Discussion on the Urban Soil and Water Conservation Based on the Perspective of Soil and Water Ecology Theoretical Research
孙发政
SUN Fa-zheng
摘要：在当今社会迅猛发展的城市化热潮下，自然生态环境受到了巨大的冲击，城市正面临着水土流失问题的侵扰。文章着重论述了城市化对自然生态产生的不同影响以及水土流失对城市的危害，并以其他国家的城市水土治理手段为范例，对深圳湾及总体环境进行了合理的数据分析，认为水土流失有显性水土流失和隐性水土流失，而保持水土生态平衡是城市水土保持的基本要求。基于水土生态理论的城市水土保持归根结底地还是要解决好人与水的关系、人与土的关系、人与植被的关系并依此创造丰富多彩的水土生态文化，积累更多保护、适应和合理利用水土生态资源的传统、方式和经验，是人与自然和谐的基本保证，也是城市水土保持所要实现的目标。
关键词：城市化；生态环境建设；城市水土保持；水土生态理论；雨洪管理；景观水文
Abstract: Under the wave of rapid urbanization nowadays, the natural ecological environment is under enormous threat, and the city is confronted with problems of water and soil erosion. This paper focuses on the different impacts urbanization has made on natural ecology and the hazards of the erosion of water and soil. Taking the treatment for urban soil and water in other countries, as examples this paper also carries out a reasonable data analysis of Shenzhen Bay and its general environment. Based on the analysis, the author believes that urban soil and water erosion has both explicit and implicit sides, and that maintaining the balance of water and soil ecology is the basic requirement of urban soil and water conservation. The author also thinks that urban soil and water based on soil and water ecological theory must come down to solving the relationships between man and water, man and soil, and man and plants, to create a rich soil and water ecological culture, and to gather experiences, methods and traditions of protecting, adjusting and utilizing the water and soil resource, which is the guarantee of the harmony between man and nature as well as the goal of urban soil and water conservation.
