森林城市生态廊道建设理论与关键技术研究——以江西省会昌县百里湘江生态廊道设计为例

但新球，周学武，但维宇，吴照柏，何 见

(国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014)

开展森林城市建设顺应人民群众对改善生态的新需求，契合我国新型城镇化发展的新趋势，符合建设生态文明和美丽中国的新部署，为我国城市现代化建设探索出一条成功的路子，发挥了积极的引领和推动作用。生态廊道建设是国家森林城市建设中的重要内容，在详细介绍了生态廊道分类、结构与功能的基础上，分析其在城市建设中的生态学意义，并通过江西省会昌县百里湘江生态廊道设计案例，展示作者对以河流为主的生态廊道的理解，以期为相关方面提供参考和借鉴。

1 生态廊道建设理论

1.1 生态廊道概念

按照景观生态学理论[1]，斑块、廊道和基质是组成大地景观的三个基本结构单元。

1)基质。基底是大地景观的基础，有时候称为“底”或者“本底”，是组成景观的主要部分。

2)斑块。斑块是从研究尺度上可见的“最小均质单元”。它的特点是在这个单元上，斑块的性质是稳定和一致的，其大小、形状、类型等特征与斑块形成和环境干扰相关。

3)廊道。廊道是指把不同“斑块”联系在一起的线性或带状景观。如果这种带状景观具有“均质”特点，那么，在一定意义上就是一个特殊的“斑块”。几乎所有异于周遭基质环境的“斑块”均会被廊道分割或者联系，连接是廊道的主要特性。

一般而言，“廊道”经常以“干扰者”的身份出现，它把连续、大块的斑块隔离，比如现代的铁路、公路等。因此，我们需要改变这些廊道对环境的干扰，采用生态修补的方法，设计“生态廊道”，使得由于被干扰的原本物种与信息可以重新自由流动，消除斑块之间的隔离，比如建设“狭长地带”把当地的小种群连接起来，增加种群间的基因交流，降低种群灭绝的风险[2]。这种性质的廊道，就称为“生态廊道”。

1.2 生态廊道的生态功能

从“生态廊道”的概念可以看出，生态廊道首先是一种线状的景观，是基于联系相邻斑块的，经过生态修复(修补)的人工或者自然的线状廊道。

它的生态功能是“供给野生动物生活使用的带状植被，一般可促进两地间生物因素之间的相互运动”[3]；或者是通过线状的景观，增加相邻斑块的总体性，增加区域生态系统的保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等生态服务功能。

“生态廊道”打通斑块之间的连通，从而增强斑块间物种、营养物质和能量的交流，加强物种之间的基因交换。

1.2.1 森林生态廊道

在国家森林城市建设与评估标准要求中的“森林生态廊道”主要是指在森林、湿地等生态区域(斑块)之间建有的具有贯通性的森林生态廊道，其宽度能够满足本地区关键物种迁徙需要。特别是在森林城市群之间，要建设大型生物生态廊道，把各森林城市之间的大型生态斑块(自然保护地)联系起来，使得野生动物，特别是野生保护动物能够迁徙栖息，这种“森林生态廊道”主要为人工廊道或者人工自然相结合的廊道[4]。

1.2.2 森林生态廊道的主要功能

虽然廊道有栖息地(habitat)、通道(conduit)、过滤(filter)、源( source )和汇( sink )[1]五大功能，但在森林城市建设中的森林生态廊道，其主要功能是作为“栖息地”和“通道”。

1)栖息地。廊道也是一种“斑块”，形状是线性的，而且已处于边缘，或者有比较大的边缘面，因此，它就具有生态学意义上说的“边缘效应”。作为“栖息地”，内部以边缘种、生存力高的物种占优势，甚至于外来种及多栖性物种入侵而占一席之地。

2)通道。越是廊道的结构和组成与需要连通的斑块一致，其通道的功能就越好，人、水、养分、能量、气流、种子乃至各物种等在廊道中的移动、传播、繁殖、穿越及迁徙等的功能就越强大。廊道的弯曲程度、宽度都可能影响通道功能的发挥。

1.3 生态廊道的分类

生态廊道可以分为人工廊道和自然廊道两大类[5]，也有学者将其分为线状廊道(line corridor)、带状廊道(strip corridor)和河流廊道(stream corridor)三种[6]，还有学者在城市绿地规划研究中根据宽度的不同将道路廊道分为三个等级[7]，也有提出城市生态廊道“形式—功能”的双系分类体系[8]。

