东港城市湿地植被恢复研究
2015-01-03徐翠霞张晓勉赵岳平俞肖剑岳春雷高智慧贺位忠袁信昌
徐翠霞,张晓勉*,赵岳平,俞肖剑,陈 斌,岳春雷,高智慧,贺位忠,袁信昌
(1. 浙江省林业科学研究院,浙江 杭州 310023;2. 浙江省林业厅,浙江 杭州 310020;3. 浙江省舟山市农林科学研究院,浙江 定海 316000;4. 浙江省林业技术推广总站,浙江 杭州 310020;5. 浙江省舟山市农林与渔农村委员会,浙江 定海 316021)
东港城市湿地植被恢复研究
徐翠霞1,张晓勉1*,赵岳平2,俞肖剑2,陈 斌3,岳春雷1,高智慧4,贺位忠5,袁信昌5
(1. 浙江省林业科学研究院,浙江 杭州 310023;2. 浙江省林业厅,浙江 杭州 310020;3. 浙江省舟山市农林科学研究院,浙江 定海 316000;4. 浙江省林业技术推广总站,浙江 杭州 310020;5. 浙江省舟山市农林与渔农村委员会,浙江 定海 316021)
2014年对受损的浙江省舟山市东港城市湿地进行植被恢复,包括植物选择、湿地植物群落构建、水生植物的应用。在湿地植被恢复中选用乔木、灌木、草本和水生植物共计54科87属108种,其中观花植物有75种,观果植物有25种,观叶植物有74种,且有不少植物为花叶共赏或花果共赏植物;将受损退化的植物群落恢复为乔木—灌木—草本—湿生—水生植物相融合的复合群落;栽植的观花植物按开花季节分布较为均匀,四季均有植物处于开花期,以保证四季持续的观赏性。
城市湿地;植被恢复;植物选择;湿地植物群落构建
湿地是地球上水陆交接形成的独特生态系统,与人类的生存、发展息息相关,在世界自然和自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会共同编制的《世界自然保护大纲》中,将湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统[1]。城市湿地作为湿地的一个重要类型,是城市生态系统的重要组成部分,具有丰富多样的物种、较高的物质生产力以及其他生态系统不可替代的多种生态服务功能,被认为是陆地生态系统最佳的利用方式[2]。
人口的急剧增加,工业化、城市化进程的加快,围垦造地、环境污染等问题,造成城市湿地面积锐减、功能退化、生物多样性逐步丧失[3]。由于城市湿地特殊的地理位置,使其受到城市工业废水、生活污水任意排放的危害更为明显,导致湿地水质下降和水体富营养化现象普遍存在,湿地生态平衡遭到破坏,湿地中动植物数量和种类急剧减少,种群结构呈现低龄化、小型化的趋势[4]。
面对湿地生态系统越来越严重的破坏,湿地生态恢复迫在眉睫。湿地生态恢复包括湿地基质恢复、水文恢复、水环境恢复、生境恢复四个方面,其中植被恢复是首要工作[5~7]。因为湿地植物作为主要初级生产者,是湿地系统的重要组成部分,也是湿地系统的关键属性之一[8],几乎所有自然生态系统的恢复,都是以植被恢复为前提[9]。
1 基本定义
1.1 城市湿地
目前对于城市湿地还没有严格意义上的界定,有研究认为城市湿地是指城市区域之内的海岸与河口、河岸、浅水湖沼、水源保护区、自然和人工池塘以及污水处理厂等具有水陆过渡性质的生态系统[10~11]。
由于城市湿地特殊的位置分布,使其生态学属性发生巨大变化,形成了与城市外自然湿地截然不同的湿地生态系统,主要表现在以下2个方面:
(1)斑块性质不同。城市湿地因受到城市化的影响,形成了分布不均匀、面积较小、孤岛式的湿地斑块,斑块之间的连接度下降,从而导致湿地内部生境破碎化程度加剧;而自然湿地不但形成多样的湿地斑块,而且斑块之间的连接度较高,破碎化程度较低。
(2)干扰类型不同。城市湿地的干扰以人为干扰为主,同时由于人类活动的影响使其营养物质比较丰富;而城市外的自然湿地环境特征因与其周围区域一致,干扰类型以自然干扰为主,湿地演替的主要限制因子是自然湿地生境所需的营养物质[3]。
由此可以看出,由于城市湿地自身特殊的属性特点,导致城市湿地在面积维持、水资源保护、生物多样性维护及污染危害防控等方面面临比其他类型湿地更为严峻的形势[3,10]。
1.2 植被恢复
