基于国土空间生态景观修复的工矿废弃地改造研究

李盛方，朱 怡，2，向东文，2，龚 斌，2，杨 建，2

（1.中国地质大学艺术与传媒学院，武汉430070；2.中国地质大学（武汉）生态修复与景观设计研究中心，武汉430070）

中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议确立了十四五时期经济社会发展目标，其中一个目标就是：生态文明建设实现新进步，它包含国土空间开发保护格局得到优化、生产生活方式绿色转型成效显著、生态环境持续改善、生态安全屏障更加牢固、城乡人居环境明显改善等内容。

伴随着经济社会的飞速发展，中国生态环境保护与修复面临巨大挑战。土地利用作为生态环境的一项重要内容，其状况日益复杂，如土地资源利用不合理、土地退化、生态环境被破坏。中国土地总面积虽居世界第三位，但人口基数大，人均土地面积和人均耕地面积均不及世界人均值的50%，各类废弃地的出现使得中国土地资源利用问题更加棘手，同时也使区域产业布局与结构的优化遇到阻碍，其中工矿废弃地再利用问题尤为突出，国土空间生态景观修复在这样的情形下显得尤为重要，它关系着中国生态环境的保护以及人民福祉的增进。

中国工业发展过程中涌现了大量工矿废弃地，侵占了土地资源，对自然生态、人居环境构成威胁，阻碍了国土空间格局优化。为缓解工矿废弃地占用土地资源、土地利用不合理的问题，本研究基于国土空间生态景观修复的内容，以武汉市江夏区灵山工矿废弃地为例进行研究，从自然景观、人文景观、经济景观3个角度提出工矿废弃地修复改造为矿山公园的策略，以工矿废弃地自然景观修复为先导，修复矿区生态环境，为工矿废弃地的改造提供健康的生态环境基底，以人文景观修复作为展现其转变为矿区特色的关键，以经济景观修复与重建作为联结人与自然的重要环节，以提高区域土地资源质量，促成矿区产业转型，助力废弃地再利用，以期为区域生态文明建设的发展提供参考。

1 相关概念

1.1 工矿废弃地

工矿废弃地是工业废弃地的一种，指因一系列矿业活动而遭到破坏和占用、未经过修复与治理、无法继续使用的废弃土地［1］。工矿废弃地侵占了大量土地资源，给自然生态环境、人居环境、社会经济发展带来了一系列问题，阻碍了国土空间格局优化。工矿废弃地的再利用模式有多种，如生态复绿模式、农业复垦生产模式、新型产业开发模式、社会服务模式以及旅游文娱模式5种［2］，其中旅游文娱模式中的公园类型就是通过生态修复和工程措施再配合以景观营造和产业转型，将工矿废弃地改造为供人活动、休憩、娱乐、度假的场所。

1.2 国土空间生态景观修复

国土空间生态修复是为落实国土空间格局优化、生态系统健康稳固和生态功能提升的目标，是对国土空间生态系统受损退化、生态产品供给能力下降的区域进行恢复、整治、重建康复的过程和有意识的活动。其中，国土空间生态景观修复是国土空间生态修复的内容之一，它是自然景观、经济景观和人文景观修复的多维生态网络复合体［3］。

景观具有经济、生态和文化的多重价值［4］。工矿废弃地拥有人为开采活动与自然共同作用下而形成的独特景观肌理，具有工业特色和景观开发潜力，科学地改造修复能发挥场地的经济、生态、文化景观多重价值，作为审美客体，能最终凝练为工矿废弃地的美学价值。基于国土空间生态景观修复的内容来研究工矿废弃地以改造为公园类型空间，有助于打造优化国土空间格局的样本，能够提升其作为国土空间的生态景观功能，维护其健康和美学价值，在生态文明建设中，整体系统地提升废弃地的土地资源价值，促进国土空间生态系统内部与外部环境之间的和谐，以及天地生人之间的融洽性，助力中国生态环境保护事业的同时，促进区域内产业结构优化、土地资源的可持续利用。

2 国内外研究现状

国外对于废弃地的研究开始较早，在20世纪初已进行了初步探索，并长期对其进行研究，从近20年来看，国外的研究工作已较为成熟。德国对于废弃地转型的研究更早，开始于200多年前，并在20世纪50年代开始出台相关法律，如《废弃地利用条例》《控制污染条例》等［5］，这些颁布的条例使矿区景观重建有了法律依据，给其他国家起到了示范作用。各个国家在实践中也均有成果，以日本为例，由采石采砂厂改造而来的日本国营明石海峡公园（图1）（https：//www.vcg.com）通过生态修复提高土壤肥力、恢复景观植被，使其为此地区提供了基础设施，包括国际会议中心、星级酒店、大型温室、户外剧场等，成为广受大众欢迎的公园。

