第九章景观生态学的应用.docx
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第九章景观生态学的应用
第九章 景观生态学的应用
教学目的：
通过本章的学习，了解景观生态学在城市建设、农村建设、园林规划、生态系统恢复等主要领域的应用现状。
重点难点：
重点是景观生态学原理在生态系统恢复中的应用。
景观生态学的发展是基于土地利用评价和利用规划、森林管理、自然保护区设计、景观规划和设计、生物多样性保护的研究和需求。
２０世纪８０年代以来，景观生态学概念、理论和方法在不断发展的同时，也被广泛用于自然保护、森林管理、乡村景观建设、土地利用规划、生态环境评价等方面。
第一节 景观生态学与城市景观规划
一、城市景观规划的发展历史
“在生活条件迅速变化的社会中，能保持与自然和祖辈遗留下来的历史遗迹密切接触，才是适合人类生活的环境”，（联合国教科文组织《文化遗产及自然遗产保护的国际公约》77）城市圈内的风景资源的开发是创造最优人居环境的自然化，人类通过保护风景，来享受生活。
因此风景资源具有的独特环境特征和生态功能，不仅包括客观事物（空间、植物、水体、人的活动等）、蕴涵着无形的文脉和人类漫长时间跨度内形成的历史轨迹，更重要的是风景资源内孕育着改善人类生存环境的生态能，我们对风景资源要倍加珍惜。
城市建设中，既有生态问题，也有文态问题，还有生态与文态相结合的问题。
所谓生态，主要是讲人与环境的关系——这当然很重要，但在讲究生态时，要全面考虑园林网络系统对市民工作和生活环境质量的提高。
不能只讲生态，而很少讲文态；也不应相反，即只抓文态，不管生态，而要把两者融会贯通，巧妙地结合起来。
从中国悠久历史来看，人们强调"天人合一"、"师法自然"和"患有人作，宛自天开"，主张人与自然和谐，奉行朴素的生态观，把文化艺术等文态氛围当作园林绿化的灵魂来对待。
实现大地园林化，尤其是城市大园林，就要求有丰富文化内涵，提高人们的科学文化素质。
生态是最重要的，现在城市生态失去平衡，亟须通过整体园林网络，来逐步收复失地、恢复平衡——这是不容置疑的。
这也是很多有识之士把城市园林地位抬得很高的实质所在。
大地园林化是个大气磅礴的理想，其重点城市园林化（大园林）应当早日实现。
生态建设和文态建设，都是实现大地园林化的重要内容。
生态是重要的，现在城市生态失去平衡，亟须通过整体园林网络，来逐步收复失地，恢复平衡。
文态建设深含风景名胜、文化历史、植物群落的艺术性与科学性、古树名木之美与文化故事、古建筑的艺术美、专类林、专类园（如荷花园、竹园、玉兰园、牡丹园等）是科学与艺术的结合，更是我国园林古老优秀传统、地方绿化与乡土气息的结合等。
我国是世界上迄今为止唯一一个文化历史没中断的文明古国，这是埃及、希腊、巴比伦等无法望其项背的。
中华文化优秀传统浩如烟海，要弘扬、继承并发扬光大才是。
当然，应该用今天的眼光来对待传统，古为今用。
要改革，要推陈出新，方可切合时代精神，满足人民的需要。
风景资源的开发作为大地园林的重要部分，必是生态和文态建设的有效结合，对于改善都市圈环境、增加绿量、提高人们的生存条件至关重要。
研究风景资源的生态规划，经营好城市圈这一重要元素，是做好城市绿地规划、建设生态环境、走城市可持续发展道路的重要条件。
景观生态规划与设计思想源于１９世纪初，那时人们对资源的开发近似掠夺性。
首先
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建立农业景观，到２０世纪初，出现工业城市景观。
随着发展，人类逐渐认识到人与自然应最大限度的协调统一。
城市的自然化已成为城市发展的趋势，城市景观生态规划也愈显重要。
首先提出生态思想与景观设计相结合。
后来内容不断扩大，包括景观设计、小区规划、土地发展规划、城市设计、区域景观规划、生态规划设计等内容。
城市景观规划是依据景观生态学原理和方法，合理地规划景观空间结构，使斑块、基质、廊道等景观要素及其空间分布合理，使信息流、物质流与能量流畅通，使景观不仅符合生态学原理，而且具有一定的美学价值，还能适合人类居住。
