生态修复是改善受污染、受破坏生态系统的重要手段。生态修复的研究工作源于100年前人类对自然资源的利用与管理 。
20世纪初,欧美国家针对受损害的山地、森林和草地资源进行保护利用,拉开了生态修复实践的序幕。20世纪中后期,在景观生态学和恢复生态学的理论指导下,物理、化学、生物和生态修复技术蓬勃发展,在矿山复垦、农田治理、森林恢复、河流修复领域涌现出许多景观生态设计与环境治理结合的修复案例 。进入21世纪,面对突出的气候危机与生态风险,联合国制定了2021—2030年生态系统修复十年计划,旨在推动大规模恢复退化和破坏的生态系统,生态修复工作已成为全球生态环境治理的一个核心议题。党的十八大以来,在“深入实施山水林田湖沙一体化生态保护和修复”、“绿水青山就是金山银山”等生态文明建设思想的引领下,国土空间生态修复上升为国家战略工程。国土空间生态修复强调整体性、系统性和综合性,统筹山水林田湖草沙系统治理,兼顾人文与社会功能建设。
一、生态修复的发展语境
1.国际语境近100年来,在生态环境治理实践中涌现出“荒野(Wilderness)”、“再野化(Rewilding)”、“生态修复(Ecological Rehabilitation)”和“基于自然的解决方案(Nature-Based Solution,NBS)”等理念。虽然各个理念的提出背景和语境存在一定差异,但是它们的目标都是围绕生态系统结构、功能和服务价值的恢复开展研究。为了理解生态修复思想的发展,对以上理念的发展语境进行梳理。“荒野(Wilderness)”一词来自古英语词汇Wild⁃dēor⁃ness,意指野兽出没之地,野生生物是荒野的重要特征。荒野是美国现代史上的一个重要概念,美国自然主义思想家亨利·梭罗认为荒野是“世俗世界的保留地”,生态伦理学家奥尔多·利奥波德将其称为“人类从中锤炼出文明的原材料”,环境史学家罗德里克·纳什认为荒野是一种“思想状态” 。1924年,美国设立了全球第一个荒野保护区;1935年,成立了荒野保护协会;1964 年,美国国会通过《荒野法》,从国家层面建立起荒野保护的法律与组织体系 。1994年世界自然保护联盟(IUCN)将“荒野”定义为:“大面积自然原貌得到基本保留或只被轻微改变的区域,其中没有永久或明显的人类聚居点。”“再野化”以荒野为核心区,通过增加荒野地的连通性,保护和重新引入关键种,提升生态系统的韧性和维持生物多样性,更强调动态过程管理。再野化聚焦营养级复杂性、随机干扰和物种扩散3个关键的要素。2015年,欧洲发布再野化行动计划,旨在创建一个“更具野性”欧洲 。时至2016年,全球48个国家和地区从法律层面确立了荒野保护区,再野化成为全球生态环境治理的重要理念。基于自然的解决方案NBS是一种保护、可持续管理和修复生态系统的行动,这一理念源于2008年世界银行发布的《生物多样性、气候变化和适应性:来自世界银行投资的NBS》报告,旨在解决气候变化和城市化胁迫下生态系统的恢复问题 。2015年欧盟委员会将基于NBS纳入“地平线2020”计划,在其发布的《基于自然的解决方案和自然化城市》报告中,指出NBS是恢复退化生态系统、增强气候适应性、降低生态风险的有效方案 。2019年联合国气象峰会将NBS 列为全球气候变化十项优先行动之一。生态修复,是恢复生态学中出现的新词,目前尚无统一的定义,欧美语境中常称之为“生态恢复”,我国多采用“生态修复”这一称谓。2002年,国际恢复生态学会(SER)将生态修复界定义为“协助已退化、损害或被破坏的生态系统而进行的恢复过程”。2016年生物多样性公约呼吁“恢复退化的生态系统,扭转生物多样性丧失,恢复连通性,改善生态系统弹性,提高生态系统服务的供给能力”。