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生态修复视角下高密度城市老旧住区更新路径——上海生境花园营造的经验与启示

时间:2023-08-23 16:30:07 来源:网友投稿

■ 张璐璐 ZHANG Lulu 朱 丹 ZHU Dan 宋德萱 SONG Dexuan

人与自然的关系是人类发展史上历久弥新的议题。人类面临的生态困境提醒我们:人类的续存和福祉取决于我们对地球有限空间和资源的谨慎使用,以及保护和恢复生态系统的能力[1]。城市作为人类聚居空间和各类活动的汇聚点,在城市内部重建人与自然的良性互利关系,这对于解决人类发展带来的各类环境问题至关重要。因此,对生态系统的保护和修复应延伸至人类工作与生活的城市[2]。

住区是城市最重要的组成单元之一,是城市生活的重要载体。在“存量更新”和“生态转型”的双重发展模式下,老旧住区建成环境更新需妥善处理人、空间和生态系统的关系,但以往的建成环境物质空间更新模式已难以应对城市发展生态、可持续的复杂问题。如何通过自然营造修补、整合建成环境物质空间,修复、重建生物栖息地,发挥建成环境生态效益,提升建成老旧住区生态品质,在人居环境和生态环境两个维度找到平衡点,成为高密度城市老旧住区更新及生态修复的新议题。

城市发展带来的自然环境被城市建成环境所取代,必然会改变乃至破坏自然生物原本的栖息环境[3]。由城市扩张引起的生境面积减少、破碎化及生境结构的改变,被认为是自然生境衰退乃至丧失功能的主要原因[4-5]。但城市与自然并非是二元对立的,生态系统存在于自然环境中,同样也存在于城市建成环境中,城市中的生态系统同时服务于城市中的人和生物[6]。生态修复视角下的城市更新,既可创造舒适、宜居的人居环境,回应城市居民“日益增长的美好生活需要”,又可以恢复建成环境“生境”功能、修复受损的环境生态因子,从而提升城市生态丰富性和物种多样性,实现城市发展的生态、可持续。

1.1 生境和城市生境

生境(Habitat)也称栖息地,即生物赖以生存的环境,是生物个体、种群或群落生活和完成生命过程的空间或环境类型[7],它包含生物生存与繁衍所需的资源与环境,是特定区域对生物起作用的生态因子的总和,是生物多样性的基础[4,8]。“Biotope”(生境单元)一词由德国科学家Friedrich Dahl 提出,最初被定义为“特定动、植物物种生存的栖息地”[8-9],常作为“Habitat”的同义词使用。随着相关研究的推进,许多学者对“Biotope”进行了进一步的定义,但总的来说,与“Habitat” 相比,“Biotope”更关注“生物群落”,强调“特定的环境条件”。在本文中,将选择“城市生境”(Urban Biotope)来定义研究对象,即城市建成环境中的生物栖息环境。

城市生境指城市范围内维持生命机体生存于繁衍的环境条件[9]。这一概念被广泛应用于生态、景观及规划设计等不同研究领域;
根据研究对象和关注点的不同,对“城市生境”的解释和定义也有所区别。干靓[8]将“城市生物栖息环境”定义为城市中保证一个或多个种群野生动物迁徙、求偶、基因交流的环境;
陈天一等[9]则根据Sukopp 等对“Urban Biotope”的解释,将其定义为“由建筑、动植物、土壤以及人类干扰活动等多个因素共同形成的景观生态单元”;
王向荣[10]指出,城市生境包含了绿地、林地、水体、荒地等自然和近自然区域,同时也包括建筑、桥梁、各种管网、轨道等构筑物或基础设施。虽侧重点有所不同,但既有研究都认可城市建成环境“生境”对城市生态系统和生物多样性的积极作用;
“城市生境”虽然不同于原始自然生境,但依然蕴含着生物多样性恢复的潜力[11-12]。

1.2 城市生境营造的必要性

“城市双修”发展理念的正式提出,明确了存量更新时期城市人居环境和生态环境协同发展目标。然而,以往与生态修复割裂的物质空间改造和更新方式,已无法满足“人与自然和谐共生”的城市发展愿景。由此,在整合城市物质空间、优化人居环境品质的同时,改善建成环境生态质量和稳定性,在城市内部重塑生境丰度,已成为实现城市可持续发展和人类福祉的必由之路。城市生境营造兼顾城市建成环境更新和城市生物庇护所、栖息地的修复与营造,无疑是生态修复、城市修补的有效手段。

