CN101849473A - 一种土地整理工程的景观格局优化模式 - Google Patents

Abstract

本发明主要是利用景观生态学的思想，从景观生态的总体格局出发，对大规模改变区域景观格局的土地整理工程规划模式进行优化。景观总体格局分析包括GIS支持下的景观适宜性评价方法和通过最小耗费表面模型构建，通过对关键点、线、局部(面)的保护、重建和组合，进行景观层次的生态重建和保护模式，选择恢复模式的关键位置、构建可持续的景观生态格局(图1)。主要实施包括了三个层次：原有自然斑块调查、属性分类和保护，沟渠、道路、绿篱生态廊道的建设和关键廊道交叉点的构建。

Description

一种土地整理工程的景观格局优化模式

技术领域

本发明属于环境生态领域，主要涉及一种目前土地整理中景观格局优化模式的理念和实践方法。

背景技术

随着我国随着经济社会的不断发展，需要大量的土地进行建设，土地整理作为新增耕地的重要手段，具有重要的作用。我国土地整理从2001年开始截至到2007年期间，累积投资460多亿元，进行了3000多个项目，大力推动了我国土地整理事业的发展。土地整理又是一种宏观和微观相结合的资源再配置过程。伴随着土地整理过程，也进行土地利用结构的重新调整(宏观配置层面)，使得在给定的要素格局下，各要素得到重新组合，使土地资源配置效率向最优化逼近。目前，国家对土地整理提出了更新、更高的要求，土地整理要从注重数量向数量、质量、生态管护并重的方向转变，但从现有的土地整理规划过程中，土地整理尚缺乏有效的生态规划技术支撑，许多整理后的土地质量低下、生态环境破坏等问题时常发生，在土地平整、沟渠路配套工程中打破了原来的农田景观格局，致使生态和景观效益下降。而景观生态格局的优化是维持区域土地生态可持续发展的重要手段，而目前的土地整理，较少的从景观生态格局上加以考虑。

在景观改造技术方面，国外已经开始强调整理区从物种、地块到整理区等多尺度生态防护与景观空间优化配置的协同耦合。生态防护工程和景观生态改造技术是维护整理区生物多样性，保持整理区生态可持续发展的必要手段。目前，国内土地整理的景观优化布局技术研究薄弱，尤其缺乏景观生态再造关键技术集成体系，缺乏多尺度生物配置模式及其空间配置技术规范，存在重视数量、轻视质量和生态环境效应的问题。

景观格局的优化模式是应用景观生态学原理及其他相关学科的知识，通过研究景观格局规律，在对景观格局调查、分析、评价的基础上，提出合理的景观格局调整方案和优化的景观单元内部结构。土地整理的过程也就是景观格局改变的过程，在这个过程中需要借助一系列的生物与工程措施，打破原区域内土地资源的景观格局和原位状态，从而会对该区域内的土壤、植被、生物等环境要素及其生态过程产生直接或间接、有利或有害的影响。因此，以景观单元空间结构的调整和重建为基本手段，改善项目区内受胁迫或受损生态系统的功能，提高生态系统的生产力和稳定性。景观格局优化模式是对土地整理的生态建设不可或缺，需要在土地整理规划设计阶段进行。

具体的来说，土地整理的景观格局优化，更多的从生态过程和生物多样性保护着手，通过对廊道、斑块等景观要素的数量及其空间分布的合理配置，使信息流、物质流与能量流畅通。

在景观改变的情况下，维持整理区生物多样性和生态过程的一个重要空间战略是在相对孤立的生境斑块之间建立联系，其中最主要的是建立廊道。景观生态学家也认为，即使在高度干扰的人工环境中，通过合理的配置景观空间的合理格局模式，也可以维持较高的生态效益，主要是通过廊道将孤立的栖息地斑块与大型的种源栖息地相联接有利于物种的持续和增加生物多样性，同时考虑区域斑块的空间保护格局。

