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General principles of urban ecological land classification and planning

城市生态用地分类及其规划的一般原则



全 文 :城市生态用地分类及其规划的一般原则*
邓小文1, 2  孙贻超3* *  韩士杰1
( 1 中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110016; 2中国科学院研究生院,北京 100039; 3天津市环境保护科学研究院,
天津 100196)
摘要  城市生态用地的规划布局是城市规划的难点之一,也是急待解决的问题. 本文根据城市生态系统
的特点, 给出了城市生态用地定义,指出城市生态用地同时具有自然属性和社会属性,依据这个特点, 将城
市生态用地划分为服务型生态用地和功能型生态用地两大类型,并结合具体的城市生态规划对各种类型
的生态用地规划进行了定性分析.
关键词  城市生态用地  功能型生态用地  服务型生态用地  生态系统服务
文章编号  1001- 9332( 2005) 10- 2003- 04 中图分类号  F301 23  文献标识码  A
General principles of urban ecological land classification and planning. DENG Xiaowen1, 2 , SUN Y ichao3, HAN
Shijie1( 1 I nstitute of App lied Ecology , Chinese A cademy of Sciences, Shenyang 110016, China; 2 Graduate
School of Chinese A cademy of Sciences , Beij ing 100039, China; 3 T ianj in A cademy of Environmental Sciences ,
T ianj in 100196, China) . Chin. J . A pp l . Ecol. , 2005, 16( 10) : 2003~ 2006.
U rban ecolog ical land planning is a difficult and urgent task in city layout. T his paper presented t he definition of
urban eco logical land, and according the definition, divided the urban eco logical land into two gr oups, i . e. , eco
logical land for service, and ecological land for functioning . Based on the pr inciples of city layout, some measur es to
plan these tw o urban ecolog ical land g roups were proposed.
Key words Urban ecological land, Ecolo gical land for functioning, Ecolog ical land for service, Ecosystem ser
vice.
* 国家高技术发展计划( 863)项目( 2002AA648010)和天津市规划与
国土资源局资助项目.
* * 通讯联系人. Email: dxw pp@ 163. com
2004- 12- 22收稿, 2005- 04- 05接受.
1  引   言
随着我国经济的不断发展,生产建设对土地的需求越来
越高, 尤其是在经济发达的城市地区, 土地供需矛盾就更为
突出. 城市的加速扩展使得城市和城郊原有的绿地、湿地被
大量挤占, 城市本来就十分脆弱的生态系统功能日趋恶化,
出现了人们在物质生活水平不断提高的同时,生活质量却呈
现下降趋势的现象.随着社会对生存环境和生存质量的日益
关注,保护和发展城市脆弱的生态系统已经成为城市规划的
主要目标之一[ 3, 7, 25] . 生态系统的存在和发展, 需要有一定
的空间基础 ,所以在城市规划中合理预留出一些土地, 作为
生态系统的支持和依托是必要的,也是必需的 .
2  城市生态用地的概念
 生态用地一词是由石元春院士于 2001 年考察宁夏回
族自治区时提出, 随后石玉林院士在中国工程院咨询项目
西北地区水资源配置与生态环境保护报告中对生态用地
概念做了阐述,报告中指出, 在西北干旱区,生态用地是指具
有干旱区防治和减缓土地荒漠化加速扩展功能的土地, 可以
作为 缓冲剂 ,以达到保护和稳定区域生态系统的目标[ 30] .
