基于景观生态学原理的生态清洁小流域规划与设计——以怀柔区前喇叭沟小流域为例

王 姣，赵方莹，史振华，程金花，杨 华

(1.北京圣海林生态环境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林业大学，北京 100083； 3.北京市怀柔区水务局，北京 101400)



基于景观生态学原理的生态清洁小流域规划与设计
——以怀柔区前喇叭沟小流域为例

王 姣1，赵方莹1，史振华1，程金花2，杨 华3

(1.北京圣海林生态环境科技股份有限公司，北京 100083；2.北京林业大学，北京 100083； 3.北京市怀柔区水务局，北京 101400)

水土保持；生态清洁小流域；景观生态；规划与设计

生态清洁小流域建设是北京市生态建设的重要组成部分，在生态清洁小流域综合治理设计中引入景观生态理念，是新时期生态建设与保护的要求。以景观生态学原理为基础，分析了生态清洁小流域建设中规划与设计的原则、方法、目标及步骤。以北京市怀柔区前喇叭沟小流域为例，探讨了景观生态理论在生态清洁小流域建设中的应用，旨在依据小流域不同景观功能区特征协调资源利用与环境保护的关系，为生态清洁小流域建设达到小流域景观格局与其功能的和谐统一提供参考。

生态清洁小流域建设是我国水土保持事业向纵深发展的一种尝试，是山区生态建设与保护的一大创举，已经取得了很大成绩，也积累了不少经验，但其治理效果与“生态及近自然”的总体要求还有一定的距离。例如林草配置及景观小品显现出的人工痕迹明显，不少治理措施模仿城市的框架绿化模式，倾向于追求气派和所谓的现代感，对于景观的建设没有因地制宜，以致整体景观建设不能够与当地的自然及人文环境相契合，也就是说，对于具有独特自然资源的山区小流域的合理保护与利用有待进一步探讨。基于此，我们以北京市怀柔区前喇叭沟小流域为例，探讨景观生态理论在生态清洁小流域建设中的应用，以期为形成“一村一镇一特色”的特色景观生态格局提供参考。

1 小流域景观生态特征

作为生态环境的一个基本组成单元，小流域囊括了山区、丘陵地区的所有地貌要素。从小流域内可能发生的土壤侵蚀形式及其发生程度来看，山区小流域是一个较为完整的侵蚀产沙和输水输沙系统[1]。

小流域上游部分的主要功能是保持水土、涵养水源，中游有保持水土和发展经济的双重功能。一般来讲，小流域的下游是农牧业、旅游业等人类活动最为集中的地方，并通过这里与其外部发生联系。受地形地貌的影响，山区小流域的土地利用状况整体呈现出独特的环带状立体镶嵌的景观格局。

从景观生态学的角度来看，北京市山区小流域的景观基质主要由人为活动及多种自然因素形成的斑块组成，如次生乔木林地、灌木林地、农耕地及其他用地等。这些斑块和河流、小溪、防护林带、不同等级的道路等廊道构成交错镶嵌的复合景观嵌块体[2]。受人为活动范围不断扩大、活动强度不断增大等因素的干扰，人工景观不断增加，而有显著生态效应的自然景观不断减少，最终使得小流域景观及生态系统抗干扰性降低且系统变得不稳定，甚至使其环境质量受损。所谓的质量受损是指自然生态系统的外界干扰超过系统正常运行受胁忍耐阈值所产生的偏离[3]。由此可见，小流域的生态系统有时是十分脆弱的。

2 生态清洁小流域建设的景观规划与设计

2.1 景观生态学原理

对于一般的景观生态学原理，国内外生态学家已从各自的专业研究领域，做出了很多系统而深入的阐述，他们基于生态学原理在不同尺度上提出了自己所倡导的景观生态学基本原理或原则。我国学者肖笃宁[4]提出的景观生态学理论包括整体性原理、时空尺度与等级组织原理、空间格局与生态过程原理、镶嵌稳定性与生态控制原理等，已被我国大多数相关学者所认可，并在实践中为不少具体工作提供指导。笔者在生态清洁小流域建设景观规划与设计时基本上以该原理为指导。

2.2 景观规划与设计目标

受人为活动的长期干扰，小流域的景观格局和生态系统均会不同程度地发生变化，这就使得小流域系统变得不稳定、抗干扰能力降低。因此，在制定小流域综合治理规划时，其景观规划和治理措施的目标就必须进行适当调整，尤其是要调整当前不合理的土地利用方式和各业用地比例等。即从小流域景观结构和功能两个方面着手，通过功能分区和结构优化，把景观作为“资源”，并从“宏观尺度上的整体”着眼，进行具体的资源再配置和措施设计，使景观资源得到优化和利用，进而实现小流域综合治理的景观格局、生态及可持续三方面协同发展。