因此如何来进行土地整理的景观格局优化模式，分析整理区合理的景观生态格局，确定整理区内生境斑块保护模式，建立合理的生态廊道，是整理区景观生态保护的重要内容。

从目前来看，土地整理工程在施工前进行的规划设计，往往针对具体的项目区，进行田水路林村的改造，以增加土地面积为目的，虽然可以详细到施工工艺，材料等内容，但是较少的从宏观的景观格局的分析入手，并进行格局优化。

从目前的专利技术来看，土地整理的专利技术只有3项，涉及生态恢复的专利技术也很少，而景观格局优化的模式尚未发现。例如，申请号为200810132720.8，名称为在盐碱地种植黄麻的方法的专利，是公开了一种在盐碱地种植黄麻的方法，包括土地整理、播种、收割，其中，所述土地整理主要是修建排水系统，将所述盐碱地的积水排出至河流系统，所述排水系统包括沿地长方向设置的排水沟，在相邻所述排水沟之间形成的地块上种植黄麻。该专利分析的是针对盐碱地进行，研究对象也是单一的物种群落。申请号为200920083697.8，名称为电动橡胶履带式设施农业作业机的专利，分析的是农业机械在土地整理、土壤耕耘、种植施肥等作业的应用前景和市场需求。申请号为200810068817.7，名称为草石蚕扦插栽培方法的专利，公开了一种草石蚕扦插栽培方法，改变过去只用草石蚕营养体种植的习惯，而采用穗条扦插的栽培技术，土地整理仅仅是栽培过程中的一个组成部分，而且不是土地整理工程的层次。

对于土地恢复来说，也有少量专利涉及。例如，申请号为03124208.1，名称为暗井暗渠排盐碱法的专利，公布了农田排盐碱系统的方法，属于水利领域，而且针对土地退化的工程恢复而设计。申请号为200510007410.X，名称为退化土地修复剂的专利，是研制了利用有机废弃物、生物炭和有益菌为原料的退化土地恢复剂，来维持生态环境方法。

对于生态廊道研究，已有专利涉及，例如，申请号为200710039125.5，名称是构建亚热带城市小型野生哺乳动物迁移用生物廊道的方法的专利，主要为构建的生物廊道的模式，是一条带状绿带，绿带宽度15-20米，绿带结构为“外密内疏”型，其中生物廊道断面结构为对称结构，两侧为边缘带，最中间为核心带，边缘带与核心带之间为缓冲带，边缘带宽度为5～6米，缓冲带宽度为2～3米，核心带宽度为1～2米，所述边缘带为复层混交紧密型林带，所述缓冲带为疏透型灌木带，所述核心带为疏透型小乔木带。本发明可以满足亚热带城市小型野生哺乳动物在其中迁移的要求。该发明通过构建适于亚热带城市小型野生哺乳动物迁移的生物廊道，从而达到提高区域的生物多样性。

对于中小尺度上的景观生态规划或者设计，也有专利涉及，例申请号为200410016395.0，名称为高山绿色生态村的组合方法的专利，涉及一种高山绿色生态村的组合方法，结合高山地形，在高山上建造一组架设在半空中的绿色生态屋，其中的绿色生态屋交错排列，并将电梯和人行登山道相互配合。又如，申请号为200520060943.X，名称为具生态保护功能的护栏的专利，护栏本体下方设有贯通状的廊道槽，并在上方设有沟槽；利用廊道槽形成生态廊道，可利于加速排水，并可供昆虫、动物(如螃蟹)通过，而利用沟槽可栽种绿化植物，从而具有安全、生态保护、美观等功能。申请号为200510010774.3，名称为再生绿化生态空间制备方法的专利，公开一种在非大自然的土地上造园的方法，具体地说是在不断建造的各类建筑物与构筑物上寻求“再生土地”并在其上形成绿色植物营造的“再生绿化生态空间”，是一种特种绿地的设计与营造。申请号为JP2001010516，名称为Method ofplanning landscape gardening的专利，主要也是涉及到了造园的模式理念，都是小尺度的具体方面的研究发明。

