第30卷 第6期 农 业 工 程 学 报 V ol.30 No.6
2014年 3月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2014 205
大都市郊区景观生态型土地整治模式设计
谷晓坤1，刘 静2，张正峰3※，蔡梦婉1，刘 伟2
（1. 浙江工商大学资源环境与城乡规划系， 杭州 310018； 2 . 上海市建设用地和土地整理事务中心，上海 200003； 3. 中国人民大学公共管理学院，北京 100872）
摘 要：开展景观生态型土地整治规划，是实现土地整治多功能发展战略的迫切需求。以上海市金泽镇土地整治项目为例，评价项目区景观格局与污染风险，提出江南水乡景观重建的土地整治目标。依据不同类型景观基底及生态功能需求设计景观调整优化模式：水系景观整治模式通过河网贯通、圩堤建设与堤边绿化，提高湖、河、塘的景观连通度；点源污染整治设置“乔灌草”缓冲带，提高隔离防护功能；基本农田整治模式强调田块撤并与农田水利建设，提高农田景观生产功能；村庄整治模式建设生活基础服务与休闲观光设施，改善村庄景观的生活休闲功能。景观生态型土地整治与传统的农地整治，在模式设计的思路与工程设置方面存在明显差异。 关键词：土地利用；设计；生态；土地整治；模式设计；景观生态型；江南水乡；大都市郊区 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.06.025
中图分类号：F301.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-06-0205-07
谷晓坤，刘 静，张正峰，等. 大都市郊区景观生态型土地整治模式设计[J].农业工程学报，2014，30(6)：205－211.
Gu Xiaokun, Liu Jing, Zhang Zhengfeng, et al. Mode design of landscape ecological land consolidation in metropolitan’s suburb[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(6): 205－211. (in Chinese with English abstract)
0 引 言
随着1980年以来，世界各国城市化的发展以及对环境问题的日益重视，土地整治逐渐发展为保
以护自然生态环境、改善乡村景观的重要措施[1-3]。
德国、瑞士、日本、荷兰为代表的主要土地整治国家，强调生态和景观理论在土地整治规划方案及工程设计中的应用，防止对景观的持久改变和破坏，
至2010年前后，保护和恢复重要景观功能空间[4-6]。
中国土地整治工作的基本导向也由单纯重视数量[7]过渡到“数量、质量、生态”并重的新阶段。国内学者近些年关于土地整治生态效应的相关研究也已取得一些有价值的成果，通过对比土地整治实施前后生态和景观效应评价指标值的变化，判断土地整治的生态及景观影响[8-14]。也有一些学者关注土地整治过程中的农田景观工程建设[15]。然而，收稿日期：2013-09-05 修订日期：2014-02-19
基金项目：国家自然科学基金青年项目（71003036）；国家“985工程优势学科创新平台项目”专项经费资助
作者简介：谷晓坤（1980－），女，河北宁晋人，博士后，副教授。主要研究方向为城乡土地整治与规划。杭州 浙江工商大学资源环境与城乡规划系，310018。Email ：[email protected]
※通信作者：张正峰（1975－），男，山东泰安人，博士，副教授。主要研究方向为土地利用与规划。北京 中国人民大学公共管理学院， 100872。Email ：[email protected]
在土地整治项目规划设计中，却普遍存在忽视生态
保护和景观设计论证，盲目追求“田成方、路成网、渠相通、树成行”的标准化建设的问题[16]，导致土地整治区域景观的类型单一化和格局重复化[17]。因此，加强生态景观建设理论在项目总体规划实践中的应用[18-19]，尤其是开展不同尺度土地整治生态景观建设规划设计示范，是实现中国未来农村土地整治发展的多功能性战略和任务的迫切需求[20]。
近几年来，以北京、上海为代表的大都市普遍面临生态休闲、耕地保护与城市扩张的三重困境，而大都市郊区的农用地利用在3个功能之间的冲突也最为剧烈[21]。以农用地的多重功能为依据，把大城市郊区农地传统的生产功能，与必要的生态保障功能以及乡村休闲功能相结合，成为越来越多大都市解决三重困境的唯一出路和现实选择。因此，在大都市郊区开展土地整治，与中国传统的以生产性农业为整治目标的项目具有明显差异，前者更重视乡村景观特征的提升、乡村污染的控制、乡村休闲旅游的发展以及乡村基础设施与生活条件的改善等方面，整治目标具有显著的生态性、景观性和综合性特征[16-17]。2011年以来，在上海市土地整治规划（2011－2015）的指导下，上海市率先开展了几批大都市郊区土地整治项目。本文依据景观生态型土地整治规划遵循的从景观格局评价再到景观格
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局调整与优化的基本原则[22-23]，以青浦区金泽镇项目为例，以江南水乡原生态景观恢复和乡村工业点污染控制为整治目标，通过项目区景观格局和点源污染风险评价，设计了大都市郊区景观生态型土地整治的景观调整与优化模式，以期为相似地区开展景观生态型的土地整治提供一定的借鉴。
1 研究区概况与数据来源
1.1 研究区概况
研究区位于长江三角洲中上海、浙江、江苏3省市交界处的上海市青浦区金泽镇。项目区总规模171.27 hm2，涉及东西村、田山庄村、龚都村和任屯村共计82户，246人，农民年人均收入8 670元。项目区地势平坦，地形起伏不大，相对高差仅1.5 m，以水稻生产为主。项目区属于典型的江南水乡，温和湿润，雨量充沛，水系发达，项目区周边淀山湖、水田、鱼塘、河道、沟渠构成了复杂且分布广泛的水系网状结构。
1.2 数据来源与处理
数据来源包括项目区的土地利用现状图与现场踏勘资料。以2010年项目区1∶2 000的测绘矢量数据为工作底图，通过3次现场踏勘进行主要地物的校核后，形成项目区土地利用现状图。利用ARCGIS 软件和FRAGSTAS 软件，计算项目区景观尺度和类型尺度的景观格局指数，分析水系景观、农业景观、村庄景观的景观格局特征；利用ARCGIS 软件结合噪声污染标准，评价项目区工业用地点源污染风险；进一步结合土地整治项目区现场踏勘、村民访谈以及镇级农村管理相关部门意见征询，设计景观格局调整与优化模式。
景观尺度选择景观斑块数（NP ，number of patches）、景观密度（PD ，patch density）、景观形状指数（LSI ，landscape shape index）、聚合度指数（AI ，aggregation index ）和蔓延度指数（CONTAG ，contagion ）反映景观特征。类型尺度选择斑块密度（PD ，patch density ）、最大斑块比例（LPI ，largest patch index）、形状指数（LSI ，landscape shape index）、面积变异系数（Area coefficient of variation）、形状变异系数（Shape coefficient of variation）、聚合度（AI ，aggregation index）和连接度（Connectance Index ）等指数，反映景观格局特征，结果如表2 所示。
表1 研究区土地利用类型与景观类型转换表 Table 1 Land-use classification and landscape classification
