公園城市視角下的城市自然系統整體修復策略研究
——以成都市東進區域為例

王宏達

李方正

李 雄

劉志成*

城市化進程的推進及城市問題的演化使人們對待城市中自然要素的認知觀念發生改變。中國自20世紀80年代末以來，先后開展進行了衛生城市、山水城市、宜居城市、園林城市、生態城市、森林城市、生態園林城市等多個城市發展理念，對我國城市可持續發展與建設形成了科學有效的推動。2018年初，習近平總書記視察成都天府新區時首次提出公園城市概念，成為適應新時代城市生態環境發展形勢及需求的新階段[1]。

公園城市注重將自然要素與城市系統耦合，其空間層次包括市域生態區、城市開發邊界區、城市建成區，對應山水林田湖草整體化、城鄉風景統籌郊野公園化、城區綠色空間宜居公園化三層城市自然關系，并注重提升生態服務功能。

1 生態修復研究進展

既往實踐中對生態修復的認知多專指修復技術，主要集中于礦山治理、鹽堿地修復、棕地修復、棲息地恢復、河湖濕地恢復等領域[2-3]，強調以既發生態問題為導向，以單要素為對象，聚焦生態破壞狀態探討工法技術。

當前理論研究中多將生態修復技術與自然系統保護恢復統籌考慮，關注生態系統結構、過程和功能的修復。國際典型思潮有再野化、基于自然的解決方案(Nature-Based Solutions，NBS)等，其中再野化旨在應對人類活動造成的景觀去野化及物種單一化問題[4]；NBS旨在應對氣候變化、生態系統退化等問題[5]。國內典型思潮有山水林田湖草沙一體化保護修復、國土空間生態修復等，前者源自習總書記2013年提出的“山水林田湖生命共同體”，后在全國生態環境保護大會及十九大報告中納入草和沙[6]；后者源自我國系列大型生態建設工程，近年在國土空間規劃的影響下成為對生態修復的新認知[7]。

2 公園城市自然系統修復的特征要點

城市生態系統是由社會、經濟、自然3項亞系統組成的復合生態系統[8]，本研究以自然系統為對象，同時關注其與社會、經濟系統間的權衡協同關系。參照再野化理論中關注生態系統復雜性、注重以過程導向使生態系統達到自我維持狀態的思路[9]；吸收NBS采用自然力量使自然系統恢復至穩定健康狀態并從中獲益的理念[10]；融合山水林田湖草沙一體化保護修復中對全要素統一保護修復、統一部署國家工程的措施[11]；借鑒國土空間修復中突破局地工程、強調國土自然資源保護利用、生態系統過程耦合、區域尺度空間協同的邏輯[12]；結合公園城市空間特征，明確了公園城市自然系統整體修復的四方面要點。

2.1 修復對象：從單項要素到復合系統

不同于傳統實踐中以森林、棕地等單項要素為對象進行既發受損修復的現象，公園城市自然系統修復強調全自然要素及其與社會經濟系統間關系的整體修復，并注重潛在風險的預判。

2.2 修復范圍：從項目紅線到市域地理單元

公園城市自然系統修復范圍根據公園城市生態空間層級而定，包括全域行政區劃范圍、流域山脈等地理單元范圍、城區組團范圍3個層次，能夠彈性協調城市管理、自然過程、人類活動的承載空間，避免生態基質及自然過程被項目紅線截斷的現象。

2.3 修復內容：從要素狀態到生態過程與服務功能

復合生態系統注重自然系統內部運轉過程及其與社會經濟系統間的交互過程，相關學科研究重點也從狀態轉向過程、機制、服務功能與人類福祉，公園城市自然系統修復需突破存量增加、質量提升等資源狀態修復的局限，關注以自然手段介入改善生態過程，在發揮生態功能的同時兼具社會功能和服務價值。

2.4 修復方法：從工法技術到量化評估指引策略

公園城市自然系統修復注重以量化方式進行全局評估與修復，強調將理論研究與實際實施相結合，將專項修復工法技術與全局評估修復進行耦合，利用多重科學工具與評估模型指導具體修復策略的落位與實施。

3 公園城市自然系統整體修復框架

歸納現有山水林田湖草沙一體化保護修復理論，對目標-評估-策略-工法-維護[13]、問題識別-路徑策略-工程試點[14]、目標-格局優化管控-工程工法[15]、問題識別-區域劃分-明確對象-評估方法[16]等框架進行整合，借鑒現有國土空間生態修復研究中的摸清家底-明確目標-謀劃格局-布置行動-實施保障[17]等框架，針對公園城市建設管理方式適應性調整，形成由根源對象確定-生態問題識別-策略路徑構建-項目實施引導組成的公園城市自然系統整體修復框架(圖1)。其中根源對象確定旨在分析區域自然系統受損的根本矛盾；生態問題識別旨在按矛盾方向將問題分類具體化與空間落位；策略路徑構建旨在按從整體到局部的操作邏輯為問題構建解決方案庫集；項目引導實施旨在將策略按照空間區域整合形成項目庫集并對接實際管理運行方式。

