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 微文:【Open Access】基于生态安全格局的城市大规模绿化方法——北京百万亩平原生态造林

文首300字: 【文章编号】1002-1329 (2018)12-0125-07【中图分类号】TU985.12【文献标识码】A【doi】10.11819/cpr20181216a【作者简介】傅  微 (1988-),女,北京建筑大学建筑与学院,讲师。俞孔坚 (1963-),男,北京大学建筑与景观设计学院,教授。【修改日期】2018-12-03* 国家自然科学基金“全球气......(2019-04-01 10:13:46)

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作者:城市规划


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【Open Access】基于生态安全格局的城市大规模绿化方法——北京百万亩平原生态造林


【文章编号】1002-1329 (2018)12-0125-07

【中图分类号】TU985.12

【文献标识码】A

【doi】10.11819/cpr20181216a

【作者简介】

傅  微 (1988-),女,北京建筑大学建筑与学院,讲师。

俞孔坚 (1963-),男,北京大学建筑与景观设计学院,教授。

【修改日期】2018-12-03

* 国家自然科学基金“全球气候变化背景下中国城市水适应能力建设的景观途径”(51078004);北京市国土局研究资助课题“新增百万亩生态用地空间落实研究”;2012年度环保公益性行业科研专项“我国国土生态安全格局构建关键技术与保护战略研究”(201209027);城市雨水系统与水环境教育部重点实验室研究基金资助课题。

本文刊载于《》2018年第12期

精彩导读

【摘要】为改善北京市的生态和环境,北京市政府提出在2012—2016年五年内营造百万亩生态林工程。在土地有限,农业、城市建设和生态用地矛盾非常突出的情况下,在什么地方造林和造什么样的林子,才能有效发挥大规模造林的综合功能,变成为一个核心的问题。文章分析了北京以绿化隔离带为主要特征的传统造林绿化方式的不足,其核心问题是无法发挥绿地应有的综合生态系统服务功能,并提出基于生态安全格局的三种绿化造林模式,即以北京市生态安全格局为本底,构建保证关键生态过程的生态廊道网络;建立以居民游憩为核心目标的游憩绿道网络;形成与农业生产和未来城市发展相结合的农田林网。再根据土地利用特征,结合三种模式,以土地斑块的形式落实在北京小平原区,从而实现了具有生产、调节、生物多样性保护和文化及游憩等综合生态系统服务功能的生态基础设施。

【关键词】生态安全格局;造林;北京;大规模绿化

A MILLION MU OF AFFORESTATION IN BEIJING PLAIN AREA BASED ON ECOLOGICAL SECURITY PATTERN  

ABSTRACT : In order to improve the ecological environment of Beijing, the municipal government proposed a project to build one million mu of forest in the next five years. Under the conditions of limited land and serious conflicts among agriculture, urban construction, and ecological conservation, where and how to afforest in order to bring role of large scale afforestation into full play becomes the key issue. This paper points out the shortcomings of the conventional strategies of afforestation and greening, mainly the green buffer, in Beijing, by proving that it is ineffective in improving the ecological situation. And then it presents three types of large scale afforestation based on ecological security pattern that aiming at achieving comprehensive ecosystems services: the overall ecological corridors based on the regional ecological security pattern in the plain area of Beijing, the greenway network that focuses on fulfilling the recreational need of the residents and tourists, and the agroforestry network that integrates agricultural production and potential urban expansion of the future. According to the characteristics of land use, combined with above three models, it will be implemented in the small plain area of Beijing in the form of land patches, thus realizing the ecological infrastructure with integrated ecosystem services such as production, regulation, biodiversity conservation, as well as culture and recreation.