原土地利用类型 Land-use classification 灌溉水田 Irrigated paddy land水浇地 Paddy land 旱地 Dry and 菜地 Vegetable field
可调整有林地（宽＞1.0 m）Adjustable forest land (＞1.0 m)可调整养殖水面
Adjustable aquiculture area 设施农业用地
Agricultural facilities land 农村道路（宽＞1.0 m） Road (＞1.0 m)
养殖水面 Aquiculture area 农田水利用地（宽＞1.0 m）Irrigate facilities land (＞1.0 m)晒谷场等用地 Sun valley farm
水工建筑用地（宽＞1.0 m）Hydraulic construction land (＞1.0 m)
工业用地 Industrial land 公共基础设施用地
Land for public infrastructure 农村宅基地Rural house land 墓葬地 Cemetery land 河流水面 River 坑塘水面 Water pond 苇地 Reed land
新景观分类 景观定义
Landscape Landscape classification mode
耕地 耕地 耕地 耕地 林地 坑塘 设施用地 道路 坑塘 沟渠 设施用地
基质 基质 基质 基质 斑块 斑块 斑块 廊道 斑块 廊道 斑块
景观大类
Landscape type 农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观
2 景观格局与污染风险评价
2.1 项目区景观格局评价 2.1.1 评价方法
根据项目区土地利用及土地整治工程特点，将原19类土地利用类型进行适当分类合并[24]，转换成耕地、林地、坑塘、设施用地、工业用地、居民点、墓葬地、河湖等8类斑块类景观以及道路和沟渠2类廊道类景观，其中，耕地定义为景观中的基质，大于1 m的林地、道路、沟渠等定义为廊道；
进一步小于1 m的则定义为紧邻斑块的一部分[14]。
按照各类景观的功能，把项目区景观分为水系景观、农业景观和村庄景观3大类（见表1），其中，水系景观包括项目区内部的河道，以及与其相连接的项目区外淀山湖的部分区域，是土地整治保护的核心景观。
使用FRAGSTAS 软件，计算景观格局指数。
沟渠 工业用地 居民点 居民点 墓葬地 河湖 河湖 河湖
廊道 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块
农业景观村庄景观村庄景观村庄景观村庄景观水系景观水系景观水系景观
农田水利用地（宽＜1.0 m）计入最临近的同最临近的同最临近的Irrigate facilities land (＜1.0 m)景观类型 景观类型 景观类型水工建筑用地（宽＜1.0 m）
计入最临近的同最临近的同最临近的
Hydraulic construction land
景观类型 景观类型 景观类型
(＜1.0 m)
可调整有林地（宽＜1.0 m）计入最临近的同最临近的同最临近的Adjustable forest land (＜1.0 m)景观类型 景观类型 景观类型
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表2 项目区景观尺度和类型尺度的景观格局指数 Table 2 Landscape indexes of landscape and type
景观类型 Landscape type
水系景观
河湖River and lake
Water landscape
坑塘Water pond 农业景观 Agricultural landscape
耕地 Arable land 道路 Road 沟渠 Water ditch 林地 Forest
居民点Rural house land
村庄景观
Village landscape
设施用地 Infrastructure land 工业用地 Industrial land 墓葬地 Cemetery land
斑块密度 最大斑块比例形状指数 面积变异系数形状变异系数 聚合度 连接度
Patch Largest patch Landscape shape Area coefficient Shape coefficient Aggregation Connectance density index index of variation of variation index Index 56.58 20.96 23.05 9.78 14.67 2.79 4.19 0.70 1.40 0.70
1.26 12.97 9.06 0.24 0.07 0.22 1.22 0.10 0.99 0.23
19.02 5.70 8.81 19.96 16.11 3.54 3.61 1.34 1.90 1.05
300.16 189.30 133.54 117.43 82.73 48.09 153.91 0 36.67 0
67.57 42.25 29.78 53.30
39.23 28.96 37.43 0 3.04 0
47.06 49.71 49.49 40.87 40.23 48.51 49.15 49.54 49.68 49.95
36.11 0 0 5.53 3.30 0 0 0 0 0
2.1.2 项目区景观格局分析
依据项目区景观格局指数计算结果，结合景观格局分布图（图1），认为项目区内景观格局呈现以下特征：1）整体景观中耕地占总面积的47.20%，是景观的基质。整体景观斑块数量为193个，斑块密度134.82个/hm2，形状指数10.34，聚合度指数和蔓延度指数分别为48.63和33.89。可以看出，整体景观破碎化程度较高，不同景观类型在空间上的聚合程度较低，形状不规则。2）水系景观共有9条河道，宽度8～42 m，总长度2 355 m，密度达到5.25条/km2，充分体现了江南水乡的景观特色。但是斑块密度达到56.58，斑块面积变异系数值为300.16，均高于其他景观类型；连通度仅为36.11，河道之间连通性较差。3）农业景观中，一是耕地斑块的面积和形状变异系数分别达到133.54和29.78，而聚集度（49.49）则偏小，说明田块规模大小变化剧烈，形状规则性也有待提高；二是道路、沟渠等廊道类景观在空间分布上极为不均匀，基本集中分布在项目区1/3的区域。其中，沟渠共计37条，总长度7951 m，其连接度指数仅为3.30；道路计23条，总长度5 642 m，虽以宽3 m以上的功能性道路为主，但是连接度指数也低至5.53。这些指数表明农田水利配套设施空间不均衡及功能不完善的问题较为突出。4）村庄景观中居民点的斑块密度4.19，形状指数3.61，聚合度指数49.15，表明居民点总体布局集中（空间上呈J 字形分布），而公共基础设施用地比例偏低。 2.2 项目区点源污染风险评价
项目区内工业用地面积为2.91 hm2，集中分布于西部区域（如图1所示），以仓储和小型木器加工为主，属于以噪声污染为主的污染源。依据以噪声污染为主的工业企业卫生防护距离标准（GB18083－2000），平原地区上述类型工业企业与
居住区之间设置卫生防护距离要求在50～100 m之
间。使用ARCGIS 的缓冲区分析功能，分别将50和100 m范围划为高污染风险区域和低污染风险区域[25]，高污染风险面积为8.11 hm2，低污染风险面积为25.19 hm2。
图1 项目区景观格局分布图
Fig.1 Landscape pattern of research area
3 景观生态型土地整治模式设计
3.1 景观生态型土地整治目标
