土地利用空间耦合

4.3.1.1 土地利用空间构型
对于矿业城市来说，区域土地利用空间结构由“绿色空间”、“蓝色空间”、“红色空间”、“黄色空间”和“灰色空间”构成，简称“五色空间”。其中，“绿色空间”指绿地与植被、林地，“蓝色空间”指水与湿地、水域用地，“红色空间”指建设用地、人居环境和建筑物用地，“黄色空间”指耕地，“灰色空间”指矿山、废弃地以及交通廊道、独立工矿用地。“五色空间”相互对峙、平衡与交流，在对峙流行之中，才生生不息，不断发展［168］。
“五色空间”互相耦合组织是对物种多样性的尊重，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生活环境和动物栖息地的质量，有助于改善人类及生态系统的健康，尽量使其对环境的破坏影响达到最小。在“五色空间”中，各色空间相互影响、相互依存，处于平衡状态。“五色空间”组织中的红色与蓝色、红色与黄色、绿色与灰色为直接互动关系，相互影响的景观;各色空间相互叠加，绿色空间、蓝色空间属于生态用地，黄色空间属于农业用地，红色空间属于建设用地，灰色空间介于生态用地与建设用地之间，生态用地与农业用地、建设用地、灰色空间的比例，直接关系到土地利用空间的质量。
4.3.1.2 土地利用类型空间形态
安全的土地利用格局应该呈现出农田集中连片，林地集聚分散结合，矿山用地连片式集约利用，城镇村用地呈星散式集约耦合，水域用地呈网络式耦合。在用地形状上，从经济上来说圆形的土地利用结构是有利的，其次是方形、长方形等规则图形经济上有利，和自然的接触面最少，但从生态上来说，正好相反，一定面积的几何图形，它的面积、接触面最短，也就是说人和自然的接触面最少，生态效益最差，所以正好是两个极端，经济效益最好，生态效益最差。因此，对于中小规模建设用地形态以规则形态为好，对于生态用地以不规则形状用地效果为佳。
(1)“黄色空间”地类形态。耕地生产性占第一位，具有一定的生态功能。谢高地等通过实验证明了农田生态系统产生生态服务价值的过程，在生态服务总价值中，41.9%是由农田生态系统自然生态过程提供和产生的，58.1%是由人类种植业活动产生的［170］。由于耕地以植物性产品收获的方式取走粮食产品，春种秋收，冬季土地裸露，使耕地生态功能降低，有造成系统耦合不完善因素。耕地布局要集中连片，便于保护和发挥生态功能，起到生态缓冲区作用。
(2)“绿色空间”地类形态。林地的边缘形状多为不规则形，结合道路建设，使各绿色斑块联结形成网络化“绿色空间”，提高三维空间绿视量。
武安市在太行山绿化中，坚持“封、飞、造、管、防”五位一体，开展洺河两岸防护林绿化，交通廊道两侧绿化，以及乡镇和80%村落周围绿化，根据生态效益与经济效益并重的原则，搞好林种搭配，做到乔灌结合。树种选择毛白杨雄厚性系、泡桐、刺槐、火炬、紫穗槐和柽柳等乡土植物，苗木选用1～2年生健壮苗。
(3)“灰色空间”地类形态。由于采矿对周围用地有不利影响，为避免其对周围用地不利影响，应减少其与周围土地接触面，因此从总用地形状来说应为规则形状。从提高矿产资源开发集中度来看，要求矿产资源进行规模开发，达到规模集约利用。
(4)“红色空间”地类形态。城镇村用地与工业集聚区呈星散式集约耦合，通过交通廊道呈网络式耦合。
(5)“蓝色空间”地类形态。河流水系呈网络式耦合，坑塘、水库水面呈星散式耦合。
4.3.1.3 土地利用空间的系统耦合
系统耦合是指两个或两个以上的具有耦合潜力的系统，在人为调控下，通过能流、物流和信息流在系统的输入和输出中形成新的、高一级的结构功能体，即耦合系统［171］。土地利用安全格局要求各类用地系统有机镶嵌，建立耦合系统，使系统组分之间的功能相互补充，形成一个有机整体。
从景观生态学看来，系统耦合在本质上可以看做是尺度转换过程中景观组分的融合与性质转换的过程。矿业城市景观生态系统，由相互之间具有明显边界的耕地、林地、居民点、矿业用地、水域、道路、水系等景观组分组成，这些景观组分是相对匀质的生态系统。其中的道路在更小的尺度上可以划分为路面、路坡、防护林、水渠等景观组分;耕地在更小的尺度上由农田、田坎、防护林、水渠等景观组成。随着尺度的变大，路面、路坡、防护林、水渠等景观组分之间相互融合，边界消失，发生系统耦合，形成耕地。耕地、道路再与林地、草地、水域、水系等相对均质的景观组分发生耦合，区域生态系统产生。
土地类型系统耦合的组织有连片式、星散式、分散(支)式等不同耦合形式［171］，其中连片式适宜于区域之间的系统耦合，星散式适宜于城乡之间的系统耦合，分散(支)式适宜于流域之间的系统耦合。在武安市域内，以绿色、蓝色空间为中心，以景观边界为纽带，以连片式、星散式、分散(支)式格局为耦合键进行横向耦合，构建土地利用安全格局，以相互连通的生态网络廊道为条件进行系统耦合。即从水平耦合和垂直耦合出发，以“绿色空间”、“蓝色空间”系统为核心区，带动“黄色空间”缓冲区系统，向“灰色空间”、“红色空间”过渡，耦合成“红黄蓝绿灰”和谐的系统，引发系统耦合效应，使巨大的生态潜能解放。
随着土地管理的数量型向土地管理的生态功能型转变，“五色空间”耦合实质是区域总体的生态服务价值得到优化，达到优美的环境，为区域人居环境的改善作出贡献。因此，为衡量“五色空间”各类用地生态价值，直观和科学性显化其价值，需要对各类用地生态服务价值进行评估。