岳健等[ 29]对生态用地的概念做了更为定性的描述, 认为生
态用地是指除农用地和建设用地以外的土地,包括为人类所
利用但是用于农用和建设用以外的用途,或主要由除人类之
外的其它生物所直接利用, 或被人类或其它生物间接利用,
并主要起着维护生物多样性及区域或全球的生态平衡以及
保持地球原生环境作用的土地. 由以上定义可以得出生态用
地的两个基本特征: 首先是依附地块单元存在的生态系统可
以通过其自身的生态过程, 为人类提供特定的生态服务功
能;其次是生态用地是除建设用地和农用地外的非人类直接
利用的土地. 城市生态用地除了具有生态用地的一般特征以
外, 还具有其特殊性.一方面, 城市是一个工商业发达的人群
密集地区,由于经受长期高强度的干扰, 绝大部分自然生态
系统基本破坏, 已经很难自我演替发展了;另一方面,随着生
活水平的日益提高, 城市居民迫切需要生态环境的改善来提
高他们的生活质量. 这个矛盾决定了城市生态用地规划的目
的不仅是保护和发展自然生态系统, 还要按照市民对生活质
量的要求, 恢复、维持和改善城市生态系统状况. 综合以上分
析,可以认为, 城市生态用地是指为了改善和提高城市中人
群的生活质量, 保护重要的生态系统和生物栖息地, 维持和
改善城市中各种自然和人工生态单元, 将城市生态系统稳定
在一定水平所需要的土地. 由此可以看出, 城市生态用地不
但与城市所处的地理位置、自然资源种类、气候、土壤、地质
等自然条件有关, 而且取决于城市的发展水平、发展定位和
应 用 生 态 学 报  2005年 10 月  第 16 卷  第 10 期                             
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Oct. 2005, 16( 10)2003~ 2006
城市中人群对生活质量的要求.
3  城市生态用地的功能分类
31  服务型生态用地
服务型生态用地是指地块功能是以为人群提供生态服
务为主导功能的生态用地,该地块主要强调为城市人群提供
特殊的生态服务,以及保持一定的景观效果, 其综合生态功
能相对较弱,系统也相对欠稳定, 一般需要借助外力维持. 城
市中的人造生态单元绝大部分属于这种类型.这一类型的生
态用地主要有:居民区和工厂的绿地、道路两旁的绿带、城市
周边的防沙、防风林带, 高速公路和铁路周围防噪声的防护
林带,海岸的防潮林带, 城市广场绿地, 人工湖等[ 18] . 服务型
生态用地有着明显的社会属性,它与城市的发展水平和人群
对生活品质的要求是息息相关的,处于不同发展水平的城市
对服务型生态用地的要求有着较大的差别.所以在某种程度
上来说服务型生态用地的规模是不确定的,是可以随着城市
的发展水平和人们生活要求的不同在一定范围内调整的.
32  功能型生态用地
功能型生态用地是指地块功能是维持城市中自然或半
自然生态系统稳定的生态用地,其支撑的生态单元与服务型
生态用地相比,除具有生态服务功能外, 结构更为完整, 与外
界的连通性更好,物质和能量交换的途径更为通畅, 在自然
或半人工控制的条件下能够稳定发展.功能型生态用地绝大
部分为城市中的天然生态单元,主要包括城市范围内的自然
保护区、天然河道、湖泊、湿地、城市范围内大面积、成规模的
林、草地等.
功能型生态用地是衡量城市生态环境好坏的决定因素,
是维持整个城市生态环境的基础.它与城市的气候、土壤、水
文、地形、地貌等自然条件密切相关,是在原有自然环境的基
础上发展起来的,它的演化和发展主要还是遵循自然规律,
具有鲜明的自然属性. 相对于服务型生态用地、功能型生态
用地的规划要固定一些.
4  城市生态用地的估算方法及规划的一般原则
41  服务型城市生态用地规划的一般原则
服务型生态用地的规划,主要目的是满足人群对水、气、
声等环境要素以及景观、休闲等活动需要. 在做规划时, 首先
要调查和预测居民潜在生态需求愿望,重点污染源的分布情
况,预测潜在污染源的分布和影响, 然后结合现有的土地利
用情况,在科学依据的基础上做出相应的规定 .这其中, 具有
防尘、防噪声、防潮等防护功能的生态用地规划,是建立在实
验科学的基础上,具有一定的刚性, 各地差别不大. 例如, 几
乎所有城市都规定新建产生有毒有害气体的工业项目应设
立宽度不少于 50 m 的防护林带, 对于高速公路、铁路两侧绿
化带的要求,各地也相差不大( 20~ 30 m) ; 而居住区绿化面
积、城市人均公共绿地面积, 城市绿地覆盖率等反映城市人
居环境的指标则主要与城市的发展水平和实际土地利用情
况有关.一般来说, 发展水平较高、人口密度较小的城市这些
指标要相应高一些.