植被恢复是指运用生态学原理,通过保护现有植被、封山育林或营造乔、灌、草等植被,修复或重建被毁坏或被破坏的森林或其他自然生态系统,恢复其生物多样性和生态系统功能[12]。湿地植被恢复是指运用生态学原理,借助一系列的生态技术与工程,保护湿地生态系统中现有植被,对退化或消失的湿地植物群落进行修复或重建,完善湿地的结构和功能,恢复其相关的物理、化学和生物学特征,使其发挥应有的作用[6,13]。
湿地植被作为水陆交错地带中生态系统的一个重要的组成部分,在水体修复、维持生态平衡和生物多样性等方面具有重要作用[14]。湿地植被不仅可以增加碳汇,还可以净化水质,对增加湿地有机质的含量也有重大作用。基质、植被和水文状况作为湿地的三个基本要素,三者紧密结合,而植被对其他两个要素的响应最为明显,因此湿地植被恢复和重建是恢复受损湿地的主要策略之一,在进行受损湿地的恢复过程中首先要对湿地植被进行恢复和重建[15~17]。
2 研究区概况
东港城市湿地紧靠浙江省舟山市东港城区,北部为东港生态填海区,南部为东港沿海防护林基干林带,湿地西侧的东港山坡地与普陀山岛、朱家尖岛隔海相望,是距普陀山岛景观视线最好的山坡地带之一。根据2008年普陀植被调查数据显示,该区域有芦苇群落、水烛群落、滨艾群落等10余种群落类型,但由于开垦、养殖和放牧等人为因素的作用,导致生态系统遭到破坏,生物多样性降低,湿地退化严重。2013年植物种类大幅减少,仅有35科40属52种,芦苇群落和五节芒群落演替为优势群落。2014年通过一系列的湿地植被恢复措施后,该区域乔木、灌木、草本和水生植物增加到54科87属108种,植物群落的多样性和丰富度得到了大幅度的提高,成为与周围山体、水系、海景有机融合的城市湿地景观。
3 结果与分析
在城市湿地植被恢复过程中,如何科学合理地配置植物,提升植物与自然生境以及周边建筑景观的协调性,发挥各类植物的生态和景观作用,进而提高城市湿地整体的生态效果和景观效果;以及如何充分发挥城市湿地应有的社会、环境和生态效益,提高可持续发展能力等方面,是城市湿地植被恢复建设中的难点和核心问题[18~20]。本文通过植物筛选及应用、植物群落恢复及重建、景观植物应用3个方面进行研究分析。
3.1 植物筛选及应用
在保护原有植物的基础上,以乡土树种为主,并适当选择一些适合当地生长的水生植物及耐盐碱植物。在一些节点位置增加观花观果等观赏性景观植物的比例。增加物种数量、提升景观效果、完善群落结构,丰富植物层次,最终形成生物多样性高、群落稳定、景观效果丰富的湿地生态系统[3,20,21]。在进行植物种类选择时遵循以下原则[21,22]:
(1)优先选用本土植物,慎重引入外来物种;
(2)在引入外来植物时遵循生态可接受性,所选植物物种不具有生态入侵性,对周边自然生态环境及其生态遗传的整体性不会构成危害;
(3)所选植物具有一定的耐盐碱、抗病虫害、抗寒能力,能耐受污染物和水生环境条件;
(4)根系发达、茎叶茂密、生物量大、繁殖容易、生长迅速;
(5)具有一定的经济价值和景观美学价值;
(6)具有较强的净化能力,可以通过吸收、同化、贮存或通过增强微生物转化能力等方面达到减少或去除污染物的效果。
根据以上原则在东港城市湿地植被恢复中选用乔木、灌木、草本和水生植物共计54科87属108种,远远超过原区域植物35科40属52种的水平,大幅提高了植物群落的多样性和丰富度。在所选择的植物中,单子叶植物共计8科15属24种,占22.22%,最多的科为禾本科有8属11种;双子叶植物共计44科76属83种,占76.85%,最多的科为蔷薇科有9属12种;藻类植物1种,占0.93%。按照科属数量来看,最多的科为蔷薇科9 属12种,其次为禾本科8属11种,单科单属植物30种,占27.78%。按照植物的类型分,陆生植物43科72 属86种,占79.63%;水生植物11科18属22种,占20.37%。
研究区植被恢复所选用的植物,不仅在种类和数量上大幅超过了原有水平,而且在生态效益和景观效果上实现了有机结合,在所选用的植物中,观花植物有75种,观果植物有25种,观叶植物有74种,不少植物为花叶共赏或花果共赏植物。
从以上分析可以看出,研究区植被恢复所选用的植物种类十分丰富,且多为双子叶植物,占中国双子叶植物区系(共270科)的16.3%,它们构成了东港城市湿地珍贵的绿色植物资源宝库,有利于形成结构合理、功能完善的复层植物群落,为丰富植物群落的构成,提高生物多样性,打造优美、近自然的城市湿地景观打下了坚实的基础。
