城市棕地再利用的生態景觀修復研究
——以長沙新生水泥廠采石坑為例

張劍飛 沈守云

棕地（Brownfield）一詞最早于1980年美國國會通過的《綜合環境應對、補償與責任法案》中出現，隨后其概念在不同國家、地區有不同的闡述，但其所指范圍基本一致，即包含廢棄鋼鐵廠、采石場、礦山、軍事設施、垃圾填埋場等用地，均屬于被開發過的土地，并且都屬于廢棄地塊，用地性質涉及工業、商業、倉儲、基礎設施等。伴隨城鎮化進程的不斷推進，適宜再利用的城市棕地又應同時具備以下特點：再開發可以帶來一定的經濟效益；可以適當改善生態環境；地塊具備可再開發利用的條件[1]。

針對棕地的生態修復，國際上比較普遍并有成功先例的方法主要為2種：1）改變棕地的用地性質，將棕地的土地屬性變為城市公園綠地，對棕地本身生態破壞較大的區域，以城市建設的思路，將其納入到公園不同功能分區進行建設。如德國杜伊斯堡公園，直接將棕地中的工業設施、工業場址改造為不同性質的游戲、冥想、休閑空間，至于生態系統的修復則完全交給大自然，不做額外的人為干涉。2）針對棕地生態破壞區域，通過土壤換填、改變土壤性質等方式，使受污染的土地再次具備植物生長的條件，然后根據需要進行景觀生態種植設計與施工，完全改變棕地原有的狀況。如英國倫敦伊麗莎白女王奧運公園，之前是倫敦東端的一個工業區和垃圾傾倒場，在將工業用地轉化為公園綠地的前提下，該項目面臨的首要問題就是如何通過有效的生態措施，改良土壤受污染的現狀，使其適合植被的生長，為建設區域共享綠地奠定前提條件。最終，在生態學家、植物學家、風景園林專家等多學科專業人士的共同努力下，該區域土壤性質得到根本轉變，同時實現了低成本養護、仿自然生境生態系統的構建，最終實現了為周邊區域提供共享綠色空間的設計目標。

伴隨著我國城市化進程的進一步推進與城市產業的優化轉型，資源型城市如太原、黃石等區域騰空出許多城市棕地。目前中國針對此類城市棕地，多以改良原有土壤性質、進行景觀生態再修復的手段進行再利用[2]。2017年《住房和城鄉建設部關于加強生態修復、城市修補工作的指導思想》將廢棄地的生態景觀修復列為修復城市生態、改善生態功能的核心內容[3]。但是對于采石坑、礦坑等區域遺留下來的巨型高陡峭受損山體，至多針對重要的核心景觀節點，采取局部垂直綠化的方式進行人工干涉。由于垂直綠化對于后期養護管理如定期增加營養液、穩定的供水等方面有一定要求，大多數此類工程因養護經費高等，實施效果都不太好。

因此，針對此類城市棕地中遺留的巨型高陡峭受損山體的生態修復與覆綠的研究具有較為實用、普遍的行業意義。筆者以本人負責的實際項目為研究對象，從植物的屬性甄選、實施技術的打樣對比等方面進行了實踐研究，提出以無土生長、適應性強、養護成本低為目標導向，并在無土生態修復、低成本養護等方面取得了初步效果。

1 長沙新生水泥廠采石坑再利用項目概況

長沙新生水泥廠采石坑旅游開發項目屬于城市棕地再利用的一種典型類型。以湘江新區為投資主體，完成了采石坑片區旅游開發主體建筑“冰雪世界”等相關設施的建設（圖1）。該采石坑位于長沙市岳麓區坪塘鎮山塘村，原為長沙新生水泥廠，是歷經50多年開采遺留下來的，深約100 m，長440 m，寬350 m，上口面積達18 hm2，底平面面積約為15 hm2。采石坑坑底西高東底，最低標高為－41 m、坑口標高為 53 m，坑壁坡度為 80°～90°。采石坑經多年采集爆破，坑壁部分巖體松動，整體地形地貌無規則。為實現場地整體旅游項目冰雪世界的再開發，針對部分存在安全隱患的巖體進行了工程加固，加固措施以格構梁支護結構和垂直混凝土擋墻2種類型為主。本項目由于工程加固面積大，且集中分布在主體建筑主視景面的東側，如何對采石坑現有景觀面貌進行合理、有效的形象處理是該項目的關鍵。

