武汉大学校园山体生态修复策略∗

宋菊芳 张晨阳 刘学军 陈庆泽 王竞永

武汉大学城市设计学院 武汉 430072

山体作为自然生境的“骨架”， 维系着城市生物栖息地的多样性， 能改善城市自然景观风貌，提供居民休闲活动场所， 有效地减少各类污染对城市生态造成的破坏， 具有空间定位、 边界、 标志和天际线等多重景观意义。 随着城市化进程的飞速发展， 城市山体被视作城市建设的“绊脚石”， 因道路的建设而被推平、 因房地产开发而被破坏、 因采石采矿而不断被挖掘。 不当的山体开发破坏了其地质结构和生态环境， 导致森林破碎化、 生物栖息地破坏、 水土流失、 地质灾害频发等一系列生态环境问题， 山地生态系统的退化以空前的速度和尺度发展。

2015 年“城市双修” 概念被提出后， 城市山体已成为生态修复的重点研究对象。 但由于“双修” 工作开展的时间短、 范围广——自2016 年6月到2017 年7 月， 仅一年时间， 3 批共58 个双修试点城市出炉， 诸多城市同时开展山体修复的规划设计与工程实践， 都面临着缺经验、 缺方法的困境[1]。 因此， 开展城市山体修复的研究工作具有极其重要的现实意义。

目前针对山体修复的研究主要涉及修复技术、修复模式、 功能拓展、 新技术运用、 山体的历史变迁对当下山体保护的启示意义等。 赵入臻[2]、尚红[3]等以济南为例， 研究破损山体生态修复技术的3 种方式， 即台地续坡、 削坡砌台、 开平整理； 王玉圳[4]梳理国内外山体修复理念， 将受损山体的治理模式分为生态恢复类、 风景游憩类、再生利用类； 姜欣辰[5]认为山体修复不应仅仅作为地灾处理、 山体复绿的生态工程， 而更应从城市功能、 绿地类型多样化的角度出发， 拓展其需要承担的功能； 李政霖[6]以贵阳为例， 通过对地形、 兴趣点等多源数据进行挖掘， 科学识别山体界线， 多重判读山体价值， 从市域层面和中心城区层面提出山体保护、 利用控制实施策略； 钱亦阳[7]归纳南京市各个历史时期山体景观的变迁特点， 并分析其动因机制， 阐述山体景观的变迁对当今自然景观保护的启示意义。

本次开展武大校园山体修复的专项探索， 提出校园山体形态和山体植被的生态修复策略， 既能以实际案例分析的方式科学理性地呼应当前城市双修建设的热潮， 又能为山地型校园的山体生态修复工作提供参考。

1 研究对象及技术路线

1.1 研究对象概况

“江城多山， 珞珈独秀； 山上有黉， 武汉大学。” 珞珈山、 狮子山等山体， 作为支撑武汉大学校园空间的基础骨架， 创造出层次变幻的视觉感受。 基于武汉市人民政府《武汉市山体保护办法》， 本文选取相对海拔高程30 m 以上的珞珈山、狮子山和半边山作为研究对象。 本次研究的工作底图是武汉大学基建部提供的2015 年版1 ∶500地形图。 运用ESRI ArcGIS10.3 软件对校园山体进行高程、 坡度与坡向分析， 结果显示整体地形以低山丘陵为主， 海拔最高点117.7 m、 最低点18.2 m， 17.8%的坡度在25°以上， 校园空间格局受山体分布、 地形地势影响显著。 在实地调研与现状分析的基础上， 结合学者丁兰等的山体保护区划定研究[8]， 对武汉大学校园山体研究范围进行确定: 1) 运用ESRI ArcGIS10.3 对珞珈山、 狮子山与半边山进行高程、 坡度等量化分析， 初步划定山体16°坡度线； 2) 结合山体自然现状与开发利用情况， 依据16°坡度线划定山体本体线，进一步确定武汉大学校园山体本体的研究范围，包括珞珈山31.6 hm2、 狮子山11.2 hm2、 半边山3.1 hm2。

1.2 技术路线的生成

对山体进行修复研究， 首先应根据山体的特征提取修复因子。 一般而言， 地形、 植被、 山体形态等因子能较全面反映山体的基本特征[9]。 山体生态修复的技术路径见图1。

