城市濕地公園生態要素重構研究
——以北京琉璃河濕地公園為例

李冰倫，王文杰，胡遠滿，劉淼，布仁倉*，史思雪，熊在平

1.中國科學院森林生態與管理重點實驗室，中國科學院沈陽應用生態研究所 2.中國科學院大學 3.中國環境科學研究院 4.生態環境部土壤與農業農村生態環境監管技術中心

城市濕地除提供水源涵養、物種多樣性、地下水補給等功能外，還能為居民提供開闊的活動空間、優美的景觀以及舒適的居住環境，對城市建設具有重要意義[1]。為保護城市濕地及滿足人們日益增長的對濕地功能與價值的需求，與傳統園林理念相結合的濕地公園應運而生[2]。住房和城鄉建設部將濕地公園定義為納入城市綠地系統規劃且具有濕地生態功能和典型特征的，以生態保護、科普教育、自然野趣和休閑游覽為主要內容的公園[3]。

濕地公園中濕地與植物是不可或缺的兩大要素[4]。植物可通過吸附作用去除水體中的氮和磷[5]，也可以降低空氣中污染物濃度[6]，同時為動物提供棲息地[7]，并增加濕地公園的觀賞性[8]。研究表明，濕地中多樣的植物組合比單一植物在水質凈化方面能起到更好的作用[9]，濕地植物的多樣性與生物多樣性成正比[10]。因此，合理的濕地類型與優化的植被配置，是濕地公園發揮良好功能的關鍵。

選擇合理的濕地與植被類型，對濕地與植被進行重構并優化，對濕地公園功能實現具有重要意義。筆者以北京琉璃河濕地公園為研究區，從基底修復及植被配置方面提出濕地生態要素重構的方案，進行濕地優化及營建，以期達到良好發揮濕地公園功能的目的。

1 研究區概況

北京琉璃河濕地公園(116°00′21″E～116°01′44″E，39°36′02″N～39°37′21″N)位于北京市房山區琉璃河鎮，屬大清河水系，地處大石河的琉璃河段，占地面積為5.3 km2。濕地公園內京深公路、京廣鐵路、京港澳高速穿越其中。琉璃河水質較差，為GB 3838—2002《地表水環境質量標準》劣V類[11]，同時河道水面較窄，水量嚴重匱乏。濕地公園內植物種類較少且層次單一[12]，景觀多樣性不高，觀賞效果不佳[13]。

作為北京西南地區的生態屏障，琉璃河濕地公園生態功能的發揮對提升北京市生態環境質量具有重要意義。京深公路西側區域在琉璃河濕地公園整體規劃中為濕地科普保育區，承擔著凈化水質、提高物種多樣性及景觀等功能，選擇該區域作為研究區，對濕地生態要素進行重構。研究區面積為1.96 km2，土地利用類型以旱地為主，面積占比為66.29%，主要種植玉米與小麥；研究區北部與西南部有部分林地，面積占比為6.88%(圖1)。研究區內原有濕地類型包括河流濕地與庫塘濕地，河流濕地由流經研究區的琉璃河段形成，面積為0.09 km2，占研究區面積的4.8%；庫塘濕地分布較散，在研究區北部、東南部、西部均有分布。研究區本底地勢平坦，整體海拔為10～46 m，利于根據濕地營建需求進行基底改造。

圖1 研究區土地利用類型Fig.1 Landuse types in the study area

2 技術路線

圖2 研究區修復技術路線Fig.2 Concept map of research area restoration

根據研究區的功能定位，以實現水質凈化功能、物種保育功能及觀賞科普功能為目標，修復與營建相應功能的濕地。研究區生態修復技術路線如圖2所示。根據研究區各斑塊地理位置，確定濕地修復功能區的空間分布格局；通過主河道修復對原有河流濕地進行優化，作為研究區的水源供給及功能支撐；在不同修復功能區，根據濕地營建的要求進行生態要素重構，包括改造基底、設計水深并配置相應的植被，形成不同類型新濕地(沼澤濕地、庫塘濕地)。在濕地生態要素重構時，盡量保留與濕地功能不沖突的土地類型；在植物群落的選擇上，秉承本土化、多樣化、功能化的理念，在北京濕地調查[14]及研究區本底調查的基礎上，按濕地功能需求進行配置。

3 總體布局

根據研究區功能定位，分別營建水質凈化、物種保育及觀賞科普三大功能區。根據每個功能區的土地利用類型與生態現狀，通過現有濕地優化、濕地生態要素構建等手段，形成坑塘濕地、河流濕地與沼澤濕地3種濕地類型(圖3)。

