生态安全概念框架在景观规划中的应用综述

岳邦瑞 朱宗斌 潘卫涛

（西安建筑科技大学建筑学院，西安 710055）

研究目标：生态安全是对生态系统预期状态的程度保障，降低风险和提高抗性是维持目标的基本途径；经过多学科之间的持续研究和不断融合，生态安全逐渐形成了系统理论、方法、工具以及实践应用。基于生态安全概念的多学科对话，围绕生态安全概念框架在景观规划领域的研究与实践展开综述，以期为我国生态文明建设战略的落地实施提供参考。研究方法：通过文献检索，采用综合分析方法对生态安全介入景观规划的历史阶段进行梳理；按照不同学科与生态安全的理论和实践关系，比较其在空间应用的途径。研究结果：（1）基于“研究对象（Object）—研究问题（Problem）—理论工具（Tools）”提出生态安全多学科概念框架；（2）提出景观规划角度的生态安全概念；（3）生态安全概念介入景观规划经历生态安全意识萌芽、生态安全格局理论主导、生态安全格局多元优化三个阶段；（4）生态安全空间实现主要有生态安全格局和生态基础设施两种途径，二者是生态安全在空间应用不同阶段和领域的具体体现。研究结论：应进一步加强学科交流，在理论研究与实践方面构建“规范—机制—实践”的一体化框架；探索空间机制研究，使景观在时空结构中达到最佳状态；考虑跨尺度等级的生态安全格局构建，并加强不同情景下的动态预测研究；权衡协同生态系统服务功能与经济社会功能，建立生态安全阈值研究的基础模型。

风景园林；景观规划；生态安全；生态安全格局；生态基础设施

随着人类活动对环境压力的不断增大，生态安全问题日益突出[1]，人地矛盾加剧[2]。自20世纪六七十年代全球开始关注生态安全问题[3-5]，围绕环境变化与安全关系的生态安全研究最初由环境学领域的生态风险分析发展而来，涉及资源退化与环境污染等[3]。此后，自然资源数量减少引发的社会[6]、政治[7-8]和经济[8]问题对生态安全造成的影响也备受重视，相关研究还涉及人类安全[6,9]、生物安全[10-11]等问题。近年随着研究的不断深入，生态安全研究从以生态学、地理学、环境学为代表的自然科学领域逐步走向与社会科学等领域的协同研究。然而，不同学科领域对生态安全的概念内涵理解不同[3-7,9-10]，导致对生态安全问题的关注点差异较大。生态安全概念的模糊性与内涵的复杂性，使“生态安全”具有诸多解释，一定程度阻碍了生态安全研究的有效性，也不利于我国生态文明建设的国家战略，不利于生态安全的真正保障[1,6,9]。本研究基于对生态安全概念的多学科对话，围绕生态安全概念框架在景观规划领域的研究与实践展开综述，以期为我国生态文明建设战略的落地实施提供参考。

1 生态安全概念框架

1.1 生态安全的内涵

生态安全问题主要有三类：土地资源安全问题引发的水土流失、水安全、土地荒漠化、生物安全、能源安全问题等；环境安全问题引发的水污染、大气污染、土壤污染、化学污染等；自然灾害问题引发的气候灾害、地质灾害等。狭义方面，生态安全是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统整体性和健康的整体水平反映[3-4]；广义方面，生态安全看作是社会安全、经济安全和环境安全的耦合，组成一个复合人工生态安全系统[3,9,12]。随着社会发展，人们对生态安全理解的逐步转变，生态安全问题已经成为多学科的共同研究内容[3-6,14-28]（表1），涵盖全球到场地等不同尺度，经济、社会、自然安全等方面，涉及环境安全、人类安全、社会安全、经济安全和国家安全等公共安全问题[13]。

表1 不同学科视角的生态安全概念总结Tab. 1 Summary of ecological security concepts from multidisciplinary perspective