KEYWORDS: ecological security pattern; afforestation; Beijing; large scale greening

1

 研究背景

1.1  北京生态环境质量堪忧,政府大力推动绿化工程

近30年以来,北京经济和人口高速增长,城市快速扩张,以水过程为核心的生态过程的安全和健康面临威胁:城市建设和城市活动导致城市水系结构的变化和功能的衰退;人为干扰下生物栖息地的减少和破碎化导致城市生物多样性的降低;市民日益增长的户外休闲需求使得城市绿色游憩网络亟待完善;中心城区人口与建设活动的高密度集聚导致空气质量(PM2.5)恶化和热岛效应加剧。在此背景下,2012年初,北京市政府正式启动了北京市百万亩造林工程。然而,在北京市土地资源日益紧张,“红绿蓝黄”色斑代表的建设用地、林草地、湿地和耕地的土地利用矛盾日益激烈的情况下,如何在合适的地方、建造合适的林子,以利于高效地发挥大规模造林的综合生态效益?这是大规模造林所必须面对的主要挑战。

1.2  现有绿化布局的反思

北京现有的大规模绿化方式以绿化隔离带(以下简称“绿隔”)和楔形绿地方式为主。这种始于霍华德田园城市模式的绿化布局,最早源于欧洲18~19世纪的拆城运动,当时,为了应对城市的快速增长,欧洲许多大城市将中世纪的城墙拆掉,代之以环城绿带,以为市民提供游憩服务和建立城乡隔离带[1]。1950年代,梁思成提出的沿城墙建立北京环城公园的设想[2],明显受到欧洲这种传统的影响。欧洲环城隔离带的思想和实践,后来被霍华德所吸收,便成为其田园城市的必要景观元素,用于定义城市边界,防止城市蔓延。这种通过大型绿地来隔离和定义所谓“好的城市形态”的理念,继而被进一步发展并应用于欧美各大城市的规划和建设中,如伦敦、柏林和许多欧洲城市通过绿化隔离带、绿心和绿楔来隔离和定义城市空间[3~6]。 中国则在1950年代开始,经由苏联的模式,将这种源于欧洲的绿隔思想应用在北京的中[7,8],并延续到最新版的北京市总体规划,仍然强调了以两个大型绿隔和多个楔形绿地为特征的北京市绿化大格局[9]。客观地说,这种格局在北京市的城市建设中,发挥过积极的作用。但是,在当代生态科学和理念视角下,这种绿地布局存在着许多不足,这在欧美的城市建设中都有不同程度的表现,并已被学术界所认识,包括美国的华盛顿地区[10],加拿大的渥太华地区[11]和亚洲的一些城市[12]。这些问题有如下集中体现:主观意愿有余而与土地生态的本质联系不足[13];功能单一,往往强调城市空间的组织,阻隔城市蔓延,而缺乏综合的生态效益,可达性差,可使用性差[14];由于缺乏足够的绿地划线依据,容易使绿地本身成为城市扩张寻租空间而成为开发的牺牲品[9]。上述问题,在北京的绿隔中也有十分明显的表现[8]。这些不足体现在,绿隔的概念从1958年提出以来,始终未能阻止城市无序蔓延,也没能更有效地改善北京的生态环境质量,反而成为了建设用地的“储备库”[15],绿地破碎化严重[16,17]。到2010年一道绿隔内建设用地比例高达76%,二道绿隔内建设用地比重达55.9%,且1993年到2010年,二道绿隔内耕地面积减少显著,城镇用地、交通运输用地面积明显增加[18]。同时北京绿色空间面积内实际生态功能远低于理想状态[19,20]。核心问题是绿地无法发挥应有的综合生态系统服务(供给服务,雨涝调节,生物多样性保护和文化及游憩功能)。这种以绿化隔离带、绿心和绿楔为核心的传统绿化方式的缺陷,源于其产生的时代背景的局限,它缺乏对土地本身的内在价值和生态关系的考量,缺乏对土地生态系统综合服务的全面认识,这决定了在中国的城市大规模绿地格局构建中,必须探索更科学的途径,它必须能在土地资源极其有限、各种土地利用矛盾突出和快速的城市化背景下,能最大限度、最有效地保障生态系统的连续性和完整性,为解决当代诸多的城市病发挥更有效的作用,即能最充分地发挥绿地综合生态系统服务功能。而本文探讨的生态安全格局途径,正是城市大规模绿化更科学有效的途径[21,22]。

2

 方法论

2.1  生态安全格局

生态安全格局(security patterns,简称SP)是以景观生态学理论为基础,通过景观过程(包括城市的扩张、物种的空间运动、水和风的流动、灾害过程的扩散等)的分析和模拟,来判别对这些过程的健康与安全具有关键意义的景观元素、空间位置及空间联系[22]。这个维护城市生态系统服务的空间格局就是“生态安全格局”。在我国,生态安全格局逐渐被认为是实现国土生态安全的重要途径和基本保障[23~27],已被党的十八大报告所吸收,成为生态文明建设的一个关键词。

