福建地区自然保护区内的生态修复探索与实践——以福建闽清黄楮林自然保护区石潭溪片区生态修复项目为例

易 灿

张 智

王文奎

肖晓萍

自党的十八大报告将生态文明建设纳入“五位一体”的新战略构想中，以及十九大报告将“坚持人与自然和谐共生”的理念作为新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略之一后，生态环境的保护、修复和治理工作在全国范围内广泛展开。自然保护区作为自然资源最为丰富的地区，是生物多样性保护的核心区域，更是推动生态文明、建设美丽中国的重要载体。但是随着人口不断增长和城市化进程加快，日益频繁的人类活动对自然保护区的发展造成了严重的影响，不但使保护区内的环境质量恶化，甚至使保护区的范围出现萎缩的现象[1]，因此对自然保护区的生态保护修复是当前建设生态文明刻不容缓的工作。通过融入山水林田湖草“生命共同体”系统理念，并以“复绿、共生、退堤、科教”为主要的景观生态修复措施，从景观重构、生态修复，以及文化塑造的角度对黄楮林自然保护区石潭溪片区进行了生态修复设计，为后期自然保护区的生态景观改造提供了相关的设计思路与实践参考。

1 自然保护区的定义

迄今为止，环境问题一直影响着人类的生活和全球生态圈的平衡，而人类活动引起的生物多样性丧失已经成为当今最重大的环境问题之一[2]。中国虽然是世界上生物多样性特别丰富的国家之一[3]，但长期高强度的人类活动又使得中国成为世界上生物多样性受威胁最严重的国家之一[4]。为了保护日益丧失的生物多样性，建立自然保护区是目前最为直接、有效的办法。《中华人民共和国自然保护区管理条例》规定：“自然保护区，是指对具有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布区、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。”截至2014年底，我国(不含港澳特别行政区和台湾地区)共建立各种不同类型、不同级别的自然保护区2 729个，保护区总面积为14 699万hm2，而自然保护区的陆地面积约为14 243万hm2，约占全国陆地总面积的15%[5]。其中，已建成的国家级自然保护区有428个，省级自然保护区有858个，市级自然保护区有414个，县级自然保护区有1 029个[6]，初步形成了一个布局较为合理、类型较为齐全、功能较为健全的自然保护区网络。同时，除了整体的保护区网络外，自然保护区内部科学合理的功能区划分也是提高自然保护区生态保护效应与管理水平的关键[7]。我国目前自然保护区的功能分区采用的是国际“人与生物圈”计划生物保护区的基本模式，即“核心区-缓冲区-实验区”三圈模式[8]。我国2017年颁布的《中华人民共和国自然保护区条例》及2018年颁布的《自然保护区功能区划技术规程》对三区的内容与保护区功能区划分的基本原则、依据、方法等做了原则性与技术性的要求，并发挥着重要的指导作用。

2 自然保护区面临的问题及产生的原因

1956年，中国科学院建立了中国第一个自然保护区——广东鼎湖山自然保护区，中国自然保护区的建设就此拉开了序幕，直至1978年，我国共建立了106个自然保护区，占国土面积的0.13%[9]。2003年底我国的自然保护区数量已经达到1 999个，占国土面积的14.4%[10]；截至2016年我国各类数量的自然保护区已有2 740处之多，约占国土面积的14.8%[11]。然而从发展趋势上看，自然保护区的数量虽然在飞速增长，但是自2007年以来我国自然保护区的面积却呈现总体减少的趋势[12]，据研究报告显示，近年来自然保护区内的生物多样性不但没有得到很好的改善和提升，反而出现生物多样性丧失的现象[7]，同时多处自然保护区内还出现大规模的一产、二产、三产活动，大型基础设施建设，房地产开发及垃圾污染等问题[13]。出现这些问题的主要原因有以下2个方面。

2.1 土地政策问题

中国的自然保护区大部分建立于20世纪80年代之后，而确定为保护区的土地大多划归集体，但政社合一的体制废除后，已无集体经济组织的乡镇，从而导致土地“乡农民集体所有，实际上已经无人所有”[14]的局面，许多自然保护区因没有土地使用权，所以管理机构无法对区内的自然资源进行有效的保护管理，例如湖南东洞庭湖和内蒙古达赉湖保护区等多数湿地类型自然保护区管理机构只有权对保护区境内飞行的鸟类进行管理，而对珍稀鸟类栖息的湖泊、沼泽等地面部分则无权进行管理[15]，同时自然保护区归属权的不确定，使地方政府和多个部门均对保护区有一定的管理权限，管理的混乱在一定程度上导致自然资源的过度开发而忽略了生物多样性的保护。当地居民赖以生存的土地被自然保护区强行划走且没有得到合适的经济补偿，而保护区又没有及时拿到明确的土地权属证书，导致居民依旧会对保护区的资源进行掠夺。