Key words: Urbanization; Ecological Environment Construction; Urban Soil and Water Conservation; Soil and Water Ecological Theory; Stormwater Management; Landscape Hydrology
1 我国的城市化及城市化进程中的生态问题
1.1 迅猛发展的城市化
城市化是指产业和人口因为工业化进程中的规模经济及分工协作和市场化的需要，向城市空间集聚，从而城市人口在社会总人口中所占的比重不断提高的过程[1]，城市化是人类社会文明进程中的必然阶段，具体表征是农村人口的城市化和土地的城市化。我国的城市化率已经超过50%，并将进入更加快速的进程。据《中国1990－2010年城市扩张卫星遥感制图》数据显示[2]，我国城市建成区在过去20年增加了2倍以上，有些城市建成区扩张了20倍以上。从1990年到2000年，我国城市建成区面积从1.22万km2增长到2.18万km2，增长78.7%，到2012年城市建成区面积达到4.05万km2，又增长85.8%。过去的20年间，城市占用耕地的数量和速度在不断飙升，有1.7万km2的耕地被城市化。中国正在进行人类有史以来规模最大、速度最快的城市化进程。然而，城市消耗了地球上75%的能源和资源，地球上75%的废物、废气是由城市产生的。城市化对地球生态环境产生了重大影响。
1.2 城市化对自然生态的重大影响
城市化是人类社会发展的必然趋势，它促进了经济的繁荣，提高了生活的水平。然而，迅猛发展的城市化，特别是城市建成区面积的快速扩大，对自然生态产生了重大影响。
（１）原生地貌如山地、丘陵、河流、滩涂、山塘、农田等被推平，自然生态被钢筋水泥玻璃等建筑所取代。（２）人群聚集，高楼大厦林立，每栋大楼好似一台二氧化碳生产器，加上汽车尾气，工厂、电厂废气，城市大气受到污染。（３）田园生活被现代楼上楼下生活所取代，原本分散居住的农民取食于农田，代谢物还原于农田，周而复始，循环往复，自然平衡，而城市化后农民成为城市居民，代谢物不能进入自然循环，形成对环境的污染。（４）水循环与水生态平衡紊乱，局部地区春夏秋冬四季雨量分配失调，暴雨、干旱等极端气候频发。（５）由于土地下垫面性质改变，山川、河流被硬化，原生植被消失，引起光照、辐射等气候因子的变化，城市“热岛效应”显著。（6）动植物生境条件遭破坏，生物多样性丧失。
同时，城市化又使部分农村的山林、耕地得到了休养生息，减轻了农民因生计而对山林、耕地等自然资源的过度索取。
1.3 城市化进程中水土流失是最大的生态问题
（1）山地、丘陵、河流、湖泊、农田等地形地貌因城市化进程被推平以后，取而代之的是道路、工厂、商业大厦、生活小区等，水土流失不仅发生在开发建设过程当中，还表现在土地被推平和硬化后，失去了生产能力和涵养水源的功能，可称之为隐性水土流失，这是新的水土流失表现形式[3]。（2）城市开发建设过程当中的水土流失，可称之为显性水土流失，造成大量泥沙进入河道、池塘、水库，污染水源，淤积河道，堵塞箱涵，诱发和加剧城市洪涝灾害。（3）山地、丘陵、河流、湖泊、农田等原生地形地貌被推平后，再被钢筋水泥所硬化，这种隐性水土流失是城市一系列生态问题的根本原因，如热岛效应、气候异常、大气污染、生物锐减等。（4）城市化使众多河流、山塘等水体和湿地消失，有的河道被硬化和取直，城市泄洪能力减弱。特别是流域土地被大面积推平和硬化，植被消失，失去了自然河道的生态功能，河水多干枯，鱼虾几乎绝迹。
2 基于水土生态理论来分析和认识城市水土保持
2.1 水土生态理论是关于自然界水土生态规律的科学认识
地球上的生物界从无机到有机、从单细胞到多细胞，从多细胞到高等生物的演化路径，是在水、土、生物之间相互作用、相互依存、相互促进的过程中来实现的。水、土、植被在地球历史演化过程中的相互依存、相互制约、相互促进，才有了我们今天的自然生态环境。水土生态理论是当代生态保护和建设的理论总结和升华，是关于自然界水土生态规律的科学认识，揭示的是自然界水、土、植被相互之间的运动规律，以指导当代及今后人们在经济建设过程中应遵循的自然规律[4-8]。其主要观点是：（1）自然界水、土和植被不是孤立存在的，而是相互关联、相互制约、相互依存的有机整体。（2）人与自然的关系归根结底表现在人与水的关系、人与土的关系、人与植被的关系。（3）保持水土的目的是为了促进植被的恢复和发展，而只有植被（包括农作物）的恢复和发展才能有效地保持水土，才能发展生产和保护环境。（4）对于水土流失这个地球上最大的生态环境问题，应该从生态系统的高度来认识和把握，特别是从源头上和综合层面上进行防治和治理。（5）保持水和土的自然属性（包括原生地貌），拒绝自然的水和土受到污染，遵循植被（包括农作物）的生态规律，保护好天然植被，科学地利用和建设植被。
