国土空间生态修复研究现状与展望

长期以来,伴随工业化、城镇化的快速发展,高强度的国土空间开发建设、矿产资源开发利用等导致我国生态空间被大量挤占,局部生态系统破损退化严重,生态环境问题突出,部分国土空间生态安全核心区域受到不同程度影响与破坏。为应对严峻的资源安全和生态安全形势,国家高度重视生态保护修复工作,党的十九大更是将“人与自然和谐共生”纳入新时代中国特社会主义思想基本方略中,并强调要统筹山水林田湖草生态系统治理,实施重要生态系统保护和修复重大工程,优化生态安全屏障,提升生态系统质量和稳定性。2018年,中共中央赋予自然资源部统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,并下设国土空间生态修复司承担国土空间综合整治、土地整理复垦、矿山地质环境恢复治理、海洋生态等工作。在自然资源领域的术语使用上,生态修复逐渐转换为国土空间生态修复。2019年,中共十九届四中全会再次强调,要统筹山水林田湖草一体化保护和修复。将山水林田湖草视为生命共同体,系统开展国土空间生态修复,成为新时期国家生态文明建设的重大战略需求。
国土空间生态修复是对生态修复的继承与发展,作为一个新术语,受到了国内诸多学者的关注。目前,已有的研究内容可以分为国土空间生态修复概念内涵、相关修复技术研究与实践案例探索三个方面。本文围绕这三个方面,对近年来国土空间生态修复取得的重要进展进行总结,并展望我国未来开展国土空间生态修复研究的重点方向,以期为国土空间生态修复工作提供参考。
一、国土空间生态修复相关概念内涵研究
(一)生态修复与国土空间生态修复
生态修复是协助已经退化、损害或破坏的生态系统恢复的过程。[1]生态修复、生态保护、环境修复、生态恢复、生态重建等是经常使用的生态维护样式概念,然而,它们在修复主体、对象和目标上均存在较大区别(如表1所示)。其中,本质的区别在于生态修复只协助自然或半自然生态系统的恢复,而不是强加一个方向或样式。[2]
表1 生态修复相关概念辨析
相关概念修复主体修复对象修复目标
生态修复自然+人
自然生态系统或半自
然生态系统
部分返回受干扰前的结构和功
能,实现人与自然的和谐发展
生态保护人
自然、近自然生态系
统、自然资源、多样
性等
保护生态系统结构的完整性以维
持其功能的可持续性
环境修复人被污染的环境
使存在于环境中的污染物质浓度
减少或毒性降低或完全无害
生态浮床
生态恢复
自然或自然
主导+人为
辅助
自然生态系统恢复到受干扰之前的结构和功能
生态重建人
退化、损伤或破坏的
生态系统
人为地创造或促进生态系统的发
国土空间生态修复研究现状与展望
[摘要] 国土空间生态修复是推进生态文明建设的重大举措,当前已上升为国家战略工程。作为一个新术语,国土空间生态修复正受到越来越多的关注。近年来,国内学者围绕这一主题进行了研究探索。本文通过对国内外相关文献的
分析,系统总结了近年来国土空间生态修复在概念内涵、修复技术与实践案例探索等方面所取得的重
要研究进展,并基
于现有生态修复技术分析,结合管理工作精细化、治理技术信息化的发展趋势,提出了国土空间生态修复在制度保障体系、
技术集成与标准研制、修复信息化、智慧化研究等方面的重点研究方向,以期为国土空间生态修复创新工作提供参考。
[关键词]国土空间生态修复;生态修复;研究现状;研究展望
文/张红
目前,对国土空间生态修复的概念并没有统一的认识,国内许多学者对国土空间生态修复的定义进行了探讨,如:曹宇等[3]认为国土空间生态修复是以不同空间尺度范围内受损或缺乏稳定性与安全性的生态系统为对象,通过国土要素的空间结构调整优化、生态功能修整与重建辅以中宏观尺度上的生态工程等系统措施;吴次芳等[4]认为国土空间生态修复是按照山水林田湖草生命共同体理念,对生态系统严重受损退化、生态功能失调和生产产品供给能力下降的区域采取综合措施,使国土空间生态系统进行生态恢复、生态整治、生态重建、生态抗毒的过程和有意识的活动;彭建等[5]认为国土空间生态修复融入生态系统服务视角,以山水林田湖草及矿山生态修复、土地综合整治和蓝海湾整治为抓手,协同实现生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀的最终目标。