2.2 经济建设发展问题

随着社会经济的发展，自然保护区内生态旅游的开发，以及公路、铁路建设等人类活动对自然保护区的生态系统造成了严重的破坏，使得自然保护区生境逐渐破碎化[16]。徐网谷等研究发现在407个国家级自然保护区中，有370个保护区内分布有交通运输用地[17]，其中扎龙湿地自然保护区[18]及芦芽山国家级自然保护区[19]等均因道路交通的建设导致生态环境的破坏。同时我国有80%的自然保护区开展了旅游活动，而过度的旅游开发往往变成自然保护区破坏的重要因素[20]；随着人口不断增长和城市化进程加快，使得保护区范围发生萎缩，特别是农耕经济的发展对自然保护区的影响最为严重。经统计发现，黑龙江省38个省级自然保护区内集中连片的农业活动是影响保护区内土地萎缩的最主要驱动力[1]；扎龙湿地自然保护区[18]及深圳湾红树林自然保护区[21]均因农业生产活动导致生态系统平衡失调。

3 自然保护区内生态修复的概念与意义

生态修复是指“在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理、化学修复和工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的办法”，其主要的修复措施为：生物修复技术、物理与化学修复技术、植物修复技术3种[22]，而自然保护区的生态修复首先需要满足国家对于自然保护区的相关法规要求，充分考虑生态优先、生物优先的原则，并结合保护区的功能分区，在符合各功能分区的定位前提下，因地制宜、有针对性地开展修复工作[23]。虽然想要从根本上解决自然保护区生态破坏的问题需要从顶层设计和国家政策入手做到防患于未然，但是实际的实施过程却很漫长，其中许多自然保护区不免会继续遭到破坏，所以保护区的生态修复作为一项“补救”手段具有其必要性，其体现在：1)对自然保护区的修复可以在一定程度上缩短被破坏的自然环境自我修复的时间，能对自然的自我修复起到良好的辅助作用；2)能够在一定程度上短时间恢复生境，修复被阻断的生境廊道，促进生物基因交流；3)可以在一定程度上防止如山体滑坡、滥采滥挖等自然灾害，以及人类活动对已经被破坏的自然保护区的二次损害。

我国近几年来自然保护区通过生态修复取得了明显的效果：青藏高原仙米自然保护区取土场通过生态修复后排水沟体系排水良好，坡底无积水，坡面无水土流失，为高原保护区边坡生态修复提供了借鉴[24]；江苏盐城国家珍禽自然保护区通过本土植物盐地碱蓬对滩涂湿地展开生态修复和景观生态建设，成功种植了100hm2碱蓬景观型群落，形成了特色的生态系统[25]；河南小琴岭国家级自然保护区通过生态修复，使得保护区内两栖动物种群数量不断增加，群内个体数量也大幅度增加，区内水质越来越好。随着自然保护区生态环境“V”字形的改善，小秦岭正成为河南乃至我国中西部生物多样性保护的样板[26]；广西涠洲岛自然保护区通过对牛角坑湿地实施生态修复工程，把牛角坑间歇性沼泽地改造为永久性湿地，从而提高了牛角坑湿地对鸟类的承载力，丰富了涠洲岛自然保护区的生物多样性[27]。

黄楮林自然保护区石潭溪片区的生态修复项目以国内已有的自然保护区生态修复案例为基础，以国家相关政策及法律法规为指导纲要，充分考虑修复地域所在片区在自然保护区的性质与定位，精准采用相应的生态修复措施，做到对核心区零干扰、缓冲区低干扰，对受到严重破坏的实验区进行“恰到好处”的人工干预。