2.2  北京市生态安全格局

北京生态安全格局针对北京市一些关键性的生态系统服务状况,选取水文、地质灾害、生物、文化遗产和游憩五大过程,采用GIS进行系统分析研究得出[28,29],不同格局为城市提供了相应水平的生态系统服务:雨洪安全格局在最有效的区域最大化滞留雨水回补地下,使城市免受洪涝灾害的威胁;水源保护安全格局保护城市最重要的地表和地下水源;生物安全格局保护关键的生物栖息地和生物迁徙廊道,建立有效的生物保护网络,最大限度地保护生物多样性;地质灾害安全格局有效地规避地质灾害和水土流失;文化遗产安全格局保护城市丰富的自然和文化遗产,建立完整的文化遗产保护网络;游憩安全格局建立城市游憩网络,使不同出行方式的市民能够更安全、便捷、舒适地到达各类户外游憩场所。

将上述关键性元素、战略位置所形成的景观安全格局系统的整合,构成了北京市小平原区综合生态安全格局(图1)。值得一提的是,北京市的这一生态安全格局在2012年不幸得到了验证,在北京“7·21”洪涝灾害中,共有77人丧生,通过实地调查和有关统计数据,发现这些生命绝大多数都是在最低生态安全格局中丧生的。也就是说,生态安全格局实际上定义人类建设活动的禁止区域,或者是人类活动需要回避的区域。

  图1 | 北京市小平原综合生态安全格局

Fig.1 Comprehensive ecological security pattern in small plain area of Beijing

3

 基于生态安全格局的

 北京百万亩造林方法

3.1  基本思路和模式

3.1.1  保证关键生态过程,建立平原区生态廊道网络

北京市平原面积占总面积的39.02%,却集中了91%的建设用地(2010年年度变更调查数据)。到2009年,市域总体林木绿化率已达53.64%,但平原区林木绿化率仅为26.36%。且从生态安全格局可见,北京山区以景观生态基质的形式出现,而现状林地覆盖率较高,管理侧重于对林地的保护;平原区则以景观廊道和斑块的形式呈现,但现状格局破碎化程度较高[30],侧重于生态性恢复。因此绿化造林的重点应落实于北京平原区。生态安全格局是对提供生态系统服务具有关键意义的基础性景观格局,在此基础上的平原区造林的目的是对市域生态系统的完整性、连续性的满足以及保障关键生态过程的安全和健康。因此,对保证生态安全格局连续性的生态廊道和保护格局完整性的重要生物栖息地、泛洪区、水源保护区等重要斑块进行造林种植,才能有效提高绿地综合生态系统服务能力,提升城市生态环境的安全和健康水平(图2)。

  图2 | 基于生态安全格局的北京平原绿化之关键生态廊道

Fig.2 Plain area afforestation in Beijing based on ecological security pattern: the key ecological corridors

如图1所示,北京市域生态廊道重点以河流廊道为代表连通各重要生态斑块,这一生态廊道融合了生物过程、水文过程和人文过程(包括文化遗产廊道和游憩廊道),具有综合生态服务功能。基于生态安全格局,以覆盖北京平原区的5条重要生态廊道(大石河廊道、永定河廊道、潮白河廊道、温榆河廊道、凉水河廊道)为核心实施造林,恢复廊道内本身的土地的生态价值。在原有生态安全格局基础上构建边界明确的核心生态廊道,结合洪泛区、淹没区分析和廊道周边土地利用斑块类型的现状,将生态廊道局部拓宽,构建滞洪湿地。因此造林绿化后廊道内部主要土地利用类型为林地和湿地。微观上利用生态设计软化河道,建立完善的标识系统,种植适宜地域性树种,如杨、柳、榆、槐、椿等树种。

