《Cell Reports Sustainability》：China’s Sponge City Program unlocks potential for urban plant diversity
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本研究针对当前城市绿色空间（UGS）改造中过度侧重水文工程指标而忽视生物多样性效益的问题，系统评估了中国海绵城市计划（SCP）对植物多样性的多尺度影响。通过对无锡市1,973个海绵城市绿色基础设施（SCGI）的实证分析，发现SCP实施显著提升了植物物种丰富度、均匀度并降低了优势度，同步实现了雨洪管理与生物多样性保护的协同增效。该研究为落实《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF）目标12提供了可操作的路径，为亚洲高密度城市生态建设提供了重要范式。
在全球城市化与气候变化双重压力下，城市绿色空间（UGS）作为基于自然的解决方案（NbS），其生态功能与生物多样性维护能力亟待提升。然而，传统的低影响开发（LID）、可持续排水系统（SuDS）等UGS改造实践往往过度聚焦于水文工程性能（如排水效率、防洪标准），而忽视了生物多样性——尤其是植物多样性——的协同效益。这种“工程优先”的视角导致UGS改造的生态效能长期未被充分认知，也制约了其应对极端气候和提供多重生态系统服务（ESs）的潜力。
中国于2014年启动的海绵城市计划（SCP），作为全球规模最大的城市绿色空间改造倡议，旨在通过绿色-灰色-蓝色基础设施的协同，综合解决内涝、污染等问题。截至2030年，中国预计将完成1.4万平方公里的海绵化改造，投资超过400亿元人民币。SCP的核心组成部分——海绵城市绿色基础设施（SCGI），如雨水花园（RG）、生物滞留带（BS）、渗透铺装（PP）等，在截留、净化、渗透雨水的同时，是否以及如何重构城市植物群落，成为一个关键的科学与政策问题。这不仅关系到SCP本身的生态效益，也直接影响中国履行《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF）目标12（即通过增加UGS面积、提升质量和连通性来促进生物多样性主流化）的承诺。
为此，苏（Su）等人的研究团队在《Cell Reports Sustainability》上发表了题为“China’s Sponge City Program unlocks potential for urban plant diversity”的研究论文。该研究以无锡市梁溪河流域22.27平方公里的SCP示范区为案例，对2010-2023年间实施的1,973个SCGI和58个SCP项目进行了多尺度分析，首次定量评估了SCP改造对植物多样性的影响，并揭示了其潜在的驱动机制。
研究方法概述
研究团队于2023年6月至8月（植物生长旺季）对SCP示范区进行了系统的植物群落调查，记录了物种类型、学名、个体数量和种植面积。工程数据来源于SCP项目的详细设计图纸（DWG格式），并导入ArcMap 10.2进行流域尺度的空间分析。由于改造工程在研究开始前已完成，改造前的植物多样性基线通过综合设计文件记录、现场管理人员访谈以及相邻未改造绿地的观察进行重建。植物多样性通过香农指数（H，物种丰富度）、皮卢指数（E，均匀度）和辛普森指数（D，优势度）进行量化。空间自相关分析采用全局莫兰指数（GMI）和Getis-Ord Gi*统计量，以200m×200m的网格单元评估植物多样性在流域尺度的空间聚集模式。
研究结果
SCGI类型与项目层面的植物组成重构