2.3 景观规划与设计原则

小流域作为一个“社会-经济-自然”的复合生态系统，经过长期人为开发利用，不少要素受到干扰或严重影响，其部分景观生态功能已失调或者丧失。为维护、恢复和提高小流域的整体生态功能，在综合治理的景观规划与设计中，必须调整小流域系统的结构，遵循自然规律，保障其景观要素及其结构的合理性及科学性，兼顾小流域的社会需求，如生态效益、经济产出、旅游观光、游憩休闲等，在确保小流域森林植被覆盖度的前提下，逐渐增加其植被面积，调整其结构，使其发挥出最大的景观生态功能，控制土壤侵蚀的发生和环境退化。在此基础上，结合景观多样性、持续性及共生性原则，采用生物措施、工程措施和农业措施相结合方式，进行小流域综合治理的景观生态规划与设计。

2.4 景观规划与设计方法

小流域的景观规划与设计是实现小流域综合治理目标的重要基础工作，其内容包括小流域的区域景观总体功能规划和景观单元的措施设计。

在综合治理规划中，首先要收集和分析小流域自然和社会经济条件资料，依据景观生态学原理，对小流域内斑块、廊道及其连通性、异质性等进行总体分析和规划。此阶段可以初步拟订出若干小流域综合治理方案，待对比分析后进行取舍。其次，在对小流域进行总体功能规划的基础上，针对小流域自然条件、土地主导利用方向、小流域系统结构和功能等，依据小流域的景观类型及其分布特点，对小流域进行景观功能和治理分区。最后，再根据总体方案的对比分析取舍结果，对所选择的最适小流域综合治理方案中的各项措施逐一进行设计。在这一过程中，还可以对规划方案中发现的问题，随时进行结构的调整和功能的优化。

3 前喇叭沟小流域环境背景

3.1 自然环境条件

前喇叭沟小流域位于北京市怀柔区喇叭沟门满族乡，属汤河(海河流域)上游地表水源涵养区，被北京市水务局定位为休闲观光型小流域。小流域地貌类型为燕山山脉的低山区，海拔460.4～1 659.8 m，坡度较陡，总体地势是西北高、东南低。土壤类型以褐土和棕壤土为主，土层厚度50 cm左右。年平均降水量为533 mm，6—9月份降水量占全年的70%以上。年最高气温40 ℃，最低气温-23.5 ℃，无霜期165 d左右。

流域内现有植被类型主要为次生乔木林和灌木林，以落叶阔叶林和温带针叶林为主，在道路两旁、农田地埂、村庄及房前屋后兼有少量人工林，树种以北方常见的杨、柳、榆、槐、椿树等为主，植被覆盖率在75%左右。

流域总面积57.46 km2，其中土壤侵蚀面积7.03 km2，占总面积的12.2%，以水力侵蚀为主，土壤侵蚀模数600 t/(km2·a)。

3.2 社会经济背景

该小流域规划治理面积为21 km2，涉及小流域内的官帽山、苗营、北辛店和喇叭沟门4个行政村，共758户1 651人。随着北京市山区生态建设与保护力度的不断加大，流域内居民的主要收入来源已从以前的以农业种植、小型林副产品加工和家庭养殖业为主逐渐转变为目前的以政府扶持投入、造林营林、抚育管理等为主，农业生产和第三产业等为次要收入来源。主要种植的农作物为玉米和谷类等，林果业也有一定程度的发展，主要经济树种为苹果、梨、栗子、桃、杏等。前喇叭沟小流域地理位置优越、生态环境条件好，具有发展旅游休闲观光业的优势。

4 小流域综合治理景观总体规划

4.1 小流域景观特征及其利用

前喇叭沟小流域景观垂直带谱明显，流域上中游以原生落叶阔叶林和温带针叶林为主，灌木林以不规则斑点状镶嵌于乔木林之中。居民点集中分布于该小流域中下游，农耕地与人工植被镶嵌其中。下游河滩地多开发为农耕地，种植作物以旱作玉米为主。

从该小流域现有的景观组分分布、面积及其比例看，前喇叭沟小流域景观生态规划应以治理水土流失和保护生态环境为主，兼顾农业发展。因此，在景观总体规划中，应以生态环境保护为主并兼顾农业、林果业及旅游休闲观光业的适度发展。

在小流域综合治理规划中，规划部分粮食、蔬菜用地以保证当地居民的生活需求，适度发展经济林果业和种植业，在基本自给自足的情况下，还可获取一定的经济收入。在规划的蔬菜、农作物种植区和经济林果用地区，实施高效节水灌溉。

根据景观生态学原理，不仅要保护好小流域内原有植被、恢复人为破坏程度较严重的河滨植物带，还要规划出不同配置方式、不同面积及不同形状的造林用地，以提高小流域的景观生物多样性，同时提高绿化美化面积，改善小流域的用地结构，提高其生态功能。