综合以上专家观点,可以发现国土空间生态修复存在以下特点。一是更加强调以“山水林田湖草是一个生命共同体”为理论认知,更加注重生态系统的整体性、系统性及其内在规律,更加注重自然生态各要素协同以及陆域海域、地上地下等各尺度的统筹,根本目标为恢复生态系统退化或受损的结构、过程、功能及服务。二是从生态修复到国土空间生态修复,修复的对象逐渐从自然生态系统转向人地复合系统,尺度从局部环境改善变为生态全要素、空间全网络的保护修复,目标从单要素专项整治向美丽人居环境系统修复与综合治理转变,手段从末端修复、结构调控向源头治理、过程耦合、空间集成[6-7]转变。总体而言,国土空间是人与自然生命活动共享的空间载体,相比传统意义上的生态修复,国土空间生态修复本质上是社会系统与自然系统的博弈过程,可以理解为全域性的生态修复,即以生态空间修复为核心内容的全域生态系统保护与恢复。[3]
(二)国土空间综合整治与国土空间生态修复
近年来,
“土地整治”“土地综合整治”“国土整治”“国土综合整治”“全域土地综合整治”“国土空间整治修复”等一系列名词陆续在相关规划文本与政策文件中被使用。2018年,自然资源部组建成立,下设国土空间生态修复司,承担国土综合整治、土地整理复垦等工作。整治与修复密不可分,概念界定是有序推进国土空间生态修复工作的基础,许多学者已经就此开展了辨析研究。
土地整治与国土整治对象、类型、目标均存在差异。土地整治的对象是土地,是土地开发、土地整理、土地复垦、土地修复的统称;而国土整治的对象是国土,包含了领地、领海、领空和它们的下层、上空,还包括大陆架等范围[8],是国土开发、利用、治理、保护的统称。近年来,随着生态文明建设、乡村振兴战略以及城市更新等政策的提出,土地整治和国土整治对象、内容、措施更加综合化,整治目标更加多元,实施模式更加多样,相应形成了土地综合整治、国土综合整治模式[9]。从本质上看,国土综合整治是国土整治的高级阶段,又可以称为国土空间综合整治[10];国土综合整治可以视为立体化、全要素化的土地综合整治[11]。同时,随着土地整治的纵深发展,土地综合整治进入了全域土地整治的新阶段。相比之下,土地综合整治更加注重规划引领与城乡统筹发展,更加着力延展土地整治的产业链与价值链,更加注重以人为本以及按照国土空间整治的目标打造山水林田湖草生命共同体。全域土地整治实际上是以土地为核心的国土综合整治。[4]
按照自然资源部行政组织架构,国土空间综合整治包含在国土空间生态修复之内,是国土空间生态修复四大抓手之一,是落实国土空间生态修复的重要平台与实现路径。从科学内涵界定的角度看,国土空间综合整治与国土空间生态修复都需要遵循山水林田湖草生命共同体理念,聚焦国土空间整体保护、系统修复、综合治理,但工作侧重点不同。国土空间综合整治主要针对格局失序、效能低下和品质不高的空间进行调整与整治,国土空间生态修复主要针对结构不良、功能受损或下降的生态系统进行整体保护修复,两者互为依存、互相促进。[12]当前也存在“国土综合整治与生态修复”、“国土空间整治修复”等相关表述,这是旨在强调对受损生态系统的修复。[10]
(三)国土空间生态修复工作内涵
当前,国内许多学者对国土空间生态修复要素、原理、尺度、布局等工作内涵也进行了研究(表2)。总体而言,在操作层面,国土空间生态修复要遵循问题导向、需求导向、目标导向;在原理上,注重系统交互、学科融合;在技术方案导向上,以自然恢复为主、人工修复为辅,着力提升生态系统自我维持能力;
在管理方面,注重打破部门图1 土地整治相关概念逻辑示意图
壁垒、做好区域协同。
表2 国土空间生态修复工作内涵辨析
层面主要内涵
修复要素山水田林湖草生命共同体[13]
修复原理关注自然系统、人文系统、经济系统等其他子系统的交互,强调系统性、完整性、科学性、综合性、协调性、战略性[13]
理论基础与前沿理念景观生态学理论[14-15]、荒野保护与再野化理念[16]、基于自然的解决方案[17]、近自然化等
尺度类型3种空间——生产空间——矿山地质环境监管与治理、工矿废弃地土地整理复垦、农用地土地整理复垦、高标准农田建设;生活
空间——低效用地再开发、人居环境综合整治;生态空间——湿
地生态修复、河湖岸线生态修复、海岸生态修复、森林生态修复、
草原生态修复、生态景观修复、自然灾害预防与修复[18]