在森林城市建设与规划中，依据廊道的形成不同，可以分为人工生态廊道与自然生态廊道。依托人工设施，如铁路、公路进行绿化和生态修补，形成的廊道为人工生态廊道；利用河流、山体进行绿化和生态修补，形成的廊道为自然生态廊道。

2 生态廊道规划设计要素

廊道的设计最早是应用在城市规划之中的，而城市生态廊道建设，能够加强城市绿地空间的联系，构建城市绿色空间网络体系，可以有效加强物种、物质的空间运动和原本孤立斑块间物种的生存和延续[9]。蔡婧婵[10]、李静等[8]认为在城市规划中生态廊道的功能还应该构建完整的城市绿色网络，有效地分隔城市的空间格局；王海珍等[11]在地理信息系统(GIS)支持下，运用景观格局分析方法，用网络分析法构建了旨在优化生态网络的各种新方案，甄选出厦门本岛生态网络的廊道宽度为50 m；单金霞[12]、李雅琦等[13]利用生态廊道理论开展了常州市新北区及广州市白云区的生态用地网络体系规划；尹海伟等[14]提出了湖南省“3+5” 城市群的生态网络结构规划。

森林城市生态廊道的设计与廊道的生态系统特征息息相关，肖化顺[15]、傅伯杰等[16]、马明国等[17]都认为，廊道的结构特征一般包括长度、宽度、曲度、连通性等四个方面。但是，影响廊道功能与性质的主要是廊道的长度和宽度，长度可以确定廊道同基质(斑块)的联系程度，宽度可以确定廊道对基质的干扰或者阻隔程度。

经反复认证和讨论，我们认为在森林城市生态廊道规划设计中，主要包括位置、长度、宽度、结构与组成、关键点(区)等5个设计要素。

2.1 位置

一般而言，在进行森林城市生态廊道规划时，会通过对斑块的空间分析，特别是自然保护地斑块之间的连接度(connectivity)，规划需要建设的廊道；对于现有的线状物进行规划设计时，会考虑利用自然的地形。

在规划设计时，廊道的位置规划主要遵循以下原则： ①满足不同的重要斑块之间的空间、功能及流动物资的行为的连续性；②尽可能的不出现断裂，保障最大的连接度；③可以设计小的斑块作为连接廊道的踏脚石；④如果使廊道的位置能够具有一定的隐蔽性(比如防护林等)，也能增加廊道的连接度。另外，为增加廊道的有效性，利用原有的自然地形，比如河流、公路和山脉，通过设计形成复合廊道，使得生物迁徙有多种选择，能够极大的提高区域生物多样性保护的成效。

《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》案例分析：

设计时综合考虑了区域自然资源、环境质量、生态敏感区的分布、城市化程度、社会文化需求等条件，基于结合“基质—斑块—廊道”结构，提出了“一区、二园、两翼、五带、六段”的廊道建设总体布局。其中的湘江河流带、生态驳岸带、河谷间农田乡镇生态休闲文化带、公路绿化带和风景林保护带，就是五个不同的廊道，把区域的二园、两翼、六段联系起来，从而提高区域生态系统的整体性。

2.2 长度

森林城市生态廊道的长度设计原则是最大程度的联系性质相近、数量更多的斑块，可称之为“连通斑块数量最多原则”。在廊道长度设计中，应该考虑设计的廊道要联系和覆盖尽可能多的环境梯度类型。

《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》案例分析：

在确定河流廊道建设的长度时，考虑到县城范围内所有河流及规划期内新增的河渠，以及重要堤防两侧。如：湘江、贡江和绵江等河流，水库和水塘四周宜林地等可绿化区域，最大程度联系了河流两岸尽可能联系的生态斑块。

河流廊道建设涉及文武坝镇、麻州镇、站塘乡、周田镇、筠门岭镇等5个乡(镇)，同时结合河道综合治理和水网恢复进行，建设河流绿化里程75.3 km，打造出“林水相依、林水相连、依水建林、以林涵水”的林水网络体系。一方面可以涵养水源，净化水质，固堤护岸，减缓风浪对岸边的冲刷，减少水土流失和防洪减灾；另一方面能够维护城市生态过程和景观格局的连续性，提供良好的生物栖息环境，保护生物多样性，实现水资源可持续利用和流域生态功能的完整。