2.2 维护城市独有的地形地貌，合理利用表土层土壤
自然界每种土壤类型有其特定的存在空间，特定的分布规律，由土壤和岩石构成的地形地貌，其土层、岩层的结构和成分是有纹理的，是经过地球历史长期演化的结果，与扰动后重新堆起的地形地貌构造是截然不同的。我国南方红壤是由花岗岩在高温多雨的气候条件下发育而成的，红壤只有分布在南方；而黑土地也只是分布在我国的东北地区。地带性分布生长的铁芒萁只有在酸性红壤上生长，铁芒萁也就成了酸性土壤的指示植物。自然状态下山顶上的土层和山脚下的土层其厚度和成分是有差别的，山顶上生长的植物和山脚下生长的植物也有差别，而且土壤中的微生物群落也不一样。一座山在长期历史演化过程中有其特定的生物地理分布，形成一种生态平衡，从这一意义上来说，一座山也是有生命的，有其存在的道理。如同人的眉毛，经过长期进化，眉毛不仅仅是好看，还有阻止汗水流入眼睛的作用，所以只可画眉，不可随意拔眉。城市化使众多山头被推平，土地硬化，在地球上屹立了亿万年的山体、河流、湖泊、海岸，一夜之间可能因城市化被开挖和硬化，生物多样性和水土生态平衡自然会永远丧失。因为扰动和破坏了原生地貌，有的矿山没有做好防护措施，造成了重金属对环境的污染；有的为了开山采石，形成了众多的“山体缺口”，影响城市生态景观；而有的将城市独有的地形地貌和人文生态景观开挖和填平，不仅是对生态的破坏，还是对文化的践踏。由以上分析可知，我们在任何建设项目动土之前应该充分研究项目对生态的影响，充分比对，慎之又慎。在德国，一个工程建设项目建设期只需要1-2年时间，而前期的咨询论证工作则需要7-8年的时间[9]。在美国，著名的国际会议中心和建筑文化遗产安纳伯格庄园，是建造在沙漠里的度假胜地，而我国浙江风景秀丽的千岛湖是国家一级水体，其周边却建造了1 000多座度假别墅，这对于千岛湖生态环境特别是水源的保护是极其不利的。
2.3 重视城市雨水利用，确保城市生态用水
城市化将自然状态的众多河流、湖泊、水塘填平，河道多被硬化，降落到城区的水没有储蓄空间和储蓄载体，很快地被排出流失。城市绿化用地多为景观植物，土壤和植被涵养水源的能力下降，也加重了天然雨水的流失。在荷兰，到处可以看到储水蓄水的水渠、水坑、池塘，有了一池清水，就有葱绿的植物，就有鸟飞鱼跃[10]。我国很多城市现在几乎看不到水塘、小溪，曾经有过的水塘被填平后硬化派上了经济用场。在城市水资源匮乏的情况下，建设项目更需要考虑天然雨水的储蓄利用，如收集建筑物楼顶雨水，将其汇集到雨水收集池，可作绿化、生活、生产用水等，新加坡做得很好[11]。将城市化之前原有的山塘、水库尽量保留，并增设一些储水蓄水设施，不仅有利于区域的生态维护，也有利于缓解城市的雨洪压力，特别是遇突发性灾害时，有备无患。城市以小区或楼宇为单位设置污水处理装置，将生活污水消除在源头上，如果每个小区或楼宇排出的水是经过处理后的清洁水，那么整个城市的水污染问题就会得到根本解决。日本就是这样做的，甚至地沟里能养鱼[12]。这要比增设污水管网和污水处理厂要省很多钱，省很多污水处理运行费用。我们应该改变重排轻储、重事后治理轻源头防治的城市水土保持理念，用水土生态新理念，确保城市生态用水。深圳市无大江大河，虽然年均降雨量接近2 000mm，但城市约70%的用水量是从市外引入，近邻香港水资源则更为匮缺，城市生态非常脆弱，仅靠管道供水生存的城市一旦遇到天灾人祸将陷入绝境。因此，想方设法开拓天然雨水的储蓄利用途径，确保城市生态用水，应是缺水城市的重大战略。