1.2 生态安全的概念框架

不同学科针对生态安全问题的不同维度，应用本学科理论工具对研究对象及问题进行剖析。基于“研究对象（Object）—研究问题（Problem）—理论工具（Tools）”提出了围绕生态安全的多个概念框架（图1）。环境学主要采用“风险源—暴露—反应”研究范式，旨在通过风险管理消除或降低自然环境的危害程度[3-4]；生态学主要通过“评价—预警—调控—重构”体系进行生态安全研究，着力点在生态安全调控对策的提出[3,29]；地理学利用空间分析工具，重点在于地表系统土地利用结构失衡问题分析[30]；保护生物学重点关注生物多样性[11]；灾害学通过“孕灾环境—致灾因子—承载体”系统理论揭示灾害形成机制与成因[31]；社会学[6,32]、政治学[7-8]与经济学[8,33]则是利用本学科理论对相关生态安全问题、现象进行解释；人类学则是引导文化重构避免生态灾变发生[34]。风景园林学作为人居环境建设学科之一，以景观生态规划理论与景观生态学相关理论为工具，格局优化为抓手解决人居环境问题，满足景观服务、实现可持续。各学科在理论和方法之间有着多重交叉，但实质都是围绕生态安全在各学科研究方向与内容上的转换和扩展。

图1 多学科生态安全概念框架比较Fig. 1 A comparison of multidisciplinary conceptual frameworks of ecological security

1.3 生态安全与景观规划

景观规划角度的生态安全特指人居环境的安全状态，包括乡村、城镇、城市等空间及支撑这些人类聚居场所的区域生态系统避免或减少破坏和威胁的一种底线状态。生态安全概念框架能够为景观规划提供明确的目标和实践手段，通过优化空间格局来调节人与自然、人与社会、人与人的各种矛盾关系，从而保障人居环境多个层次的安全状态。内涵包括：研究对象（Object）是完整的人居环境系统，包括乡村、城镇、城市及区域4个尺度；研究问题（Problem）聚焦于人类自身及其与自然界的矛盾冲突，关注人的生命和健康安全，各类生态系统稳定、生态系统可持续；规划实践工具（Tools）主要基于景观生态学的理论与方法，重点开展格局—过程—功能的研究，最终通过空间格局的优化实现生态安全的目标。

基于多学科之间的研究对话，景观规划同其他学科共同构成了生态安全“规范—机制—实践”的整合性框架。以社会学、政治学、经济学、人类学为主的规范性研究，阐释生态安全问题的产生原因，引导人类生态安全的社会价值取向，为生态安全指出具体的目标；以环境学、生态学、地理学等为代表的机制性研究，主要揭示生态安全与地表空间、生态环境的相互关系，研究生态安全背后的土地使用过程与空间变化机制；以景观规划为主的实践性研究，通过生态安全格局建构等途径，为生态安全的落地实现提供具体方案。

2 生态安全介入景观规划的三个阶段

20世纪60年代，生态安全思想介入景观规划。随着生态安全研究的深入和景观生态规划理论的发展，生态安全评价方法、规划途径、空间机制、规划实施等方面取得了丰富的研究成果。生态安全介入景观规划大致划分为三个阶段（图2）。

图2 生态安全介入景观规划的历程Fig. 2 Ecological security in the course of landscape planning

2.1 生态安全意识萌芽阶段（20世纪60年代—20世纪90年代中期）

环境运动是生态安全意识萌芽阶段的开端。20世纪60年代，随着《寂静的春天》出版，人类生态意识觉醒，人与自然关系的变化使设计师的自然观发生转变。伊恩·麦克哈格（Lan McHarg）意识到凭直觉判断采取措施来挽救人类及其栖居的自然环境微乎甚微，希望能够将事物之间的因果关系通过科学分析手段和数据采集的方法进行论证，提出分层叠加的适宜性分析方法，标志着生态学方法开始融入空间规划与资源规划[35]。同时期，作为保障自然生态安全的城市增长边界在美国精明增长运动中得到提倡[36]。

1984年，联合国教科文组织根据促进生态安全的可持续性和城市的协同发展的目标，提出“生态基础设施”概念，本质是城市的可持续发展所依赖的自然系统，是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础和保护土地资源的空间框架[37]。1986年，理查德·福尔曼（Richard Forman）提出“斑块—廊道—基质”模式，为生物迁徙这一过程提供了空间显式的认知途径[38]，使岛屿生物地理学与保护生态学研究成果可以被应用于规划实践[28]。其后，基于“斑块—廊道—基质”模式从生物安全和环境资源安全角度提出的生态网络、生态廊道、环境网络、生境网络、框架景观等，与之都有一定联系[39]。此阶段生态安全主要是指环境安全，是环境决定论思想主导下的自然生态系统的安全，是景观生态学与景观规划融合的起始阶段。

