的過程中,要將內蒙古特色文化體現出來,讓游人體驗蒙古族不同的文化和生活方式,感受異于尋常的體驗,從而推動當地特色旅游業的發展。

5)營造過程的漸進性：趨善化原則

通過管理這一載體來實現自然保護區可持續發展的目標,這一過程不是一次就能夠實現的,而是需要逐步、循序漸進的完善和改進,從而實現可持續發展的最終目標。同時根據不同時代人們對自然保護區需求的不同,以及隨著科學、技術、設備和理念的不斷更新迭代,自然保護區的管理手段會隨之優化和提升,即趨善化過程。

2.1.2景感營造過程

圖3 景感營造過程Fig.3 The process of landsense creation

達里諾爾保護區的景感營造是以保護區內基礎設施建設為前提,以物聯網監測系統為基礎,以謎碼數據平臺為依據,形成數據生成、獲取、存儲和分析完整的大數據鏈條[19]。同時以景感評估體系為支撐,以景感管理模式為載體,并結合趨善化模型的理論思想,實現自然保護區可持續發展的最終愿景(圖3)。

1)基礎設施建設

目前達里諾爾保護區內設施不完善,并相對陳舊,且尚無獨立的科研監測中心,無法滿足保護區開展鳥類、植被、水文、水質等多方面的數據監測和分析。為實現保護區的可持續發展,完善保護區科研監測設備及其軟硬件建設是極為必要的。

2)基礎數據收集

通過遙感數據獲取、文獻查閱、實地調研等方式對達里諾爾保護區的水體、土壤、大氣、風、噪聲、輻射、動植物等不同要素進行調查,獲得保護區靜態歷史數據,其中包括：自然資源調查、動植物調查、水文調查、污染源調查、少數民族文化遺產調查等歷史數據,以及運用現代化技術手段對保護區內的生態環境、生物種類及數量進行長期的、實時的、原位的監測,在全時監測系統中可獲得大量的珍稀物種、氣象變化、社區關系、人類活動和動植物等實時動態數據,從而為景感營造工作的開展提供有效的數據支撐。

3)物聯網監測系統

結合景感生態學的思想,以物聯網技術為主導,將物聯網技術應用于環境監測系統中,應用智能化、網絡化、數字化等技術手段對各項監測數據進行準確快速地采集、傳輸、分析和處理等工作[20]。物聯網的應用分為四個階段：一是感知層,在保護區內進行實時、實地、原位的數據采集、識別和獲取。二是傳輸層,運用無線傳感網絡和互聯網技術保障數據傳輸的穩定性、精確性和安全性。三是支撐層,通過長期監測和智能數據分析,形成保護區水鳥群落、棲息地狀態、人類活動、氣候變化、環境資源等一系列數據集。四是應用層,將數據進行分析,得到的結果與實際情況相結合,科學合理地解決當地生態環境問題,為景感營造措施的選擇提供數據支撐[21- 22]。

4)謎碼數據平臺

運用景感生態學和景感學的理論思想,對保護區靜態數據和動態數據進行有效收集,并將不同類型數據分別存儲到不同的數據信息平臺中,在傳統數據存儲的設備基礎上,結合先進的網絡云存儲技術,把海量雜亂無序的基礎數據處理成主題鮮明的數據平臺,其中包括：保護區動植物歷史數據云存儲平臺、自然資源資產數據平臺、人類活動信息平臺、氣象數據云平臺、實時監測數據云平臺等各類數據平臺。將這些混合數據和行進數據平臺進行科學合理地整合,進而形成達里諾爾國家級自然保護區謎碼數據平臺。

5)景感評估體系

景感評估體系分為數據分析、風險評估和預案處理3個部分(圖4)。

圖4 景感評估體系流程Fig.4 The process of landsense evaluation system

在以上所介紹的生態循環過程中,謎碼數據平臺將物聯網收集到的數據進行分析和處理,按照景感評估體系將數據分區化、指標化和區間化,為風險評估提供數據基礎。當風險評估結果為有警情風險時,會進入到預案處理體系中進行風險識別及處理。這個過程中得到的行進數據和資料會通過物聯網體系回到謎碼數據平臺,與原有的混合數據進行再次融合,并再次進入到生態循環中去。理論上每次改善后所得到的結果,都會比前一次更好,這就是景感生態學中所說的趨善化過程,即“沒有最好的結果,只有更好的途徑”[7]。景感評估體系能夠有效的幫助和支撐管理者進行決策。

6)景感管理模式

建立景感管理模式的原則為：以保護珍稀水鳥及其棲息地的生態安全和滿足人們在區域內可獲得的最低物質標準(包括安全的社會與環境、基本的物質生活需求、健康的空氣和水源、良好的社會關系以及精神與文化需求等)為目標[23]。基于環境物聯網和謎碼數據平臺提供的數據信息,以景感評估體系的數據分析為支撐,探索建立一套標準化、流程化和簡單化的管理模式,應用到自然保護區的管理過程中,完成自然保護區生態系統服務功能和價值的提升,進而實現自然保護區可持續發展的最終目標。