工作布局5个层面:加强基础调查,掌握生态家底;强化规划引领,统筹工作全局;释放政策红利,形成激励机制;实施重大工程,落实
修复任务;压实管理责任,力求综合效益[19]
技术选择以自然恢复为主、人工修复为辅,采用多学科方法及技术措施的优化组合,做到技术上适当、经济上可行、社会能接受
工程类型10类工程:矿山环境治理、水环境治理、湿地生态修复、退化土地治理、农用地土地整治、水土保持、绿宜居环境治理、森林
草原生态修复、生物多样性保护、生态景观提升工程[20]
重要抓手山水林田湖草系统治理;土地综合整治;矿山生态修复;蓝海湾综合整治
支撑体系问题导向、需求导向、目标导向,形成“理论方法-工程技术-试验示范-标准规范-监测监管”支撑体系[13]
修复阶段需经历“消除干扰威胁、调节环境背景、优化物种结构、提升系统功能、促再野化进程”5个阶段[21]
效果/目标优化国土空间开发格局,提高自然资源利用效率,改善生态环境质量,实现生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山
清水秀[22]
管理突破部门形成合力,破解国土空间生态要素的综合性与管理事权的部门化、生态空间的连续性与空间区域的政区化、生态工程的持续
性与行政管理的届次化三大矛盾[13]
二、国土空间生态修复技术研究
生态修复主要程序由开展调查评估、加强规划引导、制定实施计划、定期开展效果评估等四个方面组成[23]。国土空间生态修复技术按照项目开发时序,涵盖了国土空间生态修复的前期调查评价技术,中期规划与设计、施工技术,以及后期监测技术、绩效评价等。[4]综合而言,国土空间生态修复技术类别应该包括国土空间生态调查与评估、生态规划与布局、生态修复与功能提升、生态监测与效果评价等四个方面。
1.生态调查与评估技术。目前,国内外主要调查技术主要围绕水、土、气、生等单要素开发,评估技术主要关注环境现状、生态安全、风险、服务功能、环境承载力、生态敏感性与适宜性等方面,缺乏适用于多尺度的调查评价标准。
2.生态规划设计与布局技术。基于不同空间尺度层面,现有技术的侧重点有所不同,如区域规划层面主要关注区域生态安全格局优化、生态网络规划设计与增效、生态保护红线划定及国土空间生态修复规划编制技术等,城市地区主要聚焦城市更新和绿技术设施网络构建与增效,乡村地区则关注景观风貌规划设计技术,重点生态功能区关注生态保护区构建等。当前,结合国土空间生态修复理念,仍缺乏陆域海域统筹、地上地下兼顾、时间空间协调的国土空间规划技术研究。
3.生态修复与功能提升技术。目前,此类技术主要集中在森林、海洋、河流和山体等自然资源单要素修复领域[24-36](表3),各要素耦合、系统修复技术亟待攻关,缺乏技术集成研究。
4.生态监测与效果评价技术。目前主要采取单指标对比评估、构建评价指标体系、将修复前后的生态系统服务价值作对比等方法,如国际生态恢复学会(Society for Ecological Restoration, SER)将外部是否存在威胁、物理条件、物种组成、结构多样性、生态系统功能、外部交流等六类属性,按照不同修复水平分为五级,形成生态修复轮,用于逐步评估时间推移过程中的生态修复程度。同时,大数据、人工智能、高精度传感器等新技术在修复效果评估上的应用已经成为新趋势。
三、国土空间生态修复实践研究
目前,国土空间生态修复实践案例研究主要围绕区域尺度的生态修复区域识别、山水林田湖草生态保护修复试点工程、国土空间生态修复规划编制等内容。
在生态修复区域识别研究方面,目前主要采用的方法有三种:“源地识别—阻力面建立—廊道构建”生态安全格局构建法、“要素—景观—系统”生态修复评价指标体系分析法、生态系统服务功能供需量测算分析法。基于以上方法,已有学者分别对山东烟台[37]、徐州贾汪区[38]和广西[39]国土空间生态修复空间格局进行诊断分析。在山水林田湖草生态保护修复试点工程研究方面,罗明等[40]对全国25个试点工程进行布局分析,剖析了试点工程6个主要技术策略,即重要生态系统保护修复、生物多样性保护、流域水环境治理、污染与退化土地修复治理、矿山生态修复与土地综合整治.李红举[41]等围绕调查监测评价、规划设计、工程技术、生态维护管理等功能需求,提出了山水林田湖草生态保护修复标准体系。