图1 日本国营明石海峡公园

国内对于废弃地转型的研究始于20世纪80年代，人们开始意识到资源枯竭型城镇面临的转型问题越来越突出，研究从2000年开始处于第三阶段：研究产业转型及可持续发展。在国内废弃地转型的实践项目中以上海辰山植物园矿坑花园（图2）（https：//www.sohu.com/a/216922139_99894134）成果最尤突出，其改造涉及了地形、植物种植等自然景观的修复，古典山水园林、工矿文化的人文景观的修复，研学游产品相关、旅游景区配套设施等经济景观的修复与重构，是集科研、科普和观赏游览于一体的综合性植物园。

图2 上海辰山植物园矿坑花园

国外对于废弃地改造的研究以相关法律条文为依托，关注区域社会、人文、生态环境、经济的协同发展。国内研究主要集中在土地复垦和生态重建工程等，对于废弃地转型、经济结构的调整、土地的再利用和可持续利用等还需要更细致的探索研究。

本研究针对国土资源利用中工矿废弃地改造转型的问题，以武汉市江夏灵山工矿废弃地为例，提供国土空间生态景观修复方式的策略，探索灵山工矿废弃地改造利用为公园模式的方法，促进工矿废弃地再利用中自然、人文、经济的协同发展，促进区域国土资源利用状况改善与国土空间格局的优化。

3 灵山工矿废弃地概况与问题

武汉市江夏灵山工矿废弃地位于湖北省武汉市江夏区中部155°方向10 km处，为废弃石灰岩采石矿。矿区东部距武广高铁和天子山大道分别约0.1 km和1 km，北部距沪渝高速约6 km，西部距武咸城铁约0.5 km。区内交通优势十分明显。

矿区内有①号采坑、②号采坑、③号采坑（图3），①、②、③号采坑均有危体，其中②号采坑高差最大（图4），近53 m。①号采坑与②号采坑高差分别近21、16 m，附近零散分布湾村。雨水在采坑积累形成深潭，在阳光下呈黛青色（图5），矿区内地表水系与矿坑充水水体联系弱，崖壁裸露，植被较少且生长缓慢，多以荒草为主。灵山矿区属于构造剥蚀丘陵地形地貌类型，自然山体总体走势近东西向，坡角一般25°~50°。①、②、③号采坑剖面图见图6、图7。

图3 灵山工矿废弃地概况

图4 ②号采坑岩体

图5 ②号采坑积水

图6 修复前AA’剖立面

图7 修复前BB’剖立面

2019年武汉市自然资源局出台灵山工矿废弃地土地利用规划（图8），治理总范围面积为96.005 7 hm2，保留建设用地面积为10.242 7 hm2，复垦林地面积为19.282 8 hm2，复垦耕地面积为45.308 hm2，水利面积为9.17 hm2。

图8 灵山工矿废弃地土地利用规划

灵山工矿废弃地带来的问题有：①多因素破坏性地质现象，这里包含崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等；②环境污染，包括空气污染、水体污染、土壤污染等；③生态系统的破坏，生物多样性和生态平衡遭到损害；④空间结构的割裂，矿山废弃地割裂并破坏了当地原本的空间结构秩序，破坏了地域空间的连续型；⑤造成社会关系的不和谐，地质灾害、环境污染、生态系统破坏等严重影响附近居民生活质量；⑥土地资源的侵占与浪费严重阻碍区域经济产业转型。

4 工矿废弃地改造策略

解决工矿废弃地侵占大量土地资源、阻碍国土空间格局优化的问题，将其改造为公园空间需要多维度、多学科、系统的理论知识及技术支撑。国土空间生态景观修复的内容为本研究提供了基本的工矿废弃地改造思路，环境科学、景观生态学以及设计学等为改造提供具体的方法与技术指导。

