粵港澳大灣區(qū)典型河心島生態(tài)問題辨識與修復規(guī)劃設計

馬 源

江海燕*

陸 劍

關志燁

劉 蘭

2019年初，中共中央、國務院印發(fā)了《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，指出要將粵港澳大灣區(qū)打造成高質量發(fā)展的典范，包括生產、生活、生態(tài)的高質量發(fā)展[1-2]。大灣區(qū)河網密布，河流沖擊形成了大大小小的河心島，河心島是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，因處于水陸交錯帶，物質交換豐富，是水域和陸域生態(tài)互相承接的多類物種棲息地，是鳥類遷徙通道上重要的“生態(tài)踏腳石”，具有極高的生態(tài)敏感度和生態(tài)價值。河心島大部分已開發(fā)利用，受人類干擾較大，島內城鎮(zhèn)化建設及農業(yè)開墾等使河流的水生態(tài)系統(tǒng)結構和功能受到明顯的影響[3]；少部分為無人居住的自然島，維持著豐富的生物多樣性，也孕育出山水相依、河網縱橫的地理風貌和嶺南水鄉(xiāng)風光。河心島的發(fā)展經歷了生態(tài)化城市型開發(fā)、生態(tài)旅游型保護開發(fā)、生態(tài)保護型修復3個階段。早期城市內部和周邊的河心島以生態(tài)化城市型開發(fā)為主，如上海的崇明島、廣州的二沙島、小谷圍島和官洲島；生態(tài)旅游型保護開發(fā)如廣州的海鷗島和廣東陽江的海陵島。為了加強生態(tài)文明建設，佛山市于2017年啟動了河心島生態(tài)修復工作，率先進入生態(tài)保護型修復階段。佛山待修復河心島48個，要求通過“一島一策”生態(tài)修復規(guī)劃，將河心島建設成為生態(tài)平衡、環(huán)境優(yōu)美、物種多樣的生態(tài)島，或景觀豐富、特色鮮明、管理有序的城市綠洲[4]。

河流近自然生態(tài)修復包括河流自然結構修復和生態(tài)系統(tǒng)恢復兩大方面，風景園林專業(yè)關注的主要是兼顧人類生產、生活、休閑、游憩功能需求的河流地形地貌改造所影響的河流生境修復及生物多樣性恢復兩方面的問題[5]。西方發(fā)達國家在河流近自然生態(tài)修復領域擁有豐富的研究積累、工程實踐經驗及修復實施機制[6]，如美國的哥倫比亞河(Columbia River)、密西西比河上游流域(upper Mississippi River)、東海岸的切薩皮克灣(Chesapeake Bay)、五大湖區(qū)(Great Lakes)修復項目等[7]，均重點關注了河流生境修復和生物多樣性的恢復，通過植物的恢復為鳥類提供棲息生境[8]，并在河流的生態(tài)設計方面也有相當多的經驗積累[9]。歐洲同樣在河流修復研究和實踐方面經驗豐富，包括構建河流修復的規(guī)劃框架[10]、關注河流結構修復和生物系統(tǒng)恢復及其社會效益[11-12]。國內專家和學者也逐漸重視河流生境修復與生物多樣性恢復問題，如在三峽庫區(qū)城市濱水消落帶的生態(tài)修復、景觀優(yōu)化研究實踐中，通過運用適應水位變化的濱江立體生態(tài)空間建設技術[13-14]、適應水位變化的多功能基塘系統(tǒng)[15]，構建濱江立體生態(tài)空間格局。海南省海口市五源河生態(tài)修復中，提出三維空間重建、柔性河岸設計、河流-濕地復合體建設及多功能生境恢復等修復策略[16]。國內針對水域空間的修復研究多集中于流域生態(tài)修復[17]、濕地生態(tài)修復[18-19]及海島生態(tài)修復[20]方面，特別是針對湖濱和河岸帶生態(tài)修復的實際工程案例較多，為河心島生態(tài)修復提供了很好的借鑒[21]。