项目区内的农田、村庄、道路、水网构成一个较为完整的乡村生态景观单元。景观生态过程以农业土地利用为主，兼有人居和自然环境的土地利用影响。依据项目区景观格局与污染风险评价结果，以江南水乡景观重建作为土地整治目标，通过格局优化调整，提升景观功能：1）提高水系景观连通度，修复江南水乡典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”的传统景观特色；2）兼顾农业景观的生态功能和生产功能，调整耕地布局和规模，完善农田水利设施；3）重塑江南水乡风格的建筑风貌，结合道路、污水处理、垃圾处理等基础设施条件的改善，
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农业工程学报 2014年
提升村庄景观的生活休闲功能；4）在工业用地高污染风险区域设置绿色隔离带[26-27]，控制点源污染风险。
3.2 水系景观整治模式设计
首先，最大限度保留项目区的主河道，并在项目区四周及内部开挖宽度不等的河道，使各条河道与主河道连接，各引水河道与鱼塘贯通，从而形成完整的河水循环格局，提升水系景观连通度（如图2所示）。其次，依据江南水乡的水文和地形条件，在河道与田块交接部位设置圩堤，并将田间道及生产路设置在圩堤顶部，形成“圩堤+道路”的综合布局，既可有效隔离水系景观与其他景观，又能节约土地。最后，在圩堤坡面种植柳树、水杉等乔木，在河道常水位变化段种植水生植物，不仅有效保护河道和圩堤坡面，还可以强化缓冲带和隔离带效果。总之，通过水系景观整治模式设计，结合河网贯通、圩堤建设、堤边绿化等景观调整措施，提高湖、河、塘的景观连通度，修复江南水乡典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”交相辉映景观特色，并为项目区开展乡村旅游奠定基础。
确定了田间路网系统布局（如图1所示）。因此，基本农田整治模式设计主要针对农业景观格局中水田、鱼塘空间分布零散与农田水利设施布局不均衡、功能不完善的突出问题，重点为重新布置耕作田块与完善农田水利设施。依据江南水乡地区的地形条件、灌排渠沟布局条件、农作物的光照条件，同时满足机械化耕作的要求，提出“小田块、小泵站、暗灌明排”为特征的模式设计原则。田块规格为30 m×120 m，田块方向以南北向为主；项目区河道密集，适宜修建小型泵站；采用地下低压暗管灌溉，分为干管与支管两级，排水沟采用四面排水的方式。
图3 工业点源污染隔离带布局图
Fig.3 Layout of isolation belt for industrial point source
pollution
图2 项目区景观格局优化调整方案 Fig.2 Effect sketch map after land consolidation
3.3 点源污染整治模式设计
通过“乔灌草”结合的植被缓冲带设计，对工业污染高风险区域、居民点与水系景观之间进行分隔（如图3所示）。水系景观与工业污染高风险区以临湖的圩堤为基础，新建立景观隔离带，从垂直空间角度上来说，第1层地被植物种植书带草，第2层灌木层种植红花继木，第3层乔木层是间隔种植柳树和桃树。居民点与工业污染高风险区域同样种植3层景观隔离带，与前一隔离带略有区别的是，考虑到白玉兰的净化空气能力极强，又是上海市花，于是将垂柳和桃树换成了白玉兰。 3.4 基本农田整治模式设计
由于水系景观整治工程已经解决了项目区景观生态保护的核心问题，圩堤和道路的结合布局也
3.5 村庄整治模式设计
村庄整治目标是为当地居民构建一个环境优美的生活空间，在景观规划上则突出江南水乡的独有韵味。首先应当完善公共基础设施，对外交通道路拓宽至5 m，在主要路段设置水乡特色显著、经久耐用的路灯，建立垃圾和生活污水的集中处理设施。其次应改造江南水乡特色的住宅和菜园，将居民住宅外墙主色调定为白色，房顶主色调定为黑色，通过屋顶、围墙以及简易辅助用房的生态化工程改造以及户前屋后空闲地的绿化美化，还原“粉墙黛瓦”的视觉风格；另外，建议增加休闲观光设施，修建水桥、石拱桥、木质八角凉亭以及亲水平台、生态驳岸和鹅卵石小路等，既为居民提供纳凉、休憩之地，又能凸显村民安然、平静的生活文化，还可吸引垂钓爱好者等前来休闲，发展乡村旅游。
大都市郊区景观生态型土地整治与传统的农地整治，在模式设计的思路与工程设置方面存在明显差异。传统的农地整治模式以农地利用问题分析为基础，以提高农地质量为主要目标，基于不同工程施工特点差异设计整治工程，分为土地平整、农田水利、田间道路和生产防护等4类工程。景观生态型土地整治模式则以景观格局分析评价为基础，
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以景观功能提升为目标，依据各类景观基底和景观功能的内在联系，设计景观格局调整和优化工程，分成水系景观整治工程、污染控制工程、基本农田保护区整治工程和村庄整治工程。
[3]
4 讨 论
以下几个问题需进一步讨论：1）景观生态型土地整治模式重视景观重建和乡村污染控制，而目前中国土地整治正处于由重视数量向重视质量转变的过渡阶段，土地整治中的景观生态及污染防治问题尚未引起足够的重视[16-18]。因此，景观生态型土地整治规划的推广和应用具有一定的区域适宜性，受区域经济社会特点及其土地整治工作阶段的影响。2）模式设计主要针对工业点源污染的风险区设置隔离带。实施中还应当针对农业面源污染问题，配合实施改良乡村种植制度、减少化肥农药使用等管理措施。3）工程设计应与模式设计相衔接，比如尽量采用生态型的路面和沟渠设计，施工时应用绿色混凝土等。
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
5 结 论
上海市大都市郊区的景观格局主要特征为： 1）斑块密度指数134.82个/hm2，聚合度和蔓延度指数分别为48.63和33.89，反映出整体景观破碎化程度较高，景观生态功能退化；
2）核心水系景观的连通度指数仅36.11，河道之间连通度差；
3）耕地田块规模不一，农田水利设施布局零散，村庄景观缺乏江南水乡特色；
4）工业区噪声污染风险范围8.11 hm2。以提升江南水乡景观功能为目标，景观生态型土地整治设计4类景观调整优化模式。水系景观整治模式通过河网贯通、圩堤建设与堤边绿化，提高湖、河、塘的景观连通度, 构成典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”交相辉映的江南水乡村庄景观特色；点源污染整治设置“乔灌草”缓冲带，提高隔离防护功能；基本农田整治模式强调田块撤并和农田水利设施建设，提高农田景观生产功能；村庄整治模式建设基础公共服务与休闲观光设施，改善村庄景观的生活休闲功能。
[9]
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第6期 谷晓坤等：大都市郊区景观生态型土地整治模式设计 211
Mode design of landscape ecological land consolidation in
metropolitan’s suburb
※
Gu Xiaokun1, Liu Jing2, Zhang Zhengfeng3, Cai Mengwan1, Liu Wei2
(1. School of Tourism and City Management, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China ; 2. Centre for Shanghai Municipal Construction Land and Land Consolidation, Shanghai 200003, China ;
