武漢大學校園山體生態修復策略?

宋菊芳 張晨陽 劉學軍 陳慶澤 王競永

武漢大學城市設計學院 武漢 430072

山體作為自然生境的“骨架”， 維系著城市生物棲息地的多樣性， 能改善城市自然景觀風貌，提供居民休閑活動場所， 有效地減少各類污染對城市生態造成的破壞， 具有空間定位、 邊界、 標志和天際線等多重景觀意義。 隨著城市化進程的飛速發展， 城市山體被視作城市建設的“絆腳石”， 因道路的建設而被推平、 因房地產開發而被破壞、 因采石采礦而不斷被挖掘。 不當的山體開發破壞了其地質結構和生態環境， 導致森林破碎化、 生物棲息地破壞、 水土流失、 地質災害頻發等一系列生態環境問題， 山地生態系統的退化以空前的速度和尺度發展。

2015 年“城市雙修” 概念被提出后， 城市山體已成為生態修復的重點研究對象。 但由于“雙修” 工作開展的時間短、 范圍廣——自2016 年6月到2017 年7 月， 僅一年時間， 3 批共58 個雙修試點城市出爐， 諸多城市同時開展山體修復的規劃設計與工程實踐， 都面臨著缺經驗、 缺方法的困境[1]。 因此， 開展城市山體修復的研究工作具有極其重要的現實意義。

目前針對山體修復的研究主要涉及修復技術、修復模式、 功能拓展、 新技術運用、 山體的歷史變遷對當下山體保護的啟示意義等。 趙入臻[2]、尚紅[3]等以濟南為例， 研究破損山體生態修復技術的3 種方式， 即臺地續坡、 削坡砌臺、 開平整理； 王玉圳[4]梳理國內外山體修復理念， 將受損山體的治理模式分為生態恢復類、 風景游憩類、再生利用類； 姜欣辰[5]認為山體修復不應僅僅作為地災處理、 山體復綠的生態工程， 而更應從城市功能、 綠地類型多樣化的角度出發， 拓展其需要承擔的功能； 李政霖[6]以貴陽為例， 通過對地形、 興趣點等多源數據進行挖掘， 科學識別山體界線， 多重判讀山體價值， 從市域層面和中心城區層面提出山體保護、 利用控制實施策略； 錢亦陽[7]歸納南京市各個歷史時期山體景觀的變遷特點， 并分析其動因機制， 闡述山體景觀的變遷對當今自然景觀保護的啟示意義。

本次開展武大校園山體修復的專項探索， 提出校園山體形態和山體植被的生態修復策略， 既能以實際案例分析的方式科學理性地呼應當前城市雙修建設的熱潮， 又能為山地型校園的山體生態修復工作提供參考。

1 研究對象及技術路線

1.1 研究對象概況

“江城多山， 珞珈獨秀； 山上有黌， 武漢大學。” 珞珈山、 獅子山等山體， 作為支撐武漢大學校園空間的基礎骨架， 創造出層次變幻的視覺感受。 基于武漢市人民政府《武漢市山體保護辦法》， 本文選取相對海拔高程30 m 以上的珞珈山、獅子山和半邊山作為研究對象。 本次研究的工作底圖是武漢大學基建部提供的2015 年版1 ∶500地形圖。 運用ESRI ArcGIS10.3 軟件對校園山體進行高程、 坡度與坡向分析， 結果顯示整體地形以低山丘陵為主， 海拔最高點117.7 m、 最低點18.2 m， 17.8%的坡度在25°以上， 校園空間格局受山體分布、 地形地勢影響顯著。 在實地調研與現狀分析的基礎上， 結合學者丁蘭等的山體保護區劃定研究[8]， 對武漢大學校園山體研究范圍進行確定: 1) 運用ESRI ArcGIS10.3 對珞珈山、 獅子山與半邊山進行高程、 坡度等量化分析， 初步劃定山體16°坡度線； 2) 結合山體自然現狀與開發利用情況， 依據16°坡度線劃定山體本體線，進一步確定武漢大學校園山體本體的研究范圍，包括珞珈山31.6 hm2、 獅子山11.2 hm2、 半邊山3.1 hm2。

1.2 技術路線的生成

對山體進行修復研究， 首先應根據山體的特征提取修復因子。 一般而言， 地形、 植被、 山體形態等因子能較全面反映山體的基本特征[9]。 山體生態修復的技術路徑見圖1。