市区内的广场绿地、人工湖、公园等公共绿地的布设, 与
城市发展水平和自然条件密切相关. 一般来说,发展水平高、
人口密度低的城市, 公共绿地面积要大一些, 而由于该类型
生态用地主要以提供景观和消闲服务为主, 所以对绿地斑块
的面积大小和连通性并没有特殊的要求, 但对于绿地斑块分
布的均匀度要求较高, 也就是要保证绿地斑块在城市范围内
均匀分布,使市民能以最短的时间内接近. 绿地斑块的分布
可以利用景观斑块最小距离指数分析, 景观斑块最小距离指
数是用景观间的距离来构造的指数, 是用来检验景观斑块是
否服从随机分布. 同时, 也可用来反映景观斑块集聚程度和
分离程度, 是用来测度景观空间格局的重要指数之
一[ 12, 16, 26] .
NNI = MNND / ENND
式中, NNI 是最小距离指数, MNND是斑块与其最近相邻斑
块间的平均最小距离, ENND 是在假定随机分布条件下
MNND 的期望值. MNND 和 ENND 的计算式如下:
MNND = n
i= 1
NND( i) / N
ENND = 1/ (2 d )
d =
N
A
式中, NND( i) 是斑块 i 与其最近相邻斑块间的最小距离, d
是景观里给定斑块类型的密度, n 是给定斑块类型的斑块
数, A 是景观总面积.若 NND 的取值为 0, 则格局为完全团
聚分布; 若 NNI 的取值为 1,则格局为随机分布,若 NNI 取
其最大值 2149 时,则格局为完全规则分布. 所以在做城市
绿地规划时, 可以计算不同规划方案间的最小距离指数, 其
值越大, 绿地分布越均匀,也就越符合条件.
4 2 功能型生态用地规划的一般原则
功能型生态用地规划的主要目的是维持和改善城市的
自然和半自然生态系统,主要突出保护和维护的原则. 城市
范围内的自然保护区, 有特殊意义的自然遗迹以及具有重要
生态意义的地块在城市规划中属于严格保护范围 .如拉萨市
拉鲁湿地自然保护区、香港的米埔自然保护区、新加坡武吉
知马自然保护区、北京的香山公园、广州的越秀山、杭州的西
湖等都属于这一类型.
除了以上特殊区域外, 绝大部分功能型城市生态用地是
城市范围内的天然河道、湖泊、湿地以及林草地, 按其性质不
同,这部分地块可以分为陆地和水域两部分. 尽管它们对维
持城市生态系统稳定和发展具有重要意义, 但在实践中经常
被当作未利用荒地, 成为城市扩张中首先被挤占的对象, 所
以在城市规划中如何确定这部分生态用地就显得尤为重要.
依据景观生态学相关原理, 保持一定的地块范围和地块之间
足够的连通性是维护生态系统稳定的关键因素. 水域规划
(包括湖泊、河流、湿地)包括水体和水岸两部分, 水体规划相
对固定,而对水岸带的界定却存在着很大的争议.水岸带是
与水体相邻的水陆交错带生态系统, 它的植被群落和动物群
落组成与高地有明显差别, 主要生态功能包括增加物种多样
2004 应  用  生  态  学  报                   16卷
性、相邻地区之间物质和能量的交换、为生物提供分散和迁
移的路径[ 4, 9] , 同时还具有保护水质、稳固堤岸、削减面源污
染等环境功能[ 2] , 被称为水岸缓冲区, 不同的生态环境服务
功能对其宽度有不同的要求.笔者对国外关于水岸缓冲区的
相关研究做了比较(表 1) [ 1, 6, 8, 10, 11, 13~ 15, 1 7, 19~ 24, 27, 28] .