3. School of Public Administration, Renmin University of China, Beijing 100872, China )
Abstract: With the increasing urbanization around the world and the growing emphasis on environmental issues, land consolidation has gradually been considered as an important approach to protect the natural environment and improve the rural landscape. Around 2010, the orientation of China's rural land consolidation was transformed from emphasizing merely quantity into highlighting quantity, quality and ecology. The multi-function development strategy and task of China's future rural land consolidation call for the application of ecological landscape construction theory into project planning and implementation of ecological landscape land consolidation design at different land scales. Taking the Jinze land consolidation project in the Qingpu district of Shanghai as an example, the landscape of the project area was divided into river landscape, agricultural landscape and village categories, using ArcGIS and Fragstats software. By calculating 12 landscape indexes, the results of the evaluation indicated that the overall landscape pattern exhibited a high degree of landscape fragmentation, irregular shapes of patches, poor connectivity between different corridors such as river, road, ditch and so on, imperfect farmland irrigation facilities which are not balanced in the space, lower proportion infrastructure land. The industrial area was dominated by noise pollution, with a high pollution risk area of 25.19 hm2. Based on the above analysis, the paper suggests that Jiangnan landscape restoration and reconstruction can be the aim of landscape ecological land consolidation. According to different types of landscape substrate and the needs of the landscape ecology function, the paper designed different modes to adjust and optimize the landscape. In the river system landscape restoration mode, the typical Jiangnan watery area landscape features (incorporating river, lake, fish, embankment, willows, and people) need to be built through river dredging, levee construction, tree planting, and improving the connectivity of lakes rivers and ponds. In the point source pollution-control mode, a buffer zone can be designed using trees, bushes, and grass to improve the function of isolating pollution and protecting the landscape. The consolidation mode in prime farmland protection areas emphasizes merging plots of farmland and constructing modern water conservancy facilities with the aim to enhance the production capabilities of farmland. The village renovation mode focuses on the construction of live and leisure facilities, improvement of the village landscape and its live and leisure functions. The landscape ecological land consolidation mode is distinguished from the traditional farmland consolidation mode in aspects of the substrate, the goal, and the project, as its substrate is the evaluation of landscape patterns; its goal is the adjustment and optimization of the landscape, and it designs land consolidation projects according to the basement of landscape and the inner linkages of different landscape functions. The landscape ecological land consolidation mode will be the trend of the future land consolidation, while its promotion and application are limited by the features of regions and the ecological engineering technology.