然而，大灣區(qū)河心島面臨的背景和典型生態(tài)問題與我國其他區(qū)域的河流具有很大差異，如與長江流域特別是長江上中游地區(qū)面臨的消落帶問題不同[13，15]。消落帶地區(qū)較少承載生產、生活功能，人類干擾較少，需要協調的矛盾相對較少，重點是協調消落帶生態(tài)環(huán)境和部分城鄉(xiāng)地帶的休閑功能。大灣區(qū)河心島土地利用絕大部分是基本農田、村莊等，閑置生態(tài)用地占比極少，在強干擾的人類使用背景和需求下，生態(tài)系統(tǒng)修復需要綜合協調經濟、社會和生態(tài)效益，特別是基本農田和高強度的村居聚落使得可利用的生態(tài)修復土地受限，對生態(tài)系統(tǒng)結構的修復、生境規(guī)模和生境質量的修復等都帶來挑戰(zhàn)。

在新時期經濟新常態(tài)下，國土空間修復要求充分響應鄉(xiāng)村振興、經濟發(fā)展及社區(qū)需求等訴求，分析自然定位，探索修復模式[22-23]，要求從以往單要素保護修復轉變?yōu)橐陨鷳B(tài)系統(tǒng)服務功能整體提升為目標的整體保護與修復[24-27]。本文以位于粵港澳大灣區(qū)北江的洲面沙、太監(jiān)洲及老鴉洲3個河心島為研究對象，對其開展研究。一方面能夠深入了解人類生產、生活影響下的河心島生態(tài)系統(tǒng)的演變、類型、特征和問題，揭示城市群地區(qū)較高強度人類干擾下河心島生態(tài)系統(tǒng)面臨的共性特征；針對共性生態(tài)系統(tǒng)問題和干擾因素，提出協調生產、生活和生態(tài)的可供廣泛推廣的修復策略。另一方面通過對自然島生態(tài)系統(tǒng)的調查，掌握該地域未受干擾的河心島典型生境構成，為該區(qū)域河流及河心島的生境修復和生物多樣性恢復提供珍貴的模板和藍本。研究成果對于粵港澳大灣區(qū)水域生態(tài)系統(tǒng)的典型構成和共性特征具有基礎理論意義，對強人工干擾下水域生態(tài)環(huán)境修復具有現實指導價值，能夠為全國其他地區(qū)島嶼生態(tài)修復工作提供示范和借鑒。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象為佛山市三水區(qū)蘆苞鎮(zhèn)的洲面沙、樂平鎮(zhèn)的太監(jiān)洲和西南街道的老鴉洲3個河心島，面積分別約3.41[28]、1.73[29]和1.63km2[30]，均位于佛山市生態(tài)敏感分區(qū)的中高敏感區(qū)內(圖1)，生態(tài)環(huán)境問題在河心島中具有典型性。

圖1 河心島區(qū)位

1.2 研究方法

生態(tài)問題的識別是生態(tài)修復的基礎，采用多學科協同的方法對河心島生態(tài)系統(tǒng)基本特征及生態(tài)問題進行辨識，并以恢復生態(tài)學與生態(tài)系統(tǒng)綜合管理理論為指導，重建可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)。首先，基礎調查階段將各項規(guī)劃進行疊合辨識，識別土地管理存在的矛盾空間，運用風景園林要素千層餅分析法對河心島的土地利用類型、土地流轉情況、植被高度分析、鳥類生境分析等進行疊加，分析用地及生境類型。其次，生態(tài)本底分析與評估階段將動植物資源調查法、植物群落樣方統(tǒng)計法、生態(tài)系統(tǒng)分類解析法、景觀生態(tài)結構分析法相結合，對植物群落模式、動物生境、景觀生態(tài)結構及各類生態(tài)系統(tǒng)等進行調查分析，歸納總結生態(tài)系統(tǒng)特征及辨識關鍵生態(tài)問題，明確修復重點。第三，結合河心島的修復要求，提出“空間分區(qū)、時序分期、結構修復、系統(tǒng)恢復”的修復目標和修復策略[31]。最后，依據提出的修復策略將規(guī)劃管控技術與生態(tài)修復技術、景觀工程技術相結合，針對典型生態(tài)問題進行修復設計(圖2)。