圖1 武大山體修復生態策略的生成路徑

2 武大校園山體經營的現狀及問題

2.1 武大山體的歷史沿革

早在武漢大學選擇于珞珈山一帶建設前， 美國地質工作者Frederick G Clapp 于1913—1915 年對珞珈山一帶進行勘測， 在其拍攝的武昌郊野風景圖中可遠望珞珈山－獅子山一帶的自然山體風光， 當時的珞珈山是名副其實的荒郊野嶺， 但這種荒涼并未持續太久。 1929 年， 武漢大學建設委員會決定將武大新校舍建設在獅子山與珞珈山之間的丘陵地帶， 經政府批準， 最終確定東至東湖濱、 西至茶葉港、 北至郭鄭湖、 南自東湖濱至茶葉港橋頭、 總面積約200 hm2的土地為武大新校址。 新校址包含珞珈山、 獅子山、 半邊山(現湖濱泳池附近)、 側船山(現經管學院北面)、 火石山(現行政樓東西兩邊)、 廖家山(現理學院北面)、 團山(現理學院東北面) 等山丘[10]。

自1930 年起， 理學院、 文學院、 學生宿舍等第一期建設的校舍陸續坐落在獅子山上， 教職公寓則建設在珞珈山南麓， 依山而建的校園格局初步形成。 1932 年后， 第二期校舍陸續建成， 包括火石山附近的工學院、 獅子山山頂的圖書館、 獅子山腳下的宋卿體育館等。 現今老圖書館旁的法學院曾是獅子山頭最高的地方， 當時由于建筑設計的要求， 山體在施工過程中被削低10m[11]； 獅子山半山腰的櫻花大道也是這個時期修建的。 日寇占領武漢后， 在武漢大學栽種了第一批櫻花，但這些櫻花現今都已凋敝殆盡， 現在看到的櫻花已是第二、 三代了。 回望國立武漢大學建設歷史沿革可以發現， 校園內的起伏山體造就了武大豐富的空間格局， 而校園的建設活動也改變了山體的天然形態和生境。

2.2 武大山體植被演替概況

在1928 年武漢大學全面綠化之前， 珞珈山一帶主體植被為次生亞熱帶灌草叢， 低地是沼澤草灘。 自1928 年起， 在農學院院長葉雅各教授的主持下開始墾荒。 據1930 年《國立武漢大學周刊》記載: “自經本校勘定為新校址后， 即于春天遍植林木， 現計植成者: 松苗五十萬株， 柏樹三萬五千株， 梧桐五百株， 洋槐五百株， 苦楝五百株……”， 逐漸形成具有亞熱帶特征的落葉、 闊葉及常綠、 針葉混交林。 1938 年日軍入侵武漢， 武漢大學被迫西遷四川樂山， 校園的樹木幾乎砍伐殆盡。 1946 年回遷， 葉雅各教授主持校園的植被恢復工作， 將樂山收集的植物一并運回， 并從峨眉山、 黃山、 廬山、 神農架等地及英、 美、 日等國引進大量樹苗， 開展植樹造林。 大躍進、 3 年自然災害和文革期間， 武大校園仍堅持開展綠化工作。 鐘心煊主持制訂《武漢大學調查湖北植物計劃書》， 孫祥鐘赴利川、 興山、 神龍架等地調查植物資源， 采集標本， 引種水杉、 水松、 杜仲等特色植物并繁殖后代， 這些植物不僅豐富了校園景觀， 也為推廣全國和世界各地提供了種源[12]。 在此后70 余年的撫育經營過程中， 植被類型在演替過程中發生了一些明顯的變化: 灌叢草地大面積衰退； 竹林植被消失； 沼澤和水生植物消失； 針葉樹種如馬尾松、 濕地松、 火炬松的自然更新能力不良， 逐漸被闊葉樹種替代。

周進、 劉貴華等[13－14]在分析武大山體植被演替規律的基礎上， 總結現狀植被分布格局: 珞珈山主要植被類型為小葉櫟＋樟林、 火炬松＋樟林、濕地松林； 獅子山主要植被類型為槲櫟林、 小葉櫟＋樟林、 桂花林； 半邊山主要植被類型為側柏林。

2.3 武大山體形態現狀分析

為明確校園山體開發建設現狀和山體破損情況， 筆者于2017—2019 年， 5 次對武漢大學校園山體進行實地調研。 調研發現武漢大學3 座主要山體的保護現狀和植被綠化情況整體尚可。2015—2017 年， 武漢大學陸續完成了珞珈山環山綠道規劃建設、 獅子山歷史建筑群更新保護等規劃建設工程， 使獅子山與珞珈山的景觀效益與生態效益得以整合利用； 同時， 調研也發現武漢大學部分山體存在邊坡水土流失和巖體破損裸露現象。 邊坡水土流失區主要分布于珞珈山南麓， 邊坡坡度較陡、 植被根系裸露， 降雨過程中偶見土方滑落； 巖體破損裸露點主要分布于珞珈山西麓，巖體裸露區域山體坡度在18°～30°左右， 部分巖體已無土層與植被覆蓋、 完全裸露， 造成一定的安全隱患。