通过研究分析工矿废弃地现状，矿区所在区域生态环境、社会人文、民风民俗等方面，从自然景观、人文景观、经济景观系统阐述适合此工矿废弃地的修复、改造、重建的系统技术与方法。工矿废弃地的改造修复应承载着自然与社会人文、经济的内容。自然景观修复应为其改造为公园的首要基础，修复内容应涉及地形地貌、土壤、植被、生物多样性等，这些有助于生态系统的恢复并形成健康优良的自然景观；工矿废弃地的文化景观是展现公园工业文化属性特色的关键，它不仅包括因人为采石而形成的特殊矿山景观，还包括工业活动中所遗留的工厂、矿具等；经济景观的修复是活化自然景观、经济景观，将工矿废弃地改造为公园的核心，是联结人与自然关系的重要环节，而自然景观、文化景观的修复为其提供条件（图9）。应合理充分利用当地自然资源，融合区域社会人文，将灵山工矿废弃地打造成基于国土空间生态景观修复的、山水相依、植被丰盈、传播工矿文化、具有自然野趣、供居民休闲娱乐的矿山公园。

图9 基于国土生态景观修复的工矿废弃地改造研究技术路线

4.1 自然景观修复

自然景观主要是地理格局、水文过程、气候条件、生物活力等的复合，工矿废弃地自然景观修复应通过科学、系统、多种的生态环境修复手段对其破坏的当地生态系统进行修复和重建，对地质灾害隐患、环境污染、空间结构割裂等问题进行治理，修复自然景观，并使矿山环境生态功能逐渐恢复。

4.1.1 地形处理在灵山工矿废弃地自然景观修复中应以现有的地形为基础进行仿自然地貌的处理，尝试接近原有地貌与景观。采用削高填低、土方拉运、土地平整、放坡平整等办法，对过高有地质灾害威胁的土体岩体进行削高处理填至低地平整。仿自然地貌还应注重微地形对灵山矿区生态修复的作用。在矿区内出现的浅沟、缓台、陡坎等一些小尺度微地形利于植被的立地与生长，施工过程中也可构造出一些适宜的微地形，这样的处理及复绿在很大程度上对矿区的土壤成分、降水渗入、植被群落的恢复、生态服务功能起重要作用。

4.1.2 土壤修复灵山工矿废弃地土壤严重退化，主要表现为矿区内水土流失和土壤贫瘠化，并伴随矿区植被少、生长缓慢的现象。在灵山矿区土壤中置入蚯蚓、蚂蚁等土壤动物，它们通过生命活动给土壤创造更多孔隙空间，促进营养物质和水分下渗，改善土质［6］。以线虫为主的微型土壤动物通过根际效应影响植株竞争，从而影响植物演替，减少水土流失［7］。根据灵山工矿废弃地具体情况运用生物强化技术，从土著微生物中筛选，引入具有特定功能的微生物，此技术能改善矿区内土壤的渗透性，以此防止土壤侵蚀、促进土质的改良以及水文条件的改善。此外，复垦耕地与复垦林地均需保证80 cm以上可种植土壤，以保证矿区土壤质量的提升和农作物及植被的种植（图10、图11）。

图10 修复后AA’剖立面

图11 修复后BB’剖立面图

4.1.3 植物种植灵山矿区属亚热带季风气候，雨量充沛，光照充足，年平均温度16.7℃，4月至7月为雨季，本土植物资源丰富多样。在矿区环境中，选择具有抗逆性强、耐盐碱性强的植物，以乡土植物为主，草、灌木、乔木相结合，形成多层次植被种植，促进植被群落的生物多样性恢复，如图12所示。武汉市江夏区常用园林植物有些也具有明显的生态功能，如木槿、梅花、萱草、湖北麦冬、紫藤适应性强，且耐贫瘠；紫薇、湖北海棠、玉兰、柏树、国槐、桂花、乌桕、银杏等可以净化空气、抗污染；鸢尾、菖蒲、芦苇等可以净化水质，结合仿自然地貌与微地形处理手段，使各类植物在矿区适宜的空间环境中起到固土持水、提高土壤肥力、改善环境污染、恢复生物多样性的作用（表1）。

表1 灵山工矿废弃地复垦林地生态景观修复方案

图12 b段修复后剖立面

4.1.4 生物多样性营造在灵山工矿废弃地生态修复中，为本土动物恢复适宜其生存的自然环境是必然选择。江夏区境动物资源繁多，狐狸、豹猫、松鼠、兔子、黑脊蛇、野猪等，鸟类物种丰富，数量庞大，有红嘴鸥、沙锥、小云雀、鹊鸭、大白鹭等［8］。可利用灵山工矿废弃地区域内地表水系及有利的缓和水岸营造适宜鸟类生存的湿地生态系统，如图13所示。

首先应对矿区内水体进行修复，灵山矿区采坑积水为碱性废水，pH高，水体自净能力差，使土壤盐碱化，水体中含有大量的有机物，不适宜生物生存，同时也不能再利用，应通过物理修复技术包括引水稀释、化学修复技术以及水体生物修复技术。