城市生境可为建成环境提供丰富多样的生态服务。城市中的绿地空间也可在一定程度上提供生态服务;
但绿地空间不等同于生物生境和栖息地,在生态功能和生物多样性表现上不尽如人意[10,13]。以上海为例,为了满足特定时期绿化管理条例的规定,大量老旧住区的公共绿地采用价格低廉、四季常绿的麦冬作为地被层绿化(图1)。此类绿地空间,一方面难以满足居民日常公共活动需求;
另一方面,单一物种的植物即使密度很大,对生态系统和生物多样性的作用也十分有限。只有将城市建成环境的更新与生境营造相结合,才能够充分挖掘城市绿地空间生态潜力,改善建成环境生态质量和稳定性,充分发挥其生态功能。

图1 上海老旧住区绿地空间现状

城市生境可为城市生物提供栖息地,继而为生物多样性保护创造条件。城市的生物多样性对于维护城市生态安全和生态平衡、改善城市人居环境具有重要意义,在生态文明理念的指导下,城市的发展乃至续存理应为其他生物让出部分生存空间。通过在城市中营造生境,鼓励居民参与到建成环境中的同时,控制人的活动对生物栖息地的干扰,进而在城市中创造野生动、植物的庇护所和栖息地,是在城市中展现自然的内在秩序、加强对环境和场所依恋、建立和修复人与自然联结的重要手段(图2)。

图2 城市生境与建成环境和生物栖息地的关系

1.3 城市生境营造特殊性

从目的和功能上,城市生境营造有别于传统的城市建成环境改造和更新实践,它是为了改善和修复建成环境内生物群落演替的生境因子,为植物群落提供适宜的生长条件,为昆虫、动物提供水源、食源、掩蔽场所乃至栖息地。将城市日常生活空间与生物栖息地联系起来,建立具有视觉审美、生态价值,同时能够容纳居民日常公共活动的场所,需在居民对空间的内在需求、城市生态修复和生物多样性保护间寻求平衡。

从尺度和方法上,也有别于传统的生态修复和生物多样性保护实践。城市更新中的生境营造通常是小尺度的空间格局、景观要素和生境因子的设计整合,构建的是相对较小的孤立生物生境。通过对建成环境生态现状的深入理解,对场地内蕴藏的小规模生态系统进行保护和改良,组织自然秩序、恢复自然的自我调节和自我演替能力,具有零散化和异质性的特点。此类城市生境还需依赖部分人工干预以助力自然演替,来达到生物群落良性发展和动态平衡的目的,从而维持生物多样性和场地生境功能的可持续性。

2.1 生境花园概念解析

生境花园以丰富城市生物多样性和缔造城市生态环境福祉为目标,是城市绿地系统中通过生境营造技术设计建造的、具有生物栖息功能的花园。它既包含城市花园基本的绿色基础设施、景观要素,能够为城市居民提供休憩、休闲的户外公共空间,又满足花园的生物生境功能。与传统城市花园绿地最重要的区别在于,生境花园强调场地作为城市生物生境的生态服务功能,主要包括以下3 个方面。

(1)可持续的本土环境。生境花园的营造需综合考虑场地生态基质、空间特征和区域小气候,顺应场地的自然力和生境因子,挖掘场地生态潜力,合理利用场地自生生物群落,创造低成本、低维护的可持续生境。

(2)生物多样性保护。这是生境花园设计营造的重要目标,通过人工设计的种植模式建立不同植物群落在空间和时间两个维度的分层结构关系,形成丰富而稳定的植物群落组合;
同时,为各类野生动物提供良好的生存环境,实现不同物种在垂直空间和时间两个维度上的和谐共存。

(3)自然演替和生态平衡。基于场地多层次群落结构、自生生物群落的自然演替,结合适度的人工干预和适应性管理,生境花园内部可以形成一个相对健康、稳定的生态系统,同时建立了遵循季节变化的循环、可持续的景观周期。

2.2 城市老旧住区更新的生境花园营造目标

对城市和区域而言,老旧住区生境花园作为高密度城市中量大面广的小型生境,在生态网络中起到连接大型生态板块通道和节点的角色,对保护城市生物多样性、构建城市生态网络、修复城市生态具有积极作用。对住区自身而言,生境花园的营造能为居民提供亲近自然、集约利用土地的高品质生态景观空间和公共活动空间。因此,城市老旧住区生境花园营造,需综合考虑场地生态效益、景观功能和公共活动空间属性,实现多目标协同。