2 生態景觀修復原則

針對場地情況，設計方提出了2個生態景觀修復的基本原則。一是生態原則，即對現狀坑壁分布情況按光照、溫度、濕度等條件進行分類，提出采用生物修復的措施進行生態景觀修復，力圖實現修復的最佳效果和最低耗費。二是工業遺跡保護原則，即強調對采石坑工業景觀面貌背后城市文明進程的記憶與文化的關注，并以傳統造園因地制宜、寫意山水的理念構筑場地整體的景觀面貌。

3 采石坑景觀元素特征分類及設計影響分析

通過現場調研、三維立體掃描等方法對采石坑現場的景觀元素進行了特征分類（表1）。

4 生態景觀修復的技術措施

根據上述修復原則和場地特征的具體情況，生態景觀修復的技術措施從植物材料的選擇與運用、景觀效果的經營與創造、工程養護成本的控制3個方面進行落實，重點突出措施的技術可操作性、成本節約性和原生場地的特征性。

4.1 植物材料的選擇與運用

根據景觀元素的特征分類，確定以結構性工程護坡、擋墻的陡峭區域（坡度＞80°）的生態景觀覆綠為本項目的核心難點，對其考慮有四：1）此區域面積廣，坡度均大于80°，沒有土壤附著面，無法采用技術相對成熟、運用較廣的客土噴播方式進行常規植物材料的覆綠工程施工；2）如采用立體綠化的方式，則需要在現狀基層上安裝龍骨、增加種植槽等前置措施，不僅大大增加了工程成本，而且采石坑坑口距坑底近100 m的高差和坑底常年有水的現狀，也增加了常規施工的難度；3）如采用無干預的自然生態修復方式，則所需時間漫長，無法滿足“冰雪世界”主題游樂開發對景觀效果的時限控制需求；4）如采用諸如人工假山塑石等方式，構建培土區域，同時確保視覺效果，其基礎的工程建設成本極高。鑒于此，該區域植物材料的選擇要突出無土生長這方面的性能。

通過植物性能的篩選，選定苔蘚植物作為該區域的植物材料，其突出特點表現在5個方面：1）種類多。作為自然界先鋒植物的苔蘚是僅次于種子植物的高等植物，其種類豐富，分布廣泛，全球共有20 300余種，其中蘚(mosses)有14 000余種，苔(liverworts)6 000余種，角苔(homworts)300余種，中國有苔蘚植物3 400余種[4]。2）適應性強。因特殊的生理適應機能，苔蘚能在高寒、高溫、干旱、弱光等環境中生長繁衍，能長期忍受干燥和陽光直射，能生活在裸露的巖石上[5]。3）繁殖快。苔蘚具有強大的無性繁殖能力和耐寒能力，使用成本較低[6]。4）無病蟲害。因其營養成分低和次生代謝產物具有昆蟲拒食活性，少有被昆蟲攝食[7]。5）生物結皮。苔蘚一旦定居，會加速物質風化速度并累積風塵物質，從而提高土壤的形成速度，當有機層達到足夠厚度時，草本和木本植物便可隨之入侵生長，進而自發形成一個復合的生物土壤層，實現生物技術的生態修復[8]。

在此基礎上，選擇大灰蘚Hypnum plumaeforme（耐高溫干旱）、小羽蘚Haplocladium microphyllum（ 喜陰濕）、東亞砂蘚Racomitrium japonicum（適應性強）等種類分別運用在不同光照面的工程護坡墻體上，并通過適當的混合配置，提高不同墻體所在區域小氣候的適應性。苔蘚與墻體的粘結有2種，即通過粘結劑將模塊化培養好的苔蘚直接黏貼到目標墻體上，以及將苔蘚孢子體與復合粘結劑混合后噴灑到目標墻體。通過打樣示范，2種方式各有優缺點（表2，圖2）。通過比較，設計方建議選擇方式二，以求實施效果的自然。但在實施過程中，考慮到項目運營周期等綜合因素，業主選擇了方式一（圖3）。

