基于自然解决方案(NbS)理念下的多尺度国土空间综合整治生物多样性保护

许庆福，许梦

(1.山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013；2.济南市生态环境保护局济阳分局，山东 济南 251400)

0 引言

生物多样性是生物及其与环境构成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的综合，具有十分重要的功能，是人类生存的物质基础[1]。国土空间综合整治实质上是对生态系统的干扰，不适当的国土空间综合整治活动会对生态环境和生物栖息地造成一定破坏，对生物多样性保护带来不同程度的影响[2-3]。遵循基于自然解决方案(NbS)的理念，通过国土空间综合整治，构建良好的生态系统和生物生境，提高生态系统连通性，保护和维持生物多样性，对维系区域(或流域)生态健康和稳定具有重要意义。目前的国土空间综合整治生物多样性保护研究，多限于较小的空间尺度(主要是具体项目)，涉及多尺度的系统研究较少。按照整体保护、系统修复、综合治理的要求，需要探索不同尺度下国土空间综合整治生物多样性保护策略和路径[4]，以适应新时代国土空间综合整治和生态修复的要求。

1 国土空间综合整治与生物多样性保护

1.1 国土空间综合整治对多生物多样性的影响

国土空间综合整治是通过资源利用、格局优化、功能提升等途径，针对利用失序、功能退化等进行的重新组织优化过程，在此过程中改变了地形地貌及地表的生态系统，影响着地表生态环境和资源可持续利用[5]。国土空间综合整治实质是人类对生态系统的干扰，不适当的整治活动主要通过影响生物生存环境和繁殖环境对生物多样性产生影响，产生诸如物种数量减少、抗外界干扰能力下降、动植物物种灭绝等不良生态后果，其中生境破碎化是生物多样性降低的主要诱因[6]。

目前，国土空间综合整治重点在乡村地区，主要体现在田、水、路、林、村、城等要素综合整治方面，同时也包括城镇规模扩张及内部更新，其对生物多样性产生的负面影响有所不同(表1)。

表1 国土空间综合整治对多生物多样性的影响

1.2 基于自然解决方案(NbS)与国土空间综合整治生物多样性保护

1.2.1 基于自然解决方案(NbS)与生物多样性保护

2008 年，世界银行首次正式提出基于自然的解决方案(Nature-based Solutions，NbS)的概念，要求人们应系统地理解人与自然的关系。2020年7月，世界自然保护联盟(IUCN)发布了基于自然解决方案的全球标准，将NbS定义为：通过保护、可持续管理和修复自然或人工系统，有效和适应性地应对社会挑战并为人类福祉和生物多样性带来益处的行动。该标准指出，保护和提升生物多样性和生态系统完整性是其关键目标，通过制定合理的生物多样性控制指标，避免生物多样性的丧失，以维持生态系统的稳定与弹性，突出了其“基于自然”理念[14]。NbS的基本逻辑体现在系统性、综合性、动态性和权衡性特征。

因此，遵循“人与自然和谐共生”基本方略，在国土空间综合整治中应融入NbS的基本理念，注重生物多样性保护和生态系统连通性建设，强化自然/半自然生境保护，引导生态化整治技术的综合运用，促进国土空间综合整治的“自然化”。

1.2.2 国土空间综合整治生物多样性保护的尺度性

生物多样性是一个具有层次性的组织体系，表现出不同尺度的差异性。尺度是指研究对象的时间和空间细化水平，表征为一定的时间间隔和空间大小，对于生物多样性保护及其规划研究具有重要意义。生物多样性保护可分为基因、物种、种群、群落和景观5个层次[15]。从影响生物多样性的因素看，生物因素只在小尺度上成为群落多样性的影响因素，而非生物因素(气候、地形、地貌)和人为因素(如国土空间综合整治等)则在一系列尺度上都产生影响[16]。我国的国土空间综合整治，空间尺度与生物多样性保护之间存在一定的对应关系，主要涉及区域(或流域)、景观和场地3个尺度，分别对应区域(或流域)尺度、项目区尺度和工程尺度(表2)。

表2 国土空间综合整治实践中空间尺度与生物多样性保护层次的对应关系

不同尺度的国土空间综合整治，其生物多样性保护策略和路径各不相同(图1)。在区域(或流域)尺度，通过构建核心区、缓冲区、生态廊道及节点，形成区域(或流域)生态网络，体现生物多样性保护的整体性和系统性；在景观尺度，通过构建多样化、异质化的生态景观，营造格局多样化、连通性良好生态系统。在场地尺度，针对不同功能空间(农业空间、城镇空间、生态空间)，通过构建相应的生物多样性保护工程体系和技术模式，实现生物多样性保护与传统的国土空间综合整治有机结合。