由此可知，当前的土地整理的格局优化、土地恢复及其生态规划模式，主要是利用生态学的理念，在植被恢复、群落构建、单体的廊道设计上，更多的生态理念主要用于小尺度的群落设计及其一些防护材料、生态产品的设计上。或者针对一些具体的研究对象，如高山生态村、盐碱地或者亚热带城市小型野生哺乳动物的生态廊道等规划设计上，主要采用一些景观生态学的指标或者指数来分析空间结构；或者利用一些植被群落的构建加以生态化，在生态廊道设计上，通过针对一定区域内，各种动物的迁移途径等进行分析，得到生态廊道的宽度及其有效性。而这些方法、原则和理念对于土地整理的景观格局优化也有一定的指导意义，但针对大规模改变区域土地利用的土地整理来说，此方面的专利是必需的，但相关的分析和发明仍需要加强。

有效的格局优化模式，应该是从景观生态学的指导方法和原理入手，在格局优化的基础上进行生态规划理念，结合具体的分析，通过斑块保护和廊道的设计，使得区域土地的空间配置合理，并具有可持续性。有此可见，建立比较合理的土地整理的格局规划的模式，对于保护环境，防止生态恶化具有重要的意义。

发明内容

本发明针对我国众多的土地整理项目进展中的问题，在大规模改变区域土地利用，重视耕地数量、缺少生态可持续性的现状，提供了一种基于格局分析和优化的景观格局优化模式。通过景观格局分析和优化，有机的将土地整理前后的景观结构与功能加以协调，促进了景观的最优化利用，维持了景观的可持续发展。本发明主要内容是：在土地整理的项目范围内，通过小尺度的生态调查，得到项目范围内主要的自然斑块特征，进行属性分类和保护，一般情况下按照面积大小和比例，确定原生自然斑块；通过GIS支持下的景观适宜性评价方法和通过最小耗费表面模型构建，分析沟渠、道路、绿篱生态廊道的建设的可行性和位置，同时进行关键生态廊道交叉点的构建，得到景观最优格局模式，本发明将格局优化和功能分析有机的结合在一起，通过有效的斑块-廊道的空间配置，得到土地整理区的景观格局优化模式。

本专利发明的特征在于，本专利发明主要通过对原有的土地整理项目的大规模改变区域土地利用，保护破坏原有植被斑块，然后再构建生态廊道，发展到了进行原有植被斑块保护的土地整理“反规划”模式，从传统的“被动式”生态规划发展到了“主动式”生态规划；从过去的被动格局规划发展到了目前的格局-功能综合规划，从对资源保护和开发利用的分离规划模式，发展到综合式的规划模式，具有景观生态格局和功能的合理性。

本发明的主要目的在于克服了过去生态规划和建设的盲目性，并且通过GIS和RS结合生态调查的方法，是的小城镇规划具有更好的合理性，同时通过廊道建设，保护了小型动物转移扩散的途径。与现有的生态规划技术相比，本专利有以下的优点：

(1)生态合理性：通过适宜性评价，得到景观需要保护的对象，通过格局分析，得到了最优化的景观格局。通过对主要廊道的分析，利用反应物种运动的最小耗费距离方法，得到廊道的空间配置，从功能上加以分析，具有景观生态格局和功能的合理性。

(2)具有较强的经济效益，易于实现，由于景观格局的总体优化，前期主要通过对自然斑块的调查和保护加以进行，通过大小自然斑块的保护进行分析，所以需要建设的方面较少，总体上具有较好的经济效益。

(3)在实行最小耗费距离计算的时候，耗费距离的大小，关系到物种迁移的阻力，主要是对关键廊道的地段加以生态重构或者加强，所以总体上建设较为简单，易于实现。

附图说明

附图1为本发明主要的技术路线图。

其中1为土地整理区的自然斑块的调查，包括了各种绿地的分类和属性(如林地、灌丛、草地)、水体(池塘，河流，湖泊)等实地调查，2GIS数据库建立(主要各种土地利用和绿地的空间分布)，3结合绿地的占土地整理区的面积和大小，对主要原生自然斑块进行确定，4为景观适宜性评价，5最小耗费距离计算(通过GIS模块，分析主要原生自然斑块进行分析)，6根据沟渠的分布特征，建立以沟渠、道路为主的生态廊道，生态廊道宽度以1-2m为宜，物种选择以当地乡土物种为主，7通过对主要节点的分析，建立关键节点，对节点进行建设，8为总体格局优化模式。