4 闽清黄楮林自然保护区石潭溪片区的修复实践

4.1 生态修复的重要性与意义

黄楮林自然保护区作为闽江流域滨江保护区群最重要的过渡区，是福建省“三纵四横”生态廊道体系中最主要的栖息地节点之一。黄楮林自然保护区总体规划以《福建雄江黄楮林自然保护区综合科学考察报告》及《中华人民共和国自然保护区条例》等有关法律条例为主要依据，按照自然保护区功能区划原则，将自然保护区划为核心区、缓冲区和实验区(图1)。本次生态修复项目所在的石潭溪片区正处于黄楮林自然保护区的实验区之内，对于核心区及缓冲区来说，它是抵御城镇发展干扰的最后一道屏障，它既能局部消纳人类适量的日常生产、生活所造成的生态影响，同时也具有生态恢复所需求的自然条件，它的存在能很好地减缓人类活动对保护区内其他区域的影响，其生态环境状况对于闽江流域生物栖息地的完整性及闽江下游水环境质量的维持意义非凡。

图1 黄槠林自然保护区规划图[引自福建雄江黄楮林国家级自然保护区总体规划(2012—2021年)]

4.2 自然环境概况

石潭溪发源于闽清县白樟镇凤凰湖山麓，流经梅溪镇石郑、安下、樟洋，由石潭溪口汇入闽江水口电站。水系长12.6km，流域面积29.84km2(图2、3)。

图2 石潭溪小流域位置示意图

图3 石潭溪小流域影像图

石潭溪小流域是闽中戴云山脉东北段与鹫峰山脉西南段交接的典型低山丘陵河谷区域，呈现西高东低的地貌特征。石潭溪流域土壤主要由花岗岩、流纹岩和凝灰岩发育而成，而大部分林地土壤为红壤。

4.3 现状分析及主要生态问题

我国早期在国家自然保护区的范围划定及保护区的功能分区划定存在较大的局限性，由于部分地区政府进行抢救性批建时盲目划定保护区范围，使得一些农耕用地、村镇、公路及矿区被划入保护区范围[28]，这也在一定程度上引起了权属冲突问题，而且根据数据调查显示大约80%的权属模糊及冲突发生在保护区的实验区内[29]；另一部分原因在于早期的社会经济技术水平较低，相关的技术人员较少，绘图技术及精度较低，致使自然保护区实际划定的边界误差较大，导致保护区的保护有效性严重缺乏[30]，这些原因都使得自然保护区在建立之初就存在大量的生态破坏问题。本次生态修复的对象——黄楮林自然保护区石潭溪片区亦是如此，目前石潭溪片区内仍存在着自然保护区划定之初的采砂基地、堆料场、水泥加工厂、果林和村镇等生产生活用地，其部分权属问题至今尚未解决。

石潭溪片区的用地类型分布零散(图4)，包括林草地、设施农用地、果园(橄榄林地)、裸地、村庄、城乡建设用地、农村道路、河流水面和水工建筑用地等18种土地利用类型，其中潜在的生物栖息地、林草地和灌木林地等均被人为地机械化切割，导致生态及景观斑块破碎化严重，石潭溪沿岸更是出现了一系列的生态问题，其主要包括以下5个方面。

图4 石潭溪小流域用地现状

4.3.1 生产及生活用地的干扰

石潭溪河口区域受以往城市建筑与水利水电工程建设用砂、堆料的影响，形成的废弃洼地逐渐成为工业废料、生活垃圾的填埋地和集中堆砌场所(图5)。现场调查显示，研究区域内的生产生活废弃地面积约为42 900m2，对石潭溪河谷的生态环境产生了如生物栖息地干扰、河流连通性阻断、植被缓冲净化能力削弱等诸多影响。

图5 生产废弃地现状

4.3.2 水系淤堵及河口河道硬质化

石潭溪与其他典型的山溪型河道类似，具有坡降大、流速快、水位变化幅度大、冲刷力强等特点。河道多处拐弯及深潭处存在较明显的河道砾石、废弃混凝土块堆积等现象，导致局部河床淤积抬升，不利于河道内深潭浅滩的形成。石潭溪滨江河口河岸为硬质驳岸，河岸断面的设计简单且粗暴，其“三面光”的形态(图6)严重影响了石潭溪的物质能量流动及生物的繁衍与迁徙。

