張 昪
殷利華*
趙紀軍
生態修復是指在生態學原理指導下,以生物修復為基礎,結合各種物理、化學以及工程技術措施修復手段,通過優化組合,高效低耗地綜合修復污染環境[1],復原原生生態系統的多樣性及動態過程,使之達到曾經自然或者新自然的狀態[2]。歐美等發達國家對水體、生境、棕地等污染或破壞場地的生態修復實踐起步較早,并通過制定法律、法規和行業標準,推進技術創新和多方參與等取得了較大的成效[3-4]。“大力推進城市生態修復,逐步恢復城市自然生態”成為中國目前城市轉型發展時期城市建設的重要目標[5]。總結國內外優秀生態修復案例的成功經驗、不足之處、特征規律和發展趨勢,對推動我國生態修復實踐的有效開展具有參考價值。
作為國際風景園林界權威獎項之一的美國風景園林師協會(American Society of Landscape Architects,ASLA)基于評審的專業性、綜合性和高水準性創立的“專業獎”(Professional Awards),不僅代表著當前風景園林領域領先的規劃與設計實踐成果,也是展示風景園林最新動態和未來發展方向較直觀的一個窗口。本文以2007—2017年ASLA網站公布的共計409個專業組獲獎項目為基礎資料[6],通過案例分析法、文獻聚類統計分析法、內容分析法,篩選出五大類項目①中共61個以修復環境污染為核心的生態修復類獲獎項目作為本文研究對象,其中實踐類項目(包括綜合設計類、住宅設計類、分析與規劃類和地標獎)共52項,理論類項目(包括交流類、研究類)共9項(表1)。
按照主要修復對象,2007—2017年,ASLA專業組獲獎作品中生態修復實踐類項目可分為水體修復項目、生境修復項目和棕地修復項目三大類。
水體修復項目共18個(表2),主要是修復受污染的湖泊、河流和濕地水體。水體修復類項目的一般流程為:首先依據實地調查與計算機模擬等的結果,對場地進行適應性的地形整理,如拆除渠化河道,恢復自然河道形態;其次以生物修復技術為核心,結合污染源控制凈化水質,并進一步恢復水體的多樣性;最后借助管網建設、改變用地、完善體系和拓展研究4個方面的管理措施長期維護項目成果。
以路易斯安那巴吞魯日河流規劃(2016)為例,項目為解決場地湖泊消退、水質惡化的問題,由風景園林師與當地地理學家、歷史學家合作,進行場地的文化、歷史調查與原始區域生態學分析,并對比歷史水質,確定湖邊排放口的營養物含量和點源污染物負荷。選擇在湖泊排水口設置沉淀池處理污水,控制入湖污染源,開挖湖泊,利用挖方塑造湖岸地形(圖1),恢復湖泊濕地和其他多種原生景觀類型,塑造多樣化的生物棲息地。項目還設立了分別以水質、交通、娛樂為重心的分階段治理策略框架,對修復過程進行系統籌劃管理。
生境修復項目共20個(表3),主要包括修復受破壞的濕地、森林、生態敏感區、濱海鹽堿地,以及由于生物入侵及自然災害等破壞的生物棲息地,恢復動物多樣性等。生境修復類項目的一般流程為:首先控制對生境造成擾動的人為因素或自然因素,降低干擾和開發的影響程度;其次通過人工輔助措施恢復場地自然過程,并在此基礎上恢復生物多樣性。生境修復類項目中的主要管理措施有持續跟蹤、立法保障和經驗推廣等。
以密爾沃基市梅諾米尼山谷荒野恢復項目(2011)為例,項目首先研究場地歷史上的河道、水文條件和歷史植被,評估歷史自然條件與當前潛力之間的聯系;進而選擇現狀評估參考點,幫助確立計劃恢復的棲息地在長期條件下的生物多樣性數量和結構目標;隨后從動物對棲息地條件的需求入手,選擇恢復的棲息地類型;進而模擬分析地形、太陽光照、降雨模式等選擇植物群落的組成、生長時序以及相應的土方措施(圖2);最后分析現有植物條件,研究在不同社區類型中可適用的本土植物種類并提出植物管理措施。