改善小流域的环境条件是生态清洁小流域综合治理规划的重要内容之一，具体规划内容主要有改水改厕、截污治污等。这些措施在改善村庄环境的同时，还为吸引游客休闲观光旅游创造条件。将小流域的自然资源开发与环境保护、治理结合起来，以开发促进治理，以治理保障开发，逐步实现改善小流域生态环境、提高当地居民生活水平的总体目标。

4.2 小流域景观功能分区及面积

小流域上游地区人烟稀少，人为活动对环境的干扰较少，其土地利用类型多为次生乔木林和灌木林地，植被覆盖度大于30%，坡度多大于25°，把这个区域划分为生态修复区；小流域中游的河(沟)道两侧是村庄集中、农耕地分布较多的地段，把这个区域划分为生态治理区；小流域的中下部及主沟道两侧的支毛沟内，农业及其他生产用地分布集中，且利用和保护程度均较好，把此区域划分为生态保护区。

前喇叭沟小流域分区及其治理面积分别为：

(1)生态修复区主要指前喇叭沟小流域北部与西南部的山高坡陡地段，该区域植被覆盖度大于30%，平均坡度大于15°，总面积43.02 km2，规划治理面积15.72 km2。

(2)生态治理区主要指该小流域河(沟)道两侧的农耕地以及村庄，总面积12.52 km2，规划治理面积4.58 km2。

(3)生态保护区包括前喇叭沟小流域内主沟道、支沟及两侧河滨带区域，总面积1.92 km2，规划治理面积0.7 km2。

以所划分的生态修复区、生态治理区和生态保护区为小流域景观单元，进行生态清洁小流域建设景观设计。

5 小流域景观单元措施设计

5.1 生态修复区

在生态修复区景观单元内，主要以自然修复为主，通过划定封禁保护区和采取适当抚育管理措施等，提高区域植被覆盖度，改善森林结构，提高林地的水土保持和水源涵养能力，实现防洪和生态环境改善的源头防护。设计前喇叭沟小流域封育面积7.63 km2，竖立保护提示标牌3块，设护栏1.2 km。

5.2 生态治理区

在生态治理区景观单元内，主要措施包括扩大经济林面积，完善和提升现有农耕地田间灌溉系统，加强田坎整修和村庄美化，建设生态植物护坡等。

根据作物种类和种植方式，分别采用低压管道灌溉、喷灌和滴灌等节水灌溉方式。田坎整修选用当地出产的块石作材料。生态护坡选用等高植物篱，以提高林地拦蓄地表径流能力和坡面抗侵蚀冲刷能力。经济林树种选用适宜当地栽植且高产适销的核桃、苹果、桑葚和山杏等树种。村庄及周边美化工程措施，主要包括人行步道、土地整治、截排蓄水工程等；生物措施有村庄及其周边绿地建设、环境整治、旱厕改水厕、垃圾收集与处理等。

设计前喇叭沟小流域经济林建设面积19.8 hm2，节水灌溉61.33 hm2，梯田整修39.4 hm2，村庄美化6.12 hm2，植物护坡520 m。

5.3 生态保护区

生态保护区景观单元是水、泥沙和污染物输移的通道，依据其特点及社会需求，进行河滨带治理和沟道清理，营造水生植物群落与岸坡植物带，维系河(沟)道的安全泄洪能力,改善河(沟)道水质。

设计前喇叭沟小流域河滨带治理面积3.93 hm2。

6 结 语

以景观生态学理论为指导，开展生态清洁小流域建设规划与设计，是解决北京山区小流域环境保护和社会经济发展的重要方向。在生态清洁小流域建设中，应从小流域的整体出发，在综合分析其生态特征、社会需求和景观单元间相互作用的基础上，运用景观生态学原理对其景观进行整体功能分类，之后再进行综合规划和治理措施设计。在规划中既要考虑不同功能区和景观单元的生态特点，又要保证景观单元间和小流域内部与其外部的物质流、能量流和信息流的畅通，以实现区域景观生态环境保护与利用、小流域农林(果)业及旅游业的可持续发展。

[1] 全国生态农业县建设领导小组办公室.中国生态农业[M].北京：中国农业科技出版社，1996：194-202.

[2] 景贵和.土地生态评价与土地生态建设[J].地理学报，1986，41(1):1-6.

[3] 周道伟，卢文喜，夏丽华，等.北方农牧区交错带东段草地退化与水土流失[J].资源科学，1999，21(5):57-61.

[4] 肖笃宁.景观生态学研究进展[M].长沙：湖南科学技术出版社，1999：45-48.

(责任编辑 张培虎)

S157.2

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1000-0941(2016)10-0040-02

王姣(1987—)，女，河南获嘉县人，助理工程师，学士，主要从事水土保持、生态建设规划和设计工作。

2016-04-25