3.1.2  建立平原城市游憩网络

首先,北京市的公共游憩空间多依托于林地资源,主要包括各级风景名胜区、森林公园、地质公园、自然保护区、郊野公园和城市公园等。受山区、平原现状林地分布特征影响,该游憩资源在北京的空间分布并不均衡,东南部较为缺乏。因此,在城市居民较为集中的平原区,即北京东南部,应补充森林游憩地。基于生态安全格局,补充以湿地斑块为依托的公园体系(近郊区为台湖湿地公园和永定河湿地公园,远郊区为大石河附近和潮白河周边的地下水回补区郊野公园)和补充以河流廊道为依托的公园体系(清河-温榆河湿地公园)。

其次,东南部除城市公园和郊野公园等公共游憩空间外,分布有商业性质的游憩空间,如度假村、高尔夫球场等,该游憩资源集中区域80%以上位于河流缓冲区以内,呈现沿重要水系分布的特点,但此类游憩空间土地利用效率低,生态破坏较大,且进入的经济门槛高,对于大众游憩需求贡献很少[31]。因此,根据生态安全格局,需对此类游憩资源进行调整,通过造林恢复水系廊道,保障公众游憩功能和其他生态服务功能。

第三,北京风景名胜区等这些能够广泛容纳城市居民的游憩活动的空间大量分布在居民出行频率低的远郊区[31],以发展安全便捷且连接城乡的绿色游憩道为目标,进行造林空间构建,作为自然与人文、城区与远郊的重要联系,不仅可以提高居民游憩出行频率,更能发挥林地休闲游憩功能和满足城市居民的康体休闲需求。以生态安全格局为本底,通过造林连通上述生态廊道和公园斑块,并构建游憩绿道,完善休闲游憩功能。形成潮白河、温榆河、清河、京密引水渠、凉水河、永定河、奥运公园-坝河-北运河、通惠河-南护城河、妫水河、大石河共10条主要游憩绿道。将自行车道、风景道及基础设施融贯于游憩道中,补充和改善某些道路及水系绿化(宽100~200m为宜),最终形成如“中国结”的北京游憩网络格局,强化中心城区与平原郊区直至浅山区游憩系统的连通性(图3)。

  图3 | 以生态安全格局为基础的北京平原造林之游憩绿道网络概念示意(中国结)

Fig.3 Plain area afforestation in Beijing based on ecological security pattern: recreational greenway network

3.1.3  与农业生产和未来城市发展相结合,建立平原农田林网

绿化造林考虑城市扩张带来的农用地与城市绿地、建设用地之间的矛盾,同时以保证农田生产过程为前提,采用先于城市总体规划之前为城市建立一个绿色网络,限定可建设的未来城市绿色容器。

一方面,城市扩张侵占郊区原有耕地和基本农田,同时城市生态环境质量的改善要求城市中尽可能多地建设绿地,这使得北京土地利用中的农业生产用地、城市绿地和城市建设用地之间彼此侵占、彼此制约,造成矛盾。另一方面,国内外实践经验显示,以绿化隔离带(greenbelt)为代表的传统规划战略无法引导正确的城市扩展模式[10~12]。北京市生态安全格局将农田作为其有机组成部分[14],并确定不同区域内耕地和基本农田的主导功能,制定相应的生态保护导则,提出有利于生态过程和农业生产过程的管理方法[32]。因此根据北京市生态安全格局,以土地节约集约、农用地多功能化为目标,结合城市功能布局,在城市扩张所带来的农用地、建设用地、绿地冲突最激烈的农田地区建立农田林网。

林网种植宽幅宜达50m(内含慢行交通系统及灌渠),种植柿树、核桃、板栗、枣树、山荆子、山楂、海棠果等乡土果树,满足农业生产需要;保留田地网格,作为将来城市发展的预留街区,长、宽为60~100m;未来在现有农田林网中发展30~50m道路系统(图4)。

  图4 | 农田林网布局(左)及单元示意(右)

Fig.4 Structure (left) and unit (right) of agroforestry

3.2  北京百万亩造林的土地利用潜力分析

以上三种造林模式是理想状态下的空间格局,能否在现有的土地利用状况下落实,还需要针对现状和行政管理的可行性,作进一步的落地的潜在可能性分析(简称“潜力分析”)。潜力分析及绿化空间落地体现了生态价值和对实际地块情况的综合考虑。根据北京市国土资源局2010年年度土地变更调查数据、土地利用规划(2004—2020)数据特点,划分为保留、改造和潜力三类(表1)。其中,“改造”地类是指通过适当拆迁地块,将宏观生态用地布局与微观生态设计改造相结合,尽量减少人类活动对生态安全的影响,在微观尺度形成以绿化质量为重、达到减少绿化面积仍实现关键生态价值的设计手法。“保留”地类则是因本身已具有生态系统服务价值和基础设施的原因而予以保持。“潜力”地类则是指可用于规模绿化的土地类型。