2.3 宽度

对于廊道建设而言，位置、长度受到场地的影响，使得设计受到一定的限制，而对于廊道的宽度，则是影响廊道生态作用的关键元素，因此，本文着重讨论廊道的宽度设计。

2.3.1 廊道宽度设计的基本原则

森林城市生态廊道宽度的设计原则是：能够最大程度满足生物栖息与迁徙。可以称之为“最大程度满足栖息与迁徙原则”。

Forman与Gordon在1986年的研究中认为廊道宽度应大于12 m才具有生态意义，这个也许给我们提供了一个最小宽度的考虑范围。廊道宽度的设计主要考虑以下原则要求： ①足够的宽度以减少边缘效应的影响；②满足最敏感物种的需求；③尽可能把廊道通过区域最高质量的生境包括在廊道内；④对于无法加宽的较窄廊道，最大限度的促进和维持廊道的植被覆盖度。

对廊道宽度值的确定，一般是针对不同的目标给出相应的宽度，但同时又受到自然条件的限制，因此设计的宽度都是在相应自然条件下的宽度值。要设计一个精确而又符合所有条件的宽度值是比较困难的。

设计廊道宽度的前提是对场地进行详细调查研究，结合场地实际情况，结合设计的目标、社会经济条件，在考虑各种限制因素的前提下，给出最大的较适宜的宽度值，这是廊道设计者的主要设计目标。

2.3.2 不同类型廊道的宽度设计

一般而言，所有廊道设计的目的，都是为了弥补由于人类的干扰，使得生物迁徙受到的负面影响。因此，廊道设计就有满足生物迁移、生物栖息、生物保护等不同的目的，不同的设计目标，廊道的宽度要求也不同。

如果是为满足“生物迁移廊道”的需求，其宽度会随着物种的不同而不同。如鸟类，十米或数十米的宽度即可满足迁徙要求；而对大型的哺乳动物，则需要的廊道宽度则需要几千米甚至是几十千米不等。复杂的情况还存在即使同一物种，在不同的季节和环境，所需要的廊道宽度也有较大的差别。

如果是为满足“生物栖息廊道”的需求，那么维持栖息需要的最小面积的廊道宽度，是确定其宽度的最科学原则。

对于“生物保护廊道”而言，就是在廊道的中心线向一侧或两侧延伸，使得整个地形梯度(对应着相应的环境梯度)和相应的植被都能够包括在内，这样的一个范围即为廊道的宽度。

2.3.3 不同宽度廊道的生态作用

不同学者经过研究，提出了生物保护廊道的适宜宽度值，虽然各个宽度结果值变化很大，从3～1 200 m不等，不同宽度的廊道的生态作用是不同的。

1)宽度在3～12 m：基本满足保护无脊椎动物种群的功能，这个宽度可以使用于土壤微生物的廊道保护。

2)宽度在12～30 m：可以保护无脊椎动物种群；也可以保护鱼类、小型哺乳动物；对鸟类迁移具有一定的作用。其中，许多研究(Corbett ES等)表明30 m的廊道可以使河流生态系统不受伐木的影响，是临河的森林采伐保留林木带的最小宽度；15～30 m是保护小型哺乳动物、爬行和两栖类动物的最小宽度。

3)宽度在30～60 m：这个宽度一般是树高的2～3 倍，具有一定的边缘效应，可以基本满足动植物迁移和传播以及生物多样性保护的功能；能够满足保护鱼类、小型哺乳、爬行和两栖类动物的保护要求；截获从周围土地流向河流的50%以上沉积物；控制氮、磷和养分的流失；为鱼类提供有机碎屑，为鱼类繁殖创造多样化的生境；研究显示30 m 以上的湿地同样可以满足野生动物对生境的需求。

4)宽度在60～100 m：比较适宜的生物廊道宽度，是许多乔木种群存活的最小廊道宽度，在这个宽度范围内，能够满足动植物迁移和传播以及生物多样性保护的功能。过去很长时间内，我国把城市周边的生态廊道(环城林带)确定在这个范围，是有一定道理和依据的。这个宽度也可以作为铁路、高速公路等的缓冲带宽度参考值。