圖1 公園城市自然系統整體修復體系框架

3.1 第一步：根源對象確定

基于山水林田湖草沙一體化保護修復理論對單項自然要素整合，注重其關聯性與系統性，形成資源狀態層級，即自然系統的物質本體及其受社會經濟系統脅迫所形成的狀態；借鑒NBS與再野化理論從機理層面對持續發生的生態過程進行修復的思路，形成生態過程層級，即自然系統的自運轉及其與社會經濟系統間的交互；結合公園城市中強調人本福祉的理念，形成服務功能層級，即自然系統對社會經濟系統的效益輸出。資源狀態作為本底為生態過程的發生和服務功能的輸出提供載體；生態過程是自然資源運轉的體現；服務功能是生態過程運轉后的產物。

體系組成如下。1)資源狀態指山水林田湖草等各類自然資源在某一時刻的存量多寡、格局優良、質量好壞等靜態基本屬性。本研究關注自然系統整體狀態，形成森林系統-河湖濕地系統-農田系統-草地系統-荒漠系統5類資源狀態。2)生態過程指區域中物質、能量、信息的遷移轉化，包括植物生理生態、動物遷徙和種群動態、群落演替、土壤演變干擾等物理、化學和生物過程以及人類活動對其的影響[18]。本研究關注宏觀角度下的形成生態災害發生過程、動物遷徙繁衍過程、植物演替更新過程、水源涵養保持過程、人居生產生活過程5類生態過程。3)服務功能指生態系統形成維持人類賴以生存的效用[19]。本研究依據公園城市人本理念，重點關注文化服務，形成以供給、調節、支持服務為基礎，以文化服務為特色的4類服務功能[20]。

操作方法：從氣候變化或自然災害等自然因素導致的自然系統退化，及城市擴張或人類生產等人為因素誘發的自然系統逆行演替進行入手，通過基礎調研與資料查閱掌握區域地理環境、自然資源、社會經濟狀況、歷史文化概況，挖掘狀態-過程-功能受損的根源矛盾，分類聚焦核心資源、關鍵過程與重點功能。

3.2 第二步：生態問題識別

以生態安全評價壓力-狀態-響應體系中的壓力層及狀態層為基礎[21]，汲取森林、河湖濕地、農田、荒漠草原等單項評價中的指標[22-27]，識別資源狀態問題；參考生態風險評估中的風險源-壓力條件-受體-生態終點體系[28]，識別生態過程問題；參考生態系統服務評估中的供給-需求體系[29]，識別服務功能問題；借鑒生態修復空間識別中形成分類空間圖集的方法[30]，分類形成生態問題圖集。

體系組成如下。1)資源狀態問題識別由資源存量-資源質量-資源壓力組成；其中資源存量包括面積、覆蓋度等；資源質量包括格局、林種等；資源壓力包括降雨、人口密度等。2)生態過程問題識別由過程受體-過程條件-過程終點組成；其中過程受體包括土壤類型、林分類型等；過程條件包括土層厚度、生境質量等；過程終點包括災害點核密度、土壤侵蝕量等。3)服務功能問題識別由服務供給-服務需求組成；其中服務供給包括生態系統服務價值、文化資源點核密度等；服務需求包括視覺敏感度、游憩適宜性等。實踐中需根據根源對象確定各層內部指標。

操作方法：在明確3類層級根本矛盾的基礎上，通過遙感解譯、UAV航測、調查問卷，結合國土三調與林業二調等自然資源普查機制，收集研究區域的土地利用、氣候氣象、高程、土壤、社會經濟、文化遺存等多源大數據[31]；使用數據進行空間統計、數理統計、模型模擬，對標既有規范與理論構建各類專項評價體系，研判薄弱環節與區域；經過以上過程得到具有空間異質性的數據結果，繪制形成生態問題類型圖集。

3.3 第三步：策略路徑構建

生態修復需處理不同時間、空間、尺度及層次結構的復合問題，并通過非線性反饋與多維相互作用等特征對人與自然的復雜適應系統進行聯動調配[32]。借鑒NBS、再野化中讓自然做功及景觀生態學區域生態結構優化的思路，將傳統局部修復工程工法技術按操作尺度進行整合，形成耦合多系統運行機制的宏觀規劃策略-中觀營建策略-微觀工法策略的策略模式體系