2.2 生态安全格局理论主导阶段（20世纪90年代中期—20世纪末）

景观生态学理论与方法的应用奠定了生态安全格局理论主导阶段的科学基础。一方面，随着生态安全研究的深化，研究者意识到日益复杂的生态安全问题仅靠生态安全评价提出的对策难以解决，需要通过一系列方法将这些恢复措施和管理对策落实到空间地域上，才能有针对性地解决生态环境问题[40]；另一方面，随着景观规划中景观生态学的介入，景观生态规划中的诸多思想对于构建区域生态安全格局具有科学启发意义[41]。

1995年，福尔曼[42]基于生态空间理论提出集聚间有离析规划模型，强调景观格局调整和土地集中利用。俞孔坚[43]提出“生态安全格局”理论，将生态安全概念引入生物保护的景观格局研究中，为传统生态安全研究方法（生态学方法、模拟模型等）注入了景观分析途径，并将生态基础设施（EI）体系扩展，使其超越了原有以生物保护为中心的狭义范畴，成为维护土地上各种生态过程与人文过程的整合性网络[26]。该阶段生态安全的内涵已由环境安全向复合生态系统安全转变，景观生态规划体系逐渐成熟。

2.3 生态安全格局多元优化阶段（21世纪初至今）

跨学科研究的交流和融合促进了生态安全格局理论和方法的多元优化。随着生态安全内涵的扩展，地理学、生态学、环境学等学科与风景园林学科不断交融，与生态系统服务、生态干扰、生态恢复、生态基础设施等结合的生态安全格局理论与实践得到优化。2001年联合国千年生态系统评估（Millennium Ecosystem Assessment）开展，生态安全开始关注生态系统及其服务与人类福祉之间的联系，通过整合各种资源，对各类生态系统进行自局地到全球的多尺度、全面、综合评估[44]。国外生态安全格局研究主要围绕自然保护地广泛开展，并按照一定等级体系划分不同类型，如世界自然基金会（World Wide Fund for Nature or World Wildlife Fund）在全球识别划定了200个具有代表性的生态系统及优先保护区域，世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature）划定了生物多样性保护关键区域（KBAs）等[41,45]。近年来，随着生态系统服务评估与社会经济的发展，国外生态安全格局研究从自然生态系统保护转向“自然生态—社会经济”系统协同发展的格局研究，区域生态系统功能及过程研究、生态系统保护与恢复、生物多样性与生态系统服务关系、自然与社会经济系统耦合分析、生态安全政策研究等引起了国际学者关注[41]。如Luz Piedad等[46]基于混合生态系统方法提出城市生态系统服务研究概念框架，以期纳入城市规划政策指导生态基础设施构建；也有学者提出将生态恢复投资与生态基础设施联系起来融入到生态安全研究中，由政策制定者、研究人员、投资人共同参与，通过费用分摊模式寻求额外资源，解决生态恢复与生态基础设施规划建设问题[47]。

国内，傅伯杰[48]、陈利顶[49]等从地理学、区域生态学角度出发，融合生态干扰、生态恢复、生态系统服务等，从宏观、系统角度寻求解决区域生态安全问题的对策。结合国土空间规划的开展，生态安全格局重点涉及格局构建与识别、格局功能、服务供需、演变机制与机理、修复空间识别、社会经济系统协同等方面。风景园林学科将地理学、生态学等学科理论融入景观规划，不断优化方法和实践内容，并应用在生态区划、生态功能区划、主体功能区规划、“海绵城市”建设、生态基础设施规划、生态保护红线划定、国土空间规划工作等研究。此阶段，生态安全紧密结合人类福祉，被赋予了生态系统服务与可持续发展的内涵。

3 生态安全实现的两类空间途径

生态安全介入景观规划的历程研究表明，生态安全格局构建与生态基础设施规划是生态安全实现的重要空间途径[3,6,50]。生态安全格局是用图形、几何语言、理论地理学中的空间分析模型来研究生态过程的安全和持续问题，强调生态安全的空间存在形式；生态基础设施属于实践范畴，以“斑块”“廊道”“基质”等理论的空间落地为支撑，是风景园林等工程学科进行生态安全实现的具有成本效益的、基于自然解决方案的空间落地实施工具。