3.1 水質凈化功能區

水質凈化功能通過河水自流上游向下游流動的過程實現，因此，在主河道的上、中、下游附近區域，營建承擔水質凈化功能的坑塘濕地，以改善研究區水質。由于主河道中段水面寬闊，且河道曲率相對較小，在該河段河岸帶營建沼澤濕地，利用沼澤濕地水陸交錯帶的特性增強對水質的凈化能力。

3.2 物種保育功能區

研究區內主要水鳥包括扇尾沙錐(Gallinagogallinago)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)等[13]，其喜在沼澤濕地棲息，通過營建物種保育功能區，實現對研究區內鳥類的保育。研究區主河道西南的彎道處距離人類活動區較遠，且該區域較為開闊，將其營建成供水鳥棲息的沼澤濕地，以增強研究區物種保育功能。

3.3 觀賞科普功能區

觀賞科普功能主要通過景觀多樣性及植被多樣性實現。研究區東南部地勢開闊，將其營建成供觀賞的坑塘濕地，形成豐富的植被類型與景觀，提升觀賞功能。同時在該區域內布設科普宣傳牌，發揮科普功能。

圖3 研究區濕地修復總體布局Fig.3 Spatial distribution of wetland restoration in the study area

4 修復方案

4.1 主河道修復方案

針對原主河道水面過窄問題，進行河道清淤，拓寬河道以滿足研究區生態需水量要求[15]。原主河道中、上游岸線彎折過大，不利于水流動，對岸線進行重新設計，并將河堤設置為20年一遇防洪堤。在堤上種植藤蔓植物，以增加河堤的美觀程度[11]。

4.2 水質凈化功能區營建方案

4.2.1 基底修復

為解決研究區河流水質差的問題，在水質凈化功能區，參照HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術規范》，在主河道的上、中、下游附近區域營建面積分別為0.230、0.025、0.180 km2水質凈化能力由強到弱的垂直流水質凈化池[16]，為污染物降解第一、二、三階段[17]提供支撐(圖4)。上游來水流入研究區后，經主河道分配至各水質凈化池，各凈化池出水通過循環管道，由閥門控制經觀賞科普功能區后流回主河道或流向下游。垂直流水質凈化池的設計水深為60～90 cm[11]，凈化池選用礫石、沸石、石灰石作為基質并種植觀賞植物，在去除河水中氮、磷污染物的同時，增加觀賞功能。在河道中段西岸營造面積為0.023 km2，水深為0～50 cm的沼澤濕地，使河水在流動過程中達到凈化目的。

圖4 水質凈化功能區水深設計Fig.4 Water depth setting of water purification function zone

4.2.2 植被配置

在水質凈化功能區內，按照從上游到下游的水文過程梯度，配置凈化能力由強到弱的植物群落(圖5)。已有研究表明，水蔥(Scirpusvalidus)群落及紅蓼(PolygonumorientaleL.)群落可以通過根際的微生物反應降低水中化學需氧量，具有較強的水質凈化能力，且能有效防止因化學需氧量過高引發的空氣質量問題[18]。因此，在主河道上游(污染物降解第一階段)，配置水蔥和紅蓼群落。在主河道中游(污染物降解第二階段)，配置帶狀的蘆葦(Phragmitesaustralis)群落及澤瀉(Alismaplantago-aquatica)群落，通過植物吸收作用去除水中氮和磷[19]。在河道下游(污染物降解第三階段)水面較大的區域，配置槐葉蘋(Salvinianatans)群落、香蒲(Typhaorientalis)群落、千屈菜(Lythrumsalicaria)群落、菖蒲(Acoruscalamus)群落、澤瀉(Alismaplantago-aquatica)群落、菹草(PotamogetoncrispusL.)群落、苦草(Vallisnerianatans)群落、狐尾藻(MyriophyllumverticillatumL.)群落等鑲嵌分布的復合景觀，以發揮其對懸浮物和污染物的降解作用，提高綜合去污能力[20]。由于冬季植物死亡腐爛后易污染水體，因此，在植物凋落季節要進行良好的管理和打撈。

4.3 物種保育功能區營建方案

4.3.1 基底修復

在物種保育功能區，通過基底改造由東北至西南依次營建水深大于1.0 m的深水區、0.3～1.0 m的淺水區及0～0.3 m的淺灘區，以滿足不同鳥類棲息的要求(圖6)[13]。進行基底改造時，先對河流底泥進行適當清淤以清除污染，然后采用黏土型及淤泥型底質覆蓋，保證修復后基底的保水能力及可滲性。在淺灘區營建時，保證坡度在10°以內，以利于鳥類棲息[21]。