體系組成如下。1)宏觀規劃策略基于景觀生態學源匯理論，包括關鍵區域識別-空間結構生成-安全格局構建3類策略，具體如生態造林選地、生態網絡生成、野生動物保護格局構建等。2)中觀營建策略包括生態要素管理-視覺風貌管控-功能設施優化-空間單元體系構建4類策略，具體如州島灣灘水岸形態管理、天際線管控、慢行設施體系選線、公園群體系構建等。3)微觀工法策略根據修復要素類型展開，包括地形改造工法-水調控工法-植被建植工法-農田治理工法-土壤改良工法-人造物修復工法6類策略，具體如陡坎護坡、海綿設施建設、遺產修復等。

操作方法：對照生態問題明確策略類型；基于生態問題空間分布圖集，應用宏觀規劃策略與中觀營建策略進行空間規劃布局及營建結構生成；基于布局結構落位，應用微觀工法策略實施建設。策略的類型及實施范圍需對其與社會經濟系統間權衡協同機制的謹慎研判而確定。

3.4 第四步：項目實施引導

借鑒山水林田湖草保護修復試點工程中整合生態功能區、協同既有工程、分批次分目標、投入中央支持資金的部署方式[33]，吸取國土空間修復中部門協同、生態補償的配套機制[34]，形成項目庫部署-驗收機制-保障運行的實施引導體系。

體系組成如下。1)項目庫部署包括階段期限、階段目標、優先重點項目、一般項目4類內容。2)驗收機制包括修復指標設定和績效評價2類內容。3)保障運行包括組織機構職能、資金投入、項目管理合作模式3類內容。

操作方法：根據用地性質及生態功能區整合空間形成若干項目；結合上位規劃遴選優先重點項目；參考相關文件設定驗收指標；協調以公園城市管理部門為主體、聯動校企地多職能的組織框架，設立專項資金與生態補償機制。

4 成都市東進區域自然系統整體修復實踐

4.1 研究區域概況

成都市位于四川省中部，總面積14 335km2。2017年5月，成都市提出“東進、南拓、西控、北改、中優”空間發展戰略。東進區域范圍為簡陽市與金堂縣全域、龍泉驛區車城大道以東、青白江區和天府新區的龍泉山部分，內部涉有空港、簡州、淮州、簡陽四大新城與龍泉山沱江等生態資源，總面積3 976km2。

4.2 成都市東進區域根源對象與生態問題

4.2.1 資源狀態層級問題

根源對象確定：龍泉山作為生態綠核承載區域主要生態效益，但種植園次生林的侵占致原有優勢森林資源退化；沱江絳溪河水系串聯四大新城，是區域主要藍色資源，但其上游山地降雨水文特征與中下游新城建設、人口遷入、聚落生產形成矛盾。因此聚焦龍泉山森林系統、沱江絳溪河河湖濕地系統進行生態問題識別。

問題識別方法：使用國土三調數據統計森林覆蓋率；使用歸一化植被指數評估植被覆蓋空間異質性；基于林業二調數據中的林分類型、郁閉度、齡組、林種評估森林群落結構；基于區縣水資源數據、人口數據、GDP財政數據評估水資源綜合壓力；基于高程數據、坡度數據、月均降雨數據評估水安全與水生態(圖2)。

圖2 研究區域資源狀態問題識別圖集

問題識別結果：全域森林覆蓋率31.22%；龍泉山植被指數0.6～0.8的區域占比最多，為64%；＞0.8的區域占比為32%，空間分布破碎致優勢削減；73.6%的喬木林為針葉林，91.4%的植被為純林，林分結構單一；郁閉度＞0.7的密林占比低，僅為26.6%；中齡林和近熟林總占比達90.7%，幼齡林、成熟林和過熟林缺乏，易造成齡組斷層；生態林占26%，商品林占74%，生態林占比不足。水資源綜合壓力于簡陽市、高新東區最高；夏季降水約占全年65%，且海拔800m以上山峰坡度較陡，山麓城區具有水安全隱患，下游丘陵地存在水生態破壞風險。

4.2.2 生態過程層級問題

根源對象確定：區域處于龍泉山斷裂帶處，山地水土流失與地災隱患大；植被生境在人類活動干預下的逆行演替致使野生動物繁衍遷徙過程受阻；四大新城的密集建設對鄉土人居的生產生活產生沖擊，因此本研究聚焦水土流失過程、自然災害發生過程、動物繁衍遷徙過程、人居生產生活過程進行生態問題識別。