研究发现，SCP改造显著改变了植被组成和空间格局。在基础设施层面，不同SCGI类型呈现出功能依赖性的植物组合模式。雨水花园（RG）支持了最高的物种丰富度（63种），其多层次植被结构（乔木、灌木、草本、水生植物）有利于实现多维度的径流控制。生物滞留带（BS）以草本植物为主，兼具灌木和乔木，物种多样性中等（35种），但更倾向于选择具有污染物净化潜力的耐污植物（如石菖蒲Acorus tatarinowii、美人蕉Canna indica等），导致均匀度有所降低（Pielou指数下降12%）。花坛（FB）以观赏功能为主，草本植物占主导。而渗透铺装（PP）尽管覆盖面积大（62%-71%），但由于其渗透功能设计，植被覆盖极低。
在项目层面，道路与广场（RAS）和居住社区（RCY）是主要的改造目标。RAS项目整合了较高比例的生物多样性友好型SCGI（29%），其线性特征可能作为潜在的生态廊道，促进了种子传播和植物种群连接，从而表现出物种多样性（Shannon指数增加38%）、均匀度（Pielou指数增加49%）同步提升，且优势度（Simpson指数下降30%）显著降低的理想状态。RCY项目虽然物种丰富度大幅提升（Shannon指数增加101%），但由于BS中特定物种的过度代表，导致群落均匀度下降（Pielou指数下降21%）。
流域尺度植物多样性分布趋于均衡化
SCP实施后，流域尺度的植物多样性空间分布呈现出同步化和均衡化趋势。全局莫兰指数（GMI）分析表明，物种多样性和均匀度的空间自相关性增强。Getis-Ord Gi*分析进一步揭示，均匀度的热点区在流域内变得更加分散，而物种丰富度的热点区则持续存在于中北部/东南部的居住区。同时，物种优势度的热点区显著减少，特别是在包含RAS项目的区域。这些空间变化共同促成了植物多样性在流域尺度上更均衡的分布格局，表明碎片化、小尺度的SCGI改造具有同步化植物多样性水平的潜力。
驱动机制与优化策略
研究分析了SCP提升植物多样性的潜在机制：(1) 垂直分层设计：如RG的多层次植物配置创造了互补的生态位（高度、叶面积、根系结构），不仅增强了分类学和功能多样性，还通过性状互补协同提升了水文性能（如冠层截留、蒸腾作用、土壤渗透）。(2) 线性项目的廊道效应：RAS等线性项目可能作为“绿色廊道”，连接路旁绿地与大型物种库（如北部公园），促进了物种扩散和基因流动。
基于上述发现，研究提出了一个多尺度优化框架（），以最大化SCP的植物多样性和生态系统服务效益：
- 1.
基础设施层面：采用多层次植物组合设计，优先选择本地物种（本研究>50%），并改善土壤基质（如添加有机质、生物炭）以促进植物生长和微生物活动。
- 2.
项目/社区层面：增加生物多样性友好型SCGI（RG、BS、FB）的面积和比例，优化其布局和空间形态以增强连通性，特别是利用线性项目（如RAS）的廊道潜力。
- 3.
流域/城市层面：将SCGI/SCP项目纳入城市范围的UGS网络规划，与国土空间规划相协调。量化多种生态系统服务的需求、权衡与协同关系，优先在径流热点区等关键区域部署SCGI，并维持SCGI与邻近生物多样性保护区（森林、湿地、河岸带）的生态连通性。
结论与展望
本研究首次通过多尺度实证分析证实，中国海绵城市计划（SCP）在实现其核心雨洪管理目标的同时，能够显著增强城市植物多样性。这种协同效益主要通过生物多样性友好的SCGI设计（如RG、BS）以及线性项目潜在的生态廊道功能实现。研究结果支持了中国通过SCP实践履行GBF目标12的可行性，并为全球亚热带/热带地区高密度城市在快速城市化进程中提升生态韧性提供了可操作的路径。
未来的SCP实施和研究中，仍需解决三个关键挑战：(1) 阐明极端气候胁迫下植物多样性与生态系统服务互作的机制；(2) 制定区域化的本地植物配置协议，纳入物种相容性和跨营养级支持；(3) 开展长达数十年（5-10年）的SCGI生态绩效监测，捕捉植物群落演替、土壤微生物活动及生态连通性等慢速生态过程。此外，打破部门壁垒，建立跨学科（生态学、工程学、城市规划）协作机制和联合治理框架，将科学验证、政策协调与公众参与相结合，是最大化SCP生态协同效益、实现真正可持续和具有气候韧性的城市发展的关键。