图1 武大山体修复生态策略的生成路径

2 武大校园山体经营的现状及问题

2.1 武大山体的历史沿革

早在武汉大学选择于珞珈山一带建设前， 美国地质工作者Frederick G Clapp 于1913—1915 年对珞珈山一带进行勘测， 在其拍摄的武昌郊野风景图中可远望珞珈山－狮子山一带的自然山体风光， 当时的珞珈山是名副其实的荒郊野岭， 但这种荒凉并未持续太久。 1929 年， 武汉大学建设委员会决定将武大新校舍建设在狮子山与珞珈山之间的丘陵地带， 经政府批准， 最终确定东至东湖滨、 西至茶叶港、 北至郭郑湖、 南自东湖滨至茶叶港桥头、 总面积约200 hm2的土地为武大新校址。 新校址包含珞珈山、 狮子山、 半边山(现湖滨泳池附近)、 侧船山(现经管学院北面)、 火石山(现行政楼东西两边)、 廖家山(现理学院北面)、 团山(现理学院东北面) 等山丘[10]。

自1930 年起， 理学院、 文学院、 学生宿舍等第一期建设的校舍陆续坐落在狮子山上， 教职公寓则建设在珞珈山南麓， 依山而建的校园格局初步形成。 1932 年后， 第二期校舍陆续建成， 包括火石山附近的工学院、 狮子山山顶的图书馆、 狮子山脚下的宋卿体育馆等。 现今老图书馆旁的法学院曾是狮子山头最高的地方， 当时由于建筑设计的要求， 山体在施工过程中被削低10m[11]； 狮子山半山腰的樱花大道也是这个时期修建的。 日寇占领武汉后， 在武汉大学栽种了第一批樱花，但这些樱花现今都已凋敝殆尽， 现在看到的樱花已是第二、 三代了。 回望国立武汉大学建设历史沿革可以发现， 校园内的起伏山体造就了武大丰富的空间格局， 而校园的建设活动也改变了山体的天然形态和生境。

2.2 武大山体植被演替概况

在1928 年武汉大学全面绿化之前， 珞珈山一带主体植被为次生亚热带灌草丛， 低地是沼泽草滩。 自1928 年起， 在农学院院长叶雅各教授的主持下开始垦荒。 据1930 年《国立武汉大学周刊》记载: “自经本校勘定为新校址后， 即于春天遍植林木， 现计植成者: 松苗五十万株， 柏树三万五千株， 梧桐五百株， 洋槐五百株， 苦楝五百株……”， 逐渐形成具有亚热带特征的落叶、 阔叶及常绿、 针叶混交林。 1938 年日军入侵武汉， 武汉大学被迫西迁四川乐山， 校园的树木几乎砍伐殆尽。 1946 年回迁， 叶雅各教授主持校园的植被恢复工作， 将乐山收集的植物一并运回， 并从峨眉山、 黄山、 庐山、 神农架等地及英、 美、 日等国引进大量树苗， 开展植树造林。 大跃进、 3 年自然灾害和文革期间， 武大校园仍坚持开展绿化工作。 钟心煊主持制订《武汉大学调查湖北植物计划书》， 孙祥钟赴利川、 兴山、 神龙架等地调查植物资源， 采集标本， 引种水杉、 水松、 杜仲等特色植物并繁殖后代， 这些植物不仅丰富了校园景观， 也为推广全国和世界各地提供了种源[12]。 在此后70 余年的抚育经营过程中， 植被类型在演替过程中发生了一些明显的变化: 灌丛草地大面积衰退； 竹林植被消失； 沼泽和水生植物消失； 针叶树种如马尾松、 湿地松、 火炬松的自然更新能力不良， 逐渐被阔叶树种替代。

周进、 刘贵华等[13－14]在分析武大山体植被演替规律的基础上， 总结现状植被分布格局: 珞珈山主要植被类型为小叶栎＋樟林、 火炬松＋樟林、湿地松林； 狮子山主要植被类型为槲栎林、 小叶栎＋樟林、 桂花林； 半边山主要植被类型为侧柏林。

2.3 武大山体形态现状分析

为明确校园山体开发建设现状和山体破损情况， 笔者于2017—2019 年， 5 次对武汉大学校园山体进行实地调研。 调研发现武汉大学3 座主要山体的保护现状和植被绿化情况整体尚可。2015—2017 年， 武汉大学陆续完成了珞珈山环山绿道规划建设、 狮子山历史建筑群更新保护等规划建设工程， 使狮子山与珞珈山的景观效益与生态效益得以整合利用； 同时， 调研也发现武汉大学部分山体存在边坡水土流失和岩体破损裸露现象。 边坡水土流失区主要分布于珞珈山南麓， 边坡坡度较陡、 植被根系裸露， 降雨过程中偶见土方滑落； 岩体破损裸露点主要分布于珞珈山西麓，岩体裸露区域山体坡度在18°～30°左右， 部分岩体已无土层与植被覆盖、 完全裸露， 造成一定的安全隐患。