5)宽度在100～600 m：这个是保护鸟类和生物多样性比较合适的宽度。

6)宽度在600～1 200 m：是一个能够创造基本稳定生态的宽度，在这个宽度的生态系统内，能创造自然的、物种丰富的景观结构，含有较多植物及鸟类内部种；一般认为森林边缘效应有200～600 m宽，窄于1 200 m 的廊道不会有真正的森林内部生境；但是对于森林中的大型动物，特别是大型哺乳动物，迁移的宽度从数百米至数十千米不等，需要建立廊道类型的保护地，才能够满足要求。

《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》案例分析：

不同廊道的宽度确定如下：

1)河流廊道：湘江河道及河道水利工程管理范围之外的绿化带宽度≥30 m，河流廊道宽度≥100 m；贡江、绵江河道及河道水利工程管理范围之外绿化带宽度≥20 m，河流廊道宽度≥50 m；大型灌区主干渠管理范围以外绿化带宽度视具体的地形地貌条件确定，有条件的渠段在管理范围以外的绿化带宽度≥10 m，河流廊道宽度≥20 m。

2)高速公路风景廊道：高速公路两侧绿化带宽度为20～30 m，根据高速公路用地的实际情况适当的调整绿化风景廊道的宽度，确保高速公路生态廊道大部分区域总体宽度能达到50～100 m。另外，在重要地段的绿化带可将宽度适当增加，提高常绿树种比例，体现乔灌花草相结合，高标准绿化美化；路基两侧挖方坡面适度硬化后，栽植灌木、藤本或常绿树种进行绿化美化。高速公路绿化设计配置和植物应充分考虑高速公路中央分隔带、边坡、边沟外及互通立交区等不同区域的绿化需求，能起到引导视线、满足固土护坡、恢复植被、保护并改善沿线环境、绿化、美化环境等的功能。多采用乔、灌、草、藤结合，常绿与落叶结合，模拟自然植物群落形成多层次的植物景观种植方式。

3)国道、公路绿化风景廊道：一是线路绿化、林带建设的宽度是沿国道两侧各20 m以上，保证国道生态廊道总体宽度≥45 m；二是县道公路两侧各≥5 m(乡村公路不作具体要求，但至少道路两侧需各栽植至少1行树木)，林带内侧需栽植2～3行以上景观树种，保证道路生态廊道宽度≥10 m。另外，在适宜区域建设绿化小景点，在重要地段绿化可将宽度适当增加，提高常绿树种比例，体现乔、灌、花、草相结合，高标准绿化美化；路基两侧挖方坡面适度硬化后，栽植灌木、藤本或常绿树种进行绿化美化。

4)两岸山体生态风景林廊道：以湘江河为中心，东至会寻高速公路东侧500 m的范围内，西至206国道西侧1 000 m的范围内，南到汉仙岩风景区为界，北以县城为界。对规划范围内整体生长态势一般或是景观效果有限的现有马尾松、湿地松、桉树、其它阔叶林及灌木林，进行改造建设。

2.4 结构与组成

森林城市生态廊道的结构与组成设计原则是：设计的生态廊道结构与组成能最大程度的与联通的斑块一致。可以称之为“最大程度一致原则”。

生物廊道的结构与组成主要指廊道的植被特征，包括植被的水平与空间结构与组成。

《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》案例分析：

针对不同的廊道，设计了不同的技术措施。以河流廊道为例：

1)河流绿色廊道建设要和河岸、堤坝、水渠等防护工程设施以及沿线城镇、乡村的绿化工作结合起来，既要绿化美化环境，又要能够保障安全，提高工程的防护性能，林木绿化率达到90%以上。

2)河道两侧为山地且属于林地的，可视面应全部绿化。可绿化的水系沿线林地，两岸无大于20 m的林带缺口，林木保存率达到95%以上。

3)建设过程中，需将因采沙所造成的河滩和洪泛地作为重点区域进行生态修复。

4)根据“适地适树”的原则，结合河流绿化地的地形、坡度、坡向、常年水位、季节性高水位等情况选择绿化树种。从河边水面坡地大约15～20 m的地方安排植树。具体措施如下：第一、第二排安排耐水能力强、须根多、能适应季节性高水位种植的树种，如水杉、柳树、枫杨等；第三排为景观树，可选择根系发达护坡性能好观赏价值高的小乔木或灌木，株行距3 m×3 m，如桂花、女贞、紫薇、红花檵木、红叶石楠、杜鹃花等；第四排为行道树应选择高大的乔木(常绿或落叶)，株行距3.5 m×3.5 m，如榕树、广玉兰、银杏、枫香、苦槠、乐昌含笑、桢楠、无患子、樟树、杜英等。