3.2 植物群落恢复及构建
植物群落构建以功能区划和整体布局为依据,根据植物学、生态学特性,因地制宜,合理配置植物,优先选用本土植物,充分考虑生态安全,形成结构合理、品种多样、功能健全、系统稳定的复层群落结构,同时体现季相变换,达到四季有景、步移景异的观赏效果[8,13,20]。
根据以上原则,合理筛选植物群落模式,将以前受损退化的植物群落恢复为乔木—灌木—草本—湿生—水生植物相融合的复合群落,同时提高观赏树种比例,改造林相结构,丰富季相景观。
3.2.1 陆生植物群落 东港城市湿地应用的陆生植物较多,也是植物搭配最多的部分,其配置模式主要分为乔—灌—草结合型、远岸区片植、疏林草地、花境群落等共6类25种配置模式。植物选择上主要以舟山常见的乡土植物和应用多年的外来植物为主,同时组合搭配不同季相的景观植物,从而达到生态效果和景观效果的有机结合(表1)。
表1 陆生植物群落模式Table 1 Patterns for terrestrial plant community
3.2.2 滨水植物群落 滨水植物群落包括水岸植物群落和水陆交错带植物群落(表2)。
水岸植物群落主要包括近水区片植和驳岸混植两种。近水区片植模式所采用的植物中除彩叶植物柽柳外,其他植物如垂柳、枫杨、池杉、落羽杉、木芙蓉等均为舟山常见种。在驳岸混植模式中,野迎春、藤本月季的混植模式是舟山海岛目前较为成功的植物配置模式。
水陆交错带植物群落配置模式主要有丛植、近岸混植和乔木水上片植3类。具体类型有:丛植花菖蒲、梭鱼草;近岸混植黄菖蒲、泽泻、菰、慈姑、再力花等;乔木水上片植水杉。
3.2.3 水生植物群落 东港城市湿地原有水生植物仅有大薸、浮萍、凤眼莲、槐叶萍4种,在植被修复过程中根据需要配置
了菖蒲、千屈菜、水葱、蒲苇等各类水生植物共计11科18种。新配置的水生植物具有种质资源丰富、类型多样、生长迅速、易于繁殖、成景快等特点,同时还具有净化水体和美化环境等功能(表 3 )。这些水生植物的应用,有利于实现陆生—水岸—水域生态系统的自然过渡,完善湿地植物群落结构、提高生物多样性、丰富景观功能、提高湿地自净化能力,最终形成“山、海、河、绿”一体化的完整的滨海城市湿地生态系统。
表2 滨水植物群落模式Table 2 Patterns for riparian plant community
表3 水生植物群落模式Table 3 Patterns for aquatic plant community
3.3 景观植物应用
景观植物的应用主要体现在观花植物的大量应用,有利于提升东港城市湿地的整体美感和局部观赏性。
研究区配置观花植物共计37科67属75种,占所有配置植物种类的69.44%。占优势的科是蔷薇科,共计9属12种,如紫叶矮樱、贴梗海棠、丰花月季、红叶石楠、山桃、粉花绣线菊、樱花树等,占配置植物种类的11.11%;后面依次为百合科4属4种,木兰科2属4种,忍冬科2属4种,鸢尾科1属4种,合计占3.7%。此外,木犀科(紫丁香、金钟花、桂花等)和豆科(合欢、槐、伞房决明等)观花植物也配置较多(图1)。
研究区栽植的观花植物按开花季节分布较为均匀,且乔、灌、草、水生植物都有配置,四季均有植物种处于开花期,以保证四季持续的观赏性,提升了局部景观美感,确保了整体景观效果。
4 结论和讨论
(1)湿地植被和植物群落恢复与重建是对受损城市湿地进行生态修复的重要内容之一[20]。通过林业生态工程措施对退化或消失的湿地植物群落进行修复或重建,有利于重塑或优化湿地的结构和功能,改善区域水资源环境,为野生动植物提供优良的栖息生境,提高生物多样性,充分发挥湿地生态系统的生态防护效能[4,9]。同时还可以创造优美的湿地景观,提供稀有的旅游资源,促进城市湿地保护与利用的可持续发展,为流域及城市生态安全提供重要保障[20~22]。
