通过工业用地转型提升城市景观连通性：整合利用效率与栖息地隔离评估

《Journal of Environmental Management》：Enhancing urban landscape connectivity through industrial land transformation: Integrating utilization efficiency and habitat isolation assessment

土地利用效率与生态连通性优化：基于昆山市的工业用地生态修复框架研究。

　　城市化进程加速了土地开发与生态保护之间的紧张关系，导致城市生态系统出现碎片化和隔离现象。在土地资源有限的城市区域中，如何识别和改造未充分利用的工业用地（UIL），以恢复生态连通性，成为一个亟需深入研究的重要科学问题。为解决这一问题，本研究构建了一个综合框架，将城市工业用地的生态转换与景观连通性优化相结合，并以昆山市为案例进行分析。通过结合生态安全格局（ESP）的构建，我们引入了UIL效率评估与栖息地隔离分析，以识别那些使用效率低下且对栖息地隔离影响显著的地块。同时，我们通过城市绿地（UGS）适宜性评估，筛选出适合生态转换的UIL地块，并将其纳入生态网络的优化过程中。研究结果表明，昆山市共有14个地块适合进行生态转换。通过将这些地块转化为生态连接点，生态网络的α、β和γ指数分别提高了56.67%、28.56%和24.91%。此外，PC指数上升了4.79%，IIC指数上升了2.05%，显示出景观连通性得到了显著提升。因此，在土地资源有限的城市区域中，未充分利用的工业用地在提升景观连通性和促进可持续发展方面发挥着重要作用。本研究提出的框架为城市未充分利用工业用地的再利用规划和生态安全格局的优化提供了新的思路和重要参考。

自工业革命以来，城市一直是推动社会经济发展的重要引擎，同时也成为诸多环境问题的焦点区域。传统的高密度城市核心通常优先考虑经济和社会发展目标，从而实现了显著的经济和社会效益。然而，随着城市扩张的无序发展，城市景观格局发生了变化，自然栖息地被不透水表面取代，导致生态系统服务供给减少，对人类福祉构成严重威胁。随着城市土地需求的增加和生态用地的持续减少，尤其是在土地资源紧张的高密度城市区域，扩展生态用地面临诸多挑战。因此，恢复最小的生态用地以满足生态需求成为当前城市生态安全研究的重要方向。生态安全格局（ESP）是一种战略性的网络结构，旨在识别和整合关键的生态源地、生态廊道、生态节点和缓冲区，以维持区域生态过程的完整性，并确保生态系统服务的可持续供给。ESP的构建在恢复城市化过程中退化栖息地方面具有显著成效，能够有效连接城市景观中的孤立生态斑块。已有研究表明，通过在生态源地之间增加生态连接点，可以显著增强景观连通性。在这一背景下，识别城市现有土地中可进行生态转换的斑块成为提升景观连通性的关键环节。

在发展中国家，尤其是中国，快速的工业化进程推动了经济快速增长，但也带来了诸如过度扩张、土地利用效率低下以及工业用地未充分利用等挑战。与西方规划中广泛采用的“棕地”概念不同，未充分利用的工业用地（UIL）是指在城市化过程中，由于土地利用效率不足和经济表现不佳，未能最大化其经济和社会价值的工业地块。这些地块通常具有较低的开发强度、有限的容积率和建筑密度、较低的用地产出效率以及较小的税收贡献，但通常仍保留着较大的调整和再利用潜力。棕地和 UIL 的再开发被广泛认为是推动显著正向经济外部性的催化剂。此外，UIL 的转型在促进城市可持续性方面也具有重要作用。许多研究表明，清理和重新利用这些地块可以显著提升周边住宅和商业用地的价值，这一现象在北美和欧洲城市中已有大量案例支持。然而，此类转型的经济可行性往往取决于如何平衡长期收益与前期评估和治理的高昂成本，因此需要能够同时优化生态和经济目标的综合框架。未充分利用的工业用地广泛分布于城市核心区或城郊区域，为大规模城市绿地（UGS）发展提供了必要的空间条件，凸显了其在生态转换中的重要潜力。通过适当的再开发，这些转型后的 UGS 不仅能够改善城市的生态质量，还能够有效遏制和限制无序的城市扩张，缓解城市热岛效应，并降低环境风险。一个典型的例子是德国鲁尔工业区的成功实践，通过综合的空间和生态规划，将衰退的工业景观转化为区域性的绿地和休闲空间，从而推动了区域的可持续发展。这种将现有 UIL 进行生态转换的策略反映了城市发展的根本转变——从大规模的空间扩张转向高质量导向的发展，代表了空间治理理念和规划实践的创新突破。现有城市土地的优化和重组使得土地资源的集约化和高效利用成为可能，不仅缓解了城市扩张带来的生态压力，还为可持续城市发展提供了新的路径。