2019年联合国大会宣布2021—2030为“生态系统恢复十年”,生态系统修复成为全球热点。生态修复与荒野、再野化和NBS等概念既有区别也有联系。它们的区别主要体现在:一是,从空间范围看,荒野是一个明确界定的地理空间,再野化早期研究将荒野作为核心区,现研究范围有所扩展,而生态修复、NBS的空间包括但不局限于荒野区,可以是城市、流域、农田或矿山等生态系统;二是,从生态系统退化及人为干预的程度看,荒野生态系统受损害相对较轻、人为干预较弱;再野化在观念和方法较之于传统的生态修复,更加强调生态系统的自主性、动态性和不可预测性,注重自然主导、过程导向,致力于使生态系统达到能够自我维持的状态;生态修复多针对严重受损的生态系统,基于生态学原理,以生物修复为基础,结合物理修复、化学修复和工程技术措施, 通过优化组合, 实现受损生态系统生产力提升;NBS 则包括再野化—修复—重建—复垦—替代等5种模式,范围更广 。他们亦有共同之处:一是,都具有主动和被动的过程,基于生态系统的恢复力和适应性,以生态系统自我恢复为主,生物修复是其他修复技术的基础;二是,目的都是使退化或受损的生态系统回归到一种稳定、健康、可持续的发展状态。2.国家语境在我国生态修复是一个舶来词,但已经广泛使用。《辞海》中“生态修复”的解释是:“对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力,依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向演化,或者利用生态系统的自我恢复能力,辅以人工措施,使受损的生态系统逐步恢复或促使生态系统向良性循环发展”。我国生态修复研究始于20世纪80 年代。党的十八大以来,将生态修复放在突出重要位置,提出“实施重大生态修复工程”、“建立陆海统筹的生态系统保护修复和污染防治区域联动机制”、“树立山水林田湖是一个生命共同体的理念……进行整体保护,系统修复,综合治理,增强生态系统循环能力,维护生态平衡。”、“在生态建设和修复中以自然修复为主,与人工修复相结合”。2019年,在《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》中更加明确提出国土空间生态修复的实施要求:“坚持山水林田湖草生命共同体理念,加强生态环境分区管治,量水而行,保护生态屏障,构建生态廊道和生态网络,推进生态系统保护和修复”。国土空间生态修复相较于传统生态修复具有以下特点:①多尺度。从区块尺度向全国、区域、地方、村庄、农田等多尺度全域治理 。②多要素。从单一的要素修复转向山、水、林、田、湖、草等全要素的系统治理。③多目标。从单一目标向社会、经济、生态、文化等多元目标协同治理。④多手段。从末端修复、结构调控向源头治理、过程耦合、物理⁃化学⁃生物技术集成应用发展。⑤多层级。从区域、部门自主治理走向国家顶层设计与多部门协同参与治理。二、国际生态修复的经验借鉴
1.基本原则与流程生态修复是一项复杂的系统工程,如何筹备、开展、管理和回顾性评估生态修复工作是重要的实际问题。IUCN提出再野化的9项基本原则,主要对再野化的对象、尺度、利益主体、内部过程、外部影响、目标的可达性进行了框定 。2016 年联合国生物多样性大会上发布的《生态修复实践的国际原则与标准》提出了生态修复8项基本原则,2019 年SER 对其进行了修订 。SER的生态修复基本原则主要体现了多元利益主体,确定的参照体系,多级修复目标,集成的修复手段,动态的修复过程等特征。