3.1 生态安全格局途径

生态安全格局是维护和控制生态过程，保障生态系统功能和服务稳定的时空量序格局[43,48]，是借助人类主动干预促进生态格局的优化配置，最终改善和提高区域生态安全的状况[51]。生态安全格局涉及从国家、省到区域、市域到县域多个尺度，并且根据研究对象视角、尺度不同，涉及国土生态安全格局、区域生态安全格局、景观安全格局、城市生态安全格局、人居环境安全格局等多个概念。

生态安全格局的构建基于土地利用优化[52]、生态基础设施建设[53]、生态红线划定[54]、生态系统服务提升[55]等视角，融合生态重要区、生态敏感区、保护地等进行构建。经历了从最初的定性研究、定量格局分析到定性与定量相结合，再到近年逐步发展起来的静态格局优化、动态格局情景模拟以及状态趋势分析等历程[56]。生态安全格局的研究方法主要涉及生态适宜性、敏感性分析、景观格局指数、情景分析、综合指标体系等。基于景观生态学理论的“源地—廊道—节点”方法已成为生态安全格局识别、构建的主流范式[57]。

生态安全格局在国内多以生态网络、主体功能区、生态功能区和相关生态规划等形式出现，其实质是整合生态系统服务的生态空间异质性识别与管治，为国土空间管制和生态管理提供战略决策支撑[57]。也有将生态安全格局的构建方法应用在城市增长边界和生态控制线及生态红线划定[58-59]、基于单一要素的生态功能分区[60]、基于案例生态评价来划分空间生态安全等级等[61]，其实质也是针对单一要素生态安全格局的分级分类保护体系。

3.2 生态基础设施途径

生态基础设施是城市的可持续发展所依赖的自然系统，是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础，这些生态服务包括提供新鲜空气、食物等生态产品以及游憩、安全庇护、审美和教育等[39]。内涵包括：功能上是生态系统服务的空间落实途径；空间上是一个跨尺度层级由开敞空间相互连接的网络结构，是经济发展与生态保护的基础性空间框架[62]；构成要素上，包含国家自然生命支持系统、自然保护地系统、城乡绿色空间、城市绿地系统、蓝绿基础设施、绿色化的市政工程基础设施以及林业及农业系统等多个层次[39,63]。

生态基础设施构建研究基于生态保护、人居环境和绿色技术三大领域[63]，经历了从最初的基于垂直生态过程的千层饼模式叠加法形成“点—线—面”结构[62]，到基于水平生态过程的生态绩效法模拟最优景观安全格局构建潜在的生态基础设施“点—线—面”网络，以及基于景观生态学的廊道连通性评估法、基于形态学的空间格局分析法（MSPA）[64]等，其研究方法则主要涉及以生物保护为出发点的空间格局评价、生态系统服务功能评价（包括物质量评估和价值量评估）以及景观绩效评价等[63]。当前，区域及城市尺度上，主要通过构建“节点—连接—网络”空间结构，将城市空间溶解在生态基础设施塑造的绿色自然空间中；场地尺度上，将灰色基础设施改造为蓝绿基础设施，改善并恢复城市生态系统服务功能已成为基本研究范式[65]。

理论研究方面，俞孔坚等[26]基于“反规划”途径对生态基础设施的理论与方法进行了系统研究，以景观安全格局作为构建生态基础设施的技术途径；刘滨谊等[66]侧重于生态基础设施与我国绿地系统的结合；王云才等[65]在绿色基础设施模式构建、供需匹配引导规划设计和生态系统服务优化等方面有较为深入研究；李雄等[67]将生态基础设施应用于绿道网络等景观生态规划研究中。实践研究方面，众多学者将生态基础设施构建应用于雨洪管理[68]、空气质量提升[69]、绿地系统规划、文化遗产保护等方面；生态规划设计实践方面，北大景观和土人设计团队在生态安全格局理论指导下构建生态基础设施，涵盖区域、城市、场地等多个尺度、多种类型。

3.3 两种途径的区别与联系

生态安全格局强调生态安全的空间存在形式，是为良好人居环境、社会经济可持续发展提供保障的基本空间。生态基础设施则是在生态安全格局分析与构建的基础上，进一步与相关规划进行用地博弈，最终将生态安全格局落实在土地空间上的结果[50]。生态系统服务的可持续供给、人类生态福祉的提升是生态安全格局与生态基础设施共同的生态安全目标[57]。