图6 河岸土质边坡流失及硬质驳岸现状

4.3.3 山体裸露与水土流失

石潭溪现有12.98hm2的山体裸露区域，这些裸露边坡为主体的山体通常会伴随水土流失及山体滑坡(图7)，而与常见的水土流失及生态环境遭到破坏的生产废弃地相比，山地类型生产废弃地的植被恢复难度更大、水土流失程度更高，对生态景观的影响也更为突出。在福建等典型的南方丘陵地区，山体景观遭到破坏、水土流失频发通常是生物多样性降低的主要原因。

图7 水土流失现状

4.3.4 森林结构单一

石潭溪片区成片林地有限，多为人工种植的次生林且片段化裸斑较多；林地类型主要以针叶林单层纯林居多，林地种类组成单一，群落结构简单，缺乏阔叶乔木层和林下草本植物，且针叶林密度过高，易导致森林病虫害，林分生长不良，以至于大部分林地质量不高，生态、社会效益较低。整个生态系统在涵养水源、水土保持和净化空气等生态服务功能方面还处于较低水平。

4.3.5 迁地保护能力欠缺

黄楮林保护区由于离城镇距离较近，又有316国道及来福铁路等交通干线从保护区内穿插而过，保护区主要保护的云豹、蟒蛇、猕猴和穿山甲等国家一、二级保护动物，以及南方红豆杉、钟萼木等国家保护树种易受到来自交通压力、村镇发展、疫情疫病及栖息地干扰等因素的影响，导致种群密度下降和群落结构紊乱，从而加大生物多样性丧失或灭绝的风险。

4.4 修复理念与原则

石潭溪片区在闽清黄楮林自然保护区总体规划上具有自己特殊的地位，即隶属于核心保护区之外的实验区，而人类的科研、教育、旅游等活动往往集中在实验区，同时实验区也是核心与缓冲区的天然屏障，所以该区域也需要较好的景观形象与生态环境，由此，设计对该片区的生态修复工作提出对应的修复原则。1)适地适树，就地取材。修复设计过程中选用的植物种类严格遵循自然区内现有的生物框架，避免外来物种的入侵干扰，维持保护区内的生态平衡，同时利用现状的工业废弃地设置适当的观景、科教及休憩场地，不占用任何一片绿地，建设的材料也尽量采用现存的建筑废料，做到就地取材“变废为宝”。2)精准定位，降低干扰。精准定位在于2个方面，一方面在于明确修复区域所处的功能分区，不“越矩”修复，同时根据修复区域所处位置的生态敏感性调整人工干预力度，另一方面在于修复措施的精准，做到“对症下药”，减少施工过程中对自然生态的二次破坏。3)景观与自然并存，生态与生活并进。石滩溪片区的生态修复设计将从人与自然的关系出发，充分考虑人类日常生活、科教宣传等低干扰活动与自然生态环境的共融，在满足自然保护区总体生态环境要求的情况下彰显人文景观，因此，设计在基于总体修复原则的大框架与石潭溪片区已有的资源和区位特征下，融入山水林田湖草“生命共同体”系统理念，以“生态保护、生态修复、水系修复和人居环境治理”为主要布局思路，并结合“复绿，共生、科教、退堤”等主要修复措施，以期将石潭溪建设成为“生态优良、物种丰富、景观多样、功能齐全”的生态修复示范工程，为国内自然保护区实验区的生态景观修复提供相关的设计思路与实践参考。

4.5 主要修复措施

4.5.1 复绿

山地型生产废弃地因为植被恢复难度更大、水土流失程度也更高，因此本设计选择在平缓荒地先行复绿，创造地形条件，使低洼处的植被首先恢复，进而带动周边植物的生长；其次利用高压泵喷洒营养液和其他相关基质材料引导本土植物的根系向地下深处和广处生长；最后对于阶梯式坡面进行重塑，将较大的现状坡脚削减为台地，分层引入先锋树种，进行自然竞争演替。

石潭溪片区的林地主要生态问题为林分单一、疏林地植被郁闭度低下和沿岸裸地，根据其立地条件、生态环境、改造目标及主要效能，同时依据《中华人民共和国自然保护区条例》中对于实验区的相关规定等综合考虑得出近生态改造是石潭溪片区在植物群落营造方面选择的最佳途径，而近生态改造主要可划分为生态景观、生态防护、植被恢复3个类型。生态景观型改造区域主要分布在保护区土层较厚、立地条件较好的地带，而生态防护型与植物恢复型的改造区域往往立地条件相对较差，常处于土地斑秃裸露、土层贫瘠稀薄的地区，所以改造方案需要引入耐贫瘠的乡土树种及相应的人工抚育措施来促进森林群落向目标林分进展演替。

