德国生态网络构建方法及多层次规划研究

张阁 张晋石

1 前言

随着中国城市化进程的加快，土地开发和利用的强度不断增大，持续增加的土地占用和道路网建设，使得自然栖息地面积逐渐减少且日趋破碎化，由此形成的小型、孤立的栖息地岛屿对物种的生存和迁移极其不利，进一步导致了生物多样性下降等严重问题。

生态网络作为降低自然系统破碎化影响、保护生物多样性和生态系统健康的重要途径，自20世纪80年代在欧洲与北美的开放空间规划及国土规划中得到广泛认可。生态网络以景观生态学等理论为基础，强调保护、恢复和发展景观中的生态连通性，加强各个栖息地斑块之间的结构和功能连接，其基本结构主要包括核心区、廊道、缓冲区以及恢复区。目前欧洲已经发展形成了包括“自然2000”网络（Nature 2000）、绿宝石网络（Emerald network）以及泛欧洲生态网络（Pan-European Ecological Network）在内的多种关于生态网络的自然保护规划[1]。从国际到国家、区域、城市等各个层次的生态网络规划都在广泛开展。

2 中国生态网络研究及实践进展

在欧美许多国家的规划实践的影响下，生态网络概念也逐渐成为中国的研究热点。但相对而言，中国对生态网络的研究起步较晚，大部分实践仍处于规划和建立连接的初期。

理论研究方面，中国已有众多专家学者对生态网络及绿道的发展历程、构建方法等进行了归纳，也开始以某一城市、地域为例进行详细的生态网络规划构建研究。如针对湖南城市群、南京、北京等不同区域和城市的绿地生态网络规划研究[2]。实践方面，中国的系统性生态网络建设起步较晚，但近年来一直积极倡导建设生态廊道，都市区的生态廊道规划发展迅速[3]。如上海市基本生态网络规划、江浙两省针对环太湖区域编制的《环湖绿廊总体规划》等。同时，近年来中国绿道规划和建设逐渐得到重视，全国各省市纷纷开始了绿道的规划建设工作，为这些区域的游憩休闲、生态保护与文化传承提供了重要的廊道载体[4]。

但与国外大量相对成熟的生态网络实践相比，中国的生态网络规划及建设管理存在许多不足之处。在规划方法方面，未建立统一的生态网络的构建方法及技术标准，缺乏不同层次规划的垂直整合；在功能方面，目前中国绿地生态网络及绿道建设更侧重于游憩休闲、历史文化角度，对生物多样性保护、生态过程与功能维持等方面的研究尚不充分。另外，生态网络缺乏相关的政策和法律法规支持，管理机制尚不明确，这都需要进一步探讨和完善[2]。

3 德国生态网络政策背景

德国作为欧洲人口密度最高的国家之一，栖息地和生物多样性保护亦受到严峻挑战，过去几十年中，在欧洲积极推动建立生态网络的大背景下，德国的自然保护战略也从保护孤立的栖息地，逐渐转向建立连贯、统一的生态网络系统[5]。德国的生态网络建设获得了联邦政府的政策支持，并逐渐形成了一套较为成熟的生态网络规划方法流程和管理机制，实施层面涉及跨国、国家、区域和地方等多个层次。通过研究德国在生态网络建设方面的理论研究和实践探索，可以为中国的生态网络规划和建设提供借鉴。

德国是一个联邦国家，由16个联邦州构成，国土面积约35.7万km2，人口达到8 180万。政府实行联邦（Bund）、州（Land）、地方政府（Gemeinde）三级行政管理体制，各州对其内部事务有相当大的自治权限。生态网络属于自然保护和空间规划政策领域，《联邦空间规划法》和《联邦自然保护法》构成了德国国土空间资源规划利用和保护的基本法律框架，也是各州立法的框架，各州在此基础上都有自己的空间规划法和用于自然保护的法律，负责实际执行生态网络规划[6]。

生态网络在德国联邦自然保护法中占据突出地位，也是国家生物多样性战略的关键要素。自2002年以来，生态网络被纳入《联邦自然保护法》（German Federal Nature Conservation Act），在最新的法律修正案（2009年）中，第20条和第21条对生态网络的目标及组成类型等进行了详细说明。《联邦自然保护法》指出，生态网络旨在持续保护野生动植物群落，包括其生活场所、群落生境，以及保护、恢复和发展有效的生态互动关系，另外还有加强“自然 2000”网络的连贯性的目的。法律要求联邦各州协调配合，建立至少覆盖10%国土面积的生态网络系统[7]。其组成类型主要包括：6种主要的自然保护地类型（自然保护区、国家公园、生物圈保护区、景观保护区、自然公园和“自然2000”保护区）以及第24条和第30条提出的国家自然遗迹和受法律保护的群落生境[8]。另外，位于前东西德边界的绿带也是生态网络的重要构成部分[9]。