对比看，生态安全格局是以问题为导向的被动适应，生态基础设施则是以目标为导向的主动调控[57]。前者强调对生态空间研究和对生态安全问题的识别、调控，后者则是结合规划目标从生态安全格局到落地实施；前者侧重于区域尺度的自然和半自然生态系统安全，后者侧重于人居环境的整体安全。二者形成的系统理论与方法，是优化国土空间开发格局、空间上解决生态安全问题的具体途径（表2）。

表2 生态安全格局与生态基础设施区别与联系Tab. 2 Differences and connections between ecological security pattern and ecological infrastructure

4 研究展望

4.1 多学科融合研究

生态安全应进一步加强学科交流，在理论研究与实践方面构建“规范—机制—实践”的整合性、一体化框架。当前不同学科背景多以单一学科的理论和方法进行研究而缺乏学科之间的交流互动。社会学、经济学、人类学等领域注重生态安全的理论解释及价值取向研究；以生态学、地理学、环境科学等为代表的自然科学，对于生态安全的研究是基于系统分析与定量化实证分析，方法是建立在现今先进的技术工具之上的，优势在于能够定量地分析识别生态安全问题；风景园林学等人居环境领域与这些邻近的学科部门相比，关注核心是生态实践，善于将人文与生态价值运用定性方法进行统筹并空间落实，注重实践性与落地性。

4.2 空间机制研究

以景观生态学为基础的空间机制指通过优化空间格局来实现生态功能，使景观在时空结构中达到最佳状态[70]。景观格局与生态过程耦合是景观生态学的核心研究内容，生态安全格局构建的本质就是利用自然的生态过程使空间格局与景观功能产生耦合。目前，基于过程的生态安全格局构建多采用权重赋值将不同生态过程进行耦合，按照重要性分值叠置生态用地，忽略了不同生态过程之间协同或权衡关系，即多个过程之间的双向或多向决定关系，造成生态安全格局构建结果缺乏针对性与准确性。未来应深入研究“格局—过程—功能”三者间的因果关系互馈链条、过程与过程之间的因果关系，以期更好完成规划设计目标。

4.3 尺度效应研究

生态安全的实现依赖于时间尺度上的监控、预测和空间尺度上的布局调整与优化。时间尺度方面，目前开展的生态安全评价多是现状水平的静态评价，忽略了生态系统服务的动态过程。空间尺度方面，生态安全是多尺度、多层次、多要素的区域性问题，涉及不同尺度空间的协同联动[29]。目前跨行政尺度的生态安全格局研究仍然匮乏。虽以行政区为分析对象方便获取数据，且利于决策者针对不同行政区域生态安全问题制定相应针对性政策[57]，但生态安全问题的跨区域尺度、生态过程的水平扩散、生态系统服务的空间流动都会导致生态安全格局的构建忽略景观异质性，造成构建结果失准。并且不同空间尺度上，关注重点不同，大尺度更多关注宏观生态问题（区域、国家），注重生态系统调节服务；中小尺度上更多关注微观生态问题，注重供给服务和文化服务。因此，生态安全格局的构建应考虑跨尺度、跨区域、跨流域、跨生态系统等级，加强对不同情景下的动态预测研究，不仅有利于生态安全问题的宏观、微观认知，也利于空间管控政策的逐级传导，对于解决多层级的生态安全问题意义重大。

4.4 生态安全阈值研究

阈值确定在生态安全研究中是关键且复杂的问题，如何充分保证生态效益且可持续发挥，又要兼顾经济开发，生态安全及其格局的阈值设定需重点关注。生态安全格局构建中，源地、廊道的阈值设定仍然缺乏实证，各学科应用的方法造成结果的差异较大[41,57]。彭建等[71]基于高生态系统服务区域范围变化对生态系统服务的碎片化影响分析确定源地阈值；孔繁花等[72]基于斑块累计面积占比与斑块数量关系确定源地阈值。总体而言，阈值设定实质是最小生态用地需求与开发建设用地需求二者之间的权衡，基本为主观判定的结果。因此，未来研究中应将生态系统服务功能与经济社会功能权衡协同加以考量以尽快建立阈值研究的基础模型，实现生态安全格局空间规模和管控的有效性和科学性。

致谢：

感谢本团队康世磊、兰泽青、王敬儒、王蓓、钱芝弘、费凡、丁禹元、李博轩、陆惟仪、吴淑娜、席愉、姚龙杰、赵安琪、朱明页等，对本论文的思路、观点、论证所给予的探讨与启发。