Key words: land use; design; ecology; land consolidation; mode designing; landscape ecological; Jiangnan watery area; the metropolitan suburban
（责任编辑：张俊芳）
第30卷 第6期 农 业 工 程 学 报 V ol.30 No.6
2014年 3月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2014 205
大都市郊区景观生态型土地整治模式设计
谷晓坤1，刘 静2，张正峰3※，蔡梦婉1，刘 伟2
（1. 浙江工商大学资源环境与城乡规划系， 杭州 310018； 2 . 上海市建设用地和土地整理事务中心，上海 200003； 3. 中国人民大学公共管理学院，北京 100872）
摘 要：开展景观生态型土地整治规划，是实现土地整治多功能发展战略的迫切需求。以上海市金泽镇土地整治项目为例，评价项目区景观格局与污染风险，提出江南水乡景观重建的土地整治目标。依据不同类型景观基底及生态功能需求设计景观调整优化模式：水系景观整治模式通过河网贯通、圩堤建设与堤边绿化，提高湖、河、塘的景观连通度；点源污染整治设置“乔灌草”缓冲带，提高隔离防护功能；基本农田整治模式强调田块撤并与农田水利建设，提高农田景观生产功能；村庄整治模式建设生活基础服务与休闲观光设施，改善村庄景观的生活休闲功能。景观生态型土地整治与传统的农地整治，在模式设计的思路与工程设置方面存在明显差异。 关键词：土地利用；设计；生态；土地整治；模式设计；景观生态型；江南水乡；大都市郊区 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.06.025
中图分类号：F301.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-06-0205-07
谷晓坤，刘 静，张正峰，等. 大都市郊区景观生态型土地整治模式设计[J].农业工程学报，2014，30(6)：205－211.
Gu Xiaokun, Liu Jing, Zhang Zhengfeng, et al. Mode design of landscape ecological land consolidation in metropolitan’s suburb[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(6): 205－211. (in Chinese with English abstract)
0 引 言
随着1980年以来，世界各国城市化的发展以及对环境问题的日益重视，土地整治逐渐发展为保
以护自然生态环境、改善乡村景观的重要措施[1-3]。
德国、瑞士、日本、荷兰为代表的主要土地整治国家，强调生态和景观理论在土地整治规划方案及工程设计中的应用，防止对景观的持久改变和破坏，
至2010年前后，保护和恢复重要景观功能空间[4-6]。
中国土地整治工作的基本导向也由单纯重视数量[7]过渡到“数量、质量、生态”并重的新阶段。国内学者近些年关于土地整治生态效应的相关研究也已取得一些有价值的成果，通过对比土地整治实施前后生态和景观效应评价指标值的变化，判断土地整治的生态及景观影响[8-14]。也有一些学者关注土地整治过程中的农田景观工程建设[15]。然而，收稿日期：2013-09-05 修订日期：2014-02-19
基金项目：国家自然科学基金青年项目（71003036）；国家“985工程优势学科创新平台项目”专项经费资助
作者简介：谷晓坤（1980－），女，河北宁晋人，博士后，副教授。主要研究方向为城乡土地整治与规划。杭州 浙江工商大学资源环境与城乡规划系，310018。Email ：[email protected]
※通信作者：张正峰（1975－），男，山东泰安人，博士，副教授。主要研究方向为土地利用与规划。北京 中国人民大学公共管理学院， 100872。Email ：[email protected]
在土地整治项目规划设计中，却普遍存在忽视生态
保护和景观设计论证，盲目追求“田成方、路成网、渠相通、树成行”的标准化建设的问题[16]，导致土地整治区域景观的类型单一化和格局重复化[17]。因此，加强生态景观建设理论在项目总体规划实践中的应用[18-19]，尤其是开展不同尺度土地整治生态景观建设规划设计示范，是实现中国未来农村土地整治发展的多功能性战略和任务的迫切需求[20]。
近几年来，以北京、上海为代表的大都市普遍面临生态休闲、耕地保护与城市扩张的三重困境，而大都市郊区的农用地利用在3个功能之间的冲突也最为剧烈[21]。以农用地的多重功能为依据，把大城市郊区农地传统的生产功能，与必要的生态保障功能以及乡村休闲功能相结合，成为越来越多大都市解决三重困境的唯一出路和现实选择。因此，在大都市郊区开展土地整治，与中国传统的以生产性农业为整治目标的项目具有明显差异，前者更重视乡村景观特征的提升、乡村污染的控制、乡村休闲旅游的发展以及乡村基础设施与生活条件的改善等方面，整治目标具有显著的生态性、景观性和综合性特征[16-17]。2011年以来，在上海市土地整治规划（2011－2015）的指导下，上海市率先开展了几批大都市郊区土地整治项目。本文依据景观生态型土地整治规划遵循的从景观格局评价再到景观格
206
农业工程学报 2014年
局调整与优化的基本原则[22-23]，以青浦区金泽镇项目为例，以江南水乡原生态景观恢复和乡村工业点污染控制为整治目标，通过项目区景观格局和点源污染风险评价，设计了大都市郊区景观生态型土地整治的景观调整与优化模式，以期为相似地区开展景观生态型的土地整治提供一定的借鉴。
1 研究区概况与数据来源
1.1 研究区概况
研究区位于长江三角洲中上海、浙江、江苏3省市交界处的上海市青浦区金泽镇。项目区总规模171.27 hm2，涉及东西村、田山庄村、龚都村和任屯村共计82户，246人，农民年人均收入8 670元。项目区地势平坦，地形起伏不大，相对高差仅1.5 m，以水稻生产为主。项目区属于典型的江南水乡，温和湿润，雨量充沛，水系发达，项目区周边淀山湖、水田、鱼塘、河道、沟渠构成了复杂且分布广泛的水系网状结构。
1.2 数据来源与处理
数据来源包括项目区的土地利用现状图与现场踏勘资料。以2010年项目区1∶2 000的测绘矢量数据为工作底图，通过3次现场踏勘进行主要地物的校核后，形成项目区土地利用现状图。利用ARCGIS 软件和FRAGSTAS 软件，计算项目区景观尺度和类型尺度的景观格局指数，分析水系景观、农业景观、村庄景观的景观格局特征；利用ARCGIS 软件结合噪声污染标准，评价项目区工业用地点源污染风险；进一步结合土地整治项目区现场踏勘、村民访谈以及镇级农村管理相关部门意见征询，设计景观格局调整与优化模式。
景观尺度选择景观斑块数（NP ，number of patches）、景观密度（PD ，patch density）、景观形状指数（LSI ，landscape shape index）、聚合度指数（AI ，aggregation index ）和蔓延度指数（CONTAG ，contagion ）反映景观特征。类型尺度选择斑块密度（PD ，patch density ）、最大斑块比例（LPI ，largest patch index）、形状指数（LSI ，landscape shape index）、面积变异系数（Area coefficient of variation）、形状变异系数（Shape coefficient of variation）、聚合度（AI ，aggregation index）和连接度（Connectance Index ）等指数，反映景观格局特征，结果如表2 所示。