目标是改善城市景观结构、完善城市景观功能、提高城市环境质量、促进城市景观的持续发展。
具体可以概括为如下目标：
生态稳定性、通达性、舒适性、美观性。
二、城市景观规划的原则
１.城市—城郊景观生态建设一体化原则
由于现代城市特别是特大城市包括了其周围的郊区，将市区与郊区进行整体规划是城市生态建设的主要内容。
如针对北京，提出的“２１世纪北京绿色生态建设”，按照生态系统理论，北京应建立３个绿色生态圈：
山地水源涵养生态圈、防风固沙—农林果生产带生态圈、城市调节防污美化生态圈。
从现代城市的发展趋势看，城市的卫星城、郊区的规划与市区是统一的。
２.尊重自然，依靠自然原则
（１）地方性。
对于任何一个设计，设计师首先应该考虑的是我们在什么地方，自然允许我们做什么？
自然又能帮助我们做什么？
这一原理要求设计者在进行某一设计时，不仅要十分重视所在地的传统文化和乡土只是、运用当地的材料，而且强调在满足现代人需要而采用新的设计形式的时候，仍应已场所的自然过程为依据。
（２）保护与节约自然资本。
地球上的自然资源分可再生资源（如水、森林、动物等）和不可再生资源（如石油、煤等）。
要实现人类生存环境的可持续，必须对不可再生资源加以保护和节约使用。
即使是可再生资源，其再生能力也是有限的，因此对它们的使用也需要采用保本取息的方式而不是杀鸡取卵的方式
（３）让自然做功。
自然生态系统生生不息，不知疲倦，为维持人类生存和满足其需要提供各种条件和过程，这就是所谓的生态系统的服务（Daily，1997）。
这些服务包括：
空气和水的净化；减缓洪灾和旱灾的危害；废弃物的降解和脱毒；土壤的和土壤肥力的创造和再生；作物和自然植被的授粉传媒；大部分潜在农业虫害的控制；种子的扩散和养分的输送；生物多样性的维持，从中人类获取农业、医药和工业的关键元素；保护人类不受紫外线的伤害；局部调节气候；缓和极端气温和风及海浪；维护文化的多样性；提供美感和智慧启迪，以提升人文精神。
所以自然提供给人类的服务是全方位的。
让自然做功这一设计原理强调人与自然过程的共生和合作关系，通过与生命所遵循的过程和格局的合作，我们可以显著减少设计的生态影响。
这一原理着重体现在以下几个方面：
第一，自然界没有废物自然界没有废物。
每一个健康生态系统，都有一个完善的食物链和营养级，秋天的枯枝落叶是春天新生命生长的营养。
公园中清除枯枝落叶实际上是切断了自然界的一个闭合循环系统。
在城市绿地的维护管理中，变废物为营养，如返还枝叶、返还地表水补充地下水等就是最直接的生态设计应用。
第二、自然的自组织和能动性自然是具有自组织或自我设计能力的，热力学第二定律
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告诉我们，一个系统当向外界开放，吸收能量、物质和信息时，就会不断进化，从低级走向高级。
进化论的倡导者赫胥黎就曾描述过，一个花园当无人照料时，便会有当地的杂草侵入，最终将人工栽培的园艺花卉淘汰。
Gaia理论告诉我们，整个地球都是在一种自然的、自我的设计中生存和延续的（Lovelock，1979）。
一池水塘，如果不是人工将其用水泥护衬或以化学物质维护，便会在其水中或水边生长出各种水藻、杂草和昆虫，并最终演化为一个物种丰富的水生生物群落。
自然系统的丰富性和复杂性远远超出人为的设计能力。
与其如此，我们不如开启自然的自组织或自我设计过程。
自然的自设计能力，导致了一个新的领域的出现，即生态工程（ecologicalengineering），传统工程是用新的结构和过程来取代自然，而生态工程则是用自然的结构和过程来设计的（Odum，1989）自然系统的这种自我设计能力在水污染治理、废弃地的恢复（包括矿山、采石坑、采伐迹地等）以及城市中地带性生物群落的建立等方面都有广泛的应用前景。