如今深圳湾由于填海、水土流失、开发建设等因素，湾内纳潮量已减少20%以上，湾域面积减少了近30%，湿地面积减小约50%，在大潮期退潮后，约60%的水域能露出海床，深圳湾几乎已丧失了它应有的海洋生态价值[13] ，目前深圳湾的水深平均只有2.9m，按自然淤积强度为1.9cm/a推算（实际淤积的速度要大于理论值），理论上深圳湾153年后就会消失[13] ，如是这样，是否可以考虑将深圳湾用水闸拦截，将拦截后的深圳湾的海水抽出，逐年收集天然雨水，最终形成淡水湖。这样，深圳、香港两地流域的天然雨水大多能汇集到“深港湖”，实现天然雨水的储蓄利用，将彻底消除深圳及香港地区生态用水的瓶颈，造福世世代代。有了“深港湖”丰沛的淡水资源，深港两地的河流也就不用愁旱季缺水了，湖水可以补给旱季缺水的河流，以保持河流的水土生态，韩国的清溪川就是这样做的[12]。朝鲜在大同江入海口拦截大坝，解决了数十万亩的农田灌溉用水[14]；我们将深圳湾改造为“深港湖”，将实现深港两地水土生态的大转机。当然，“湾”变“湖”会有很多问题需要研究，比如红树林的保护问题、湾区的候鸟保护问题、 “湾”变“湖”的其他生态问题及利与弊的问题等等。
2.4 科学地发挥植被在城市水土保持中的重要作用
水土生态理论认为，一方水土养育一方植被，一方植被保护一方水土[7]。城市化之前，大地被绿色植被所覆盖，森林、草地、作物、果树，等等，不同的地形地貌生活着不同的植物群落，这些植物群落起着保护土壤、涵养水源、吸碳放氧等重要生态作用。植被与地形地貌也是形影相随的，如果丘陵山地一旦被开挖，其上生长的植被也随即遭到破坏，可以说保护了自然植被，也就保护了原生地貌，从而也就保护了自然水系和野生动物的栖息场所。植被及湿地的退化和消失，是城市一切生态问题的根源。不难理解，空气污染、水体污染也与植被及湿地的退化和消失有关，因为道路宽了，工厂多了，不仅原生地貌及其植被、湿地消失得多了，同时污染源也就多了。植被和水体具有吸纳和转化城市大气雾霾的功能。城市化是为了发展经济，是为了生活得更加美好，如果空气、河水污染了，生活也就谈不上是美好的。所以，在城市化进程中，通过划定生态控制线，规划建设生态廊道等，保护植被及原生地貌，拒绝空气、水体污染，是城市化保护生态环境的关键所在。与此同时，要千方百计地提高城市绿化率，大力推广园林绿化、屋顶绿化、立体绿化、水体绿化，设法补偿因城市化而失去的大地的绿色，但需要注意的是要减少用人工绿化改造自然植被。深圳曾在20年前将北环大道以北的山头全部种植速生树种马占相思林，如今远看绿绿葱葱，近看空空如也，种植的速生树种马占相思遮阳争肥，造成了山体上原有的野生草本和灌木植被退化和消失，反而不利于原生态的保护。再如，为了提高绿化覆盖率，深圳滨海大道种植了密度很大的乔木，加上海岸滩涂填土较高，使开车走在滨海大道上而看不到大海。有的时候我们的出发点是好的，所作所为是为了搞好生态，但结果往往适得其反，这与缺乏人与自然和谐的水土生态理论不无关系。
3 基于水土生态理论强化和提升城市水土保持
3.1 用新的理论视野规划和推动城市水土保持
经济要发展，人类要进步，城市化是人类历史的必然趋势。世界上发达国家已进入高度城市化的阶段，但他们的天很蓝、地很绿、水很清。英国伦敦也曾有过重大的生态污染，但他们治理好了。这里离不开英国城市的科学规划所打下的基础，特别是城市化进程中保持了水土生态平衡。英国的道路都很狭窄，多为双向两车道，比起双向八车道，这就大大减少了对原生地貌和植被的占用和破坏。2012年世界奥运会在英国伦敦召开，主会场建在城区废弃的工地上，虽然通往主会场的道路很狭窄，但他们并没有大量拆迁、扩建道路，而是通过架空中缆车接送运动员，没有因为世界奥运会的召开占用和破坏更多的原生地貌和植被[10]。美国太平洋西北部最大的港口城市西雅图，布局在7座小山上，他们没有挖山填海，搞“三通一平”来建造城市，而是保持了原有起伏的地形地貌、植被和水系，为该城市水土生态平衡奠定了基础[15]。从水土生态理论来看，我国的城市化应该首先将自然河道保护好，在保护好河道、山林和水系的基础上再进行建设，要依山就势，倡导绿色建筑。在荷兰，很多乡村道路都是双向一车道，仅仅在路旁留有过车的让车位，这样就少占用和破坏农田、山林、河道，保持了水土生态平衡，所以荷兰到处是风景如画，就连路边的野花也楚楚动人[10]。我国道路常常是不断加宽改造，不仅造成水土流失，更是占用和破坏了原始地貌、河流和农田。当然，人口众多是一个原因，但一个民族的人口总量也不是一成不变的，而自然的原生地貌被破坏了则是永久的、不可逆的。