欧盟指令、泛欧洲以及全球层面的政策和文件在德国生态网络规划中起着重要的间接作用，比如“栖息地指令”和“鸟类指令”、“生命”（LIFE）和“跨界合作”（INTERREG）等欧洲项目以及重要的欧盟水框架指令（Eu Water Framework Directive，简称WFD），同时德国也是欧洲绿带倡议的发起者之一[6]。欧盟指令全面影响了德国的土地规划、自然保护法以及景观规划、环境影响评价法等。

4 德国生态网络构建方法

德国目前基本上存在2种不同类型的生态网络：以物种为导向的生态网络和多功能生态网络。前者着重于满足目标物种的具体要求，如“巴伐利亚州沙地廊道”（Bavarian-Sand-Axis）项目、保护野猫项目。后者不关注特定物种，侧重于保护或恢复自然和半自然栖息地，将生境碎片与大型自然保护区、重要自然斑块建立连接，建立起有机、连贯的生态网络格局[10-11]。本文着重于对第2种类型进行讨论。

4.1 规划流程及技术标准

生态网络在国家层面的主导部门是联邦环境、自然保护和核安全部，其下属的联邦自然保护局（Federal Agency for Nature Conservation，简称BfN）作为科学研究机构负责自然保护事务，在生态网络规划方面发挥重要作用[12]。

自生态网络被纳入联邦自然保护法后，德国联邦自然保护局（BfN）逐步开展了一系列德国范围的生态网络研究项目（表1），旨在为落实生态网络政策提供建议。通过这些科学研究，德国形成了一套较为成熟的生态网络构建流程，制订了统一的技术标准，并给出了关于国家生态网络地图的建议。因而，这些研究并不具有约束力及法律效力，而是作为协助各州和各区域开展生态网络规划的战略框架[13]。

表1 由联邦自然保护局组织开展的关于生态网络的科学研究项目Tab. 1 Scientific research projects on ecological network organized by Federal Agency for Nature Conservation

表2 用于衡量德国生态网络的场地重要性的评价参数Tab. 2 Valuation parameters used to measure the importance of sites for the Germany-wide ecological network

1 国家生态网络重要区域Map of nationally significant areas for the ecological network

4.1.1 选择生态网络组成部分的技术标准

2004年，由布克哈特（Burkhardt）带领的工作组在《关于执行联邦自然保护法第3条“生态网络”的建议》中为识别国家生态网络的组成部分确定了统一的技术标准。作为判断依据的主要数据来源包括德国联邦国家栖息地地图、欧洲CORINE地表覆盖图、自然植被图等。选择标准基于GIS技术和分析空间结构的算法，整合了空间结构和功能2个方面，主要包括：

1）与结构特征相关的标准，例如相应栖息地类型的典型性、碎片化程度、大小和与其他区域的相对位置；

2）与功能特征相关的标准，例如是否存在某些目标物种。此外还包括该地区的当前状态和发展潜力以及其生态功能[6]。

4.1.2 识别核心斑块

福克斯等人以上述技术标准为基础，根据各州提供的栖息地地图和在跨区域生态网络中的目标物种的已知位置，将其用于识别不同类型的生态功能空间网络，以此确定了重要的国家生态网络区域，总面积为21 321 km2，占国土总面积的6.2%[14]（图1）。

该研究将生态网络区域划分为3种类型，分别是林地、旷野（Open Country）和湿地河流栖息地，每种类型有不同的数据库来源，并分别制定了不同的选择标准（表2），以此得出了3种类型的国家生态网络核心区域地图[11]（图 2～4）。

1）对于林地生态网络地点，优先使用的数据集是欧洲环境署的“CORINE地表覆盖”数据，并且为了分析被调查林地的碎片化情况，征询了交通调查数据。

2）选择旷野生态网络组成部分的数据基础是各州经过预处理的保护生境数据集。

3）对于河流生态网络地点，研究组以特征、生境复合体的完整性和碎片化程度作为标准，对适当河段划分了不同类型并进行了评级。

4.1.3 确定连接区域及生态廊道

在确定生态网络核心斑块之后，研究组进一步确定了湿地、旷野和森林栖息地生态廊道的搜索区域（search areas），作为建立连接廊道的首选地点。搜索区域以发展区或垫脚石的形式存在，能够在目前的土地利用模式下最容易地将核心区域连接起来（图5），根据这些搜索区域推导出重要的国家生态廊道[14]（图6）。