化学修复包含：①酸碱中和法；②絮凝法；③化学沉淀法。水体生物修复技术包括：投加微生物技术、种植植物等对水体进行修复。②号采坑体量大，岩壁景观壮丽，且②号采坑积水水面空间大，近9万m3积水，积水西北面为缓和水岸，地形延伸入积水，多沙石，具有建立浅滩的条件，适宜建立湿地。该采坑西北面缓和水岸应保证有一定面积的泥和沙滩地，并保证蟹、虾、甲壳类等生物的生存，在斑块边缘种植矮小植物。还应注重浅水小生境和深水小生境营造。①浅水小生境应注重在积水浅水区增加耐盐碱高大的挺水植物，种植应疏密有致，如水葱、芦苇等；②深水小生境应注重在积水空间中为需要开阔水面飞行的鸟类提供适宜的飞行环境，还应保证水生动物与微生物的生存，为鸟类提供食物（图13）［9］。另外，应根据②号采坑实际地形，设计尽可能多的自然驳岸，这也是影响湿地生物多样性的重要因素［10］。

图13 a段修复后剖立面

4.2 人文景观修复

人文景观主要是人口、体制、文化、历史、风俗、风尚、伦理、信仰等的复合。灵山工矿废弃地在过去的开采过程中形成了缓坡、陡坎、崖壁、深坑，还有陡峭裸露的岩壁、形态各异的弃石等，与雨水积累的深潭、杂乱丛生的植被等共同组成了具有工业特色的废弃地荒野景观［11］。而废弃地遗留的矿具、矿道、工厂等这些承载着江夏工矿业历史记忆的物证，也很珍贵。未经修复的工矿废弃地在美学价值上有很大可提升的空间，其人文景观的修复不仅应包括对具有工业特色的矿山景观的修复与营造，也应包括对各采矿遗迹的保留与修复改造。

4.2.1矿山景观的修复古人云：“山，骨于石，褥于林，灵于水”一说，强调了山与石、植被以及水有着密不可分的关系［12］，矿山景观的山、水、植被景观修复统一为整体，共同构成矿山景观。

山体景观营造应保留工矿废弃地采矿后地形整体大的概貌，突出其特点，高耸的地方保留高耸的特点，低洼的地方保留低地的特点。②号采坑高差最大，①号和③号采坑高差较小，另外，③号采坑为耕地土地类型，所以应突出②号采坑地势高差，保留①号采坑地势，并作为灵山矿山山体景观修复的核心。②号采坑边坡高差大，积水面积大且颜色透亮，利用此条件营造采坑水景，突出其山水特质。沿陡崖还可筑造自上而下的步行栈道，化解高耸陡崖给人带来的距离感和压迫感，让人接近与探索。

该矿区地处亚热带季风气候区，雨季降水量大，可将矿区内的灵港渠引入与②号采坑积水以及①号采坑积水相连，丰富矿区地表水系，形成溪涧。②号采坑东南面高地为低洼地形，宜设蓄水池，为高位供水源，且此处边坡有因开采行为而形成的凹槽，地势险峻，高差大，可作为瀑布景观的最佳选择地。②号采坑积水水面空间大，通过“掩”与“隔”的手法［13］，在浅水区种植茂密的挺水植物，如芦苇、菖蒲、蒲苇、水葱等，虚掩水的边界线，营造美感，种植湿水植物鸢尾以及沉水植物金鱼藻和海菖蒲等（表1）。矿区内有许多弃石，形态各异，选取场地内弃石作为②号采坑积水湿地驳岸、石堤的建造材料，还可以用适量石料和泥土堆置于水中，配合种植造型优美的植物，创造具有欣赏价值的水中沙洲。不同类型的水面造景给积水空间带来了交错与重叠的变化，丰富矿坑水体的空间层次，使人能够亲近水环境。

灵山工矿废弃地的植物景观营造应结合矿区具体的地形地势综合考虑植物的色、香、姿、意4个方面进行配置。春天配置紫藤、杜鹃，夏天配置荷花、木槿，秋天配置桂、菊，冬天配置梅、兰，用四季的花木突出时节更替，不仅有视觉审美上的享受，还有嗅觉审美上的享受。不同植物也会有不同姿态并带来不同的观感感受。群植常绿乔木黑松，可以营造苍劲远阔的植物景观，体现着坚忍不拔的意志，而在水边孤植湿柳，可以给人轻盈柔美、水波荡漾的姿态印象，蕴含着古诗词中不同意境的情愫。