2.2 景感管理模式應用

景感管理模式的標準化:將達里諾爾保護區各項工作內容、流程、技術、實施方法以及評估檢查等管理模式進行標準化處理。流程化：將達里諾爾保護區各項完整的工作,按照其業務流程劃分為若干個獨立的任務節點,使其形成一個連續的、整體的工作流程管理系統,哪個階段出了問題,可以快速準確的找到問題并及時解決。簡單化：流程化的管理系統就是將復雜的任務,有效劃分為若干個簡單、易完成的子任務。通過一段時間的培訓,可以使工作人員快速的完成各自的任務。同時簡單化的景感管理模式可以迅速復制,結合各自的需求及實地情況應用到不同的保護區管理過程中,提高其工作效率,保證工作質量,節約工作成本。

2.2.1自然資源管控

1)分區管理模式

以自然保護區的三分區管理模式為基礎,明確核心區、緩沖區和實驗區的重點保護對象及保護目標。另外,由于達里諾爾保護區的接待游客數量一年內波動較大,接待游客高峰期主要集中在每年的7月到10月,其他時間段游客人數相對較少。鑒于此,可以推行季節性分區管理,根據不同時期不同數量級的游客人數進行三分區季節性差異化管理模式[24]。

2)健全管理體系

達里諾爾保護區目前實行管理處、管護站、管護點三級管理體系。三級部門應該各司其職,通過配備相應管護設備,增強管護人員素質,提升管護能力,科學合理設置站址,形成功能完善、設施先進、科學化、規范化、網絡化、信息化的自然保護區管理體系。

3)生態綜合整治

結合山水林田湖草生命共同體理念,即人的命脈在于田,田的命脈在于水,水的命脈在于山,山的命脈在于土,土的命脈在于林和草[25-30],對自然保護區內各生態系統進行統一保護、修復和管理,將人的需求納入到生態保護與管理過程中。在滿足珍稀水鳥及其棲息地的生態安全和人類基本生活需求的基礎上,將人類行為對自然保護區的不利影響降到最低,實現人類生存發展與自然保護區生態保護目標的和諧統一,進而提升自然保護區的生態系統服務功能和價值[31]。

4)加強聯合執法

保護區內自然資源豐富,地形平坦,哨卡等措施難以嚴格控制外來人員出入,局部區域違法盜獵及捕撈現象時有發生。面對現實威脅,一方面應增加巡護力度,加強保護區和市、旗森林公安局的聯動,采取聯合執法行動打擊違法破壞、偷獵等行為,另一方面聯合當地居民參與到保護區的管理過程中。居民對當地的生態環境比較了解并且與自然環境的情感更加深厚,可嘗試采用民間力量與政府機關聯合執法的管理模式,既加強了執法效率,又為當地居民提供了一個穩定的工作。

5)重視檔案管理

達里諾爾保護區的科學研究資料和監測數據是保護區資源保護與發展的重要支撐依據,實施科學規范的檔案管理是極其必要的。建立完善的檔案管理制度,將原始監測數據資料、科研項目資料、國內外科研論文和學術刊物等資料,實行科學化、規范化、制度化的檔案管理模式,實行檔案管理責任制,確保科研檔案完整保存。同時建立科研檔案數據庫,實行計算機管理與傳統檔案管理相結合,將檔案與其他類似狀況的自然保護區、相關科研單位、相關管理單位進行共享,使檔案信息資源中存儲的巨大數據和知識得到真正有效的開發和利用,從而為自然保護區的可持續發展做貢獻[32]。

2.2.2人類需求滿足

1)“一對一”精準幫扶

深入調查并摸清達里諾爾保護區內困難群眾的家庭、生產及生活情況,并建立信息檔案[33-34],保護區管理部門與社區貧困牧民開展“一對一”精準幫扶活動,不僅通過資金援助的方式解決當地貧困牧民生產生活中的燃眉之急,而且根據牧民的需求及當地實際情況制定精準的幫扶措施,如草場管理、牲畜疫病防治、多種經營等,來滿足達里諾爾保護區內貧困牧民的根本需求。

2)生態旅游

生態旅游是指以優美生態環境為核心吸引力,在保護的前提下,為生態旅游的發展所利用,進而產生可持續的綜合效益[35]。自然保護區對資源的保護會在一定程度、一定時期內損害社區居民的利益,開展生態旅游管理可以為自然保護區周邊地區的人們創造更多的就業機會并提高生態環境保護意識。因此,結合保護區生態旅游項目,指導和鼓勵居民從中受益,增加地域特色和內蒙古特色文化生態旅游項目、打造文化品牌、開發精品旅游路線、增強環境保護教育,進而彌補傳統資源利用方式被限制或禁止后帶來的損失,切實提高居民生活水平,這樣生態保護才能獲得當地牧民的擁護和支持,從而有效緩解保護與開發之間的矛盾[36]。