圖6 物種保育功能區水深設計Fig.6 Water depth setting in species conservation functional zone

4.3.2 植被配置

在物種保育功能區，配置適宜水鳥覓食及隱蔽的濕地植物群落，如水蔥群落、千屈菜群落、香蒲群落、睡蓮群落(Nymphaeatetragona)、藨草群落(Scirpustriqueter)、慈姑群落(Sagittariatrifolia)等[13,22- 23]，如圖7所示。

4.4 觀賞科普功能區營建方案

4.4.1 基底修復

圖8 觀賞科普功能區水深設計Fig.8 Water depth setting of ornamental and science popularization functional zone

在觀賞科普功能區，根據濕生植物、漂浮與浮葉植物及挺水與沉水植物的適宜水深[20]，分別選擇10、30、100 cm作為水深重構閾值。在基底改造的基礎上，按距觀賞點由近至遠分別重構水深為0～10、10～30及30～100 cm的濕地(圖8)，同時在沿岸帶種植濕地植物進行護坡[24]。

4.4.2 植被配置

選擇顏色豐富的植物群落，按照水深梯度進行配置以發揮區域的觀賞功能(圖9)。水深30～100 cm的斑塊，分別配置呈淡粉色的荷花(Nelumbonucifera)群落、呈白色或紅色的睡蓮群落、呈淡紫色的千屈菜群落等，同時重構蘆葦群落與香蒲群落，以增加景觀多樣性；水深10～30 cm的斑塊，分別配置呈淡黃的莕菜(Nymphoidespeltatum)群落、呈淡黃色或帶紅色的萍蓬草(Nupharpumilum)群落、呈翠綠色的菖蒲(Acoruscalamus)群落等；水深10 cm以下的斑塊，分別配置呈黃色或淡綠色的澤瀉群落、呈翠綠色的茭白(Zizanialatifolia)群落、呈白色或淡黃色的慈姑群落、呈淡紫色的溪蓀(Irissanguinea)群落及花菖蒲(Irisensatavar.hortensis)群落、呈紅棕色的頭狀穗莎草(Cyperusglomeratus)群落等。在非濕地斑塊內，配置耐踩踏的萎陵菜(Potentillachinensis)群落、蒲公英(Taraxacummongolicum)群落、蕓苔(BrassicacampestrisL.)群落、二月藍(Orychophragmusviolaceus)群落、紫花地丁(Violaphilippica)群落、德國鳶尾(Irisgermanica)群落及紫穗槐(AmorphafruticosaL.)群落，以增加觀賞功能[14,25- 27]。在植被配置過程中，注意植物的高低搭配，保證視野的開闊性。在景觀斑塊內，盡量種植或引進多個物種，提高抗干擾能力，防止病蟲害；在不同斑塊內，根據植物與環境之間的關系配置不同植物物種，提高景觀多樣性和斑塊穩定性。在各濕地之間布設科普宣傳牌以增加研究區科普功能。

圖9 觀賞科普功能區植被配置Fig.9 Vegetation allocation of ornamental and science popularization functional zone

4.5 濕地優化與營建結果

研究區濕地優化與營建的結果如圖10所示。由圖10可知，通過濕地優化及營建，研究區河流濕地、坑塘濕地及沼澤濕地面積分別達0.35、0.74、0.04 km2，配置了耐踩踏或具觀賞性植被的非濕地區面積為0.83km2。針對功能需求，研究區共配置植物群落28個，兼顧了水質凈化及物種保育功能，同時也提升了觀賞功能。

圖10 研究區濕地優化與營建結果Fig.10 Results of wetland optimization and construction in the study area

5 結論與建議

從功能需求出發，結合空間位置提出琉璃河濕地公園西側區域濕地修復總體布局，即分別營建水質凈化、物種保育及觀賞科普三大功能區，形成坑塘濕地、河流濕地與沼澤濕地3種濕地類型。針對三大功能區，分別從基底修復及植被配置方面提出濕地生態要素重構的方案，該方案優化及營建濕地1.13 km2，配置28個植物群落，方案可增加研究區的生物多樣性與景觀多樣性，保證研究區水質凈化功能、物種保育及觀賞功能。

在濕地公園實際修復過程中，除考慮濕地要素及植被要素外，也應考慮研究區的物種活動范圍、游客觀賞路線、地形等實際因素。濕地修復后，應通過水質、景觀與生態多樣性的變化評估修復結果，隨時更改方案中不合理的部分，使琉璃河濕地公園成為集生態功能與社會功能于一體的濕地公園。

致謝：感謝東方園林公司李詠紅老師團隊在本濕地方案設計過程中給予的建議與幫助。