图1 多尺度国土空间综合整治中生物多样性保护策略和路径

2 构建生物多样性保护生态网络

在国土空间综合整治中，区域(或流域)尺度对应国土空间整治实施范围，通常是一个完整的行政区或流域单元。生物多样性丧失的主要原因是栖息地的消失。因此，针对大中尺度的生物多样性保护，其关键是保护生态敏感(或脆弱)区域，增加物种活动与迁移的生境连接度，保留生态岛等关键斑块[6]。根据Noss和Harris(1986)提出的保护区设计的节点-网络-模块-走廊模式，在区域(或流域)尺度层面，通过构建核心区、缓冲区、生态廊道及节点，形成区域(或流域)生物多样性保护生态网络(图2)[4]。

图2 国土空间综合整治生物多样性保护生态网络模型

2.1 核心区是生物多样性保护的关键策略

依据岛屿生态地理学理论，核心区的建立强调保护范围的面积和邻近关系。国土空间综合整治中，将在生物多样性保护中地位和作用大的区块(源地)划定为核心区，如生物多样性丰富的湿地、水源涵养地、珍稀动植物保护地等。

在实践中，核心区的生态质量状况往往会有较大差异，可区分为稳定性核心区、提升性核心区和恢复性核心区和重建性核心区。稳定性核心区生态系统功能相对完好，恢复力强，结合需要保护目标物种制定相应的保护措施；提升性核心区生境轻度退化，恢复力较强，需要引入新的栖息地斑块，并采取生物措施和必要的工程措施进行生境修复；恢复性核心区生境中度退化，恢复力弱，需要综合运用生物措施和工程措施进行生境修复，提升生境质量[4]。重建性核心区生境重度退化，恢复力丧失，需要强化人工干预，综合运用生境重构、植被重建和生物多样性重组等措施进行重构生境。

2.2 缓冲区是减少人类活动冲击的过渡地带

通常情况下，缓冲区是在保护核心区周围划出的辅助性保护和管理范围，以保护核心区的生态过程和自然演替，减少外界人为干扰带来的冲击[15]，其生态系统的稳定与否直接影响核心区的生态环境质量。因此，需要维护缓冲区生态系统稳定性，以减少人类活动对核心区的干扰[1]。

生物多样性保护缓冲区多为自然性缓冲区和半自然性缓冲区。自然性缓冲区以自然群落为主，具有较高的生态价值，如自然河流、天然林带等，主要是保护和提升缓冲区生态质量和连通性，降低人类活动的干扰程度。半自然性缓冲区存在一定人为干扰，但一般不会或较少影响核心区，如农田、果园、苗圃等，主要是提升植被、景观和边界的多样性[4]。在实践中，应尽量利用现有自然或人工林带、河流水溪等构建缓冲区，形成多形态边界。

2.3 生态廊道是对抗景观破碎化的空间战略

生境破碎化可导致物种数量减少、死亡率增加及迁移率下降，是生物多样性降低与物种灭绝的重要影响因素。生态廊道具有保障生物生存栖息地、提高生物迁徙效率、增加基因交流的重要生态功能，对改善生态系统服务功能，减少甚至消除生境破碎化对生物多样性的影响具有重要作用[17-18]。

在国土空间综合整治中，通过构建河流水系、林带等生态廊道，打通生物多样性保护核心区之间的通道，增加景观异质性，促进物种的扩散迁移。河流生态廊道应保持自然弯曲延展形态，减少人为干预，形成多样化生境；林带生态廊道应尽量选取乡土植物，因地制宜选择灌丛、树篱等植被类型，以增加景观异质性。多样化的廊道可为更多种生物提供适宜生境，有利于生物多样性保护[1,19]。

2.4 生态节点是生态廊道上的功能薄弱区域

生态节点是生态廊道上生态功能最薄弱的点，对目标生物迁徙和扩散起着关键作用。连接生态廊道的节点是生物多样性保护的重要区域，应当降低人类活动对节点附近生态环境的不良干扰，禁止在节点周边安排国土空间综合整治活动。

为提高生态节点的生境质量，可通过提高植被覆盖度和植物多样性，增加其生境的多样性；通过构建缓冲带和隔离带，防止或减少人类活动干扰。在重构生态节点时，尽量构建林地等自然环境而非耕地等人文环境[1]。

3 营造生物多样性保护生态景观

在国土空间综合整治中，景观尺度对应国土空间整治单元，通常是一个由相互联系的多个子项目构成的国土空间整治工程。人类的活动导致生境消失、生境破碎与生境质量退化，严重威胁到生物多样性，营造良好的生态景观是生物多样性保护的重要途径[20]。在景观尺度上的国土空间综合整治，通过构建多样性、连通性、异质性较高的生态景观，实现生物多样性保护。