表1 研究区土地利用类型与景观类型转换表 Table 1 Land-use classification and landscape classification
原土地利用类型 Land-use classification 灌溉水田 Irrigated paddy land水浇地 Paddy land 旱地 Dry and 菜地 Vegetable field
可调整有林地（宽＞1.0 m）Adjustable forest land (＞1.0 m)可调整养殖水面
Adjustable aquiculture area 设施农业用地
Agricultural facilities land 农村道路（宽＞1.0 m） Road (＞1.0 m)
养殖水面 Aquiculture area 农田水利用地（宽＞1.0 m）Irrigate facilities land (＞1.0 m)晒谷场等用地 Sun valley farm
水工建筑用地（宽＞1.0 m）Hydraulic construction land (＞1.0 m)
工业用地 Industrial land 公共基础设施用地
Land for public infrastructure 农村宅基地Rural house land 墓葬地 Cemetery land 河流水面 River 坑塘水面 Water pond 苇地 Reed land
新景观分类 景观定义
Landscape Landscape classification mode
耕地 耕地 耕地 耕地 林地 坑塘 设施用地 道路 坑塘 沟渠 设施用地
基质 基质 基质 基质 斑块 斑块 斑块 廊道 斑块 廊道 斑块
景观大类
Landscape type 农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观农业景观
2 景观格局与污染风险评价
2.1 项目区景观格局评价 2.1.1 评价方法
根据项目区土地利用及土地整治工程特点，将原19类土地利用类型进行适当分类合并[24]，转换成耕地、林地、坑塘、设施用地、工业用地、居民点、墓葬地、河湖等8类斑块类景观以及道路和沟渠2类廊道类景观，其中，耕地定义为景观中的基质，大于1 m的林地、道路、沟渠等定义为廊道；
进一步小于1 m的则定义为紧邻斑块的一部分[14]。
按照各类景观的功能，把项目区景观分为水系景观、农业景观和村庄景观3大类（见表1），其中，水系景观包括项目区内部的河道，以及与其相连接的项目区外淀山湖的部分区域，是土地整治保护的核心景观。
使用FRAGSTAS 软件，计算景观格局指数。
沟渠 工业用地 居民点 居民点 墓葬地 河湖 河湖 河湖
廊道 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块 斑块
农业景观村庄景观村庄景观村庄景观村庄景观水系景观水系景观水系景观
农田水利用地（宽＜1.0 m）计入最临近的同最临近的同最临近的Irrigate facilities land (＜1.0 m)景观类型 景观类型 景观类型水工建筑用地（宽＜1.0 m）
计入最临近的同最临近的同最临近的
Hydraulic construction land
景观类型 景观类型 景观类型
(＜1.0 m)
可调整有林地（宽＜1.0 m）计入最临近的同最临近的同最临近的Adjustable forest land (＜1.0 m)景观类型 景观类型 景观类型
第6期 谷晓坤等：大都市郊区景观生态型土地整治模式设计 207
表2 项目区景观尺度和类型尺度的景观格局指数 Table 2 Landscape indexes of landscape and type
景观类型 Landscape type
水系景观
河湖River and lake
Water landscape
坑塘Water pond 农业景观 Agricultural landscape
耕地 Arable land 道路 Road 沟渠 Water ditch 林地 Forest
居民点Rural house land
村庄景观
Village landscape
设施用地 Infrastructure land 工业用地 Industrial land 墓葬地 Cemetery land
斑块密度 最大斑块比例形状指数 面积变异系数形状变异系数 聚合度 连接度
Patch Largest patch Landscape shape Area coefficient Shape coefficient Aggregation Connectance density index index of variation of variation index Index 56.58 20.96 23.05 9.78 14.67 2.79 4.19 0.70 1.40 0.70
1.26 12.97 9.06 0.24 0.07 0.22 1.22 0.10 0.99 0.23
19.02 5.70 8.81 19.96 16.11 3.54 3.61 1.34 1.90 1.05
300.16 189.30 133.54 117.43 82.73 48.09 153.91 0 36.67 0
67.57 42.25 29.78 53.30
39.23 28.96 37.43 0 3.04 0
47.06 49.71 49.49 40.87 40.23 48.51 49.15 49.54 49.68 49.95
36.11 0 0 5.53 3.30 0 0 0 0 0
2.1.2 项目区景观格局分析
依据项目区景观格局指数计算结果，结合景观格局分布图（图1），认为项目区内景观格局呈现以下特征：1）整体景观中耕地占总面积的47.20%，是景观的基质。整体景观斑块数量为193个，斑块密度134.82个/hm2，形状指数10.34，聚合度指数和蔓延度指数分别为48.63和33.89。可以看出，整体景观破碎化程度较高，不同景观类型在空间上的聚合程度较低，形状不规则。2）水系景观共有9条河道，宽度8～42 m，总长度2 355 m，密度达到5.25条/km2，充分体现了江南水乡的景观特色。但是斑块密度达到56.58，斑块面积变异系数值为300.16，均高于其他景观类型；连通度仅为36.11，河道之间连通性较差。3）农业景观中，一是耕地斑块的面积和形状变异系数分别达到133.54和29.78，而聚集度（49.49）则偏小，说明田块规模大小变化剧烈，形状规则性也有待提高；二是道路、沟渠等廊道类景观在空间分布上极为不均匀，基本集中分布在项目区1/3的区域。其中，沟渠共计37条，总长度7951 m，其连接度指数仅为3.30；道路计23条，总长度5 642 m，虽以宽3 m以上的功能性道路为主，但是连接度指数也低至5.53。这些指数表明农田水利配套设施空间不均衡及功能不完善的问题较为突出。4）村庄景观中居民点的斑块密度4.19，形状指数3.61，聚合度指数49.15，表明居民点总体布局集中（空间上呈J 字形分布），而公共基础设施用地比例偏低。 2.2 项目区点源污染风险评价
项目区内工业用地面积为2.91 hm2，集中分布于西部区域（如图1所示），以仓储和小型木器加工为主，属于以噪声污染为主的污染源。依据以噪声污染为主的工业企业卫生防护距离标准（GB18083－2000），平原地区上述类型工业企业与
居住区之间设置卫生防护距离要求在50～100 m之
间。使用ARCGIS 的缓冲区分析功能，分别将50和100 m范围划为高污染风险区域和低污染风险区域[25]，高污染风险面积为8.11 hm2，低污染风险面积为25.19 hm2。
图1 项目区景观格局分布图
Fig.1 Landscape pattern of research area
3 景观生态型土地整治模式设计
3.1 景观生态型土地整治目标