(1)发挥场地生境功能,改善建成环境生态效益。一是通过建成环境生态资源要素统筹和合理的人工干预,引入本土植物群落,提供野生动物生存所需的水源、食源和掩蔽场所;
二是恢复建成环境生境的自我调节功能,建立积极有序的生态循环体系,发挥建成环境生态服务功能;
三是保护和维持区域原生生物多样性,构建老旧住区良好生态环境。

(2)构建高质量绿色空间,提供多维度景观体验。老旧住区生境花园营造,通过人工设计的植物群落,营造植物群落丰富、生态结构稳定的高品质建成环境绿色空间。植物群落结构设计应在空间和时间两个维度回应四季变化,形成积极的自然演替和周期性循环,在不同的维度提供多样的景观美学体验。

(3)将自然生态融入日常生活,提升公众对自然价值的认知。老旧住区生境花园营造,应以居民日常室外活动需求为设计依据,将“自然”与“生态”融入居民日常生活。以生境花园为载体,搭建人与自然、人与人之间的联系,提升公众对于城市自然价值的认知。

2.3 城市老旧住区更新的生境花园营造原则

生境花园的营造,需要对场地内绿化条件、植物配置、人的活动等生态机制和景观原型进行分析和梳理,通过调整绿化结构、优化景观要素配置、补充生态基质和资源要素等实现空间生境营造。基于自然的解决方案,大自然保护协会[14](The Nature Conservancy,简称TNC)提出了生境花园营造应遵循的5 项基本科学原则,即:①使用本土植物;
②杜绝外来入侵植物;
③丰富植物群落;
④减少农药化肥使用;
⑤为城市野生动物提供辅助的食物、水源或庇护所。

以上原则分别从场地生态基质和植物自然力、人工干预、植物群落结构设计、环境生态和生物多样性保护、生物栖息地和生存空间构建5 个层面,对生境花园的营造进行规定。

2017 年,上海生境花园项目启动。作为上海国土空间生态修复“提升栖息地质量,维护生物多样性”的示范点,该项目被纳入《上海市国土空间生态修复专项规划(2021—2035)》,从政策层面引领城市生态文明建设[15]。通过对高密度城市老旧社区边角及废弃公共空间的改造,营造城市小型生物生境,打造人与自然和谐共存的公共空间环境,是城市小尺度生境营造的代表性探索与实践。生境花园的设计和营造不但拓展了城市生物多样性保护的方法和途径,也为上海城市老旧住区公共空间更新与建成环境生态修复的协同发展提供了有效路径。以上海市长宁区为例,迄今已建成了以虹旭生境花园为代表的8 个生境花园,另有7 处正在建设中(至2022 年8 月);
根据规划,至2025 年,长宁区将完成共计30 处生境花园的建设[16]。本章节以长宁区已建成生境花园为例,对老旧住区生境花园营造流程及关键方法进行梳理。

3.1 老旧住区生境花园营造流程

城市建成环境更新中的生境花园营造可分为4 个阶段,包括:①现状分析与设计定位,主要分析建成环境空间特征和生态基质,确定场地景观原型;
②功能分区与布局设计,关键是制定框架重塑人与自然的关系,对建成环境功能空间和生态格局进行分区和再设计;
③要素设计,需保留、优化、补充场地生态因子,重构场地生物群落,优化空间品质同时营造场地生境;
④管理维护,通过持续设计和维护,平衡自然干扰和人工干预,实现生境良性循环(图3)。

图3 城市建成环境更新中的生境花园营造程序

3.2 功能分区与布局设计

老旧住区生境花园兼具公共活动、景观绿化和生物生境的功能,标准的格局设计应包括3 个部分,即:居民日常公共活动区、人与自然交流的自然互动区和生境保育区。居民在不同的功能区可以分别进行参与性活动、限制性交流互动及禁止活动(图4)。在实际设计营造过程中,根据场地所处区位、大小和空间形态,区域小气候和周边生态基质,以及社区居民日常公共活动特征及需求等建成环境现状特征,对生境花园功能定位的侧重点有所不同。对于居民日常公共活动对原场地依赖度较高的区域,生境花园布局与分区设计功能上应侧重居民公共活动,场地内人的活动以休憩和与自然互动为主,因此在公共活动区和自然互动区之间通常不设置明确界限;
其场地生境功能主要是为野生生物提供食源和掩蔽场所,栖息地功能被弱化。对于小区边缘且周边生态基质较好的区域,生境花园功能上相对均衡并关注与自然的互动和生境保育,部分区域对居民公共活动限制性较强,强调场地的生物栖息地功能。已建成生境花园实践案例的布局与分区设计见表1。

