《Nature-Based Solutions》：What makes infrastructure green? A four-criterion functional diagnostic framework
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绿色基础设施（GI）和基于自然的解决方案（NbS）被广泛用于气候适应、雨水管理、生物多样性保护、景观规划和灾害风险降低。然而，GI仍通过相互竞争的以网络、规划和技术为导向的传统来定义，其与NbS及绿色-灰色混合基础设施的关系尚不明确。基于一项结构化、面向定义的
绿色基础设施（GI）和基于自然的解决方案（NbS）被广泛用于气候适应、雨水管理、生物多样性保护、景观规划和灾害风险降低。然而，GI仍通过相互竞争的以网络、规划和技术为导向的传统来定义，其与NbS及绿色-灰色混合基础设施的关系尚不明确。基于一项结构化、面向定义的综述，本文发展了GI的功能性和福利性定义及其应用的诊断框架。GI被定义为一种基础设施安排，包含自然、半自然或人工创建的生态要素，在相关的空间和时间尺度上，执行或具有执行一项或多项科学上可识别的功能的能力，这些功能达到特定情境的规模和质量基准，实质上依赖于生态结构或过程，并对人类福祉做出积极贡献。该框架将达到基准的功能与低于基准的功能区分开来，并将物理安排的功能状态与作为行动或干预的NbS分开。对于生态和工程组件均做出贡献的安排，绿色依赖弹性（η）和归一化绿色-灰色主导指数（Θ）形式化了相应生态和工程投入或能力之间的补偿关系，支持对实质性生态依赖的评估，并表征它们的相对主导性，而无需将不同功能汇总为单一分数。对说明性边界案例的应用展示了该框架如何支持GI的识别、资助、监测和评估，同时区分真正的生态依赖与可能构成"漂绿"的未经证实的声称。
**论文解读：基础设施绿色化的诊断框架——基于功能与福利的四标准方法**
**研究背景与问题**
绿色基础设施（GI）和基于自然的解决方案（NbS）已被广泛应用于气候适应、雨水管理、生物多样性保护、景观规划和灾害风险降低等领域。然而，GI的定义长期存在分歧：景观规划传统强调自然和半自然区域的战略性网络，雨水管理传统则侧重分布式措施（如雨水花园、绿色屋顶、透水铺装），而机构性定义将其视为规划方法、政策工具或社会资产。这种概念宽泛性虽有助于跨领域传播，却削弱了诊断的精确性。现有定义未能一致地指定待评估的物理安排、所声称功能是否具有科学依据，或是否达到足以构成基础设施角色的规模和质量。此外，功能达到显式基准与低于基准之间的区分常被忽略，对生态结构或过程的实质性依赖也未被要求作为必要条件。这种模糊性导致生态价值高的景观、小型植被特征、雨水设施甚至带有装饰性植被的灰色结构均可能被描述为GI，尽管其功能特征差异显著。同时，GI与NbS、生态系统减少灾害风险（Eco-DRR）、自然基础设施及绿色-灰色混合基础设施之间的关系也不清晰，常将干预措施、其物理结果及该结果的功能状态混为一谈。这些歧义带来了实际后果：不一致的定义降低了研究可比性，使规划者和投资者难以确定哪些安排应被识别、资助或监测为GI，并可能为“漂绿”——即未经充分证据支持而声称GI地位——提供了可乘之机。
**研究目的与贡献**
为解决上述问题，研究人员提出了一个基于功能与福利的GI定义及诊断框架，旨在回答三个核心问题：第一，相关的物理基础设施安排和所选功能是什么？第二，该安排是否就所选功能而言符合GI资格？第三，当生态和工程组件均做出实质性贡献时，它们的相对功能主导性如何？论文发表在《Nature-Based Solutions》。