2020年,IUCN提出了NBS的8 项基本准则,其主要包括界定尺度和关键目标,同时指出需要明晰成本与收益、量化绩效考核等,进行NBS 的动态管理和扩张 。从这三个理念的基本原则看:一是,注重生态系统的整体性、综合性、动态性;二是,强调目标的可达性、可评估、可监管;三是,多技术、多手段、多元主体参与。2.经验借鉴与启示从上述生态修复的基本原则与流程、生态修复实践案例的问题与对策,总结出以下四点启示:(1)理念层面:整体保护,系统修复,综合治理国外对河流水系、矿山湿地的生态修复实践案例表明,生态系统各要素、各子系统相互影响、相互制约,它们在生态修复中所处的层级、位置和作用各有不同。生态保护和修复对象从传统的单一自然要素向社会⁃生态多要素转变,研究尺度从局地生态系统健康改善转向多尺度生态安全格局拓展,目标从生态系统功能优化趋向于人类生态福祉提升。只有按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律,统筹考虑自然生态和经济社会各要素,坚持自然恢复为主、人工修复为辅,进而从理念、规范、技术、功用、体制、机制、空间格局、文化等多个方面,系统提出生态保护修复的一揽子、整体性方案,才能做出真正符合自然规律的管理决策,综合提升生态系统的服务功能。(2)标准层面:健全生态修复标准体系,强化绩效考核准确评价生态系统的受损状态及确定修复目标,是进行生态系统恢复和重建的前提和重要基础。再野化、生态恢复和NBS 的基本原则均明确规定,生态修复首先需要确定本地生态系统参考系,建立生态修复多级目标。从实践经验看,生态修复设计、评估、实施监测的各个阶段均需要有明确的技术规范,并且制定全过程标准化的绩效评价体系,才能保障生态修复工程的顺利实施与长效管理。(3)技术层面:创新生态修复技术方法,注重集成运用研究与实践表明,生态修复应充分考虑生态系统的时间维度和尺度效应,对其运行规律进行长期的观测与研究,掌握自然生态系统各要素的演变特征及相互作用机理,确定生态系统退化与恢复机理。在此基础上,发展绿色、安全、环境友好的物理、化学和生物修复技术。由于生态系统的组成、结构、性质等的空间分异明显,而且修复目标也不尽相同,这使得单一的修复技术往往很难实现修复目标。近年来,技术协同及综合利用成为生态修复的发展趋势。(4)管理层面:倡导多方利益主体参与,强化过程监管生态修复实践涉及多方利益主体,欧美国家的生态修复策略中对于利益相关方参与均有特别的强调,倡导科研机构、企业、非政府组织、社会公众等多元主体的参与和深度协作。同时,建立生态修复产学研一体化的机制,培育生态修复产业,激发市场活力,从而提升生态修复的有效性、经济性和参与性。生态修复是一个持续的过程,特别是以自然修复为主的过程中需要的时间周期较长,欧美国家在生态修复过程中强调全生命周期的过程监管。
国际生态修复典型案例
1.新加坡榜鹅水道公园(Punggol Park)
榜鹅水道公园位于新加坡榜鹅镇,全长为4.2km。它原来是一条跨越榜鹅镇的小型沟渠,现已成为新加坡最长的人工水渠。榜鹅镇原本是新加坡东北边的一个偏僻小镇,而榜鹅水道的建设极大的推动了当地房地产市场的发展,并带动全镇迈向一座生态宜居之城。榜鹅水道由此被誉为“榜鹅威尼斯”。
榜鹅水道一共分为四个功能区:绿色画廊区、休闲娱乐区、遗产保护区和自然湾区。
在绿色画廊区内,游客可以悠闲地漫步,欣赏公园内的自然植被和野生动物。
在休闲娱乐区内,朋友或家庭可以在此聚会并享受沙滩时光,健身爱好者可以沿着水道两旁的绿道一边进行慢跑或骑行运动,一边欣赏周围的景色,同时设计者还设置了一个以水为主题的乐园,给孩子们提供一个嬉水的场所。进入遗产保护区,人们可以看到榜鹅路旁的遗迹以及周边古老的大树,尤其为年老的居民带来怀旧的回忆。而在自然湾区,游客可以聚集在一起欣赏美丽的滨水风光,同时也可以进多样化的休闲活动。