如景观设计师MichaelvanValkenburgh设计的GeneralMills公司总部（位于Minneapolis，Minnesota）.的项目中，设计师拟自然播撒草原种子，创造适宜于当地景观基质和气候条件的人工地被群落，每年草枯叶黄之际，引火燃烧，次年再萌新绿.整个过程，包括火的运用，都借助了自然的生态过程和自然系统的自组织能力（Cerver，1997）。
在废弃矿山的恢复中，除了常规的用植被来进行生态系统的恢复外，还可以利用地貌过程来开启自然恢复过程（Duque，etal，1998）。
自然是具有能动性的，几千年的治水经验和教训告诉我们对待洪水这样的自然力，应因势利导而不是绝对的控制，古人李冰父子的都江堰水利工程设计的成功之处，也在于充分认识自然的能动性，用竹笼、马槎、卵石与神为约，造就了川西平原的丰饶。
大自然的自我愈合能力和自净能力，维持了大地上的山青水秀。
湿地对污水的净化能力目前已广泛应用于污水处理系统之中（俞孔坚等，2001）。
生态设计意味着充分利用自然系统的能动作用。
第三、边缘效应在两个或多个不同的生态系统或景观元素的边缘带，有更活跃的能流和物流，具有丰富的物种和更高的生产力。
如海陆之交的盐沼是地球上产量最高植物群落之一。
森林边缘、农田边缘、水体边缘以及村庄、建筑物的边缘，在自然状态下往往是生物群落最丰富、生态效益最高的地段（FormanandGodron，1986；Forman，1995）。
边缘带能为人类提供最多的生态服务，如城郊地的林缘景观既有农业上的功能，又具自然保护和休闲功能，这种效应是设计和管理的基础（FryandSarl?
v-Herlin，1997）。
然而，在常规的设计中，我们往往会忽视生态边缘效应的存在，很少把这种边缘效应结合在设计之中。
在城市或绿地水系的设计中，我们常常看到的是水陆过渡带上生硬的水泥护衬，本来应该是多种植物和生物栖息的边缘带，只有曝晒的水泥或石块铺装；又如在公园里丛林的边缘，自然的生态效应会产生一个丰富多样的林缘带，而人们通常看到的是修剪整齐的草坪；又如，建筑物的基础四周，是一个非常好的潜在生态边缘带，而通常我们所看到的则是硬质铺装和单一的人工地被。
除此之外，人类的建设活动往往不珍惜边缘带的存在，生硬的红线把本来地块之间柔和的边缘带无情地毁坏。
所以与自然合作的生态设计就需充分利用生态系统之间的边缘效应，来创造丰富的景观。
第四、生物多样性自然系统是宽宏大量的，它包容了丰富多样的生物。
生物多样性至少包括三个层次的含意（Wilson，1992），即：
生物遗传基因的多样性；生物物种的多样性和生态系统的多样性。
多样性维持了生态系统的健康和高效，因此是生态系统服务功能的基础。
与自然相合作的设计就应尊重和维护其多样性，"生态设计的最深层的含意就是为生物多样性而设计"（SimVanderRynandCowan，1996）。
为生物多样性而设计，不但是人类自我生存所必须的，也是现代设计者应具备的职业道德和伦理规范。
而保护生物多样性的根本是保持和维护乡土生物与生境的多样性。
对这一问题，生态设计应在三个层面上进行，
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即：
保持有效数量的乡土动植物种群；保护各种类型及多种演替阶段的生态系统；尊重各种生态过程及自然的干扰，包括自然火灾过程、旱雨季的交替规律以及洪水的季节性泛滥（NossandCooperrider，1949）。
关于如何通过景观格局的设计来保持生物多样性，是景观生态规划的一个最重要的方面（Forman，1995；俞孔坚、李迪华，1998）。
自然保护区、风景区、城市绿地是世界上生物多样性保护的最后堡垒。
曾一度被观赏花木和栽培园艺品种和唯美价值标准主导的城市园林绿地，应将生物多样性保护作为最重要的设计指标。
每天都有物种从地球上消失的今天，乡土杂草比异国奇卉具有更为重要的生态价值；五星瓢虫和七星瓢虫是同样值得人们珍爱的，勤于除草施肥、城市绿地管理者的形象不应是打药杀虫的小农。
通过生态设计，一个可持续的、具有丰富物种和生境的园林绿地系统，才是未来城市设计者所要追求的。