为了定义这些搜索区域，研究组使用了一种基于地理信息系统（GIS）的算法，被称为“栖息地—网络”（HABITAT-NET），这种算法结合了需求类型（代表不同种群）与距离等级（考虑到需求类型的物种移动性）2种指标[11]，可以将景观尺度上重要的“空间—功能”关系以制图的方式表达出来[14]。

4.2 处理道路基础设施与生态网络间的冲突

在确定了重要的生态网络核心斑块及连接廊道之后，还需进行下一步处理道路基础设施与生态网络间的冲突。德国作为人口密集的工业国家，目前拥有欧洲最密集的交通网络，这导致了生境的碎片化并给物种迁移带来了困难。

2012年2月由环境部和交通部共同主导的“联邦碎片整理计划”（Federal Defragmentation Programme）获得联邦内阁通过，其目的是通过建设跨越设施（绿色桥梁等）和优化现有建筑结构（立交桥和地下通道）等方式来重新连接被国家道路网络切断的栖息地廊道[7,15]。

该计划重要的科学依据及技术基础是2010年完成的科学研究项目《国家重新连接生态系统计划优先事项—克服交通障碍》（Nationwide Priorities for Re-Linking Ecosystems: Overcoming Road-Related Barriers）。在这项研究中，研究人员分析了4种类型的栖息地生态网络，分别是森林、湿地、旷野以及较大型哺乳动物生境网络，将其与道路交通网络的地理信息进行叠加，确定了冲突区域，然后根据不同级别的选择标准，确定了优先建立连接措施的节点[16]（图7）。评估优先级的标准主要有2类，一是基于栖息地被割裂的严重程度，评判指标包括交通密度，是否存在跨越措施等；二是考虑到对生物多样性保护的有效性，需要考虑到被割裂的栖息地系统的规模，目标物种的存在情况，以及其与大尺度或国家重要的连接廊道的相对位置等[16]。

2旷野生态网络Ecological network for open country

3森林栖息地网络（包括特别值得保护的森林群落、历史古老的林地、主要是本土树种的地块）Habitat network for forest biotopes (forest biotopes that areparticularly worth protecting, historic ancient woodlands,plots with mainly indigenous treespecies)

4湿地河流生态网络Habitat network for wet biotopes

5生态网络搜索区域节点图Node graph of search areas for networks5-1 旷野生境（橙色）和湿生境（绿松石色）搜索区域，紫色为核心区域For dry (orange) and humid (turquoise), the sites of national Importance for habitat networks are shown in violet

5-2 森林栖息地（浅绿色）搜索区域；深绿色为核心区域For woodland habitats (light shades of green), the sites of national importance; for habitat networks are shown in dark green

6国家和国际重要的生态网络廊道Map of national and internationally significant ecological corridor

5 生态网络规划在不同层级的实施情况

生态网络应该在不同空间尺度上进行规划，大尺度的规划应考虑到更小一级尺度上的细致规划，对某一地区的规划应逐级细化。不同尺度的生态网络规划可以针对不同物种的空间需求，并具有不同的规划目的和实施机构。总结德国的生态网络规划，其尺度可分为“国际—国家—区域—地方”等多个层次。

5.1 跨国生态网络—与欧洲其他国家的跨界合作

在欧洲层面上，重要的国际生态廊道，往往构成或者跨越了国家的边界，如大型河流系统及其洪泛区（如莱茵河、易北河），覆盖着大范围森林生态系统的丘陵和山脉（如巴伐利亚森林国家公园），人烟稀少的近自然区或边境地区（如欧洲绿带）。另外，“自然2000”保护区也需要在边界地区保持连贯和一致性，这些地区都需要在国际一级采取协调一致的做法，才能得到有效的保护并被允许发展[7]。