整个榜鹅水道的设计和施工都凸显了生态和环保的理念,原本的榜鹅水道由于水流动性不足,水质一直不能达到较高的标准。
设计师希望利用生态浮床和栽植红树林的方法净化水体,同时在水道两侧增加生态排水沟,使地表径流水在排入水道前进行净化。
另外为了解决水体含氧量偏低的问题,设计者还通过设置增氧泵和人工喷泉的方式增加水体的含氧量,从而使原本的死水转化为清洁水源,从而丰富了榜鹅水道的生物多样性。
在水道施工过程中,开凿水道时的废土也被重新利用,用于回填水道两侧的低洼地带。值得一提的是,整个榜鹅水道公园内的慢行道均使用生态环保材料,连内部照明也全部采用节能灯。
榜鹅水道通过雨洪管理和净化技术,结合生态修复,将原本水质较差、生物多样性较为单一的水渠转变为一个兼具生态服务功能和满足休闲、通勤功能的滨水绿道。它极大的改善了榜鹅镇的景观风貌,同时也带动了两边土地的开发,使得生态效益、经济效益和社会效益实现了高度统一。
2.新加坡碧山宏茂桥公园(Bishan-Ang Mo Kio Park)
碧山宏茂桥公园位于新加坡市区的核心地带,总面积约62hm²,加冷河从公园内部穿过。
公园始建于1988 年,最初规划时希望可以为两个居住区之间提供一个生态缓冲地带,同时也为周边居民提供一个休闲和亲近自然的地方。
为了满足防洪要求,加冷河水道的若干处重要位置早期都采取混凝土沟渠的形式,其目的是迅速地将雨水排走。
2006年,新加坡当局提出了活力、美丽和清洁的水计划(ABC) 项目,希望水体不仅满足能排水功能和供水功能,更希望可以为社区提供休闲和交流融合的空间,使人们可以更容易亲近水体。同时它也使用了一种新的城市设计手法(水敏感城市设计)来管理雨水和洪水。
加冷河自然河道修复工程的第一个成就是提高了河道的行洪能力,并增加了物种多样性。作为ABC 计划的主要项目,碧山宏茂桥公园内部需要大面积的翻新,同时需要打掉加冷河混凝土材质的水渠,并将其恢复为自然蜿蜒的河道形式,从而适应城市化和城市发展带来的雨水径流的增加。在枯水期时,河道内大面积的河滩裸露出来,为人们提供亲近河流的机会;而在遇到暴雨时,河道周边的公园绿地也可以成为排水的通道。
改造后的加冷河拥有自由蜿蜒的河道形式和大量的自然生境,为许多野生物种提供了栖息地。据估计,改造以后公园内物种多样性增加了接近30%。同时,它还运用了土壤生物工程技术来巩固河岸和防止土壤侵蚀,这一技术运用于热带国家的实践项目在当时是具有首创性的。
加冷河自然河道修复工程的第二个成就是通过提供亲近河流的空间,增强了市民的环保意识和社区认同感。由于该项目的多目标属性,统筹协调设计单位、政府相关部门和周边居民等多方利益群体是一项复杂的系统工程。
为了保证项目的顺利推进,设计团队和政府相关部门经常举行系列讲座、现场踏勘和讨论会,探讨公园、河道和周边社区融合发展的共同愿景和实现路径,各方在这一协商过程中逐渐达成了共识与合作。
这使得改造后的碧山宏茂桥公园大获成功,不仅能吸引成千上万的游客前来观光,还成为周边社区融合发展的重要纽带。
3.多伦多CorktownCommon 公园
Corktown Common 公园是加拿大多伦多市区的一个城市防洪公园,公园东边毗邻顿河(Don River),因而它的首要职能是在顿河泛滥时为多伦多市区提供一道屏障。
CorktownCommon 的护堤工程早在2007 年就开始修建,随后展开的对公园场地的生态修复是在护堤工程建设的基础上完成的。