同时,对于不同生态补偿类别、基于多元数据遥感的监测方法在山水林田湖草生态保护修复工程的应用及其逻辑框架、理论支撑与技术体系等也有相关研究。[42-43]在国土空间生态修复规划编制研究方面,王夏晖[18]等指出,国土空间生态修复规划编制可以分为生态环境现状评估分析、评估分析结论校核检验、空间规划区划协调衔接、生态保护修复分区方案编制与生态修复任务路径确定五方面任务。李杨帆[44]基于生态系统韧性理念,通过沙化脆弱性和生态系统服务空间耦合分析,制定了木兰湾生态修复规划方案。广东、广西、宁夏等地也都陆续开展了国土空间生态修复规划编制研究。
四、国土空间生态修复研究展望
综上所述,近年来,国内学者关于国土空间生态修复进行了诸多方面的研究探索,国土空间生态修复正受到越来越多的关注。然而,相比生态修复超过100年的研究历史,国土空间生态修复研究仍处于起步阶段。从生态修复到国土空间生态修复,修复对象、目标、手段、尺度等方面都产生了发展转变,如何充分利用现有修复技术研究基础,加强统筹性技术研究与集成探索,形成符合山水林田湖草生命共同体理念的国土空间生态保护修复系统性解决方案,如何结合国家治理体系现代化、全面深化改革等国家政策,做好修复保障制度体系建设,如何利用大数据、人工智能等推动国土空间生态修复技术信息化、智慧化发展,是需要进一步思考研究的问题。因此,笔者建议未来我国国土空间生态修复加强以下三方面研究。
(一)加强国土空间生态修复技术集成研究与标准研制
现有生态修复技术研究一般围绕单一生态要素开展,缺乏自然资源要素耦合修复、综合治理,缺乏多尺度空间治理手段与生态修复技术的有效结合。立足国土空间生态
表3 生态修复与功能提升技术主要类别
要素主要关注
方向
具体修复技术
山矿山1.矿山土壤污染治理:表土转换及客土覆盖、土壤物理性质改良、土壤化学性质改良。2.矿山植被恢复:植被生长卷铺盖法及高陡岩石边坡绿化法、液压喷播法及喷混植草法、生态多孔混凝土绿化及挂三维网植草法。3.矿区水土流失综合治理技术:矿山植被恢复工程、边坡防护及固体废弃物拦挡工程、坡面排水及土壤整治工程。
河流
1.水量生态修复技术:生态补水技术、生态调度技术。
2.河流
连通性修复技术:河道横断面结构修复、河床生态化、生态护岸。
3.水质生态修复:底泥生态疏通、生态浮床技术、人工湿地技
术。4.水生生物修复:水生植物修复、水生动物修复、增殖放
流技术。
地下水
1.异位修复技术:抽出处理技术。
2.原位修复技术:物理屏蔽
技术、爆气技术、电动修复技术、化学氧化技术、生物技术、
渗透反应墙技术。
林退化林地林分结构改造技术、采伐更新修复技术、补植补种修复技术、抚育复壮修复技术。
田土壤污染
1.农田重金属修复技术:1)农艺修复技术:合理使用化肥、
施用生物有机肥、秸秆还田、调整种植制度、筛选重金属低积
累作物品种和耐性作物品种、深耕翻耕措施。2)其他修复技术:
增加水分,提高土壤氧化还原电位;施用石灰,调节土壤ph。
2.农田有机污染修复技术:1)多环芳烃修复:微生物代谢修复、
植物根系修复、微生物-植物联合修复技术、植物-微生物-
生物表面活性剂联合修复技术。2)有机氯农药治理:微生物修
复技术、植物修复技术、植物-微生物联合修复技术、酶工程
技术、动物修复技术。
农业面源
污染
1.源头减量:基于增效原理的优化施肥技术;有机肥替代减量
技术;基于种植制度/轮作制度调整的源头减量技术;节水灌
溉及水肥一体化技术等。2.过程阻控:生态拦截沟渠技术、人
工湿地技术、稻田消纳技术、近河道端的生态丁型浅坝拦截技术、
前置库技术、缓冲带等其他拦截技术等。3.养分再利用:畜禽
粪便氮磷养分农田回用技术、农作物秸秆中氮磷养分的农田回
用技术、农田生活污水、农田排水及富营养化河水中氮磷养分
的稻田处理技术。4.水体修复:生态浮床技术、水生植物恢复
技术、生态护坡技术、适度清淤、食藻虫引导的生态修复技术。
湖富营养化
1.内源控制技术:水生植物恢复、生态浮床、生态疏竣。
2.外
源控制技术:湖滨带湿地恢复、人工湿地、生态塘调控。3.其他:
关键食物网生态修复技术、生物操纵技术。
退化湖滨
湖滨带生境修复技术、生物落结构恢复技术、生态系统功能
的恢复技术、生态护岸/护坡技术、生态廊道技术。