基于对土地自然演变规律的认识，为确保矿区自然生态系统景观结构的有效性，在土地利用安全格局中，确定自然生态系统的景观格局是首位的，人工生态系统应该受到一定的引导和限制。
景观生态中存在着某种潜在的空间格局，它们由一些关键性的局部、点及位置关系所构成，这种格局对于维护和控制某种生态过程具有关键性作用，称为安全格局(简称SP)。通过对景观中的这些关键性组分的设计和耦合，可以实现主动优势、空间联系优势、高效优势3个方面的战略优势。高效优势是SP的总体特征，也包含在主动优势和空间联系优势之中，SP组分的鉴别和耦合是土地安全格局构建的核心内容［155］。研究影响土地利用安全的要素及其原理，识别安全格局中关键性的部位，是构建合理的土地利用安全格局的基础。
4.1.1.1 格局组分
景观组成要素按其空间结构特征，可分为斑块、廊道和基质三类景观结构成分和景观边界(表4.1)。在区域景观模式中，分为自然性质和人工性质［155］。
表4.1 区域景观体系分类


另外，边界也是景观结构中重要的组成要素，是“景观的皮肤”，具有过渡性和阻滞功能［121］。
现代景观生态学的发展，已经总结了许多关于斑块、廊道等景观模型的基本原理［156］，为“斑块－廊道－基底”模式的建立提供操作依据。
4.1.1.2 土地利用组织
良好的生态环境质量不仅需要具有景观组成要素，还需要具备合理的土地利用结构和布局。由于其布局的合理性不同，同样组分可以加强或减少其生态功能的有效发挥。一般认为，合理的土地利用组织应当是自然斑块保持集中与分散相结合的空间格局，即包括几个大型的自然斑块和多个分散的小型自然斑块以及它们之间的联系组成的结构，可以最好地发挥生物多样性保护和维持生态环境质量的作用。
考虑物种从源向外扩散过程中遇到的累积阻力，不同的土地覆盖类型会产生不同阻力。土地覆盖类型的生态阻力等级排序如下:湿地、水体生态服务价值最大，林地<灌木林、竹林<经济林、草地<水田<旱地<建成区<高速道路［140］。
农田作为最大的区域景观基质，是建立生物缓冲区的主体。保护对生物过程具有战略意义的农田和经济林，避免被侵占，在破碎化景观中，可以作为跳板的栖息地斑块，要严格保护。
土地利用安全格局要按照景观生态学原理，在宏观上设计出合理的景观格局，在微观上创造出合适的生态条件［157］，把社会经济的持续发展建立在良好生态环境的基础上，实现人与自然的共生。

对于矿业城市来说，城乡土地利用安全格局空间耦合(五色空间)主要是绿色空间(绿地与植被、林地)、蓝色空间(水与湿地、水域用地)、红色空间(建设用地、人居环境和建筑物)、黄色空间(耕地、农用地)、灰色空间(矿山、废弃地以及交通廊道、独立工矿用地)的相互融合、协调统一。采矿形成的“灰色空间”^［163］，未治理时是污染源，反之当合理开采、进行土地复垦和生态重建使其对环境的影响在可接受范围内时，又是污染物净化、流通的场所。对于矿山开发用地人们往往要想办法把“灰色空间”的负面效应尽量地降低，把它的正面效应利用起来，通过土地复垦与生态重建、土地资源再利用，形成与自然和谐、融为一体的景观，发挥它的正面效应。矿山用地“灰色空间”与绿色空间、蓝色空间、红色空间、黄色空间等“五色空间”的互相镶嵌、耦合，是实现矿山与区域协调发展的途径。

根据武安市景观资源特征，将武安市城市总体布局“一环(城市环路景观)、两带(两条绿化景观带)、两区(新城区和旧城区)、三轴(3条景观轴)、三场(3个广场)的市区绿色景观结构总框架延伸到市域范围，通过生态廊道网络将生态源地———国家地质公园、矿山公园、国家级森林公园、国家矿山公园、京娘湖国家水利风景区，城镇、村落、厂矿的绿地斑块等通过生态廊道网络连接起来，构筑武安市居住用地、生态用地、耕地和水系、矿山用地相和谐，中心城镇、村落、基本农田、基础设施用地、矿山用地集约发展(即“红黄绿蓝灰和谐，建田林网矿镇村集约”)的可持续的土地利用格局。着眼于协调发展和可持续发展，坚持以人为本，挖掘矿业城市发展潜能。

构建矿业城市武安市建设用地的关键在于，一方面要本着节约集约用地的原则，高效率、高品质地集约发展新城区和旧城区及四大产业园(曹公泉工业园区、崇义铸造工业园区、长远农产品深加工园区和金鹏牧业生态农业综合示范园区)和工业集聚区及合理构筑公路网用地体系;另一方面要精心保护“太行独峙、洺水双环”的冀南自然景观，保护太行山余脉五大分支山系绿色生态屏障以及洺河支流的南洺河、北洺河、马项河、淤泥河4条水系生态廊道，结合南洺河、北洺河、马会河等主要河道综合开发治理工程及矿山环境治理，将境内主要河道及两侧建设成“防洪安全走廊、文明生态景观带和滨河工业集聚区”，保持绿色生态源地通道连通性，建设分布在22个乡(镇)内的集中连片的“九片楔型”基本农田重点保护区，构筑适应武安生态城市建设要求的绿色空间体系(图4.2)。

图4.2 武安市土地利用空间耦合