（４）显露自然。
现代城市居民离自然越来越远，自然元素和自然过程日趋隐形，远山的天际线、脚下的地平线和水平线，都快成为抽象的名词了。
儿童只知水从铁管里流出，又从水槽或抽水马桶里消失，不知从何处来又流往何处；忙碌的上班族不知何时月圆月缺、潮起潮落；在全空调的办公室中工作的人们，就连呼吸一下带有自然温度和湿度的空气都是一件难得的事，更不用说他对脚下的土地的土壤类型、植被类型和植物种类有所了解。
大自然的高山流水、飞禽猛兽、沼泽丛林都只是电视银屏上的画面和遥远的自然保护区景观。
如同自然过程在传统设计中从大众眼中消失一样，城市生活的支持系统也往往被遮隐。
污水处理厂、垃圾填埋场、发电厂及变电站都被作为丑陋的对象而有意识地加以掩藏。
自然景观及过程以及城市生活支持系统结构与过程的消隐，使人们无从关心环境的现状和未来，也就谈不上对于环境生态的关心而节制日常的行为自然景观及过程的消隐，使人们无从关心环境的现状和未来，也就谈不上对于环境生态的关心而节制日常的行为。
因此，要让人人参与设计、关怀环境，必须重新显露自然过程，让城市居民重新感到雨后溪流的暴涨、地表径流汇于池塘；通过枝叶的摇动，感到自然风的存在；从花开花落，看到四季的变化；从自然的叶枯叶荣，看到自然的腐烂和降解过程。
用Thayer的话说，景观是一种显露生态的语言（1998）。
所有这些，都在促使一种我们回到古老艺术：
视觉生态--一种景观美学，它反映了人对土地系统的完全依赖（Visualecology，Thayer，1976），重新唤起人与自然过程的天然的情感联系，在生态－文化与设计之间架起桥梁。
人与生物之间的共生，被Wilson称为"生物恋"（Biophihia）（Wilson，1984），人与土地和空间之间的依恋关系，被称为"土地恋"（Topophiha）（Yi-FuTuan，1974）。
它提醒我们人类是被设计出来适应和生活在自然之中的。
生态设计回应了人们对土地和土地上的生物之依恋关系，并通过将自然元素及自然过程显露和引导人们体验自然，来唤醒人们对自然的关怀。
这是一种视觉生态审美（aestheticvisualecology）（Thayer，Jr.，1976）。
审美视觉生态主张设计具有以下几方面的特征：
能帮助我们看见和关注人类在大地上留下的痕迹；能让复杂的自然过程可见并可以理解；把被隐藏看不见的系统和过程显露出来；能强调人与自然尚未被认识的联系。
显露自然作为生态设计的一个重要原理和生态美学原理，在现代景观设计的中越来越得到重视，前不久在美国伊利诺大学举办的一次全国景观设计展中，便以此为主题，被称为生态显露设计（Eco-revelatorydesign，LandscapeJournal，1998），"即显露和解释生态现象、过程和关系的景观设计"。
强调景观设计师不单设计景观的形式和功能，他们可以给自然现象加上着重号，突显其特征引导人们的视野和运动，设计人们的体验。
在这里，雨水不再被当作洪水和疾病传播的罪魁，也不再是城乡河流湖泊的累赘和急于被排泄的废物。
雨水的导流、收集和再利用的过程，通过城市雨水生态设计可以成为城市的一种独特景观（WenkandCregg，1998；Eades，1998；Poole，1998）.在这里，设计挖地三尺，把脚下土层
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和基岩变化作为景观设计的对象，以唤起大城市居民对摩天楼与水泥铺装下的自然的意识（MathurandCunha，1998）。
在自然景观中的水和火不再被当作灾害，而是一种维持景观和生物多样性所必需的生态过程（Kovacic，Craig，etal，1998）。
除了上述基本原理外，生态设计还强调人人都是设计师，人人参与设计过程（vanderRynandCowan，1996）。
生态设计是人与自然的合作，也是人与人合作的过程。
传统设计强调设计师的个人创造，认为设计是一个纯粹的、高雅的艺术过程。
