景观生态学视角下国土空间规划国内研究进展

发布时间:2023-08-21 15:00:08 来源:网友投稿

唐安琪 魏 雯

(昆明理工大学建筑与城市规划学院,昆明 650500)

为解决现阶段国内国土空间规划领域面临的对生态过程及其机理探讨相对薄弱的问题,通过对2011-2021年CNKI数据库中1 890篇国土空间规划生态相关文献进行分类统计,从景观生态学角度,对研究规模、趋势、热点等内容进行分析。结果表明:(1)研究集中开始于2019年,涉及学科广泛,具有较强的政策跟随属性,呈现生态管理向生态治理转变的趋势。(2)研究热点集中在土地利用、生态安全格局、三生空间规划、“双评价”与生态修复等方面。(3)研究存在对隐性生态要素缺乏关注、对生态治理问题缺乏剖析、研究技术方法缺少创新、民众参与模式缺失等问题。后续研究应从“格局—过程—尺度”,生态学技术与模型,民众共建、共治、共享等角度进行加强。

国土空间规划;
景观生态学;
生态过程;
文献分析软件

历经长期高强度开发,中国出现国土资源总量减少、生态环境破环、地区经济差距增大等问题[1]。1981年,国内在总结建国以来国土资源不合理开发利用的经验教训后,借鉴德国、法国、日本等发达国家在国土资源开发整治方面的成功经验,正式将国土整治、国土规划作为一项完整工作提出[2]。在此期间,学者针对国土开发整治问题[3]、国土规划编制方法、国外经验借鉴[4]等内容开展研究。20世纪初期,随着主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划与空间规划等政策不断更新[5],出现各规划目标冲突、标准不一、审批复杂等问题,“多规合一”成为提升国土空间治理能力的迫切需求。2019年中共中央、国务院印发《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》,全面启动国土空间规划编制,推进全国、省级、市县和乡镇“多规合一”进程。至此,国土空间规划正式成为国家空间发展的指南、可持续发展的空间蓝图与各类开发保护建设活动的基本依据[6]。

作为统筹协调资源利用与社会经济发展的规划,国土空间规划实现了由国民经济工业化、城市化到“山水林田湖草”共建的生态意识转向。然而过分强调政策成效与实践属性,导致目前生态相关研究集中于生态修复与空间规划的应用层面,对生态过程及其机制等源头性理论的探讨较为薄弱,当下厘清生态学研究成果融入国土空间规划的途径是必要且迫切的。

“景观生态学”于1939年由德国区域地理学家Carl Troll首次提出[7],能从空间格局形成、优化措施构建、可持续发展保障等角度,为解决国土空间规划中的多尺度资源管理问题,实现区域协同整合,提供科学基础与研究思路。目前已有学者整理归纳出国土空间规划的研究脉络,但较少有学者提取总结其中的生态学内容。本文从景观生态学视角出发,通过梳理国土空间规划中生态相关研究发展脉络,明晰“格局—过程—尺度”视角下已有研究存在的不足,以期为推进生态学研究成果融入国土空间规划体系提供理论基础。

数据选取中国知网(CNKI)2011年1月 - 2021年12月期间收录文献,设定检索式为:主题=“国土空间规划”AND主题=“生态”,数据类型为“学术期刊”,剔除新闻、通知、资讯等主题相关度较低的数据,导出文献题目、作者、摘要、关键词等内容,共获取有效数据1 890条。

研究使用可视化文献分析软件CiteSpace 5.8.R3,设定时间切片(time slice)为“1年”,节点类型(node types)为“关键词”,使用剪枝算法(pathfinder),裁剪模式为“裁剪单个切片的网络”(pruning sliced networks),运行程序生成共现、时间线、聚类等知识图谱,以此分析近10年国土空间规划领域中生态相关研究的规模、发文机构与作者、发展阶段、研究趋势与热点。

2.1 发文学科分析

发文量通常作为衡量某一领域研究规模的表征指标之一,可大致反映研究热度及其集中时间,有助于加强对研究脉络的理解。本文逐年统计CNKI中不同学科的发文量,筛选发文量大于300篇的4类学科,生成学科发文量趋势图(图1)。