4.2 景觀效果的經營與創造

采石坑遺留下來的巨大山水空間，為毗鄰的主體建筑提供了互為關照的場所背景，從建筑內部觀賞這處工業遺址的山水風景，觀賞視角主要是自西向東，宋代畫家郭熙“山得水而活”“水以山為面”的山水畫論述是這片風景最貼切的寫照。在生態修復的基礎上，場地景觀空間氛圍的營造以寫意山水畫的創作理念為指導，把采石坑觀賞視域范圍內自北向南的環形界面，以“咫尺之內，而瞻萬里之遙；方寸之中，乃辨千尋之峻”[9]的手法，進行立面的景觀創作，將完全保留的原生巖石山體、人工加固并生態覆綠的山體統籌經營，以黑松Pinus thunbergii為點景，水杉Metasequoia glyptostroboides、黃金間碧 竹Bambusa vulgaris‘Vittata’為 素材進行純林背景的表達，同時突出了坑壁立面山體的主次之分，形成了“主峰最宜高聳，客山需是奔趨”的景觀效果（圖4）。

4.3 工程養護技術及成本的控制

該項目在工程施工及日常養護中，與一般的處理方法相比，體現了較強的成本控制意識，這也是業主單位需要的。傳統邊坡生態修復有客土噴播、立體綠化兩類常用的措施，通常有坡度控制、龍骨支護、載體安裝等要求，其全流程的綜合成本較高，而且有后期苗木養護與更換的持續成本支出。因此，本項目在設計之初，綜合考慮坑壁坡度陡、無土、項目交付后游客不進入采石坑內等條件，制定了2項技術措施：1）苔蘚鋪貼后1個月內，在其表面覆蓋遮陽網適當減少蒸發，確保蘚體穩定生長；2）以橫向滴管數量/縱向滴灌量約為4:1的比例，搭建相對均質的網狀滴灌系統，保證高陡峭邊坡滴灌系統的全覆蓋。因此，在苔蘚實現穩定生長的基礎上，其成為其他植物種類的生長基質，實現場地生態修復的人工培育型的自然演替。

表2 苔蘚施工方式特征對照

項目的綜合成本主要包括蘚體材料費、滴灌系統費、施工措施費以及相關工程通用費用。由于苔蘚作為生態系統中先鋒材料的特殊性，不需要植物材料的更換、補植。因此，對比傳統的生態修復措施，本案具有明顯的成本優勢。

5 實施效果及評價

項目從2019年7月份開始，經過近6個月的全面有效施工，完成了工程進度（圖5～6），確保了“冰雪世界”主題游樂場所的順利開園，初步實現了設計目標。回顧本案設計、施工的全流程，盡管由于多種原因，實施過程中簡化了部分設計，但從生態修復層面，對當下城鎮化進程中的棕地修復仍具有以下3個方面的啟發：

1）苔蘚不僅適合小范圍的藝術性庭院點綴，更以其先鋒性的植物特征，適合城市棕地再利用過程中復雜、貧瘠環境下的生態景觀修復，實現以苔蘚為生長基質的生境改良，為多種植被的自發性共生提供基礎。

2）苔蘚作為貧瘠環境下生態修復的園林植物，相較現行其他幾種垂直覆綠的生態措施，具有一定的成本優勢。

3）對于苔蘚的人工培育技術仍有進一步提升的空間。項目實施過程中，采用了目前市場上可以找到的相對成活率最高的人工培育品，其規格為50 cm×50 cm的標準模塊。對比園林草坪的人工培育技術，苔蘚作為新興的園林植物，在培育規格（如草坪類草毯）、種類遴選等方面仍具有較大的提升空間。

6 結語

苔蘚作為植物材料的景觀運用，目前在風景園林領域幾乎集中在小型庭院的藝術點綴等方面，其先鋒性的生態特征并未發揮。本案以長沙新生水泥廠礦坑為例，在對礦坑現狀巖壁的坡比、受光情況等條件進行調研分析的基礎上，提出以苔蘚類先鋒植物為生態修復的介質，實現城市棕地再生的可持續發展目標。礦坑廢棄地的再利用是城市棕地利用的一種典型類型，以棕地生態修復技術為切入點，進行其場地的景觀效果營造，具有操作層面的實踐意義。作為理論上可行的實踐嘗試，本案盡管在打樣、實施的近期階段初步實現了設計的既定目標，但長期的生態效果仍有待進一步的跟蹤研究。

注：圖片均由作者自攝自繪。