(2)湿地植物选择是湿地植被和植物群落恢复与重建的基础[6,12],植被和植物群落恢复与重建能否成功很大程度上取决于植物选择,只有选用适宜当地生长的植物,才能取得好的恢复效果。在恢复过程中要尽量选择适宜当地生长的优势种,主要是一些乡土植物种,这样在增加恢复效果的同时可避免生物入侵[6]。湿地植被恢复是一个持续而长期的工作,在进行湿地植被和植物群落恢复与重建的过程中必须坚持长期保护,同时需要进行后期的观测与评估[20,21]。
(3)东港城市湿地的植物恢复不但延续了海岛各类自然群落的风貌,还加入了美化彩化的新内涵,多达54科87属108种乔木、灌木、草本及水生植物的应用,极大的提高了植物群落的多样性和丰富度,景观植物的合理配置和应用,提高了的湿地的景观效果和特色。但在研究中我们也发现该城市湿地植物配置中缺少舟山市树舟山新木姜子和市花普陀水仙,部分景观效果较好的海岛植物如普陀樟、红楠、柃木、大吴风草等也未很好应用。因此我们建议在后期养护中,适当予以补植;同时也建议鼓励社会各方面的力量参与到湿地的保护和管理经营方面,实现湿地生态系统保护的长期性和可持续性。
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Vegetation Restoration in Donggang Urban Wetland of Zhoushan
XU Cui-xia1,ZHANG Xiao-mian1*,ZHAO Yue-ping2,YU Xiao-jian2,CHEN Bin3,YUE Chun-lei1,GAO Zhi-hui4,HE Wei-zhong5,YUAN Xin-chang5
(1. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China; 2. Zhejiang Forestry Department, Hangzhou 310020, China; 3. Zhoushan Agricultural and Forestry Institute of Zhejiang, Dinghai 316000, China; 4. Zhejiang Forestry Extension Administration, Hangzhou 310020, China; 5. Zhoushan Agro-forestry, Fishery and Rural Area Bureau of Zhejiang, Dinghai 316021,China)
Restoration of wetland plant was conducted in damaged urban wetland of Zhoushan, Zhejiang province, including plant selection, establishment of wetland plant communities, plantation of aquatic plants. A total of 108 species of plant belonging to 87 genera and 54 families were planted in the wetland, among them, 75 species of flower ornamentals, 25 species of fruit ornamentals and 74 species of foliage ones. Communities with arbor, shrub, herb, hygrophyte and aquatic plants were restored. Flower ornamentals distributed in the different seasons.
urban wetland; plant restoration; plant selection; community construction
S759.92
:A
1001-3776(2015)06-0034-06
2015-04-13;
2015-10-14
浙江省院所专项“城市湿地植被修复关键技术研究与示范”(2013F50002)、浙江省省院合作项目“浙江省城市湿地生态系统效益综合评价研究(2013SY14)”
徐翠霞(1982-),女,浙江江山人,助理工程师,从事林业与生物技术研究;*通讯作者。