在推动 UIL 生态转换的过程中，识别 UIL 减少空间（UILRS）是基础。为此，许多学者构建了 UIL 利用效率的评估指标体系，以评估当前的利用状况和未来的发展潜力，从而为识别 UILRS 提供依据。然而，目前较少有研究关注 UIL 对周围生态环境的负面空间影响。建设土地的持续扩张被广泛认为是城市化景观中栖息地隔离的主要驱动因素。随着不透水表面取代自然栖息地，生态廊道被破坏，栖息地斑块之间的空间连续性减弱，导致连通性下降和物种迁移受限。这种碎片化不仅阻碍了物种的扩散和基因流动，还破坏了维持生态系统韧性的关键生态过程，如养分循环。当建设土地侵占关键路径或生态节点时，由此产生的隔离将进一步加剧景观退化和功能损失。同样，作为城市建设土地的主要组成部分，UIL 可能会破坏生态流动的连续性，削弱生态源地之间的连通性，最终导致 ESP 的碎片化。因此，识别 UILRS 应当不仅基于土地利用效率评估，还应结合对栖息地隔离效应的评估，以确保更全面地界定适合转型和恢复的区域。目前，UGS 被越来越多地视为维持生态功能、构建生态网络和引导城市空间发展的重要手段。合理地扩展 UGS 对推动可持续城市发展具有重要意义。在 UGS 规划过程中，适宜性评估是广泛采用的选址方法。将 UILRS 的识别与 UGS 适宜性评估相结合，不仅有助于识别需要减少的工业区域，还为这些区域的转型提供了明确的路径，从而支持城市生态安全格局的优化。

在优化 ESP 的相关研究中，以往的成果大多强调大规模的保护和恢复，往往忽视了小规模生态恢复措施的潜力。将 UILRS 转化为 UGS 不仅提供了额外的栖息地，还加强了较大生态斑块之间的连通性。然而，在工业化城市中，将 UILRS 转化为 UGS 的做法常常被忽视，这使得城市面临生物多样性丧失的风险。已有研究主要关注 UILRS 转化为 UGS 的驱动机制、公众参与以及再开发后的效益评估等方面。然而，仍较少有研究探讨如何优先选择将建设或棕地土地转化为 UGS 的地块。例如，Wei 等（2022）评估了将未充分利用土地转化为 UGS 的优先级。Hou 等（2021）则评估了将废弃采矿土地转化为 UGS 的优先级。尽管如此，这些研究要么低估了 UILRS 在改善城市 ESP 中的关键作用，要么仅关注土地利用变化带来的连通性提升，而未探讨工业地块是否应该或适合进行生态转换。具体而言，在将 UILRS 转化为 UGS 的过程中，仍有两个关键问题尚未解决：（1）如何将 UIL 减少的经济驱动过程纳入优化 ESP 的生态导向目标；（2）应优先选择哪些 UIL 地块进行转换，以增强景观连通性。

本研究构建了一个将 UIL 生态转换与区域 ESP 优化相结合的分析框架。昆山市以其高城市化率和发达的工业体系为研究对象。研究框架如图1所示。首先，基于区域 ESP 的构建，我们引入了一种新的 UILRS 识别方法。通过结合 UIL 利用效率评估与栖息地隔离分析，我们识别出那些使用效率低下且对栖息地隔离影响显著的地块。其次，我们构建了一个 UGS 适宜性评估体系，以筛选出适合生态转换的 UILRS 地块，并将其转化为生态网络中的连接点。最后，我们对优化前后的区域 ESP 进行了比较分析，重点关注景观连通性的改善。本研究拓展了识别 UILRS 的方法体系，并将 UIL 减少过程纳入 ESP 优化的更大框架中，为 UIL 转化与生态可持续性之间的关系提供了重要的见解。