图1 学科发文量趋势图Fig. 1 Trend chart of the number papers published by disciplines

总体趋势上,检索范围内最早文献来自于2011年,2019年发文量骤增至434篇,其原因与2018年自然资源部组建后,国务院就国土空间规划体系建立与发展目标公布了众多政策指示有关,如“四梁八柱”的五级三类四体系框架、“双评价”指南等。

学科趋势上,发文量最早成倍增长的学科为“宏观经济管理与可持续发展”,2018年发文量为前一年的三倍,共计49篇,其研究主要围绕如何协调各部门职能展开。2019年后该学科发文量回落,同时期建筑科学与工程、农业经济、环境科学与资源利用等学科研究热度大幅增长,表明相关研究由宏观学科主导转变为多尺度多学科并行上升的态势。

2.2 发文机构分析

研究通过绘制发文机构共现图谱(图2)与发文机构统计表(表1),结合节点中介中心性大小(centrality)分析发文机构的横向合作情况。目前研究机构间形成了一定的合作交流网络,其中“北京大学城市与环境学院”中心性为0.19,远超其他机构。同时,作为最早开展相关研究并形成规模的机构,其发文量共有28篇,位居总发文量的第4位,其余机构需继续强化不同机构间的交叉合作模式。

图2 发文机构共现图谱Fig. 2 Co-occurrence chart of issuing institutions

表1 发文机构统计表Tab. 1 Statistics of issuing institutions

2.3 发文作者分析

研究通过绘制发文作者共现图谱(图3),可知林坚、黄征学、祁帆、刘天科、樊杰等人为该领域研究的高产作者,发文量占总量的4.2%。在作者合作层面,围绕北京大学的林坚、中国宏观经济研究院国土开发与地区经济研究所的黄征学、中国自然资源经济研究院的刘天科等人存在规模较大的合作网络,其余发文作者较少进行4人以上的合作交流,作者之间的联系有待进一步加强。

图3 发文作者共现图谱Fig. 3 Co-occurrence chart of authors

2.4 研究阶段划分

关键词时间线图谱(图4)能以x轴呈现热点关键词的首次出现年份,y轴呈现不同聚类的关键词演化情况,其中关键词节点大小反映其出现频次,连线表示研究关联情况。通过二次检索较大节点,划分出研究主题的发展阶段。

图4 关键词时间线图谱Fig. 4 Keywords timeline chart

(1)体制探索阶段(2011 - 2013年):生态文明背景下,早期学者通过总结国土空间规划体系编制的实施情况与国际经验,开展体系构建的探索[8],此时期生态意识集中于宏观层面的政策指引,较少出现具体政策与案例相关研究。

(2)生态管理阶段(2014 - 2017年):针对早期规划体系编制中存在的多规并行问题,出现“#0多规合一”聚类研究。此外,该时期各级政府对自然资源开发利用作出严格管制,学者们对三区划定、用途管制、三生空间等的研究增多[9-11]。生态意识从国土资源可持续的角度切入,逐渐融入规划管理体系,呈现理论对接实践的趋势。

(3)生态治理阶段(2018年至今):生态保护与修复研究增多,生态观念从单一管理转向综合治理,早期研究集中于湿地、草原与森林、矿山、海岸等环境治理,后期“双评价”、乡村振兴、碳中和、公园城市等政策逐渐受到学者关注[12-14]。

综上所述,在检索时间范围内,国土空间规划研究中生态意识不断增强,在不断完善规划体系的过程中,研究内容呈现从保障资源安全到提升国土空间功能,最终实现国土价值向居民福祉转化的趋势。

2.5 研究热点分析

聚类能展示该领域研究的共同倾向,使用CiteSpace统计关键词出现频率并生成关键词共现图(图5),通过LLR算法得到聚类视图(图6),聚类值(Modularity Q)为0.67>0.3,平均轮廓值(Mean Silhouette)为0.87>0.7,皆大于分界数值,可见生成的聚类结构显著并且令人信服。为进一步聚焦国土空间规划领域生态学相关研究内容,本文参考聚类视图的算法分类结果,围绕从生态管理到生态治理的逻辑,提取生态相关性较强的主题并将其定性总结为5大热点:宏观尺度下的土地利用、生态安全格局、三生空间规划、“双评价”,以及微观层面的国土空间生态修复展开论述。