3 武大校园山体的生态修复策略

3.1 山体形态修复

生态破损山体作为一种生态失衡的山体形态，其边坡多以表土裸露、 碎石散落、 边坡岩石外露为主， 相比于平原地区， 其生态环境在破坏后更加难以修复。 山体水土流失、 植被退化、 土地贫瘠等现象需要较高的生态修复技术。 珞珈山的边坡形式主要有土质边坡和土石混合边坡两种类型。

有生态问题的土质边坡主要分布在珞珈山南麓部分地段， 边坡坡面角约30°， 树木和土壤自身的重量叠加大于土壤的抗剪力作用， 极易发生侧滑现象， 此处宜采用生物护坡技术进行防护。对边坡进行绿化， 通过植物根系锚固边坡土壤，减小地表径流量， 以抑制水土流失的发生， 进一步稳固山体边坡； 选择深根性、 抗剪力强的灌木和地被如女贞、 木芙蓉、 山茶、 结缕草等， 用层次分明的植物结构体系覆盖坡地， 使土质边坡的植被环境成为一个健全的生态系统， 实现边坡景观重塑。

有生态问题的土石混合边坡主要分布在珞珈山西麓部分地段。 因山腰和坡脚中含有大型石块，雨季来临时极易造成石块和土方下移， 水土流失较为严重。 现状已砌筑边坡挡墙， 但挡墙过低，从安全的角度考虑， 需要加高挡墙， 回填种植土后进行绿化增植， 增植树种如桂花、 栾树、 女贞等； 同时， 挡墙外侧可砌筑花池， 种植观赏花卉如杜鹃、 石蒜， 以调节挡墙过高而产生的单调感，增加景观层次。

3.2 山体植被修复

李世鹤[15]、 陈海兵[16]分别在武汉市山体修复案例中， 通过评价植被生长情况、 生境搭构效果等， 明确了武汉市适用的山体修复主要树种。为丰富校园山体植被生境、 构建完善山体生态体系， 从山体生态修复视角出发， 在归纳武汉地区山体修复适用树种的基础上， 结合武汉大学校园山体植被生境现状， 引用武汉山地人工引种10 年以上、 无不良表现、 无溢生入侵隐患的树种， 保证生态系统的安全演替。 增补植物可从建议清单(表1) 中进行选择。

表1 武汉大学山体修复增补植物的建议清单[15－16]

在武大山体植被生境修复工作中还应注意以下5 个方面:

1) 山体植被修复是一个循序渐进的过程， 只有在充分研究光照、 湿度、 土壤条件、 坡度、 坡向等因素对不同植物生长和分布的影响后， 并结合景观因素， 才能确定具体补种的植被类型和应该营造的生境， 并依照植被自然演替规律随时进行动态监测管理。

2) 武大山体植被已呈现出由针叶林向常绿阔叶林逐步演替的规律， 因此在补植乔木的选择上，不宜选择松科、 柏科和杉科树种。 珞珈山的火炬松和半边山的侧柏不能自然更新， 可逐步淘汰，用落叶或常绿的阔叶树种来替代。

3) 武大山体的植物修复不宜强调乔灌草的搭配模式。 在林下郁闭度良好的地方， 由于光线不足， 已导致大量灌木和小乔木在长期演替的过程中逐渐消亡， 因此不建议在林下补种小乔木或灌木。

4) 林下地被植物的选择应以耐荫的宿根类为主， 少量应用一、 二年生草本及球根植物。 宿根地被植物具有低矮开展的特性， 易繁殖、 生长迅速， 能适应各种不同的环境。 谨慎筛选观赏草品种， 通过工程手法隔离观赏草生长区域， 防止品种溢生， 避免对原生群落的干扰。

5) 在林缘地带， 光线较好且空气湿度一般比空旷地大， 在没有上层乔木的情况下， 可补植有花期的小乔木或灌木， 以增添景致。

4 结语

武汉大学校园山体的生态修复需要整体性规划策略和渐进式修复手段相结合。 本文以历史文献和田野调查为基础， 在研究山体演变和当前实际问题的基础上， 利用ArcGIS 地形分析技术， 确定武大山体的研究范围； 针对山体形态和植被修复， 提出具体的生态修复策略。 以武大山体修复的个性问题， 贯彻“城市双修” 新理念， 以期探寻契合城乡发展新方向的校园山体修复与保护模式。

需要注意的是， 本研究着眼于校园山体的生态修复问题， 而基于自然生态价值和社会经济价值基础上的修复效果的量化绩效评估仍需后续进一步的研究探讨。