3.1 构建多样性生态景观格局

景观格局是景观异质性的重要表现，决定景观的功能和生态过程，对生物多样性产生显著作用[4]。景观格局多样性是景观类型空间分布的多样性，以及各类型之间、斑块与斑块之间的空间关系和功能联系，对物质迁移、能量交换、物种运动有重要影响。通过生态过程影响机制研究，可寻求合理的景观配置[21]，为生物多样性保护和维持提供良好的生境。

在景观尺度的国土空间综合整治中，通过构建多样性景观格局，以提升生物多样性。比如，在农业空间中，应保护非农作物生境，适度增加或保留农田中的自然、半自然生境(如农田边界、灌木丛、坑塘等)，保护并维持其较高比重；结合地形地貌和生产方式，合理布局田块数量、形态等[22]，提升农田生物多样性。

3.2 增进生态景观的连通性

生境碎片化是生物多样性保护的最大障碍。生境破碎化表现为斑块数量和斑块隔离度的增加，影响物种种群的繁殖和迁移，改变正常的生态格局和过程，产生面积效应、边缘效应、隔离效应，对生物多样性产生负面影响[23-24]，而提升景观连通性则是降低生境破碎化的重要措施。

在景观尺度的国土空间综合整治中，通过增强景观连通性，提高景观连通度，以提升生物多样性。比如，在农业空间中，通过作物植被带、生物树篱、防护林带等廊道的建设，将孤立斑块相连接以有利于生物迁徙和运动，防止生境隔绝，提升陆生生物多样性。通过渠系连接河流水系、坑塘、湿地，增强能量流动及物质循环，提高农田生态系统的空间异质性和连通性，以增加农田水生及两栖生物多样性。

3.3 营造多样化生态景观斑块

斑块是物种的聚集地，其类型、面积、数量、形状、边界、动态以及内部均质程度对生物多样性有较大影响。斑块多样性影响着物种的分布、生物的扩散和动物的觅食。斑块面积是景观内生物多样性的重要决定因素，景观面积越大，生境类型越丰富，生物多样性越丰富。景观形状同样对各种生态过程和各种功能流产生重要影响，对生物多样性也产生极其复杂的影响[16]。

在景观尺度的国土空间综合整治中，通过营造多样化生态景观斑块，以提升生物多样性。比如，在农业空间中，应注意斑块以及植被类型的多样化，防止类型过度均一化景观；识别和保护关键斑块(如树林、灌丛、荒草地和小水塘等生态岛，半岛状生境斑块等)，提升生物多样性保护的整体水平[6]。同时，在斑块内部，可通过调整植被密度、空间分布以及种植方式，提高空间异质性，为生物提供多样化生境，保障较多物种的孕育，提升物种多样性[22]。

4 建立面向不同功能空间的保护工程技术路径和模式

在国土空间综合整治中，场地尺度对应具体整治项目，将生物多样性保护理念有机地植入工程设计中，引入保护措施。不同功能空间(农业空间、城镇空间、生态空间)的国土空间综合整治内容有所差异，需要建立相应的保护工程技术路径和模式。

4.1 构建农田生物多样性保护工程体系

农业空间的生物多样性保护重点在农田。在场地尺度，主要结合实施平整工程、水系工程、道路工程和防护工程等，维护和营造多样化农田半自然生境，提升农田生态功能，实现生物多样性保护与传统的农用地整理有机结合[25]。不同类型的工程，其实现生物多样性保护的路径及内容差异较大，需要进行针对性设计(表3)，同时也要注重不同类型工程之间的协调。

在平整工程设计中，保留或引入具有生物多样性保护功能的斑块，提高异质景观空间比重，为生物提供多样化生境；减少对地表形态和土体的人为剧烈扰动，尽量做到平整区内土方平衡；保护肥沃表土和土壤动物、植物种源，维护土壤原生态。对扰动严重的土体采取有针对性的土壤培肥措施，保障植物、动物及土壤微生物的营养需求[26]。结合田块斑块形状和种植作物，合理营造田坎植被生态景观，为土壤动物提供理想生境，有助于土壤动物多样性保护[27-28]。

表3 面向农业空间的农用地整理中生物多样性保护工程

在道路工程布局中，结合生境敏感性评价，合理确定道路走向和密度，降低生境破碎度。在道路设计中，结合实际需要采用泥结石路面、透水混凝土路面、弹石路面和镂空水泥板植草路面等路面结构形式，增强路面透水性，改善道路聚热性能，降低对路域水循环的影响；为大型哺乳类动物设计大型通道(如绿桥等)，在道路基底为两栖、爬虫类和小型哺乳类动物设计“生态涵洞”和“生态管涵”等小型通道，保障动物自由迁徙[29-31]。在道路两侧种植经济植被，为动物提供栖息廊道和穿行通道。