**关键技术方法**
研究人员采用了一种结构化、定义导向的综述方法，而非实证或文献计量分析。核心学术文献搜索通过Google Scholar、出版商数据库、参考文献追溯及Web of Science和Scopus进行，主要聚焦2015年以来的英文同行评审文献，并结合后向引用追溯确定了早期奠基性作品。此外，针对国际组织和政府出版物进行了权威机构定义的专项搜索。最终纳入17篇核心英文同行评审文章进行概念比较与综合，并辅以若干早期奠基性文献及机构来源。来源的组织通过概念脉络（如景观网络、雨水管理、区域制度）进行，交叉比较识别出诊断缺口，进而转化为四个累积诊断标准。框架开发包括：定义要求、形式化生态与工程投入之间的补偿关系（通过绿色依赖弹性η和归一化绿色-灰色主导指数Θ），以及将框架应用于说明性边界案例。
**研究结果**
**3. 现有绿色基础设施定义及其局限性**
- **3.1 景观、网络与多功能定义**：强调自然和半自然区域的互联网络，承认通过多要素连接产生的功能及多种服务的同步提供。但网络成员资格或多功能性本身不足以确立基础设施角色；单一网络要素可能仅对所选功能做出边际贡献，多个真实效益可能均低于基础设施级阈值。
- **3.2 雨水管理与分布式技术定义**：源于城市雨水管理，强调植被、土壤、透水表面等措施储存、渗透或蒸散发雨水。其优势在于与可测量功能、工程评估和法规相关联，但局限在于将GI普遍定义为某一行业或常规措施清单，可能排除提供其他基础设施功能的生态安排，且可能未检验性能产生的机制（如透水铺装可能主要依赖工程材料而非生态过程）。
- **3.3 区域与制度定义的差异**：定义反映地方政策目标、治理责任和规划传统。例如，日本政策将GI描述为利用自然多功能支持可持续区域发展的物理社会资产，同时强调规划、维护和参与。这种表述将物理状态与创建或维持它的行动和治理安排合并，但规划与维护不应成为GI状态的必要条件；现有湿地可能无需人为创建即符合资格，而指定项目不能仅凭机构认可就合格。
- **3.4 与NbS、Eco-DRR、自然基础设施和绿色-灰色混合体的关系**：NbS通常被定义为保护、可持续使用、管理或恢复生态系统以应对社会挑战的行动；Eco-DRR聚焦灾害风险韧性；自然基础设施与GI的关系不固定；绿色-灰色混合基础设施要求生态和工程组件对同一选定功能做出实质性贡献。研究人员将GI视为物理基础设施安排的功能状态，NbS和Eco-DRR主要为行动或方法，自然基础设施为语境依赖的机构术语，绿色-灰色混合为对同一功能的联合生态和工程贡献。
- **3.5 现存定义跨领域局限性**：三个常见缺口：①未明确指定相关基础设施安排和时空尺度；②可能将生态功能、多功能性或可测量效益视为充分条件，而未区分达到规模和质量基准的功能与低于基准的功能，或未检验实质性生态依赖；③可能引入人类福祉概念而未区分社会重要服务、采取的行动、其物理结果及该结果的功能状态。
**4. 绿色基础设施诊断定义的要求**
一个有用的定义必须支持三项任务：纳入、排除和分类。应足够宽泛以容纳多种物理安排，同时足够严格以排除那些生态要素仅具视觉性或附带性的安排，并有足够结构区分GI状态与生态和工程组件的相对主导性。关键要求包括：宽泛范围但明确排除（不依赖公有、刻意创建或政策指定）、功能特异性诊断标准（每个声称功能需分别满足四个累积标准）、以及分离GI状态与绿色-灰色主导性。
**5. 绿色基础设施的功能与福利性定义**
研究人员将基础设施理解为“为社会重要服务的持续提供奠定适当规模和质量基础的物理基础”，并定义GI为：“一种基础设施安排，包含一种或多种自然、半自然或人工创建的生态要素，在相关的空间和时间尺度上，执行或具有执行一项或多项科学上可识别的、达到基准的功能，这些功能实质上依赖于生态结构或过程，并对人类福祉做出积极贡献。”
规模和质量基准是特定情境的服务标准，而非通用数值阈值，通过与一个合理的、专门为提供相同服务而设立的独立安排进行比较来确定。达到基准的功能称为“达到基准功能”，未达到的称为“低于基准功能”。只有达到基准功能才能支持GI地位（同时满足其他三个标准）。多功能的评估需分别进行。