3 武大校園山體的生態修復策略

3.1 山體形態修復

生態破損山體作為一種生態失衡的山體形態，其邊坡多以表土裸露、 碎石散落、 邊坡巖石外露為主， 相比于平原地區， 其生態環境在破壞后更加難以修復。 山體水土流失、 植被退化、 土地貧瘠等現象需要較高的生態修復技術。 珞珈山的邊坡形式主要有土質邊坡和土石混合邊坡兩種類型。

有生態問題的土質邊坡主要分布在珞珈山南麓部分地段， 邊坡坡面角約30°， 樹木和土壤自身的重量疊加大于土壤的抗剪力作用， 極易發生側滑現象， 此處宜采用生物護坡技術進行防護。對邊坡進行綠化， 通過植物根系錨固邊坡土壤，減小地表徑流量， 以抑制水土流失的發生， 進一步穩固山體邊坡； 選擇深根性、 抗剪力強的灌木和地被如女貞、 木芙蓉、 山茶、 結縷草等， 用層次分明的植物結構體系覆蓋坡地， 使土質邊坡的植被環境成為一個健全的生態系統， 實現邊坡景觀重塑。

有生態問題的土石混合邊坡主要分布在珞珈山西麓部分地段。 因山腰和坡腳中含有大型石塊，雨季來臨時極易造成石塊和土方下移， 水土流失較為嚴重。 現狀已砌筑邊坡擋墻， 但擋墻過低，從安全的角度考慮， 需要加高擋墻， 回填種植土后進行綠化增植， 增植樹種如桂花、 欒樹、 女貞等； 同時， 擋墻外側可砌筑花池， 種植觀賞花卉如杜鵑、 石蒜， 以調節擋墻過高而產生的單調感，增加景觀層次。

3.2 山體植被修復

李世鶴[15]、 陳海兵[16]分別在武漢市山體修復案例中， 通過評價植被生長情況、 生境搭構效果等， 明確了武漢市適用的山體修復主要樹種。為豐富校園山體植被生境、 構建完善山體生態體系， 從山體生態修復視角出發， 在歸納武漢地區山體修復適用樹種的基礎上， 結合武漢大學校園山體植被生境現狀， 引用武漢山地人工引種10 年以上、 無不良表現、 無溢生入侵隱患的樹種， 保證生態系統的安全演替。 增補植物可從建議清單(表1) 中進行選擇。

表1 武漢大學山體修復增補植物的建議清單[15－16]

在武大山體植被生境修復工作中還應注意以下5 個方面:

1) 山體植被修復是一個循序漸進的過程， 只有在充分研究光照、 濕度、 土壤條件、 坡度、 坡向等因素對不同植物生長和分布的影響后， 并結合景觀因素， 才能確定具體補種的植被類型和應該營造的生境， 并依照植被自然演替規律隨時進行動態監測管理。

2) 武大山體植被已呈現出由針葉林向常綠闊葉林逐步演替的規律， 因此在補植喬木的選擇上，不宜選擇松科、 柏科和杉科樹種。 珞珈山的火炬松和半邊山的側柏不能自然更新， 可逐步淘汰，用落葉或常綠的闊葉樹種來替代。

3) 武大山體的植物修復不宜強調喬灌草的搭配模式。 在林下郁閉度良好的地方， 由于光線不足， 已導致大量灌木和小喬木在長期演替的過程中逐漸消亡， 因此不建議在林下補種小喬木或灌木。

4) 林下地被植物的選擇應以耐蔭的宿根類為主， 少量應用一、 二年生草本及球根植物。 宿根地被植物具有低矮開展的特性， 易繁殖、 生長迅速， 能適應各種不同的環境。 謹慎篩選觀賞草品種， 通過工程手法隔離觀賞草生長區域， 防止品種溢生， 避免對原生群落的干擾。

5) 在林緣地帶， 光線較好且空氣濕度一般比空曠地大， 在沒有上層喬木的情況下， 可補植有花期的小喬木或灌木， 以增添景致。

4 結語

武漢大學校園山體的生態修復需要整體性規劃策略和漸進式修復手段相結合。 本文以歷史文獻和田野調查為基礎， 在研究山體演變和當前實際問題的基礎上， 利用ArcGIS 地形分析技術， 確定武大山體的研究范圍； 針對山體形態和植被修復， 提出具體的生態修復策略。 以武大山體修復的個性問題， 貫徹“城市雙修” 新理念， 以期探尋契合城鄉發展新方向的校園山體修復與保護模式。

需要注意的是， 本研究著眼于校園山體的生態修復問題， 而基于自然生態價值和社會經濟價值基礎上的修復效果的量化績效評估仍需后續進一步的研究探討。