在水系工程布局中，尽量维持水系原有形态，避免对自然水溪的改造和截弯取直。在渠系工程设计中，采用缓坡生态化驳岸设计，减少水位变化带来的生态冲击；使用生态混凝土、膨润土防水毯、土壤固化剂等生态材料，采用半自然、透水性材质进行边坡、渠底的铺装，减少硬质沟渠；设计动物脱逃斜坡、青蛙跳板和鱼道等水生物通道以及渠道缓坡[29]，保证水生生物的迁徙和活动空间不受阻隔。水系旁边种植灌草植被，并与其他廊道串联，为小型动物提供栖息地和迁移廊道。

在防护工程中，防护林网工程对生物多样性保护影响较大。按照生物多样性保护要求，林网布局应结合景观格局与过程分析，预留生态廊道；通过林带建设，连接较大林地斑块，增加动植物生存的空间和活动通道。采用乔木类优势乡土树种，为候鸟迁徙提供生态廊道；采用草、灌搭配模式，为青蛙、河虾、昆虫等动物提供栖息的生态廊道[6,25]。

4.2 制定面向不同对象的保护技术路径

城市生物多样性是维持其持续稳定发展的物质基础，具有保持生态稳定、降低城市热岛效应、净化城市环境、改善城市微气候等重要生态服务功能。城市是人类主导的半自然生态系统，栖息地的消失和生境高度破碎化，高强度人类活动且伴随着不同的污染物排放，致使城市生物多样性面临威胁[32]。城市生物多样性具有复杂性和脆弱性特点，需要结合城市生物多样性保护的特殊性，采取相应的保护技术路径(表4)。

表4 面向城镇空间的市地整理中生物多样性保护技术路径

城市绿地是重要的动植物栖息地和生态过程发生空间，有公园绿地、河流绿带等“人工引入斑块”，通过点、线、面、垂、嵌、环结合，多维空间构建绿地网络，提高生态斑块的连通性，维持和提升城市生物多样性[33]。河湖湿地水系是支持城市生物多样性的重要生境，具有重要生态水文功能。应重视城市河湖水体生态修复，重塑健康自然岸线，强化水网节点建设，增强河湖水系的连通性。保留、修复自然坑塘洼地，统筹水体生态修复、动植物保育、景观再造，改善城市环境。综合运用生态工程技术，对城市防洪工程、道路工程、环境卫生工程等基础设施进行生态化设计和改造提升，如建设雨水花园、生态植草沟等，改变雨水直接排入自然水体方式，实现雨洪调蓄设施的多功能利用。

4.3 建立多种保护工程技术模式

在生态空间，生物多样性保护的重点是核心区。生态空间生物多样性保护应坚持“保护优先，自然恢复为主”的方针，通过适度人工干预改善限制因素，引导受损生态系统自然修复。同时，也需要结合经济社会发展水平，对现有工程技术手段进行生态化改造，并在发展和保护之间进行权衡[34]。

结合生态系统受损程度及恢复力强弱，可采取保育保护、自然恢复、辅助修复和生态重塑等不同工程技术模式(表5)，进行生态空间保护修复。

表5 面向生态空间的生态保护修复中生物多样性保护工程技术模式

对稳定性核心区，通过消除胁迫因子，恢复生态廊道等措施，保护不同珍稀野生动植物的栖息地、生态系统；对提升性核心区，尽量避免对生态系统的干预，依靠自我调节能力和自我组织能力向有序的方向自然演替和更新恢复；对恢复性核心区，充分利用生态系统的自我恢复能力，并辅以小规模人工辅助措施改善生境，修复和调整现有的生态系统，使其逐步恢复并进入良性循环；对重建性核心区，以人工措施为主，通过深度干预措施或人工重建，重构生态系统并使其向良性循环发展[35]。

5 结语

生物多样性是“健康自然”的关键性指标，保护和维持生物多样性是阻止“丧失自然”的重要内容，也是国土空间综合整治面临的重要课题，需要进行系统的、全方位的探索。生物多样性具有动态演替和进化的特征，而人们对其认知水平也在不断发展，表现出保护的动态性，需要进行动态的适应性管理，以减少保护的不确定性。同时，不仅需要考虑技术问题，还需要综合考虑经济、制度与管理问题，以及潜在成本和效益[14]。因此，需要全面遵循和落实NbS的基本理念，合理规划、综合施策、动态管理，使国土空间综合整治生物多样性保护在生态文明建设中发挥更大作用。