圖1 路易斯安那巴吞魯日河流規劃的水體修復策略(引自https://www.asla.org/2016awards/172896.html)②

圖2 密爾沃基市梅諾米尼山谷荒野恢復項目的時序性修復策略示例(引自https://www.asla.org/2011awards/436.html)③

表1 2007—2017年ASLA專業組生態修復類獲獎項目數量統計(項)
棕地修復項目共14個(表4),主要關注修復工業廢棄地、垃圾填埋場等。修復污染土、解決土壤退化是棕地修復項目的核心,在此基礎上模擬自然演替是恢復場地生態環境的重要措施,對設施與空間進行再利用可提升場地綜合品質。棕地修復中的管理措施類型較多,主要包括公共參與、全周期管理、多方協調和制定標準等。
以曼谷都市森林項目(2016)中的全周期管理為例:在將垃圾填埋場恢復為城市森林的過程中,項目初期,對種植土壤進行分級,使用人工混合的有機土壤工程護坡,為新的城市森林提供適宜的種植培養基和地形(圖3)。項目中期,設計方首先根據演替速率和地表水平生長條件對樹種的分布仔細分組;其次通過監測植物覆蓋度、水分含量和營養水平,控制創造多層森林冠層;同時結合土壤分級、水環境特征和地形設計,降低環境溫度,增加濕度,控制樹冠高度,從而使森林恢復依照自然演替進行。項目后期,主要通過預測模型或對成熟林地開展輪伐林業,進行長期持續的維護管理。
除以上52個實踐類生態修復項目之外,另有5個以生態修復為核心的交流類項目和4個研究類項目獲獎(表5)。理論類項目主要側重主體特性研究、修復過程記錄以及經驗總結推廣。
由于環境遭受破壞的原因多樣,且修復污染環境、復原原生生態系統的多樣性及動態過程需綜合恢復場地內多個生態要素,因此生態修復類項目要求設計方能充分地掌握和運用生態學的基本原理和知識,借助適當的評估方法指導制定修復計劃。

圖3 曼谷都市森林項目的修復過程(引自https://www.asla.org/2016awards/172029.html)④

表2 水體修復類獲獎項目概況
通過對獲獎項目的分析發現,群落的穩定性、物種間的共生關系、生態系統中的物質循環,以及自然演替等生態學基本原理最常應用,且基本貫穿設計的整個過程。項目通常借助生態脆弱性評價,科學識別生態系統脆弱性的成因機制及其變化規律,明確生態保護及恢復方向[7],如識別瀕危物種、生態脆弱區、生態敏感區、重要棲息地、核心區和緩沖區等,詹姆斯·克拉克森環境探索中心、鰲鼓濕地森林公園總體規劃、加爾維斯頓島國家公園堰洲島防災規劃項目(表3)均為代表案例。
在場地各要素有機聯系的基礎上進行系統性的生態修復,還需要借助多個學科的知識基礎與專業技術。水體修復前期進行的場地調查,就常常由多學科的專業人士共同完成。風景園林師、水質科學家、濕地生物學家、水文工程師、建筑師和開發人員等參與調查,對水文形態、流域環境、預期開發影響、土地征用開發的市場評估與收購策略等進行充分研究,如吳淞濱水景觀基礎設施建設試點工程、洛杉磯市鐵道場改造可行性研究(表2)項目等。
現代技術的發展也為生態修復提供了更多可利用的專業工具。以計算機模擬的廣泛應用為例,計算機模擬計算可幫助風景園林師基于模擬結果展開設計,并進行方案彈性調整。如水體修復中對水流的停留時間、流量、流速進行模擬,有助于分級調控水流速度和流量,避免汛期積水過量留滯。模擬計算擬建濕地的類型、數量、承載量,可確保濕地充分處理流入的污水。對流域進行一維和二維的水力模擬和洪泛模擬研究,可幫助預測不同降雨條件下的水道形式和洪泛區域范圍,如蓮花湖國家濕地公園、新加坡碧山宏茂橋項目(表2)。計算機還可模擬場地的微氣候、全年平均天氣條件及極端氣候條件下的影響,并借助地理空間信息對地形、水文進行綜合分析和推測性計劃,幫助認知場地的生態退化過程。代表項目有休斯敦2015年紀念公園規劃方案、美國科羅拉多州洛基山區景觀修復、巴塔哥尼亞荒野進行低干預保護項目(表3)。
除進行生態修復之外,多數項目還需要滿足當地居民與社區的觀賞、游憩、科普等公共需求。因此項目還兼具藝術性、實用性、教育性等特征。
在凈化水體的過程中,通過恢復灘涂洼地、設置多級梯田等地形處理使水體增氧,促進污染物沉降,再借助微生物去除水體中富含的營養物質,栽種多種具有觀賞價值的濕地植物或增設人工植床吸收、降解沉淀中的污染物。在控制水體污染源時,根據污染強度、生態功能和人工干擾程度等的分級分類,設置梯田、濕地、溪流、小型口袋公園和積水洼地等多種生態基礎設施,不僅形成一系列不同容量的保水區和凈化區,而且與雨水管理結合,進一步恢復場地水循環的生態過程,營造了多樣的場地景觀。在濱海鹽堿地生境的修復中,挖筑大小不一的池塘或洼地,模擬營造場地自發形成的植物群落,借助潮水留存、季節性雨水沖洗和過濾、植物吸收等自然過程改善鹽堿土壤,恢復棲息地環境,同時也塑造了特色景觀。如表2中的洛杉磯河道振興計劃、微山湖國家濕地公園和六盤水明湖濕地公園項目等。