水土生态理论阐明了人与自然和谐相处的关键问题，这就是人与水的和谐、人与土的和谐、人与植被的和谐，以及水、土、植被之间的生态平衡与稳定。建立在水土生态平衡之上的城市化，才能有实现天蓝、地绿、水清的基本保障。所以，城市水土保持需要从生态系统的高度来看待水土流失问题，保持水土生态平衡，保护城市自然景观，是城市良好生态环境的基础和前提。
3.2 重视和推广中外城市水土保持的成功经验
城市化并不意味着生态环境就会恶化，相反城市化会提高人们的生活水平，提供更适宜人类居住的生活环境。关键在于城市化进程中要处理好人与水的关系，人与土的关系，人与植被的关系，也就是要始终保持水土生态平衡。国内外的经验证明，经济社会发展与生态环境之间是可以协调和双赢的。我们应该确立与时俱进的思想，城市水土保持也应该吸收新的思想和理念。经济社会已经发生了翻天覆地的变化，人类社会生产力已达到空前的高度，保持城市水土生态平衡显得更加迫切和重要。德国虽然是个山地较多的国家，但公路等开发建设形成的高大边坡很少，一般高度不超过20m；为了不破坏风景旖旎的河岸风光，在德国有的河道上架设了空中缆车作为交通工具，而不是水泥钢筋桥梁，所以德国的生态环境十分和谐自然[10]。日本是个多山国家，填海较多，但沿途很少看到裸露山体缺口[12]，而深圳裸露山体缺口有669个之多。我国香港100多年来才开发20%的可利用土地，并一直保持着世界金融中心的地位，而深圳30多年来已开发了80%以上的可利用土地。对此，深圳在2005年划定了生态基本控制线，在城市水土保持方面也取得了显著的成就，如采用本土植物绿化裸露边坡，原创性的生物砖排水技术[16-28]，创立水土生态理论[4-8]等。但在边坡生态防护方面出现了一些新的情况，如大量采用外来物种银合欢种子，致使3-5年后边坡稳定性下降，景观失色；新建项目高大边坡还在出现，道路越修越宽阔，等等。
3.3 提升城市水土保持社会氛围，传播水土生态文化
水土生态理论是关于人与自然界和谐相处的理论，它阐述了水土生态这一客观的自然规律，以及人类如何与自然界中的3大要素——水、土、植被和谐相处的学问。水土生态理论找到了自然界水、土、植被相互联系与相互依存的一般规律，在规划、建设、农业、林业、水利、环保等领域具有重要的指导意义。在城市水土保持领域更具有重要的现实意义。城市水土保持离不开大众的参与，更需要水土生态理论的普及和水土保持知识的宣传与教育，需要形成浓厚的社会氛围，以增强人们保护水土生态的自觉性和责任感。我国各族人民在与水、土、植被3大自然环境要素和谐相处的历史进程中创造了丰富多彩的水土生态文化，形成了许多保护、适应和合理利用水土生态资源的传统、方式和经验[29]，更需要我们弘扬、宣传和传播。
4 结语
城市水土流失不仅表现在开发建设过程当中，称之为显性水土流失，还表现在城市建筑物（高楼、园区、道路）对原生地貌的破坏和硬化，使土地失去植物生产能力、涵养水源的功能及自然生态景观，可称之为隐性水土流失。保持水土生态平衡，是城市化水土保持的关键。基于水土生态理论[4-8]的城市水土保持[30]，其内涵和内容则更为广泛，但归根结底还是要解决好人与水（生态用水、天然雨水、河流、水库）的关系、人与土（岩石、山地、平原、原生地貌）的关系、人与植被（森林、果园、草地、园林绿地、农作物）的关系。这三大关系处理好了，人与自然和谐也就有了基础，这应是城市水土保持所要实现的目标。
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作者简介：
孙发政/1961年生 /男/安徽人/博士/研究员/主要研究方向：生态护坡研究（深圳 518131）
《风景园林》2013第5期导读
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