3)生態移民

基于景感生態學的思想,為了實現人類需求的滿足和生態環境的保護,可以實施生態移民戰略。將核心區、緩沖區以及生態環境脆弱區的居民遷出該區域。生態移民可以滿足當地居民對美好生活的向往,它可以提供給人們更好的教育、醫療、衛生、交通、就業等條件。居民可以在政府和自然保護區管理部門的共同努力下,早日適應新的環境,熟悉新的工作,迎接新的生活,進而實現其“遷得出、穩得下、富起來”的最終目標[37-38]。

4)人類福祉提升

在達里諾爾保護區景感營造過程和景感管理模式作用下,保護區的生態環境得以提升,良好的生態環境資源可以為人們帶來健康的空氣和水源、良好的社會關系、基本的物質需求以及讓人們的心情舒暢、精神愉悅,進而滿足人們的需求,提升人類的福祉[23]。

2.2.3科普宣傳教育

1)建立數字化宣傳平臺

為適應科技時代的進步,實現保護區的數字化、信息化、可視化的科普宣傳,需要建立數字化宣傳平臺,提升信息交流和科普宣傳的有效性、智能性、直觀性和易懂性。例如應用視頻短片或VR技術手段宣傳達里諾爾保護區的各種動植物、環境知識和保護要點等一系列知識,讓人們在虛擬世界對保護區的各種知識和保護意識有一個全面的認知。

2)升級改造博物館

升級和改造自然保護區科普博物館,將保護區內的各種生態系統及物種完美展示出來。利用高科技宣傳手段使人們在虛擬世界對自然保護區有一定認知的前提下,進入自然保護區科普博物館進行更深層次的現實體驗和感知。虛擬與現實相結合,讓人們通過不同的感知系統對自然保護區進行多維度、深層次的認知與體驗,從而大幅度提升自然保護區的科普宣傳效率和作用。

3)實施不同人群的多種宣傳模式

保護區應根據不同人群的特點,分別進行多種形式、具有針對性的宣傳活動。例如針對中小學生,保護區要著重介紹自然資源和動植物的相關知識,讓孩子們對大自然有科學的認知。同時宣傳生態環境保護知識,從小培養他們熱愛自然、保護自然的情感,進而影響到學生的家庭,再次擴大了科普宣傳的范圍和影響力。針對普通游客,保護區的宣傳內容主要包括保護區的基本情況、主要保護對象的介紹、保護區政策法規、生態旅游基本常識以及野外生態安全等相關知識。

4)開展相關主題活動

保護區內有豐富的動植物資源和優美的自然風光,可結合野生動植物及自然景觀開展攝影、繪畫、觀鳥、徒步、藝術創作、環境保護等主題活動或比賽,進行多種多樣的主題宣傳活動,增加自然保護區的曝光度,進而提升保護區的影響力,為保護區的生態保護及可持續發展提供保障。

3 結論與討論

近些年來,達里諾爾保護區的生態保護工作與當地居民的生產生活及社會經濟發展之間的矛盾日益加劇。比如當地旅游產業的迅速發展雖然增加了當地居民的收入,但是無序的旅游開發和混亂的管理嚴重影響到保護區的生態安全。但是在保護自然資源和環境的同時不能把人排除在外[39]。景感營造恰巧幫助管理者彌補了這一問題,應用景感營造的管理過程與已有的管理過程相比具有一定的差異性與特殊性。生態系統服務功能與生態保護實施過程密不可分,在建立景感的過程中,人們的愿景和社會的需求被滲入到自然保護區的管理過程中,應用最新的現代化智能技術,重新對自然保護區的保護方式進行不同角度的分析,進而實現在保護珍稀水鳥及其棲息地的同時,人類的需求得以滿足,經濟社會也得以持續發展[40]。

自然保護區的廣泛建立是國際社會對于自然資源保護高度重視的結果。在當前生態文明建設的大背景下,本文以景感生態學和景感學的思想為理論基礎,以達里諾爾保護區為研究對象,在管理這一載體中融入人們的愿景,即達里諾爾保護區的可持續發展,從而形成景感,并對達里諾爾保護區的景感營造路徑進行探究。通過遵循愿景互通原則、生態保護優先原則、人類需求主導原則、特色文化突出原則以及趨善化原則,運用物聯網技術、謎碼數據平臺對達里諾爾保護區景感營造過程進行分析,同時針對景感管理模式進行深層次的探討并給出實施建議,在重點保護珍稀水鳥及其棲息地的前提下,也滿足了當地人們的需求。本文構建了達里諾爾保護區景感營造過程體系及應用模式,為保護區生態系統服務價值和功能的提升以及人們需求的滿足提供了科學、合理的實施方案。達里諾爾保護區景感營造這一過程彌補了原有自然保護區保護體系的不足,創新了保護思路與技術應用,豐富了保護理念與方法,提高了保護策略的針對性和有效性,為優化自然保護區保護策略提供了科學方法。