表 1  实现不同功能所需的水岸缓冲区的宽度
Table 1 Recommended width of riparian buffers for specific functions
作者
Author
主要功能
Function
缓冲区宽
Width( m)
去除率
Removal r ate( % )
Dillaha et al . ( 1988) 截留悬浮物
Trap sediment
4 6( 9 1) 81( 91)
M agette et al . ( 1989) 截留悬浮物
Trap sediment
4 6( 9 1) 66( 82)
Coyne e t al. ( 1994) 截留悬浮物
Trap sediment
9 99
Young et al. ( 1980) 截留悬浮物
Trap sediment
21 34( 27 43) 78( 93)
Peterjohn et al . ( 1984) 截留悬浮物
Trap sediment
50( 19) 94( 90)
V ought et al. ( 1994) 截留含磷污染物
Reduce total phosphorus
8( 16) 95( 66)
M ander et al. ( 1997) 截留含磷污染物
Reduce total phosphorus
20( 28) 67( 81)
Young et al. ( 1980) 氮污染物截留
Reduction of nitrogen
21 34 67( Total Kjeldahl)
71( NH+4 N)
V ought et al. ( 1994)
氮污染物截留
Reduction of total nitrogen
8( 16) 20( 50)
Daniels et al. ( 1996) 氮污染物截留
Reduction of nitrogen
19( 24) 50( NH
+
4 N) 50( TN)
Peterjohn et al . ( 1984) 氮污染物截留
Reduction of nitrogen
50 79( NO
-
3 N) 78( NH+4 
N) 86( OrgN)
Hanson et al. ( 1994) 氮污染物截留
Reduction of total nitrogen
31 94
V ought et al. ( 1994) 氮污染物截留
Reduction of total nitrogen
10~ 20 100
M uscutt et al. ( 1993) 氮污染物截留
Reduction of total nitrogen
30 足以保护浅层地下水
Enough to protect shallow
groundwaterK eller et al . ( 1993) 保护鸟类
Bird protection
100 
Spackman e t al. ( 1995) 保护鸟类
Bird protection
150~ 175
Gomez et al. ( 1996) 保护小型动物
Small animal protection
75~ 100
Coyne e t al. ( 1995) 去除大肠杆菌
Reduction of fecal coliform
9 74( 34)
Young et al. ( 1973) 去除大肠杆菌
Reduction of fecal coliform
60 84
A rora et al. ( 1996) 去除除草剂
Reduction of herbicides
20 12 8~ 100
  从表 1 可以看出,水岸缓冲区完成各种生态功能所需的
宽度有着明显差异.需要指出的是, 表 1 各种结果,基本都是
在农业区或较少受到干扰的自然生态地区获得的,研究区域
与城市环境有着明显的差别. 在城市中,地表径流绝大部分
通过市政管网收集,面源污染远低于纯农业区,而城市水岸
缓冲区的生物多样性也远低于自然状态的河流.基于以上分
析,笔者认为城市规划中水岸缓冲区的单侧宽度如果在 10
~ 50 m 范围内(具体可以根据水体宽度调整) ,即可以控制
通过面源方式进入水体的污染物,保护依水而居的小型动物
和鸟类.生物多样性高的自然河流和具有防洪功能的河流缓
冲区,可以依据需要, 适当加宽.
对于城市陆域范围的林草地来说,虽然学术界的共识是
林草地块面积越大,其生态功能越强, 系统越稳定,但由于物
种和自然环境的差异,目前对于其最小规划面积还没有一个
统一的标准.而且由于受到各方面的压力, 在城市中保留大
面积的林草地相对比较困难. 在这种情况下,建设生态廊道,
保持地块之间较好的连通性在城市生态用地规划时就显得
更为重要. 水网和林草带是目前城市中最基本的生态廊道形
式, 其连接度可以用下面的指数来计算[ 5, 12] .
r = L / 3( V - 2)
a = ( L - V + 1) / (2 V - 5)
式中, r 为连通性指数, L 为连接廊道数, V 为节点数, a 为环
度. 当 r = 1时,表示所有节点都连通; 当 a = 1时, 表示廊道
网络具有最大的环路数. r 和a 值越大,表明各生态单元间连
通性越好, 物种迁移可供选择的通道越多, 各生态单元间的
物质交换和能量交换更容易实现.
5  结   语
城市生态用地的概念是当前所争论的焦点之一,具有不
同专业背景的人往往对其的理解不尽相同, 由于缺乏统一的
概念和定义, 使得城市生态用地在实际城市规划中存在许多
混乱,也存在一些问题. 本文主要从满足城市人群的需要为
出发点,给出城市生态用地的定义、分类及规划时的一般原
则.当然, 所谓服务型生态用地和功能型生态用地的划分并
不是绝对的,功能型生态用地也具有生态系统服务功能, 而
服务型生态用地对维护城市生态系统稳定也有一定的作用,
这里的划分只是强调其主导功能, 为了便于在城市规划中具
体操作而已.
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作者简介  邓小文, 男, 1976 年生,博士生. 主要从事生态恢
复和森林界面生态学研究 , 发表论文多篇. Email: dxwpp@
163. com
2006 应  用  生  态  学  报                   16卷