  表1 | 基于土地利用类型的绿化实施潜力

Tab.1 Greening implementation potential based on land use type

根据潜力分析,将生态廊道网络、游憩廊道网络和农田林网模式以土地斑块(行政部门管理土地的基本单元)的形式落实在北京小平原区(图5)。形成以水系为核心的生态廊道网络、以城镇用地斑块为基础的游憩绿道网络和以农田为基底的农田林网的绿化造林格局。

  图5 | 基于生态安全格局的绿化造林空间落实(以用地斑块为单元)

Fig.5 Implementation of greening and afforestation based on ecological security pattern (taking land use patches as units)

4

 结果与讨论

综上分析,基于生态安全格局的北京城市大规模绿化(平原区)包含保留用地类型124.40km2;改造用地类型180.14km2;农田林网潜力面积1523.55km2;生态、游憩潜力面积121.06km2。从而形成具有生产、调节、生物多样性保护和文化及游憩等综合生态系统服务功能的生态基础设施。

基于生态安全格局的新增绿化空间落地能够实现以下生态系统服务:通过河流生态廊道的建设,提升河流自身的水净化能力[33];通过河流廊道的建设和地下水回补区的修复,可直接增加可透水表面积233.3km2,实现雨水径流的消减,减少内涝[34],直接有效地回补地下水[35];通过重要栖息地的恢复和重要生物廊道的贯通能直接增加生物栖息地和生物廊道439.3km2,将有效提高平原区生物多样性[36];新增绿化空间将改变平原区、特别是城市集中建设区的生态建设空间模式,可望有效降低城市热岛效应并对改善空气质量有积极作用[37];基于生态安全格局的网络式的绿化空间建设,能直接增加连续性市民户外游憩空间面积366.7km2,同时使得绿地布局更为均衡,在新增绿地公园基础上还有效地把各个公园串联起来,形成一个游憩网络,增强了绿地系统整体的可达性;平原区新增绿化空间的落实,还能有效应对城市蔓延,引导建设用地理性增长,有效提高周边500~1000m范围内土地的经济价值,带动周边酒店、商住等物业发展。

2012年年底,“北京平原区新增百万亩造林工程”已实现造林166.67km2(25万亩),2016年完成造林共计700km2(105)万亩。通过新增百万亩林地工程在市域尺度上初步落实了生态安全格局的构建,并结合生态化设计,在微观尺度上转变传统的植树造林方式,最终形成绿量与绿质并重的城市绿化。

当然,现实问题不容忽视,受到已有的城市建设和既定发展规划的限制,有些较为关键的区域会出现“红绿之争”,对于本文提出的方案中与建设用地(包含规划建设用地)冲突的地块,除阻碍关键性生态过程的违规建设用地予以调整外,规划建设用地予以保留和改造;规划腾退建设用地则可以分期实施拆迁,退红还绿;对于不宜拆迁的地块可以通过生态设计和管理来尽量减少人类活动对生态过程的影响,将宏观生态用地布局与微观生态设计改造相结合,综合解决问题。对于规划的基本农田,本方案研究并未考虑基本农田的一些具体规定的束缚(因为笔者认为这些规定本质上不一定正确,单一的没有林木和湿地的大面积农田不一定比具有更丰富的景观元素的生态化农田更丰产和可持续),但在实际操作过程中,则结合空间布局,在政策允许范围内适当实施退耕还林。必须指出的是,由于种种原因,本文所提出的理想的城市大型绿地建设方案,在实际中只得到了部分的实现,即使如此,希望其中的一些方法和模式,仍然可以为今后北京市或其他城市的类似工作提供参考。

( 感谢《北京市新增百万亩生态用地空间落实研究》项目组李迪华、袁弘、张维、汪少群、徐典、洪敏、王小兵、侯跃、黄超、孙姝、张婷婷、王果、马巍、马晓明等。)


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