项目区内的农田、村庄、道路、水网构成一个较为完整的乡村生态景观单元。景观生态过程以农业土地利用为主，兼有人居和自然环境的土地利用影响。依据项目区景观格局与污染风险评价结果，以江南水乡景观重建作为土地整治目标，通过格局优化调整，提升景观功能：1）提高水系景观连通度，修复江南水乡典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”的传统景观特色；2）兼顾农业景观的生态功能和生产功能，调整耕地布局和规模，完善农田水利设施；3）重塑江南水乡风格的建筑风貌，结合道路、污水处理、垃圾处理等基础设施条件的改善，
208
农业工程学报 2014年
提升村庄景观的生活休闲功能；4）在工业用地高污染风险区域设置绿色隔离带[26-27]，控制点源污染风险。
3.2 水系景观整治模式设计
首先，最大限度保留项目区的主河道，并在项目区四周及内部开挖宽度不等的河道，使各条河道与主河道连接，各引水河道与鱼塘贯通，从而形成完整的河水循环格局，提升水系景观连通度（如图2所示）。其次，依据江南水乡的水文和地形条件，在河道与田块交接部位设置圩堤，并将田间道及生产路设置在圩堤顶部，形成“圩堤+道路”的综合布局，既可有效隔离水系景观与其他景观，又能节约土地。最后，在圩堤坡面种植柳树、水杉等乔木，在河道常水位变化段种植水生植物，不仅有效保护河道和圩堤坡面，还可以强化缓冲带和隔离带效果。总之，通过水系景观整治模式设计，结合河网贯通、圩堤建设、堤边绿化等景观调整措施，提高湖、河、塘的景观连通度，修复江南水乡典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”交相辉映景观特色，并为项目区开展乡村旅游奠定基础。
确定了田间路网系统布局（如图1所示）。因此，基本农田整治模式设计主要针对农业景观格局中水田、鱼塘空间分布零散与农田水利设施布局不均衡、功能不完善的突出问题，重点为重新布置耕作田块与完善农田水利设施。依据江南水乡地区的地形条件、灌排渠沟布局条件、农作物的光照条件，同时满足机械化耕作的要求，提出“小田块、小泵站、暗灌明排”为特征的模式设计原则。田块规格为30 m×120 m，田块方向以南北向为主；项目区河道密集，适宜修建小型泵站；采用地下低压暗管灌溉，分为干管与支管两级，排水沟采用四面排水的方式。
图3 工业点源污染隔离带布局图
Fig.3 Layout of isolation belt for industrial point source
pollution
图2 项目区景观格局优化调整方案 Fig.2 Effect sketch map after land consolidation
3.3 点源污染整治模式设计
通过“乔灌草”结合的植被缓冲带设计，对工业污染高风险区域、居民点与水系景观之间进行分隔（如图3所示）。水系景观与工业污染高风险区以临湖的圩堤为基础，新建立景观隔离带，从垂直空间角度上来说，第1层地被植物种植书带草，第2层灌木层种植红花继木，第3层乔木层是间隔种植柳树和桃树。居民点与工业污染高风险区域同样种植3层景观隔离带，与前一隔离带略有区别的是，考虑到白玉兰的净化空气能力极强，又是上海市花，于是将垂柳和桃树换成了白玉兰。 3.4 基本农田整治模式设计
由于水系景观整治工程已经解决了项目区景观生态保护的核心问题，圩堤和道路的结合布局也
3.5 村庄整治模式设计
村庄整治目标是为当地居民构建一个环境优美的生活空间，在景观规划上则突出江南水乡的独有韵味。首先应当完善公共基础设施，对外交通道路拓宽至5 m，在主要路段设置水乡特色显著、经久耐用的路灯，建立垃圾和生活污水的集中处理设施。其次应改造江南水乡特色的住宅和菜园，将居民住宅外墙主色调定为白色，房顶主色调定为黑色，通过屋顶、围墙以及简易辅助用房的生态化工程改造以及户前屋后空闲地的绿化美化，还原“粉墙黛瓦”的视觉风格；另外，建议增加休闲观光设施，修建水桥、石拱桥、木质八角凉亭以及亲水平台、生态驳岸和鹅卵石小路等，既为居民提供纳凉、休憩之地，又能凸显村民安然、平静的生活文化，还可吸引垂钓爱好者等前来休闲，发展乡村旅游。
大都市郊区景观生态型土地整治与传统的农地整治，在模式设计的思路与工程设置方面存在明显差异。传统的农地整治模式以农地利用问题分析为基础，以提高农地质量为主要目标，基于不同工程施工特点差异设计整治工程，分为土地平整、农田水利、田间道路和生产防护等4类工程。景观生态型土地整治模式则以景观格局分析评价为基础，
第6期 谷晓坤等：大都市郊区景观生态型土地整治模式设计 209
以景观功能提升为目标，依据各类景观基底和景观功能的内在联系，设计景观格局调整和优化工程，分成水系景观整治工程、污染控制工程、基本农田保护区整治工程和村庄整治工程。
[3]
4 讨 论
以下几个问题需进一步讨论：1）景观生态型土地整治模式重视景观重建和乡村污染控制，而目前中国土地整治正处于由重视数量向重视质量转变的过渡阶段，土地整治中的景观生态及污染防治问题尚未引起足够的重视[16-18]。因此，景观生态型土地整治规划的推广和应用具有一定的区域适宜性，受区域经济社会特点及其土地整治工作阶段的影响。2）模式设计主要针对工业点源污染的风险区设置隔离带。实施中还应当针对农业面源污染问题，配合实施改良乡村种植制度、减少化肥农药使用等管理措施。3）工程设计应与模式设计相衔接，比如尽量采用生态型的路面和沟渠设计，施工时应用绿色混凝土等。
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
5 结 论
上海市大都市郊区的景观格局主要特征为： 1）斑块密度指数134.82个/hm2，聚合度和蔓延度指数分别为48.63和33.89，反映出整体景观破碎化程度较高，景观生态功能退化；
2）核心水系景观的连通度指数仅36.11，河道之间连通度差；
3）耕地田块规模不一，农田水利设施布局零散，村庄景观缺乏江南水乡特色；
4）工业区噪声污染风险范围8.11 hm2。以提升江南水乡景观功能为目标，景观生态型土地整治设计4类景观调整优化模式。水系景观整治模式通过河网贯通、圩堤建设与堤边绿化，提高湖、河、塘的景观连通度, 构成典型的“河、湖、鱼、堤、柳、人”交相辉映的江南水乡村庄景观特色；点源污染整治设置“乔灌草”缓冲带，提高隔离防护功能；基本农田整治模式强调田块撤并和农田水利设施建设，提高农田景观生产功能；村庄整治模式建设基础公共服务与休闲观光设施，改善村庄景观的生活休闲功能。
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第6期 谷晓坤等：大都市郊区景观生态型土地整治模式设计 211
Mode design of landscape ecological land consolidation in
metropolitan’s suburb
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Gu Xiaokun1, Liu Jing2, Zhang Zhengfeng3, Cai Mengwan1, Liu Wei2
(1. School of Tourism and City Management, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China ; 2. Centre for Shanghai Municipal Construction Land and Land Consolidation, Shanghai 200003, China ;
3. School of Public Administration, Renmin University of China, Beijing 100872, China )