河道常年水位上栽植水生草本植物。保存河道两边较好的乡土常绿阔叶树种，以园林绿化树种为主，用材树种、经济树种为辅，乔灌结合，花草结合，水面与陆地结合，充分利用空间效果体现河道绿化的特色，达到绿化美化的效果。

2.5 关键点(区)

一般是指自然廊道受到干扰可能会对自然系统产生重大破坏的地点。如铁路、高速公路对廊道两旁形成的干扰，使得野生动物无法通过，就需要设计跨越铁路、高速公路的空间廊道，这些就是廊道的关键点。

关键点(区)的设计还包括廊道中间的各种类型的小斑块，由于面积比同长度的廊道面积大，成为生物迁徙的“中转地”或者称为“踏脚石”。

跨越铁路、高速公路的空间廊道有地上和地下两种形式。目前在大型铁路、公路通过自然保护地的时候，一般都会采用这2种设计方式。

《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》案例分析：

为生物迁徙的“中转地”或者称为“踏脚石”的关键区设计，一般考虑的比较少，在《会昌县百里湘江生态廊道建设规划》中，把公路、铁路两边的农村风景林作为一个特别的“关键区”进行规划设计。并且把这些“关键区”横向联系山脉、公路、铁路、河流廊道，形成了区域廊道网络。具体范围是以湘江河为中心，东至会寻高速公路东侧500 m的范围内，西至206国道西侧1 000 m的范围内，南到汉仙岩风景区为界，北以县城为界。设计重点：

一是对规划范围内整体生长态势一般或是景观效果有限的现有马尾松、湿地松、桉树、其它阔叶林及灌木林进行改造建设。林相改造采用补植的方法进行，选择的树种有木荷、秃瓣杜英、黄瑞木、枫香、蓝果树、凤凰木、紫薇、红花油茶、小叶榕、红花羊蹄甲、青榨槭、火焰木、石笔木、双夹槐、黄槐、大叶竹柏等。

二是小果园园林模式：在坡度超过25°的果园内套种人面子、酸枣、乌榄、蒲桃等果树，减少水土流失；在靠公路及村庄的廊道内外的果园应在其边缘种植景观林带，树种有木芙蓉、黄槐、大叶竹柏、小叶榕、石笔木等；在廊道水库周围的果园，近水库边种植枫杨、柳树、毛竹、黄槿、小叶榕、樟树等几行保持水土的林带，同时在林下种草，以减少化肥、农药被直接冲刷到水库中。

三是立体营造模式：对于路基隔离网外侧营造30～50行的护路林，设计花、灌木绿色长篱形式，形成内低外高、排列整齐的立体彩带景观；在廊道周边存在的开山采石挖矿所遗留的无绿土石壁，设计采取壁下垒土、种植爬墙虎、葛藤、络石、小叶买麻藤等攀援植物垂直绿化的措施来绿化。

3 讨论

森林城市生态廊道的建设要着眼于区域生态网络体系的构建，秉承保护优先的宗旨，从市域(县域)总体出发，将生态安全与景观乃至经济文化有机统一起来。具体是以森林、湿地构成生态系统主体的大型生境斑块(如各类自然保护地、城市公园、林区林场)，加上市域内的水系、山脉、交通道路等作为生态廊道主体，构建区域生态网络体系主体骨架；利用有限的空间，实现生态系统功能优化和市域生态环境平衡，便于生物遗传基因的交换、能量转化与流动以及野生动物的迁徙。同时城市生态廊道的建设需要做到与市域造景、当地文化特点相结合，在适当区域可作为自然教育的载体[18]。

本文案例中的会昌县百里湘江生态廊道建设按照总体规划[19]的要求进行建设，自2012年开始，充分利用得天独厚的“四面环山相抱，城中三江穿行”的城市自然特色风貌，以百里湘江生态廊道为主要建设内容，着力提升“风景独好，生态会昌”的森林城市新形象[20]；于2016年全县森林覆盖率达79.84%，城市建成区森林覆盖率42.5%，获批江西省省级森林城市。