图5 关键词共现图谱Fig. 5 Keywords co-occurrence chart

图6 关键词聚类图谱Fig. 6 Keywords clustering chart

2.5.1 土地利用

土地利用在相关研究中可划分为两类:一是针对规划编制体系构建开展;
二是围绕土地用途管制进行的各类红线划定策略与土地使用变化预测研究。

(1)规划体系构建。早期研究处于“多规合一”阶段,学者多围绕建设空间的规划体系编制和土地资源分配开展研究[15]。如金龙新等[16]从城乡结合最密切的县域入手,剖析现阶段“多规合一”仍存在基础调研不充分导致规划指标不平衡、城乡发展不协调等问题,并提出县域国土空间开发框架。

(2)土地用途管制。1998年《土地管理法》修订通过,正式确立以用途管制为核心的新型土地管理制度[17]。学者从生态系统服务、生态敏感性评价等角度辅助用途管制进行研究,如张丽琴等[18]总结生态系统服务与土地利用管理结合的国际经验并提出国内适用模式。此外,也有学者从城市动态发展的角度,使用Maxent-CA模型预测土地利用变化格局,为土地弹性管制提供科学可靠的决策参考[19]。

2.5.2 生态安全格局

“生态安全”来源于1941年国外的“土地健康”概念[20]。生态安全格局指为维护生态过程的安全和健康,必须占领具有关键性景观元素与其空间位置所组成的格局[8],这是开展三区三线划定的基础。目前研究的开展模式可分为两类:

(1)早期研究基于“本底调查—关键要素识别—格局构建—管控”的要素叠加模式,通过水体、基本农田、生物栖息地等单一要素叠加与底线管控,生成不同级别的管控分区,并制定管控策略[21]。此阶段存在因子选择与权重赋值受主观影响较大的问题。

(2)后期宁琦、韩宗伟等学者[22-23],利用基于“廊道—源地”理论的生态网络模型,将生态廊道作为安全格局的骨架,使用MCR、电路模型、斑块重力模型等生态学模型,提取核心生态源地与生态夹点,形成廊道与源地相互协调的生态安全格局。学者们通过模拟算法减少数据误差与模型过拟合情况,研究呈客观化、多元化、精细化趋势。

此外,生态安全格局研究常与生态修复结合,通过提取格局中需要优先保护修复的“生态障碍点”与生态保护红线,为后续制定生态保护策略提供基础[24]。

2.5.3 三生空间规划

“三生空间”是生产、生活、生态空间耦合的整体,三者共生融合又相互制约,在国土空间规划研究中常并行出现,其中生态空间指“具有自然属性、以提供生态服务或生态产品为主体功能的国土空间[25]”。目前相关研究围绕三方面内容展开:

(1)三生空间识别。空间识别是进行空间优化的基础,三类空间在实际情况中常出现交叉重叠情况。学者针对空间归属问题,常使用定量测度法与指标体系构建法。早期研究多呈现空间“量”的特征,如李广东[26]通过核算各类型用地主导功能的价值量,判断空间类型归属;
后期有学者从空间“质”的特征切入,如黄安等[27]结合土地利用、景观价值判定、“双评价”等内容制定空间叠加规则并细化功能分类体系,最终实现空间识别。

(2)演化机理研究。相关研究自2018年开始增多,聚落尺度下三生空间演化过程不断受到学者关注[28-30]。景观生态学将人类行为视为产生空间异质性的干扰因子之一,对推动空间格局演变有直接作用。乡村的城市化、工业化趋势以及村民对生态环境的认知程度作为干扰因子,一定程度上影响自然的受干预程度。

(3)空间优化。三生空间优化本质上是综合自然、人文要素的时空特点,谋求最大综合效益的措施。早期研究从整体切入,对象多为大尺度的国土空间格局,常使用国土空间综合分区的“千层饼”模型[31];
后期研究围绕微观视角,通过分析三类空间的数量配比与空间配置情况,结合适宜性评价模型开展功能空间优化[24]。研究的发展进程实现了个性分析到共性总结,体现出多尺度、多角度研究动态耦合的特点。