Abstract: With the increasing urbanization around the world and the growing emphasis on environmental issues, land consolidation has gradually been considered as an important approach to protect the natural environment and improve the rural landscape. Around 2010, the orientation of China's rural land consolidation was transformed from emphasizing merely quantity into highlighting quantity, quality and ecology. The multi-function development strategy and task of China's future rural land consolidation call for the application of ecological landscape construction theory into project planning and implementation of ecological landscape land consolidation design at different land scales. Taking the Jinze land consolidation project in the Qingpu district of Shanghai as an example, the landscape of the project area was divided into river landscape, agricultural landscape and village categories, using ArcGIS and Fragstats software. By calculating 12 landscape indexes, the results of the evaluation indicated that the overall landscape pattern exhibited a high degree of landscape fragmentation, irregular shapes of patches, poor connectivity between different corridors such as river, road, ditch and so on, imperfect farmland irrigation facilities which are not balanced in the space, lower proportion infrastructure land. The industrial area was dominated by noise pollution, with a high pollution risk area of 25.19 hm2. Based on the above analysis, the paper suggests that Jiangnan landscape restoration and reconstruction can be the aim of landscape ecological land consolidation. According to different types of landscape substrate and the needs of the landscape ecology function, the paper designed different modes to adjust and optimize the landscape. In the river system landscape restoration mode, the typical Jiangnan watery area landscape features (incorporating river, lake, fish, embankment, willows, and people) need to be built through river dredging, levee construction, tree planting, and improving the connectivity of lakes rivers and ponds. In the point source pollution-control mode, a buffer zone can be designed using trees, bushes, and grass to improve the function of isolating pollution and protecting the landscape. The consolidation mode in prime farmland protection areas emphasizes merging plots of farmland and constructing modern water conservancy facilities with the aim to enhance the production capabilities of farmland. The village renovation mode focuses on the construction of live and leisure facilities, improvement of the village landscape and its live and leisure functions. The landscape ecological land consolidation mode is distinguished from the traditional farmland consolidation mode in aspects of the substrate, the goal, and the project, as its substrate is the evaluation of landscape patterns; its goal is the adjustment and optimization of the landscape, and it designs land consolidation projects according to the basement of landscape and the inner linkages of different landscape functions. The landscape ecological land consolidation mode will be the trend of the future land consolidation, while its promotion and application are limited by the features of regions and the ecological engineering technology.
Key words: land use; design; ecology; land consolidation; mode designing; landscape ecological; Jiangnan watery area; the metropolitan suburban
（责任编辑：张俊芳）