具体实施方式

以下详细说明本发明的工作原理和实施方式：

在实践中，土地整理工程的格局优化模式的主要问题在一定程度上可以归结为是适应地方物种个体生态需求而对斑块和廊道的设计。斑块和廊道的空间分布及其大小即空间格局，而确定这些斑块的大小及其廊道的具体位置必须要考虑到景观过程，即景观功能的分析。

如图1所示，分为原生自然斑块的保护、廊道和关键节点的构建，通过对土地整理区的自然斑块的调查，进行各种绿地的分类和属性(如林地、灌丛、草地)、水体(池塘，河流，湖泊)等实地调查；同时建立GIS数据库如土地利用、景观特征等，分析绿地的空间分布；结合绿地的占土地整理区的面积和大小，对主要原生自然斑块进行确定；进而利用最小阻力模型，对区域景观类型的适宜性加以赋值，以主要斑块为起点，进行廊道分析，确定廊道的空间位置，构建景观网络，根据沟渠的分布特征，建立以沟渠、道路为主的生态廊道，物种选择以当地乡土物种为主，通过对主要节点的分析，建立关键节点，对节点进行建设。

根据目前国内外土地整理的研究成果和调研，主要实施点有：对于原生自然斑块的保护，生态用地比例建议在10％以上，如果低于该比例，则大于1hm²的林地、灌丛等建议保留，超过0.2hm²的水体予以保留，生态廊道主要沿田间路、生产路、沟渠而建，在适宜性分析基础上，对主要的沟渠，道路两侧建立1-2m的生态缓冲廊道，同事深度大于50cm的硬化沟渠，建设1m的生态板，在河流、池塘周围保留和规整出2m-3m的洼地作为农田边界，保护自然界天然的湿地环境，对生物多样性保护起着十分重要的作用。

实施例1

某土地整理项目，进行土地整理时，按照本专利采用的技术路线，进行了原生斑块的保护，通过对斑块的调查，去除了生态效益较小的中等自然斑块，建设为可利用土地，大型自然斑块予以保护，而小型自然斑块通过位置的调整和重构，数目也没有变化，作为踏脚石发挥作用，通过对沟渠和道路的生态保护，分析了通过对重点斑块的保护，有效的保护了本地物种，对土地整理项目区的生态可持续性起到了积极的促进作用。

通过土地整理，绿地面积有所增加，大型自然斑块的个数予以保留，而大部分中型自然斑块被利用为耕地，原有的小型自然斑块适当的保留和利用，通过构建一些节点，个数没有变化，最终连通性增加，生态网络的连通性得到了较大的提高。

表1  某土地整理工程项目整理前后的相关指标值

	绿地面积比例	大型自然斑块(＞1hm2，个)	中型自然斑块(＜1hm2，＞0.2hm2，个)	小型自然斑块(＜0.2hm2，个)	沟渠连通性	道路连通性	生态网络连通性
								土地整理前	9.2％	12	32	20	0	0.328	0.235
土地整理后	12.1％	12	10	20	0.36	0.434	0.472

Claims (1)

1.一种土地整理工程的景观格局优化模式，其特征在于针对土地整理工程对区域景观的重大改变，如何从总体格局上优化景观、维持生态可持续而提出。原有的土地整理工程项目主要目标是增加耕地面积，忽视了景观建设，特别是从景观总体的生态安全格局模式需要进一步构建。本模式利用景观生态学的思想，从格局影响过程的原则出发，通过提出了土地整理工程的景观优化模式，即对关键点、线、局部(面)的保护、重建和组合，进行景观层次的生态保护和重建模式，选择生态保护和重建模式的关键位置、构建可持续的景观生态格局。主要实施包括了三个层面：原有自然斑块调查、属性分类和保护，沟渠、道路、绿篱生态廊道的建设和关键廊道交叉点的构建。

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