而生态设计则强调人人皆为设计师。
因为每个人都在不断地对其生活和末来作决策，而这些都将直接影响自己及其他人共同的未来。
从每天上班出行的交通方式到选择家具、装修材料、水的使用、食物的选购、垃圾的处理甚至于包装袋的使用，都是一个生态设计的问题。
因为它们都对整个社区和环境的健康有着深刻的影响，每个人的决策选择都应成为生态设计的内容。
所以，从本质上讲，生态设计包含在每个人的一切日常行为之中。
对专业设计人员来说，这意味着自己的设计必须走向大众，走向社会，溶大众的知识于设计之中。
同时，使自己的生态设计理念和目标为大众所接受，从而成为人人的设计和人人的行为。
三、景观生态学在城市景观建设中的应用
城市景观规划就是要创造良好的生产、生活环境，创造优美的城市景观。
１.景观异质性
城市景观的一致性导致城市景观的复杂性与多样性，有利于城市的稳定发展。
维持景观一致性是促进城市建设和发展的关键。
首先，保护城市景观中的环境敏感区：
包括生态敏感区；文化敏感区；资源生产敏感区；天然灾害敏感区。
其次，完善现有的景观结构，如城区改造、住宅小区建设、主要交通干线的营造等。
２.景观多样性
景观多样性是描述生态镶嵌式结构拼块的复杂性、多样性，可以采用多度、均匀度、渐嵌度和连通度等加以描述。
３.城郊景观建设
城郊景观是城市景观与农村景观的结合与统一。
第二节 景观生态学与农村景观建设
一 农村景观研究的历史
农业景观是我国农业土地利用的基础，对其进行合理的规划和设计，是实现可持续发展农业的关键。
从农业景观规划的目标、原理、方法、基本步骤等方面进行了探讨，给出我国农业景观规划的具体措施；进行农业景观的生态规划既要考虑生态单元内的组合，又要从整体着眼；既要考虑自然属性，又要兼顾生态效应和人文效应。
１.农业景观发展的阶段
农业景观是世界上最为广袤的景观。
农业景观的发展通常分为4个阶段，即农业前景观，原始农业景观，传统农业景观和现代农业景观。
从根本上讲，原始农业是一个自给自足，自我维持的内稳定系统，人地矛盾不突出，人们未意识到农业合理土地利用地的必要性，农业景观规划更无从说起。
目前我国正处于传统农业向现代农业景观地转变过程中，巨大的人口压力，大量人工辅助能流的导入，使现代农业和景观中人类活动过程和自然生态过程交织在一起，导致生态特征和人为特征的镶嵌分布。
最近几十年，集约化经营方式
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已经导致了传统农业景观中生物栖地多样性的降低和自然景观的破碎化，土地利用和土地覆盖方式的变化使得农业景观的美学和生态效益遭受严重损害。
化肥，农药，除草剂及现代农业工程设施的使用，使土地生产率提高，农业景观异质性，土地利用向多样化，均匀化方向发展，同时又通过土壤流失，有机质减少，土地板结及盐碱化对农业景观变化产生影响。
农村各产业蓬勃兴起，在有限的自然资源和经济资源的条件下，各产业相互竞争，物质，能量，信息在各景观要素间流动和传递，不断改变区域内农业景观格局，农业资源和环境问题日益突触。
时空格局的改变使得小尺度农业生态系统研究已经不能满足农业持续发展的需要，因此运用景观生态学原理，对农业景观资源进行合理的规划、设计，促进农业作用的合理利用及农业的出现发展，具有重要的现实意义。
２农业景观规划的概念和目标
不同的研究者，从不同的角度去阐释景观的概念。
在进行景观的管理和设计时，有必要进一步给予景观新的定义：
景观是应该由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体；它处于生态系统之上与大地理区域之下的中间尺度，兼有经济价值，生态价值和美学价值。
农业景观规划是运用景观生态学原理解决农业景观水平上生态问题的实践活动，农业景观规划涉及农业景观结构和景观功能两方面研究。
景观规划设计与以往的单目标的规划设计有本质的不同，主要体现在把景观作为“资源”并从“整体”上看待，将人类需求与景观的自然特性与过程相联系，主要关注宏观尺度上的资源配置。