4.2.2 采矿遗迹的保留与修复灵山工矿废弃地留下了大量采矿遗迹。灵山矿区采石场自1958年开采到关闭历经了56年的历史，其留下的文史资料、矿工家属口述历史、矿具等都成为了矿区居民珍贵的历史记忆和矿区不可忽视的人文景观资源，其对挖掘与发展江夏灵山工业文化、传承地域工业历史记忆有重大的作用与影响，应将修复采矿遗迹作为生态景观修复的重要内容之一。应整理灵山矿区文史资料、矿工家属口述历史，梳理矿区历史发展年鉴，收集矿区用具，并对其修缮清理。

4.3 经济景观的改造修复

经济景观主要是基础设施、土地利用、产业过程等的复合。灵山矿区所在的纸坊街道农业发展主要以蔬菜、果林为主，2001—2003年扩建了宁港万亩橘园和千亩茶园，至2004年全街道已建成水产、蔬菜、瓜果三大生产基地，水产品总量达50万t，蔬菜总量达1万t，名优特产大红袍桃和宁港橘享誉四方［14］。灵山矿区自20世纪50年代以来相继有10个采石场来此开采，开采的产品方案大多为建筑用石料碎石料、水泥用石灰石，至今已全部处于停采状态。灵山采矿业给周边地区生态系统造成了损害，水污染以及土壤退化在一定程度上阻碍了矿区灌溉农业的发展，区域农业发展和工业发展面临转型。矿区周边村落多分布于矿区北面，附近村民多于20世纪80年代搬于此地居住后定居，通过打渔、耕作或是到城镇工作，留于村内的人大多为中老年人和妇女小孩，青壮年较少。

工矿废弃地自然景观与人文景观的修复为经济景观修复奠定坚实的基础。矿区及矿区周边应努力融合第一产业和第二产业，并向服务业转型，合理使用矿区内建设用地，调动当地民众积极性，参与进工矿废弃地改造进程中。组织当地农民在复垦耕地发展采摘农业体验园，利用纸坊街道农林业优势，种植柑橘、桃树、梨树等，也可种植茶叶等，发展当地农业经济与农耕文化；开发亲子营地项目，提供亲子在自然环境中共同学习成长的环境氛围；以6~18岁青少年儿童为受众群体，发展研学游项目，利用矿区的自然景观和文化景观，加深学生群体对自然文化和采矿工业文化的体验与学习，将复垦耕地作为研学游农学科普的部分，加深学生群体对农学的体验；以湖北省众多高校大学生为受众群体，利用矿区特殊的地理地貌开发运动项目，如水上娱乐设施、皮划艇、山地骑行、攀岩、滑板等运动，更亲近自然，优化创新民众参加体育锻炼的方式方法；以50~75岁中老年为受众群体，打造具有采石文化特色、康养疗愈度假的灵山特色小镇，复兴江夏老字号如龙泉造纸作坊、江鲜酒楼、金口码头渔庄等，发展具有本土特色的产业及饮食文化。统筹好“吃、住、行、旅、购、娱”6个旅游要素。根据6个要素系统规划矿区配套设施项目［15］。

将灵山矿区历史文化及武汉市江夏区古镇文化相融合，矿区景观与地域自然景观相融合，更新江夏区域经济模式、优化产业结构，谋划治理修复与生态产业交互共同发展，积极探寻与乡村振兴、生态产业开发等有机融合的新道路。表2为灵山工矿废弃地各土地利用类型生态景观修复方案，图14为灵山工矿废弃地的土地利用布局。

图14 灵山工矿废弃地的土地利用布局

表2 灵山工矿废弃地各土地利用类型生态景观修复方案

5 小结

基于国土空间生态景观修复的工矿废弃地修复策略，是促进国土空间格局优化的重要思路，是从自然、人文、经济多角度积极实现人与自然和谐共生的途径。工矿废弃地产业的有效转型离不开科学规划与民众的共同努力，需追踪工矿废弃再利用改造为公园空间后的演替进程，继续研究新技术在土地复垦中的应用，探索试行替代传统采矿业破坏生态环境的新模式，更要分析公园模式中新产业在工矿废弃地再开发转型过程中出现的问题，以及转型后区域经济结构的可持续发展，适时作出所需的具体调整，以系统工程的进步支撑工矿废弃地改造的研究和实践发展，贯穿于经济建设、政治建设、文化建设与社会建设的各个方面，遵循和谐共生、良性循环、全面发展的生态文明建设宗旨，积极响应习总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的号召，真正实现生态好、生产优、生活美、生命强的愿景。