怎么提出城市困难立地生态园林营建理论框架

提升增汇能力科技创新实践

 

对照《意见》，推进城乡建设和管理模式低碳转型，建设城市生态和通风廊道 ；巩固和提升生态系统碳汇能力，强化国土空间规划和用途管制，深入推进大规模国土绿化行动；建立生态系统碳汇监测核算体系，实施生态保护修复碳汇成效监测评估，提升统计监测能力等要求。在国家“双碳”战略顶层设计指导下，结合建设背景与思考，研究团队做了城市国土空间生态网络构建、城市困难立地高效园林绿化营建、城市森林与绿地碳汇监测评估等三方面工作。

 

3.1 城市国土空间生态网络构建

 

 

国内城市绿地系统的布局模式主要有环网放射式（上海、北京、南京等）、结合城市山水格局式（杭州、苏州）、绿心模式、功能主导式等。国外城市绿地系统的布局模式可归纳为环状圈层式（伦敦、莫斯科、东京）、楔向放射式（墨尔本、哥本哈根、慕尼黑）、廊道网络式（波士顿、美国新英格兰地区、伦敦、华沙）及依城市地理人文特点发展式（哈罗新城、平壤）[13-14]4种。
城市绿地系统的进化过程是从非系统形态到系统形态、从无机系统到有机系统、从单一分散到相互联系、从联系到融合，最终逐步走向网络连接、城郊融合状态。其特点可以归纳为自然性、动态性、多样性、复合性、整体性、层次性和功能性[15-18]。

 

 

2012年5月21日，中国首个省（市）级国土空间全域生态网络规划正式获批（沪府〔2012〕53号文正式批复《上海市基本生态网络规划》）。批复中指出，上海通过多层次、成网络、功能复合的基本生态网络建设，落实低碳、生态理念，促进市域绿地、耕地、林园地和湿地的融合发展 ；加快形成中心城以“环、楔、廊、园”为主体，中心城周边地区以市域绿环、生态间隔带为锚固，市域范围以生态廊道、生态保育区为基底的“环、廊、区、源”城乡生态空间体系；按照“总量锁定、结构优化、远近结合、滚动发展”的原则促进规划的尽快落地实施。该规划通过规划理念、规划层级、规划控制要素以及规划生态控制线落地等方面体现主要突破。

 

 

落实上海市基本生态网络规划，通过前期专项研究，形成上海市闵行区“一廊两环五带”的一级生态网络；进一步串联区内骨干河流与交通廊道绿地，形成“八纵八横多园”的二级生态网络。同时，明确各级公园体系规模、能级和空间布局要求，明确公园居住区覆盖率，明确近期实施路径，提出远期实施策略；以大型片林、水源涵养林为核心，利用道路林带、水系林带、农田林网串联区域内公园，形成两区、三带、多线多点的“点、线、面”相结合的林业生态网络体系；利用闵行区网格路网结构，结合八纵八横的水系布局，构筑多层次、多功能的生态廊道网络体系。

 

 

 

城市生态廊道研究的科学问题之一是组分要素、空间结构及功能承载等关联问题[12]。在厘清城市生态廊道以及城市生态空间廊道、城市绿地生态廊道、城市复合生态廊道三个衍生概念的基础上，基于不同城市化强度区域的社会—生态影响分析，综合运用空间叠加、MSPA和图论模型等，量化识别并明确城市生态廊道范围，建立其内部组分要素甄别提取方法；基于景观格局和生态网络模型，筛选并计算城市生态廊道的多尺度结构指标和功能连接度指标；基于地理加权回归分析，明确影响功能连接度的关键结构指标，研建廊道多尺度结构与功能连接度的数学关系模型，揭示城市生态廊道多尺度结构与功能连接度的关联机制[19-20]。

 

 

3.2.1 提出城市困难立地生态园林营建理论框架

 

界定了“城市困难立地（Chalenging Urban Sites）”的概念，明确狭义层面的三大特征：城市区域环境中的人为干扰 ；地带性植被不能正常生长发育；再开发利用时可提供绿化空间[21-22]。城市困难立地绿化（Landscaping on Chalenging Urban Sites，LCUS）的理论基础包含城市人居理论、空间构建理论和环境保护理论，具体包括城市与区域生态、人居空间环境、气候带基础、植被地理、快速修复、高效服务、三地营建、群落系统构建、人居行为等方面；LCUS的主要科学研究与技术研发包括城市困难立地空间分布识别与优化、生态园林关键营建技术、健康与效能评估、关键技术选配与系统集成等方面。

 

 

采用多期遥感解译地类产品，借助Python+GIS，分析过去20年中国搬迁地变迁情况，搬迁地占比靠前的城市群包括京津冀城市群、长江三角洲城市群、江淮城市群等；将可绿化困难立地归纳为一类城市困难立地（包括工业仓储用地）、二类城市困难立地（包括居住、商业服务、公共管理服务、交通运输等非工业用地）、三类城市困难立地（包括未利用地、空闲地等其他用地）；基于Google Earth Engine平台，以长三角区域的上海、南京、无锡等10个代表性城市为例，对2000-2019年长三角城市困难立地中的绿化用地进行空间核算，分析绿化用城市困难立地的时空变化特征与分配模式，探究长三角城市群绿色生态空间增长的土地资源供给差异及模拟预测[23]。

 

 