2.5.4 “双评价”

自然资源部2019年印发的《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南》,对“双评价”的定义、目标、工作流程等进行了详细规定,并倡导各地依照自身资源环境情况制定评价体系。“双评价”包括资源环境承载力评价与国土空间开发适宜性评价,本文从早期体系构建与数据精度处理两个层面进行分析:

(1)体系构建问题。部分地区评价仅为满足政策要求,固化沿用前人模式,存在评价指标及权重与评价对象特征吻合度低的问题[32-33]。体系因子选取上存在过多考虑资源环境的实用效益,忽视自然资源对人类身心健康效能的问题[34]。

(2)数据精度问题。研究多采用30 m×30 m~5 m×5 m之间的栅格,单因子精度不足时往往采取空间插值法补足。此外,数据获取困难导致部分影响因子被舍弃,科学性与真实性有待考量。针对这两类问题,学者从不同角度制定解决策略:一是体系构建策略。李苗裔、张韶月等[35-37]从省、市、县、流域等尺度,开展“双评价”指标权重确定与评价模式构建实践,多围绕生态源地提取、廊道识别、生态网络构建等内容开展。二是数据精度策略。张茂省、田川等[38-39]采用生态足迹法、多要素叠置综合分析法、简化模型法、NPP法等对评估结果进行补充,后期结合现场调研与专家判别二次修正。不同尺度下的“双评价”体系构建细化与数据精度提高有助于减少实践过程中的模糊性问题。

2.5.5 生态修复

国土空间生态修复区别于传统微观尺度上的河湖、湿地、农田等生态要素的治理,其作为自然资源部组建后的重大国家生态安全战略之一,从系统视角出发,衍生出不同层级的专项规划内容。目前,从国家安全尺度、流域与景观尺度、市县级中微观尺度,从适用理论、技术方法到实践案例已有诸多研究并逐渐形成完整的体系[40-41]。

(1)修复内容与理念层面。早期生态修复侧重于中小尺度下的土壤沙漠化治理、矿山与海岸带生态恢复、重金属污染治理、河湖生态修复等专项内容[42],在实践开展的过程中存在过度工程化、生态系统适应性降低、忽视生物多样性等“伪生态”情况[43]。学者就以上问题提出韧性理念并引入NBS概念(基于自然的解决方案),倡导在修复中基于自然,让自然做功[44]。2016年中国开始25个生态修复工程试点的实践,随着生态文明背景下“山水林田湖草生命共同体”提出,学者们从整体保护、系统修复、综合治理的角度,结合生态安全格局研究范式开展诸多研究。

(2)技术层面。研究从识别关键保护修复区域到生态修复效果评价,多围绕3S技术对遥感影像进行解译并开展综合叠加分析。近年来也有学者从生态系统服务价值评估、生态系统服务制图的角度切入,完善国土空间生态修复策略[45-47]。总体上,新时代国土空间生态修复呈现出从自然生态系统到社会—生态复合系统、从生态恢复到韧性风险适应的转变特点。

3.1 研究趋势

研究规模上,国内景观生态学视角下的国土空间规划生态研究集中开始于2019年,文献涉及学科广泛,体现出较强的政策跟随属性。研究进程上,生态意识早期体现于宏观政策的指引中,中期围绕国土资源管控下的生态管理开展,后期结合“山水林田湖草”理念呈生态治理式发展。研究内容上,可总结为4类:政策制定与监管实施类、资源分配与指标构建类、生态规划类、人居环境优化类。总体呈现出从保障资源安全到提升国土空间功能,最终实现国土价值向居民福祉转化的趋势。研究热点上,通过提取与生态相关性较强的部分,可将研究热点初步总结为:土地利用、生态安全格局、三生空间规划、“双评价”与生态修复,呈现出多元化、定量化、精细化的特点。