表3 生境修復類獲獎項目概況
從項目成功經驗可以看出,地形、水體、植物不僅是場地中生態過程的參與要素,也是實現場地其他功能的參與要素;塑造地形、恢復水體與植被的過程,更是景觀營造的過程。基于生態學及相關學科的知識基礎,通過地形塑造、水體恢復和植物配置,既實現修復生態環境的首要目的,又兼顧審美與使用需求,借助設計賦予場地特性,激發場地活力,是近10年來生態修復項目中科學與藝術相互協調的主要路徑。借助同一要素實現多重功能,則反映了生態學的復雜性、動態性與景觀設計的藝術性、創造性的思維融合。
理論類項目的頻頻獲獎,表明ASLA同樣注重生態修復經驗的總結與推廣。如通過生態修復實踐記錄與經驗總結、生物生態習性與場地修復之間動態關系的研究,以及森林、河流的生態過程研究等,為設計師提供直接參考的資料手冊,從而“有助于選擇和實施針對特定場地和污染物特征的適用性技術[8]”;或通過詳細整理植物開花時間、落葉模式等季節性特征,以及動物遷徙等具有時間規律的現象,建立可持續映射生態過程的“地圖集”,使設計者更加充分地了解場地的生態時序特征,從而指導設計決策。代表項目有表5中的生態地圖項目。
另外,創辦學術雜志、成立專門機構等,則為設計師與生態學家搭建了交流平臺,推動生態修復理論總結與實踐開展的相互促進。代表案例如表5中的《生態修復》雜志項目。
綜合61個案例來看,實踐類項目涉及我國場地17項,占總項目數量的27.9%,說明我國是生態修復中的主要陣營之一,其中水體修復類占同類項目數量的61%,生境修復類和棕地修復類分別占同類項目中的20%、14.3%,說明水體修復有更多的國內成功案例可以借鑒。理論類沒有我國研究者的項目獲獎。
我國大陸設計團隊領銜或參與的項目獲得11項獎項,占17個中國獲獎項目(含港澳臺)的64.7%,但僅占國際總獲獎項目數的18%,說明我國土人設計/北京大學研究生院、清華大學、北京林業大學等設計團隊具有較高的國際設計水準,但總體與國際知名生態修復類設計團隊如SWA、Reed Hilderbrand等,還存在較明顯的差距,尤其我國在理論研究方面還有非常大的努力空間。
結合統計分析與內容解讀,總結2007—2017年生態修復項目的發展趨勢主要表現為以下幾方面。1)項目目標逐漸由單一至復合,即獲獎項目逐漸由通過限制利用或禁用人工強烈干預進行生態環境修復的單一目標,拓展到以生態修復為核心,并通過管理措施實現科普教育、區域振興、推廣研究、制定標準等的復合目標。前者如早期的巨人森林的恢復項目、奧龍戈牧羊場保護總體規劃等,后者則在近年不同類別的生態修復獲獎項目中多見。這一趨勢也是2009年以來隨著生態都市主義思潮的發展,風景園林設計密切關注生態問題與社會問題的具體體現。2)各場地修復案例都具有其自身的獨特性,但多遵循動態、漸進的生態恢復原則。因此,依據生態學原理,把握修復中的過程性設計是生態修復的核心。3)立足于景觀設計的專業視角修復生態環境,不僅需要專業知識與技術的融會貫通,還需要創造性的環境再造與提升。場地需應對和解決的問題具有相似性,但依賴技術、移植措施或復制元素則使設計失去其藝術上的獨創性和突破性,呈現出相像的設計成果,因此需以規避。