**6. 绿色依赖与灰色补偿作为诊断框架**
框架形式化了第三个标准——实质性生态依赖。通过定义绿色依赖弹性η（维持选定功能水平时，生态投入减少1%所需工程投入增加的百分比），以及归一化绿色-灰色主导指数Θ（将η映射到(-1,1)区间）。η接近0表示弱绿色依赖，η=1表示平衡，η>1表示绿色主导。Θ>0为绿色主导，Θ<0为灰色主导，Θ=0为平衡。通过设定一个可操作性阈值τ，生态贡献被判断为“实质性”或“非实质性”。例如当τ=0.2时，Θ∈[-0.8, 0.8]对应η∈[1/3, 3]为混合范围，低于此范围生态贡献不足，高于此范围则为纯生态GI。该指数不替代四个诊断标准，仅支持第三个标准的评估，并表征绿色-灰色主导性。
**7. 说明性诊断应用**
- **7.1 Pickering集水区案例**：英国北约克郡的“减缓水流”项目，结合生态、土地管理和工程措施。选定功能为衰减极端暴雨径流以降低下游洪水风险。该功能科学可识别，通过洪水峰值削减15%-20%的证据表明达到规模和质量基准，且实质性依赖于林地、土壤、植被等生态过程和结构，对人类福祉有积极贡献。因此该安排符合GI资格，且为绿色-灰色混合基础设施。
- **7.2 空间尺度与累积效应**：单个家庭雨水花园通常无法独立达到基准，但多个分布式措施聚合后可能满足所有四个标准，从而在更大尺度上符合GI资格。
- **7.3 实质性生态依赖与排除**：绿色屋顶的雨水滞留功能可能实质性依赖于基质储存、植被、根系和蒸散发，若满足其他标准则可为GI（混合型）。透水铺装的性能主要依赖工程孔隙度，若无生态贡献则不属于GI。种植在防洪墙上的植被若移除后不影响防洪性能，则仅具装饰性。
- **7.4 自然生态系统与基础设施功能**：天然湿地需检验其洪水调节功能是否达到基准并实质性依赖生态过程；珊瑚礁需为海岸防护提供基础设施级服务方可视为GI。生态重要性本身不足。
**8. 讨论**
- **8.1 从争议性概念到诊断定义**：框架不偏向任何传统，用功能特异性诊断取代类型学识别。连通性、多功能性、规划和管理等虽重要，但非GI状态的普遍条件。
- **8.2 基准达标与情境作用**：基准区分了达到与低于基准的功能，避免了多功能定义中“真实效益即基础设施角色”的谬误。同一生物物理表现可因情境不同而达标或低于基准。
- **8.3 厘清GI、NbS及相关概念的关系**：不假设固定层级，而是区分对象：GI为物理安排的功能状态，NbS和Eco-DRR为行动或方法。
- **8.4 分离GI状态与绿色-灰色主导性**：η和Θ有两个作用：支持实质性生态依赖评估，以及在两者均实质时表征相对主导性。它们不构成完整评估，但提供了功能特异性的形式化。
- **8.5 对政策、投资和监测的启示**：申请GI识别时需明确安排、选定功能、时空尺度、证据及生态过程。植被、标签或NbS资格不充分。漂绿是无根据的GI声称，而非物理类别。
- **8.6 局限与未来研究**：综述聚焦英语文献；基准应用需情境判断；η和Θ为概念性指标，需功能特异性证据；框架未包含不确定性、成本、韧性或效益分配，需与成本效益分析、韧性评估等整合。
**9. 结论**
研究人员认为，判断基础设施为何变绿不能仅凭物理外观、公认项目类型或政策术语，而需要对相关基础设施安排进行功能特异性诊断，在显式时空尺度上检验所选功能是否科学可识别、规模和质量是否足够建立基础设施角色、是否实质性依赖于生态结构或过程、是否对人类福祉有积极贡献。这四个累积标准为评估自然、恢复、重建、管理和混合安排提供了共同基础，同时保留了明确的排除依据。框架的主要贡献是分离常被混淆的区分：达到基准功能与低于基准功能；物理安排的功能状态与NbS干预；GI状态与绿色-灰色主导性。绿色依赖弹性η和归一化指数Θ形式化了补偿关系，支持实质性生态依赖评估及相对主导性表征。该诊断方法将注意力从标签和设计意图转向关于提供什么功能、以什么水平、通过哪些生态过程、为谁福祉的证据，从而支持更透明的识别、资助、监测和评估决策，并澄清何时GI声称缺乏功能依据。最终，使基础设施变绿的不是自然的外显或项目标签，而是生态结构和过程对相关尺度上科学支持、社会重要的基础设施功能的实质性贡献。