针对城市搬迁地高效园林绿化的共性关键技术瓶颈问题，瞄准城市更新背景下的园林绿化行业发展需求，研发技术路线，重点在“改地适树”“选树适地”“精准评价”等方面开展科研攻关，以实现城市搬迁地园林绿化高效抚育和快速成林成景。

 

改善立地条件以改地适树，并从场地原生性、乡土性、抗逆性等方面进行选树适地，形成不同立地类型和同型不同区位立地高效园林绿化的技术思路；针对极端高低温、强风和暴雨等5个气候因子，明晰影响树木正常生长的极端障碍因子和阈值，以气候相似性引种理论和耐寒、耐热带划分为参照，实现外来树种的成功引种；建立基于城市搬迁地的21种绿化适生树种的生长模型，实现对上海地区城市搬迁地适生绿化树种生长的精准预测[24-27]。

 

 

首次揭示土壤物理性质退化是城市搬迁地快速绿化的主要障碍因子，包括非土层厚度、土壤p H值、容重、有机质4个关键障碍指标，且对障碍程度的贡献率超过80%；发明了城市搬迁地绿化11个立地障碍因子分级评价方法；首次划定城市搬迁地3个障碍等级，其中，P>2.7为轻度，0.9≤P≤2.7为中度，

P<0.9为重度；率先划分出上海城市搬迁地4个土壤质量等级，III级和IV级土壤需要修复改良后使用；编制《上海已批规划未建设绿地空间调查报告》和《上海典型绿地土壤质量监测保障体系总结报告》；制订《园林绿化棕地（城市搬迁地）土壤质量分级》标准[28-29]。

 

3.2.5 研发城市搬迁地园林绿化土壤就地改良技术

 

开展搬迁地土壤团粒结构研究，利用无机化学、高分子结构改良材料，并结合湿垃圾的资源化利用，研发适宜搬迁地土壤团粒结构快速形成改良配方及关键技术；发明功能性无包膜生物炭基肥等土壤改良剂专利技术；研发湿垃圾堆肥产品快速改良城市搬迁地土壤技术；研制土壤疏松调理剂搬迁地土壤改良技术；明确移植树木根冠平衡修剪强度，解决了常规技术无法满足的共性关键技术支撑难题[30-33]。

 

3.3 城市森林与绿地碳汇监测评估

 

 

2012年，上海等省市被纳入全国林业碳汇计量监测体系试点工作。自2012年起，连续9年对全市范围内近百个城市森林碳汇固定样地的地上生物量、地下生物量、枯落物、枯死木和土壤五大碳库的碳汇指标开展定位连续监测，至2019年起，新增森林碳汇监测微样地313个。

 

2021年以来，在对城市绿地碳汇多年连续监测的基础上，整合传统林业碳汇监测方法，结合遥感、GIS等空间分析技术分析城市绿地分类和结构特征，建立城市园林绿地碳汇能力的快速评估方法；研制城市绿地碳汇智能测计系统，该系统基于遥感技术和生态系统生产力模型，可以快速准确地实现城市绿地碳汇能力的智能测计。

 

 

开展城市森林碳汇计量方法研究，成功获取一种草本沼泽湿地生态系统呼吸观测室（专利号：ZL201921776966.9）、一种森林资源资产评价方法（申请号：201911322250.6）、植物细根分泌物原位收集装置（申请号：202022416296.9）等多项专利；获得土地利用变化和林业温室气体清单核算系统（软著登字第1029558号）、上海市林业碳汇计量监测系统（软著登字第1121657号）、上海市森林生态服务价值评估系统（软著登字第1373635号）、上海市林业碳汇固定监测样地调查系统（软著登字第1373633号）、上海市林业碳汇数据采集系统（软著登字第2092134号）等多项软件著作权。制定上海地方系列标准/规范，如《城市森林碳汇计量监测技术规程》（DB31/T1234-2020）、《城市森林碳汇调查及数据采集技术规范》（DB31/T1232-2020）等。

 

 

根据碳汇可测量、可报告、可核查“三可”要求，及IPCC提出的一系列计量方法（包括《2006年IPCC国家温室气体清单指南》《IPCC土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）优良做法指南》等），完成国家林草局工作部署，设立46个2 km×2 km样方，开展遥感解译和碳汇计量；每两年开展一轮碳汇计量，目前第三轮工作完成，计算了上海全市土地利用变化、碳储量变化。在土地利用变化和林业（LUCF）温室气体清单编制方面，根据上海市发改委（生态环境局）工作安排，形成5大清单中唯一一份温室气体净吸收清单；连续十余年，每年核算林业活动温室气体排放，直接支撑了上海节能减排和低碳发展工作。

 

4 结语

 

“双碳”目标的实现，首要是自上而下的制度牵引，并以管理体制机制建设为保障。完善投资政策，充分发挥政府投资引导作用；强化公众参与，多渠道多途径开展碳汇相关知识的宣传教育和科普活动，发展碳普惠。

 

在风景园林领域，不断加强前沿颠覆性减碳增汇技术体系研发，可从以下方面具体开展 ：编制城市园林绿化“双碳”实施规划和行动计划；持续强化城市国土生态空间一体化保护和修复技术研发 ；揭示系统构建城市生态网络，完善生态安全格局的方法原理 ；建设全国布局城市的园林绿化碳汇及碳源长期监测与计量体系；积极推进城市园林绿化减碳增汇管控政策法规制定等。