建立生态网络的跨界合作对德国这样位于欧洲中心并被总共9个邻国包围的国家尤为重要。这包括将连接点和德国边境具有国际重要性的生态廊道整合起来。2004年11月，德国联邦自然保护局（BfN）组织了关于跨境生态网络的研讨会，来自德国邻国和位于边界的联邦州的23位专家确定了94个跨境核心区和生态廊道（图8），更新了相邻国家生态网络计划的国家连接点。2010年对德国具有国际重要性的欧洲生态廊道地图（图9）被纳入到欧洲生态廊道研究项目中[7,17]。

7优先连接的被打断的生态网络节点Interrupted ecological network node with a priority connection

8德国边界的跨境核心区和生态廊道Trans-border core areas and ecological corridors in Germany

9对德国具有国际重要性的欧洲生态廊道Map of ecological corridors of European of international importance to Germany

德国在跨国生态网络方面的研究与泛欧洲生态网络（PEEN）建设相一致，也有助于欧盟委员会推动的“欧洲绿色基础设施”战略[7]。

5.2 生态网络规划在州及地方层级的政策保障和规划策略

由于德国的联邦制结构，在德国执行生态网络规划是各州的专属责任，这也是基于实际考虑，因为州政府可以最好地评估当地情况。前文所提到的德国联邦自然保护局的研究项目为生态网络的设计和实施制定了重要的技术标准，是各州规划生态网络的重要参考。

不同州在行政结构、规划工具、程序及进度方面存在不同，在将生态网络规划具体落实的方法上，各州也存在差异。目前来说，生态网络的具体落实需要与空间规划相结合，将生态网络研究与自然和景观保护的其他问题相结合，正式列入景观规划文件，然后将景观规划文件整合到空间规划中，这是在德国正式规划和建立生态网络的主要工具，空间规划和景观规划都是高度正式和法律化的文件[6,11]。

下面将介绍德国如何在州和规划区域2个层级中具体规划并落实生态网络。在不同州，它将侧重于2种类型的规划策略：自下而上和自上而下，分别以萨克森州和巴伐利亚州为例论述。

5.2.1 自上而下：萨克森州及规划区生态网络规划

萨克森州是德国16个联邦州之一，位于东德南部，人口为408万（2015年数据），面积为18 415km2。

萨克森州自然保护法规定，生态网络必须被纳入到州发展计划和区域规划中，并要求萨克森环境和地质局在2007年年底之前制定生态网络技术指导文件。在此背景下，萨克森州将景观规划文件和空间规划进行了整合，并参照联邦自然保护局的项目成果发表了技术指导文件。研究方法结合了结构性和功能性2个方面，根据萨克森州景观的一般分类，确定了19个地理单元，并就有价值或受威胁的物种和栖息地的丰富度进行了评估。在下一阶段，确定了88处搜索区域（图10），其特征是物种和栖息地密度高或者具有高发展潜力。搜索区域可以是潜在的核心区域或潜在的连接廊道。

虽然最终结果于2007年发表，但包含88处搜索区域的初步研究结果已经被纳入到州发展计划（SMI 2003）中，其中指出，区域规划通过指定具有法律约束力的自然景观优先和保护区域（priority areas and reserve areas for nature and landscape）的方式来保护生态网络（这些区域建立在搜索区域地图的基础上）[6]。

该州生态网络规划的成功之处在于：1）搜索区域几乎覆盖了所有受威胁的物种和珍贵的栖息地；2）生态网络的概念不仅仅基于各个区域的结构特征，如大小、位置和实际土地利用情况，还取决于人口生物学的成果以及萨克森州受威胁物种的具体情况和需求；3）具有搜索区域的地图已经被无修改地纳入到“州空间规划”中；4）生态网络的概念和地图已经影响了农业环境计划和其他资助计划[6]。

在更小一点的尺度上，萨克森州区域规划协会将萨克森州划分了4个规划区，在州生态网络规划的基础上，各规划区对生态网络进行了更详细的分析和规划。以“上易北河谷/东部矿山”（OberesElbtal / Osterzgebirge）规划区为例，区域规划（RPV-OEO 2008b）中的“景观框架计划”一节包含了生态网络计划，在物种和栖息地方面提供了详细的分析，并针对个别生物群落以及该区域生态网络规划制定了具体目标和建议，拟定了一份优先和保留的自然和景观区域地图（图11）。此外计划中还包括如何将环境问题和其他问题协同考虑的文件。该区域计划远远超出了州发展计划的规定，并在州发展计划指定的搜索区域之外指定了许多其他生态网络地点。