整个公园位于防洪护堤之上,整体分为两个部分,东边防洪区的高护坡设计使公园有能力承载顿河500年一遇的洪水,从而将泛滥的洪水导入南部的湖泊;
而西边的防洪渠主要是一个绿色生态的社区公园,里面有700 多株乔木和成千上万的加拿大本土的灌木和草本植物。
不但如此,这里过去还曾是多伦多的工业区,由于20 世纪末工业的衰退,成为了一片需要修复的工业棕地。
设计师使用多种手法克服了基地作为棕地修复的劣势。
一方面,设计师在公园内大量栽植本地的乡土植物,构成相对完整的生态系统,从而在极短的时间内,将过去的一块工业棕体恢复成一座生机勃勃的公园。
另一方面,公园场地内较多的工业遗址被保留下来并进行景观改造,成为场地内一道独特的风景。
公园的防洪功能和工业棕地属性原本不利于建设开发,但该项目正因为防洪护坡的地形设计而巧妙地形成了公园内的若干小气候区域,给本地的植被创造了多样化的自然生境,构成了较为完整的生态系统,并吸引到各种鸟类在公园内安家。
由于地形高差较大,在雨水管理方面,公园通过竖向设计和对塑胶材料的应用,将场地内的雨水排入到公园内的湿地系统,并将多余的雨水储存在水箱中,以备今后公园浇灌使用。
同时,防洪功能和棕地修复使得Corktown Common 公园项目的建设费用十分昂贵,前后耗资高达1.35 亿美元。但是,该项目的发展目标并未止步于一个生态优美的公园,而是凭借公园里的运动场、儿童活动场、自行车道、城市草原等丰富的活动设施和游憩场地,成为周边居民运动休闲和交流学习的目的地,从而通过该公园的开发带动了West Don Lands 区域的城市复兴,引来大量新的住宅类发展项目在该区域落地。
4.Beacon长码头公园(Beacon Long Dock Park)
长码头滨水公园位于美国纽约市北部97km 的Beacon 小镇,毗邻哈德逊河并深入水面约300m,呈现出半岛形状。
过去该区域受工业污染较为严重,是一块典型的废弃工业棕地,如今通过景观修复成为颇受周边居民和游客青睐的滨水公园,也是欣赏哈迪逊河面景观的绝佳观赏点。
整个公园从规划到建造大约花了十年的时间,共分了三个阶段逐步实施,最后一个阶段已于2014 年完成。
该项目建设面临多重挑战。
一方面,场地土壤的重金属含量很高,工人不得不将场地内的储油罐连同表面12 英尺(约3.66m) 的土壤全部移走;
另一方面,河流的潮汐作用和暴雨的袭击使得该场地经常被洪水淹没,设计师利用自然的修复能力将其打造成一处具有韧性的景观场所。
后来,Beacon长码头公园在建成后经历并经受住飓风的考验,充分证明了该项目中韧性景观设计的重要作用。在此基础上,现有退化的湿地空间被重新组织和优化,场地内的竖向地形也被重新梳理,创造出了多样化的滨水生态空间。
除了自然生态修复和韧性景观设计,公园内还规划了大量的活动场地和人工设施,原本场地上的污染物被大量的游憩和文化设施所取代。
例如在公园一期建设时就设计了木栈道和一个名为beacon point 的装置艺术品;
在二期建设时场地内的一个现状谷仓也被保留和改造成一个艺术和环境教育中心,当地的艺术团体在这里提供全年的艺术课程和表演活动;
此外,设计还增加了一个皮划艇租用亭,吸引了大量皮划艇爱好者来开展训练活动。
作为后工业场地生态修复的典范,长码头滨水公园采取实验性的韧性景观设计策略来解决场地的工业污染、洪涝侵袭以及活动设施缺失的问题。
同时,该项目挖掘了场地特色文化,将场地过去的工业遗产与艺术和环境教育结合,重建场地的文化脉络,使当地居民和哈迪逊河之间建立了更深层次的联系,充分发挥了公园在建设社区社会韧性和文化韧性方面的功能。