表4 棕地修復類獲獎項目概況

表5 理論類獲獎項目概況
首先,以生態修復需以“復原原生生態系統的多樣性及動態過程,使之達到曾經自然或者新自然的狀態”為標準度量,生態修復類項目不能僅僅滿足于由受破壞場地到自然場地的表象變化,更應該追求修復后場地在適度人為干預、自然做功狀態下的長期自我維持能力[9]。部分項目中使用梯田恢復水體的措施,雖然可以發揮適度的修復作用,但是也帶來了裝飾與隱喻作用下農業生產對場地的二次介入[10];部分項目在建成后仍需要大量管理投入以維持地形及植被等[11],則說明設計方案本身可進一步提升可持續性。
其次,在上述ASLA獲獎作品中,僅有2015年哈德遜彈性濱河公園項目通過與SITES⑤合作,完善場地在生態、經濟和社會可持續性等方面的評估標準。可以看出,雖然ASLA獲獎作品均為建成后項目,能夠獲此獎項說明項目固有獨到之處,但在建成效果方面,仍然較為缺少能夠伴隨長期管理過程的、有效的、具有示范作用的績效評價機制。這一問題普遍存在于生態修復類項目中[12],利用技術工具進行后期評估[13]以及引入針對性的建成環境使用后評價機制(POE)等或可提供解決思路。
縱觀2007—2017年獲獎項目,其分布多數集中在發達國家,對于需兼顧經濟發展、技術條件與管理機制尚不完善的發展中國家來說,具有啟發和示范作用的典型案例略顯不足。但參照這些已有的ASLA獲獎項目的經驗和啟示,目前我國推進生態修復的過程中還需要進一步深化前期對于生態過程的調查研究與模擬分析,加強多方參與,延長管理周期,并注重項目實踐技術、過程、研究成果等的積累與轉化。借助實踐與研究的相互促進,推動生態修復框架體系建立、完善和充實,進而為解決更加復雜的場地問題提供理論與技術支持。
注釋:
① ASLA專業獎沿襲歷來獎項分類的方式,設立:綜合設計獎(General Design Category)、住宅設計獎(Residential Design Category)、分析與規劃類(Analysis and Planning Category)、研究獎(Research Category)、交流獎(Communication Category)和地標獎(The Landmark Award)5類。其中地標獎為一獎一作,其他獎項均分別設立一個杰出獎(Excellence Award)和若干榮譽獎(Honor Award)。各獎項均有可能出現空缺。
② 引自American Landscape Architecture Society,2016 ASLA Professional Awards,Baton Rouge Lakes: Restoring a Louisiana Landmark from Ecological Collapse to Cultural Sanctuary。
③ 引自American Landscape Architecture Society,2011 ASLA Professional Awards,Making a Wild Place in Milwaukee's Urban Menomonee Valley.
④ 引自American Landscape Architecture Society,2016 ASLA Professional Awards,The Metro-Forest Project。
⑤ 即可持續場地行動計劃(The Sustainable Sites InitiativeTM,SITES),一種可持續風景園林設計的評價工具,可以為將可持續作為目標的場地設計提供指南、標準和評級方法。參見http://www.sustainablesites.org/。