3.2 研究展望

3.2.1 加强对生态过程及其机理的讨论

国土空间规划作为国家重要战略,国内研究多注重格局的构建而较少对其成因、演变规律、预防机制等理论开展深度探索,呈现出景观生态学成果与国土空间规划研究平行发展的局面。“格局—过程—尺度”作为景观生态学的思想主线,对于分析生态环境恶化、景观破碎化、自然资源减少与城市热岛效应等有重要意义。其中格局与过程之间存在相互反馈的机制,尺度则是保障研究科学性的关键,后续研究可从“格局—过程—尺度”角度切入,加强不同学科成果的交叉运用。

3.2.2 加强对隐性生态要素的关注

(1)景观作用力层面。景观系统变化与外界作用力密切相关,目前国内相关研究多集中于显性作用力,如便于观测与计算的城市扩张、植被减少等,而对于隐性作用力,如碳排放对大气环境的影响、硬化路面对地下水位与植物的影响等,在识别与量化上存在困难的作用力则较少有学者关注,后续可以从此类有较强隐蔽性的作用力角度深入研究。

(2)生态单元层面。国内研究多关注草地、林地、湿地、耕地等单因子的大面积斑块,在景观格局中起到关键连接作用的小斑块较少受到关注。然而作为物种迁移的踏脚石,小斑块对加强物质与能量流动有积极作用,后续可纳入用途管制的范围中,从斑块数量、面积、功能等角度完善管制体系。

3.2.3 深入对生态治理问题的剖析

国土空间的生态治理强调系统修复与整体保护,生态治理过程中却存在拼接生成“伪整体”情况,导致恢复后的系统抗逆性差,更有区域大面积种植高郁闭度与生长速率的单一物种,形成“绿色荒漠”。此外,还存在过度修复导致生态系统功能弱、生物多样性低、植物配置指导意见模糊等问题。

以上生态治理问题原因在于局部工程注重短期效果,整体加强监管需要花费大量人力、物力。针对此类问题,可从生境斑块网络的角度切入,模拟斑块扩散与斑块移除对集合种群的影响,从而实现保护与治理的关键性节点识别。通过加强对“点”的监管力度,以较低成本“以点带线”保障治理效能可持续。此外,可以在前期制定生态治理策略时,参照本地生态系统,结合景观生态学中的本底研判与修复潜力评估方法,模拟植物演替过程。通过确定生态关键点的修复措施与周期,划定适地的先锋树种指导名录表,以减少后期维护成本,保障治理工程的生态效益可持续。

3.2.4 强化技术方法的创新

(1)量化计算层面。国土空间规划过程中评价指标体系构建与权重赋予贯穿始终。如何将抽象概念具象化并进行科学有效的量化计算是目前学者研究的重点,部分研究沿用前人量化模式,缺乏对使用数据、研究方法与结果的准确性验证与效果评价的关注,后续研究应继续完善量化计算体系。

(2)精度处理层面。国土空间规划中存在数据精度提高困难、不同尺度下规划结果不一致的问题。景观生态学相关研究常在较小空间尺度开展生态测量,通过建立不同尺度之间的联系从而预测不同尺度的数据信息。两者核心问题相同,可将尺度推绎的成果引入国土空间规划的数据处理中,如相似性原理与局域动态模型等。

(3)模拟预测层面。现有研究中利用模型辅助预测土地用途管制的案例较少,可以引入生态学的模型,辅助弹性范围的划定。如元胞自动机(CA)模型,能将观测局部小尺度的数据与领域转换规则结合,从而预测大尺度上系统的动态特征;
马尔科夫链(Markov)模型能模拟景观斑块转化的动态规律,预测土地利用类型变化。

景观生态学既涵盖地理学空间上的“水平”探索,又包括传统生态学对系统运作机理的“垂直”研究,不仅是生态系统健康和自然资源的可持续保障,更是国土空间质量提升的途径。国土空间规划与民生息息相关,只有不断探索其与景观生态学研究成果交叉融合的模式,才能打破目前国土空间规划缺乏对生态过程及其作用机理深度研究的局面,最终实现国土资源向人民福祉的转化。此外,规划的目的在于提高人类福祉,但在研究中较少考虑征集民意或号召民众参与,后续应多关注人的行为习惯、情绪感知、心理活动等因子,形成民众共建、共治、共享的国土空间规划新局面。

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