問題識別方法：使用中國土壤類型空間分布數據集及林業二調數據中土壤類型、土層厚度、土壤侵蝕量評估水土流失潛在風險；使用核密度工具評估地災空間分布特征；使用InVEST模型評估生境質量；使用Fragstats景觀格局指數移動窗口法評估生境斑塊連通度；使用統計年鑒數據分析區域農林產業(圖3)。

圖3 研究區域生態過程問題識別圖集

問題識別結果：區域土壤類型以紫色土為主，砂粒含量偏高為47%～56%，保水保肥能力差，易造成水土流失；土層厚度薄，93%的區域土壤厚度＜45cm，不利于植物深根保護土壤；大部分地區土壤侵蝕量低，但龍泉山中部山脊區侵蝕量高；坡耕地面積占比大，水土流失易發；既發地災頻繁，主要分布在青白江區及龍泉驛區，整體中危區比重大；生境質量中下，水域生境質量較高但空間分布破碎、連通性不足；農林產業單一，以經濟果林為主；聚落四旁綠化不足，建筑及基礎設施重新建輕保護。

4.2.3 服務功能層級問題

根源對象確定：研究區域處于成渝雙城經濟圈發展主軸之上的門戶處，未來有較高視覺形象與游憩功能需同生態功能相權衡，因此聚焦風景美學功能及游憩活動功能進行生態問題識別，同時對生態系統整體服務功能進行權衡協同。

問題識別方法：基于新城視域、現存風景點視域、現狀道路視域構建視覺敏感度評價體系；基于歸一化植被指數、水域緩沖距離、坡度構建風景質量評價體系；疊合視覺敏感度評估結果、風景質量評估結果、文化資源點核密度結果，得到游憩適宜性；使用核密度工具分析文化資源點判別文化資源聚集特征；使用當量法核算食物生產、原材料生產、氣體調節、氣候調節、水文調節、廢物處理、土壤保持、生物多樣性維持、美學景觀提供單項生態價值，之后加合形成生態系統總服務價值[19](圖4)。

圖4 研究區域服務功能問題識別圖集

問題識別結果：高視覺敏感區分布在龍泉山山麓、沱江沿岸、絳溪河下游；風景質量低值分布在南部淺丘與北部山區；文化資源集中在淮州五鳳溪、簡陽城區、空港新城、龍泉驛區；游憩適宜重點集中在龍泉山山麓及沱江絳溪河沿岸，山地與濱水游憩功能需加強；生態系統總服務價值98.27億元，單位價值2.44萬元/hm2，高價值區主要分布在龍泉山、沱江、三岔湖及東部丘陵帶；四大新城及龍泉驛區價值較低，局部為負。

4.3 資源狀態修復策略與實施路徑

4.3.1 森林撫育補植提升，自然生態本底優化

針對森林覆蓋率不足、覆蓋質量低、林分單一、郁閉度低下、齡組不均、林種不均6類問題，基于郁閉度評估進行營林布局；基于林分結構、齡組、林種評估進行群落改良提質布局[35-36]；基于植被區系特征對中國日本植物亞區-中國喜馬拉雅植物亞區過渡帶、熱帶植物區系-溫帶植物區系過渡帶植物收集展示[37]，實現地域植被的恢復與社會科普、種質資源經濟價值提升的協同。總體形成圖5所示的策略路徑。

圖5 山林資源狀態恢復策略體系

4.3.2 蓄滯結合多源互補，海綿設施補水短板

針對山地水安全隱患、丘陵地水生態破壞、平原城區水壓力過高3類問題，基于坡度分析匯水產流類型選擇海綿設施；使用高程、坡度、土壤類型、土層厚度、土壤侵蝕量、植被指數、水資源壓力、土地利用進行海綿設施適宜性評價；進行海綿設施布局[38]，防洪儲蓄設施于建設用地集約使用，在周邊預留自然洪泛空間，實現水文生態恢復與生產優化的協同以及水壓力緩解與城市安全的權衡。總體形成圖6所示的策略路徑。

圖6 水資源狀態提升策略體系

4.4 生態過程修復策略與項目導引

4.4.1 水土涵養專類營林，固土保水防洪減災

針對土壤貧瘠地多、土層厚度薄、土壤侵蝕量大、坡耕地易災、山坡陡坎易災、災害點存留多6類問題，基于土壤類型評估確定固氮植物建植區域[39]；基于土壤侵蝕量評估確定根泵植物建植區域[40]；基于土層厚度評估確定淺根耐受性植物建植區域[41]；基于降雨、坡度及海拔評估確定深根植被建植區域[42]；基于耕地空間分布及坡度評估確定坡耕地治理工法施用區域[43]。修補區域的精準識別使功能植被控制在集約范圍，確保外圍的原真性，實現水土過程改良與生物多樣性保護、經濟林木效益保持的權衡，自然災害防治與生產功能的協同。總體形成圖7所示的策略路徑。