草草原围栏封育、飞播草种、浅耕翻、免耕补播
海水
海洋藻类修复海水技术:控制富营养化、吸附重金属、红树植
物修复海水技术。
海岸线
人工河流水系的重新设计、人工渔樵生物恢复和护滩技术、海
岸带湿地生态恢复技术。
生生态系统
1.结构保护技术:就地保护(自然保护区与国家公园建设)、
迁地保护(动物园、植物园建设)、重大生态工程(退耕还林还
草工程、退牧还草工程等)。2.功能保护技术:生态通道设计
构建技术、营养联级重构修复技术。
种保育生态保育技术、种更新、复壮技术。
基因保护种子库、基因库构建。
修复目标的综合性、尺度的全要素全网络性,未来要注重生态因子和生态系统联合修复治理与技术集成的创新,治地、治水、治海、治矿、治山、治草、治林相结合,开展水、土、生等生态因子耦合修复,农地、林地、湿地等生态空间复合利用以及陆海统筹协同治理修复等技术研究,注重区域空间规
划技术与具体修复技术在不同空间尺度上的互为依托、彼此协同,提升修复综合效益。
同时,开展技术标准制定、标准体系建设,是当前国土空间生态修复的基础工作。针对当前生态修复存在的不协调、不衔接问题,建议研究建立目标一致、要素融合、协调优化的国土空间生态修复工程技术规范,为工程技术实施、管理等提供基础支撑。
(二)开展国土空间生态修复制度保障体系研究
从发达国家实施国土空间生态修复的成功经验看,大多数国家都建立了较为完善的制度保障体系与法律制度,充分保障了生态修复工作的程序规范与监督管理工作的顺利进行,如美国的《超级基金法》和流域生态修复准则、英国的《环境保护法》,日本的《土壤污染防治法》以及德国在生态补偿方面推行的“生态账户”制度等。当前许
多省市已经将国土空间生态修复作为一项新职能,启动相关规划的编制研究工作。如何进一步吸取国外经验,遵循系统治理原则,研究适合我国国情的制度保障体系,明确国土空间生态修复主体责任、程序规则、资金来源、监督机制等核心内容,理顺国土空间生态修复与其他相关法规的关系,并做好衔接,是国土空间生态修复规范化发展亟待解决的问题。
(三)开展国土空间生态修复信息化、智慧化研究
构建国土空间生态修复信息化、智慧化平台,是健全和完善自然资源管理“一张图”平台的重要内容,对提升生态修复管理效能和决策水平具有重要支撑作用。借用“大智移云”新技术,将生态学原理进行信息化和模型化表达,指导国土空间生态修复全环节,可为国土空间生态修复提供智慧方案。笔者建议主要从三个方面开展研究。一是开展国土空间生态现状智能识别技术研究,实现生态问题的快速、精准识别,为国土空间生态修复项目选址提供智力支撑;二是创新突破生态工程智能化设计,为国土空间生态修复重大工程项目规划设计提供数字化系统方案;三是开展生态修复效果信息化监测技术研究,探索建立国土空间生态修复效果监测评估信息化平台,建立全覆盖、多尺度、定量化的自然资源监控和生态安全保障的大数据平台,实现国土空间生态修复动态跟踪、风险预测、及时预警。
(作者单位:上海市建设用地和土地整理事务中心)
基金项目
上海市科委“城市生态廊道农林湿复合生态功能构建技术及应用示范”项目(19DZ1203400);上海市规划和自然资源局“生态之城建设背景下大都市国土空间生态修复技术体系研究”课题(Ghzy2019028)
参考文献
[1]GANN G D, MCDONALD T, WALDER B,et al. International Principles and Standards for the Practice of Ecological Restoration. [J]. Restoration Ecology,2019,27(1):S1-S46.
[2]沈国舫.从生态修复的概念说起[N]. 浙江日报, 2016-04-21(015).
[3]曹宇,王嘉怡,李国煜.国土空间生态修复:概念思辨与理论认知[J].中国土地科学, 2019, 33(7):1-10.
[4]吴次芳,肖武,曹宇,等.国土空间生态修复[M].北京:地质出版社, 2020.
[5]彭建,李冰,董建权等.论国土空间生态修复基本逻辑[J].中国土地科学, 2020, 34(05):18-26.

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