表1 生境花园实践案例布局与分区设计

图4 老旧住区生境花园布局与功能分区示意图

3.3 要素设计

根据TNC 提出的营造原则,生境花园包含观鸟墙、花境、自然水源、人工水源、昆虫箱、堆肥箱、石笼和枯枝堆等8 个基本生态要素[14-15],分别从互动体验、食源、水源、庇护所与栖息地等不同层面为人和生物提供生态服务(图5)。对于生境花园而言,场地固有的空间、自然要素是生境花园营造的先决条件和生态基质,生态要素是具体的营造形式,而功能要素是服务于人(社区居民)、植物群落和野生动物(图6)。

图5 虹旭生境花园布局及要素设计

图6 老旧住区生境花园营造要素及相互关系

生境花园的营造基于住区既有的建成环境,因此需考虑场地已有空间环境和自然要素。在自然要素的选择和设计过程之初,应对建成环境和场地生境现状进行调研。在此基础上,将人工介入与群落自我演替方式相结合,通过场地原生植被的保留与优化、本土植物的引入、功能性植物的补充等过程,构建功能性的植物群落,建立不同植物间的合理关系,提升场地内植物多样性(图7)。

图7 生境花园植物群落构建:原生植物保留和花境设计

生境花园的营造并不严格要求包含所有生态要素,但通常情况下,需同时满足所有的功能要素,为人、植物群落和野生生物提供活动空间和生态服务。例如,观鸟墙和水源(自然、人工)在生境花园中为人和野生生物提供景观、生态服务(与自然的互动、景观功能、水源),但并不是所有的生境花园均需要设置,而是根据场地的地形地貌、水文条件和周边生态基质,基于生境花园设计定位和服务目标,有选择地进行设置(图8、9)。

图8 生境花园生态要素设计:自然水源和人工水源

图9 生境花园生态要素设计:观鸟墙(观鸟台)

3.4 过程管理

人工修复或营造生境的可持续性,在很大程度上取决于适应性管理水平。因此,老旧住区生境花园营造不仅要针对场地进行空间格局设计,对生态要素进行选择,还要为生境的动态演替和人为管理制定相应的过程管理程序。

在设计阶段,通过对场地原生植被进行改良和优化,引入本土植物群落并补充功能性植物,以构建人工植物群落体系;
同时,应尊重场地的自然力,通过适当的留白为场地自生群落的发展和演替留有余地。

在生境构建阶段,尊重自然力同时,对生物群落演替进行主动管理。人工干预与自然干扰交互介入、协同作用于生物群落的营造过程,能够有效建构和恢复健康的生物群落生态系统,完善群落结构,形成良好的生物种间关系;
进而提高群落对环境和干扰的适应能力,形成动态演替、持续稳定的群落结构和场地生境。

在管理维护阶段,除了基本的运营维护和设备更新以外,还需要对场地生态功能进行持续监管,防止不良的自然干扰和恶性种间竞争影响生态系统的持续性和稳定性;
同时,通过推进宣教科普和自然教育,调动居民的积极性,实现生境的常态化自主管理,提升管理维护效率、降低 成本。

此外,公众参与机制对于城市生境有着重要意义。在老旧住区更新过程中,鼓励社区居民自主参与生境花园设计、建造和管理过程。全过程公众参与的生境花园营造,能在老旧住区建成环境更新中起到催化剂的作用,可促进场地空间、生态效益的发挥,使自然体验成为城市日常生活的必要组成部分。

综上所述,基于“城市生境”理念的指导,以生境花园营造的方式对老旧住区公共空间进行改造和更新,不但能够提升建成老旧住区生态品质,而且充分发挥建成环境生态效益,为高密度城市老旧住区更新及生态修复提供了新的思路。在更大的范围内,通过人工干预和介入的方式打造城市生境基本单元,可作为城市生态网络的通廊和节点,对城市生态修复和生境网络的构建起到积极作用。

需要注意的是,与大型的自然生境相比,人工修复和营造的小型生境更容易受到自然的干扰。因此,在生境花园建设完成后的使用及管理维护过程中,如何维护场地生境的多样性与复杂性以形成长周期性的生物群落动态演替,如何结合生态原理探索因地制宜的生境花园设计营造策略,还需要更加系统和深入的研究。

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