圖7 水土地災過程治理策略體系

4.4.2 修復單一受損生境，筑野趣多樣棲息地

針對生境地域特征缺乏、陸生動物棲息環境差、兩棲動物棲息空間不足、水域生境連通不足、田園農產不佳、聚落環境不整6類問題，基于InVEST生境質量評價與MSPA空間格局分析識別生境源地，通過MCR模型生成廊道，基于土地覆被、路網、聚居點分布進行荒野度評價[44]，規避城市干擾區構建野生動物安全格局[45-46]，實現城市擴張建設與動物棲息環境的權衡；補充食源植物[47]；推廣混農林業[48]；植入森林優化聚落生活環境，實現森林結構優化與生產過程改良、物質文化保護的協同。總體形成圖8所示的策略路徑。

圖8 生境棲居過程優化策略體系

4.5 服務功能修復策略與項目導引

4.5.1 修復東坡破碎山景，依山順城塑林造景

研究針對山地視覺敏感、山地游憩服務需加強2類問題，基于視覺敏感度及文化資源點核密度評估并篩選海拔＞500m的山地空間范圍，確定山地管控點線及坡面風景林修復區域，實現文化保護利用與森林體系優化的協同；基于游憩適宜性評估結果疊加野生動物安全格局，篩選山地空間確定山地視廊及山地游憩設施區域布局，實現設施建設與旅游經濟升值的協同、與生態安全的權衡。總體形成圖9所示的策略路徑。

圖9 山林游憩服務功能策略體系

4.5.2 彰顯丘地特色風貌，構建丘城一體格局

針對淺丘風景平淡、丘景地貌特征缺失、城丘關系薄弱3類問題，基于視覺敏感度評估，篩選海拔＜500m的丘陵范圍，確定林盤修整區域[49]；基于天府國際機場視域分析及航空視線模擬，確定大地景觀營建尺度及空間結構[50]，實現耕地和森林體系優化與城市形象賦能的協同；基于游憩適宜度評估疊加丘陵空間，確定丘景公園群營建類型及布局；基于風景質量評估疊加丘陵空間，確定丘壑風景林增補區域；基于四大新城視域疊加丘陵空間，識別潛在視覺廊道、確定待修補丘面及山頭重點區域，實現森林體系優化與居民游憩提升的協同、地域景觀風貌恢復與城市現代化的權衡。總體形成圖10所示的策略路徑。

圖10 丘田風景服務功能策略體系

4.5.3 重塑宜人水韻岸景，城水交融空間營造

針對濱水城市服務薄弱、水域景觀缺乏焦點2類問題，基于MIKE21多重現期河水流速模擬、水體視域分析及文化資源點核密度評估結果，確定濱水開放空間建設類型及區域、進行碧道選線，實現濱水游憩與運動賽事舉辦推廣的協同、與河流洪澇安全的協調；基于游憩適宜性評估，疊加現狀公園分布，確定水上公園群分類體系及空間格局，實現水岸類型多樣性恢復與市民游憩公平的協同；基于視覺敏感度、城市POI核密度評估，結合現狀橋梁分布，確定水上地標主題及空間體系結構，實現生態文化服務與濱水業態升值的協同。總體形成圖11所示的策略路徑。

圖11 水岸城市服務功能策略體系

5 結語

公園城市在成都、柳州、咸寧、廈門等城市正當試點建設，城市中自然系統修復的認知與實踐正當轉變，本研究提出一套公園城市自然系統整體修復框架，以成都東進區域為例進行實踐，對區域資源狀態、生態過程、服務功能的修復形成引導，以期對今后在公園城市中開展生態修復相關工作提供一定參考。

在后續研究實踐中，應關注在城市管理實施層面將園林綠地系統、林業系統、水利系統、農田系統等進行聯動協同的路線；注重完善整合城市自然資源數據庫及其周期普查更新機制，使學科行業成果得以共享并持續支撐相關實踐。

注：文中圖片均由項目團隊繪制。

致謝：本文依托東進區域分區生態修復策略、路徑研究項目，感謝項目團隊：李雄、李方正、林辰松、尹豪、王美仙、崔慶偉、徐昉、王培嚴、王瑞琦、石渠、趙人鏡、周子路、李科慧、吳宜杭等；感謝成都市公園城市建設管理局、成都市公園城市發展研究院的協助。