4.5.2 共生与科教相结合

长期以来，石潭溪沿岸的采砂、堆料场地逐渐成为建筑垃圾、生活垃圾的填埋地和集中堆砌场所，直接损害生物栖息地的完整性和景观效果。山水林田湖草生态保护修复项目的核心要求是修复“人与自然的关系”，在选择修复方案上应最大限度采用近自然方法和生态化技术，以减少二次破坏。因此对于这片工业废弃地本设计通过“共生”与“科教”相结合的设计方法进行生态修复与人文彰显。修复方案通过对现有废弃工业及建筑垃圾进行无害化处理后进行循环利用，打造独特的工业废弃地改造景观并赋予其新的生态教育价值和历史内涵，同时结合植物恢复技术使这片垃圾堆积地最先融入景观中，使其成为黄楮林自然保护区建设历史成果等的教育展示基地。

项目组同时结合其邻近的生物栖息地特点，营造了觅食地、隐蔽地等微小栖息地景观。小栖息地营造主要采用了森林栖息地和灌草丛栖息地镶嵌结合的方式，同时这些小栖息地在植被种植方面均满足森林化复合层次结构和自然化的种植形态的要求(图8)，以发挥栖息地的“边缘效应”和恢复生物多样性。设计也同时引入了自然观察、环境教育等的生态体验基地，使得动物的栖息地不但能与原本对自然环境造成破坏的工业废弃地融合共生，更是通过科教的形式使得人与自然的关系更加密切。

图8 栖息地立面结构设计图

4.5.3 退堤

石潭溪硬化驳岸长度为672m，河道受废弃混凝土块和上游生活垃圾等淤堵，面积达12 259m2，减弱了局部河岸发挥净化缓冲功能的效果和自然景观连通性，并存在阻洪风险，由于石潭溪处于黄楮林自然保护区的实验区，考虑到实验区的特殊情况及驳岸改造的安全性与经济适用性，所以本次改造不能一概而论地按照自然的状态进行恢复，需要从以下3个方面展开。

1)在维持河流现有自然形态的条件及不干扰河道两岸已建路基的情况下对河床进行清障整理，对滩地植物进行群落恢复，以提高其生物多样性，同时提高陆域植物群落的拦截净化功能，从而达到改善河流生态景观的效果。

2)对石潭溪局部狭窄、有阻洪风险且河岸坡度大、存在滑坡风险的河道段落进行断面优化设计，本次设计对河道断面的优化主要采用退台式护岸、斜坡护岸和自然缓坡护岸(图9)，使其既具有景观效果与生态性，又能与周边绿地和开放空间有机融合。

图9 河道断面设计图

3)仔细勘察河岸具体情况，做到“对症下药”，经现场勘查发现，如图10所示，1号点现状护岸为砂质护岸，易受水流冲刷影响；2号点现状为混凝土护岸，存在“卡脖子”问题；3号点现状为垒石与土坡护岸，洪水期间存在滑坡风险。由于洪水期间河道流速较快，部分河段流速大于5m/s，对护岸冲刷影响严重，因此在河道护岸1号点本设计采用抛石护岸；而对于河道护岸2、3号采用多阶石笼护岸或多阶干砌石护岸。护岸材料采用河道中尺寸较大的石块，而石材均采用质地坚硬、完整、强度高、耐风化，且具有良好抗水性的块石，并且块石之间留有缝隙，便于鱼类及其他水生物栖息、繁衍。

图10 石潭溪生态护岸建设位置图

5 结语

自然保护区的可持续发展建设是生态文明建设中必不可少的一步，同时，对生态环境已被破坏的自然保护区进行生态修复也是推进生态文明建设的重要之举。本文从景观规划和设计层面切入，对黄楮林自然保护区石潭溪片区的生态修复进行了初步的研究，但由于自然保护区的特殊性，在对自然保护区进行生态景观修复时需要从多个科学角度进行分析，而且因为每个自然保护区所存在的生态问题不一样，所受到人为干扰的程度也不一样，因此对于不同自然保护区的生态修复会有不同的改造重点和设计方法，而归纳和总结其特有的生态改造设计原则，也将成为今后自然保护区可持续发展设计与管理的重点。

注：文中图片除注明外，均由作者绘制或拍摄。