农业景观规划设计不仅关注景观的“土地利用”、“土地肥力”以及人类的短期需求，更强调景观的美学价值和生态价值及其带给人类的长期效益。
同时，景观规划设计中的景观不仅要以现在的格局，而且要以新的格局为各种生命形式提供持续的生息条件。
景观生态规划设计的中心任务就是创建一个可持续发展的整体区域生态系统。
农村景观生态规划与设计就是由基本目标到功能、结构、具体单元逐级进行的，每一步都是上一步内容的具体化，共同组成了景观生态规划与设计的基本途径。
农业景观是人地相互作用的直接界面。
既具有一般景观的基本特点，又突出地表现为人类和自然共同作用的结果。
显然，理想的农业景观生态系统既可满足人类的基本需求，又应维持环境的持续稳定（动态），即实现人类生态整体性，并将长期维持这种人地和谐。
这正是区域农业持续性的最终目标。
农业景观生态系统的具体目标同样可归结为生态（环境优美）、经济（经济充满活力）及社会（社会期望）三个方面，主要包括:
（1）农民有适当的经济收入；
（2）自然资源的永续利用；（3）最小的环境负效冲击；（4）较小的非农产品投入；（5）人类对食物和其它产出需求的满足；（6）理想的农村社会环境。
按景观生态学原理。
要达到上述目标，一需配置合理的景观结构，二要畅通完善的物能循环。
合理的景观结构有必要具备多样性、异质性及与自然基底匹配等特点，而畅通完善的物能循环主要体现于景观单元间的相互关联。
二、农村景观规划的原则
理想的农村景观应反映以下功能：
提供农业的第一性生产；保护和维持生态环境平衡；作为一种特殊的旅游观光资源。
对景观生态学而言，任何形式的农业活动都必然落实在具体的地域空间上，构成各类农业景观。
这种空间特征，是应用景观生态学原理方法于农业景观规划和设计实践中的基本前提。
同时，农业景观规划和设计的最终成果也必然表现为空间格局合理的具体农业景观。
特定区域农业景观的规划和设计，既包括具体农业景观单元的研究，也包括确定这些单元区位的区域农业景观功能区划研究。
农业景观的规划和设计在很大程度上是个景观生
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态学原理的实际应用问题，可以直接运用近几年迅速发展的景观生态规划和设计的一系列原理和方法。
规划原则：
１.农村地域的经济功能：
建立高效的人工生态系统
农村是主要的经济地域单元，社会发展阶段不同，农村形态不同，经济地域观念不同，农村资源利用方式不同。
由于受农业技术、自然条件、自然资源和耕作方式等因素的影响，农业的粗放型和低效性一直是困扰农村经济发展的主要环节。
建立高效的人工生态系统是农村景观规划的原则和出发点。
２.农村地区的自然生态功能：
保持自然景观的完整性和多样性
由于人类活动对景观的干扰尺度低，景观结构保存完好，景观类型多样，景观生态具有多样性特征，是生物多样性保护的基本场所，是农村的自然遗产。
保持自然景观的完整性和多样性成为景观规划的主要原则。
３.农村地域的社区文化功能：
保持传统文化的继承性。
农村社区文化是具有相对独立性和完整的地方文化，是农村的文化遗产。
农村文化的继承性是农村文化得以保存的根本。
反映特定社会历史阶段的农村风情风貌，是现代社会人士历史发展和形成价值判断的窗口。
４.农村地域的空间组织功能：
保持景观斑的合理性和景观的可达性
农村景观结构表现为景观斑、景观道、景观廊、景观基所组成的景观特征，以及农村居民点体系、中心镇、中心村、建制镇与自然村所形成的结构特征。
廊、道、斑的合理性与村镇体系的合理性是景观规划的基本原则。
５.农村地域的资源载体功能：
资源的合理开发利用
农村是土地资源、矿藏资源和动植物资源的主要载体。
资源的集约、高效和生态化利用是提高农村经济活动效益、保护资源、保护生态环境、保护农村景观的重要前提，也是推进农村可持续发展的重要基础。
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