区域规划中指出，生态网络是一个功能连贯的生态重要开放空间网络，作为优先和保留的自然和景观区域得到保护、维持和发展。对于这些区域应该集中给予空间相关补偿措施，并且具有区域重要性的鸟类区域（avifaunistic areas of regional importance）（图12）不应受到破坏，这些区域不得采取与生态网络的目标相冲突的土地利用方式。例如，在这样的地点建造新的住宅区、商业地带或主要道路将是不可能或非常困难的[6]。

5.2.2 自下而上：巴伐利亚州生态网络规划

与大多数州不同，巴伐利亚州采取的是自下而上的规划方式。规划过程先从小尺度开始，特定地点被确定为合适的核心区域，基于选择结果制定区域和州层面的目标[18]。

巴伐利亚州生态网络规划开始于1984年针对巴伐利亚乡村地区制定的物种和生境保护计划（简称ABSP）。该计划定义了需要保护的目标区域，这可以被视为生态网络的发展或搜索领域。1995年，巴伐利亚州政府将“创建全州范围的生境网络”作为巴伐利亚环境政策的目标，物种和生境保护计划在其中起着关键作用[11,19]。

截止到2017年，巴伐利亚已存在406个自然保护项目，覆盖了珍贵的动植物群落生境，这些目标区域可以组合成一个大概的巴伐利亚州生态网络综合计划[19]。

自上而下和自下而上这2种方式各有其优缺点，但也取决于规划的空间层次。由于德国数据库的限制，有些数据信息还不够完善，自下而上的规划方式更贴合场地实际情况，但工作量非常大，而且难以应用于德国全境。自上而下的方式所应用的方法更为统一，也更有利于构建科学合理的网络系统[11]。

10萨克森州指定的生态网络的搜索区域Search areas for ecological network designated by Saxony

6 评述与启示

德国将生态网络作为自然保护的重要战略，具有较为完善的法律和政策保障，在其政策体系、构建方法、多层次落实策略等方面具有比较丰厚的理论成果和实践经验。然而其生态网络战略也存在一些不足之处。比如，在法律规定方面，《联邦自然保护法》没有规定各州必须建立其生态网络的最后期限，这使得有些州目前尚未开展生态网络规划，学术界对10%的标准是否恰当也有争论。在生态网络具体规划和落实时，德国的联邦结构使得很难规划和实施一个在全国统一、连贯的生态网络[6,18]。

考虑到中国目前生态网络规划的研究和实施进展，德国生态网络的经验，对中国自然保护事业和景观规划具有积极意义，虽然存在一些不足之处，但仍有很大的借鉴价值。

6.1 加强生态网络规划的相关研究

德国通过政府主持推动的多项生态网络科学研究项目，探讨出了一套统一、可参考的规划步骤及技术标准，并给出了关于生态网络地图的建议，成为各州及地方推动生态网络建设的重要参考。中国目前还处于生态网络理论研究的探索阶段，研究基础和实践活动薄弱，各省市在规划生态廊道时缺乏统一、可借鉴的方法体系。应加强生态网络规划的科学研究，确定纳入生态网络的要素标准和科学依据，构建科学合理的生态网络格局，引领中国生态网络规划的正确走向[20]。

6.2 建立相关的政策保障和管理机制

德国将生态网络作为自然保护的重要战略，在欧洲、国家和州层面都有较为完善的法律和政策支撑，各州在具体规划及落实生态网络时探索了一套将生态网络整合到景观规划中的规划体系，使其具有较强的约束力和执行力。建立相关的政策和法律体系，并从管理机制的角度，将生态网络纳入中国的城乡规划体系，对保证生态网络规划的有效落实至关重要。

6.3 推动多层次的生态网络规划

“国际—国家—区域—地方”是欧美包括德国进行生态网络规划的常用尺度，强调各层级之间的协调配合，并且从大尺度到小尺度逐级细化。中国现在生态网络规划的层次较为单一，规划中应扩展生态网络的规划层次，并且做好从上到下多层级之间的纵向协调，以及与不同行政区域之间的横向协同配合，使得生态网络规划能够得到良好的衔接。

11 拟定的优先和保留的自然和景观区域Proposed priority and reserve areas for nature and landscape

12区域重要的鸟类生活区及对干扰敏感的动物栖息地地图Important regional bird living area, animal habitat map that is sensitive to interference

注释：

①图1、6、8、9引自参考文献[7]；图2～5、7引自参考文献[15]；图7、11引自参考文献[18]；图10～12引自参考文献[6]。

②表1由张阁汇编；表2引自参考文献[11]。