圖2 研究方法

2 河心島主要動植物資源及典型生態(tài)系統(tǒng)特征

2.1 河心島主要動植物資源

2.1.1 主要植物資源及外來入侵植物

通過現場植物識別和樣方統(tǒng)計法對植物種類、群落結構進行識別和分析，并對草本植物進行重要度計算，結果表明：河心島鄉(xiāng)土植物種類相比自然生境偏少，鄉(xiāng)土植物占比45%；植物群落結構整體較單一，存在外來植物入侵現象，農田區(qū)和濱水區(qū)缺乏灌木層，濱水區(qū)缺乏水生植物和濕生植物，導致小型動物生境和水生動物生境毀損嚴重。因農田較多流轉為苗圃和果園，外來人工種植植物較多。植物重要度分析表明：河心島內草本植物主要有狗牙根、鴨跖草、牛筋草、馬齒莧、天胡荽、蓼、地毯草、獨行菜、莎草、蓮子草和肖梵天花，可作為植被修復時草本植物選擇的依據。外來入侵植物主要是三葉鬼針草和五爪金龍，其入侵及對鄉(xiāng)土植物絞殺現象較嚴重。

2.1.2 主要鳥類資源及外來入侵動物

河心島位于流經佛山市的西江、北江水系上，水資源豐富，擁有水域面積3.73km2，是中部與東部候鳥遷徙路線在珠江三角洲匯合后繼續(xù)往西南方向遷徙的重要踏腳石。調查發(fā)現佛山河心島的主要鳥類有紅耳鵯、白頭鵯、池鷺、夜鷺、翠鳥、黃腹鷦鶯、白腰文鳥、棕背伯勞、白鹡鸰、鵲鴝、長尾縫葉鶯、黑領椋鳥、環(huán)頸鸻、黃葦鳽、珠頸斑鳩、金腰燕、大山雀、烏鶇、白胸苦惡鳥、斑文鳥，常見鳥類為八哥、小白鷺、家燕和樹麻雀。適宜棲息地以灘涂、草坡灌叢、溝渠灌叢、村落周邊樹林為主。入侵動物為紅火蟻，對當地農業(yè)造成較大破壞，危害嚴重。

2.2 河心島典型生態(tài)系統(tǒng)特征及關鍵生態(tài)問題

河心島擁有陸地、濕地、水域3種不同類型的生態(tài)環(huán)境，并各具獨特類型的生物群落，結合土地利用類型、非生物環(huán)境、生產者、消費者和分解者構成，陸地劃分為農田和聚落2個生態(tài)系統(tǒng)，水域劃分為濱水生態(tài)系統(tǒng)和人工養(yǎng)殖水面的坑塘生態(tài)系統(tǒng)，共形成濱水、農田、聚落和坑塘四大系統(tǒng)。

2.3 河心島生態(tài)系統(tǒng)特征及關鍵生態(tài)問題

根據濱水區(qū)域的地形地貌特點及植被情況，可將濱水生態(tài)系統(tǒng)劃分為自然植被區(qū)、人工植被區(qū)及灘涂砂石駁岸區(qū)，自然植被區(qū)以鄉(xiāng)土喬木為主，人工植被區(qū)以人工竹林和苗圃植物為主，灘涂砂石駁岸區(qū)以灘涂砂石和草本植物為主。農田生態(tài)系統(tǒng)在河心島中占比最大，非農業(yè)利用問題較突出，大部分流轉為苗圃和果園，典型植物群落為人工種植的苗圃植物、果樹+海芋、白茅、狗牙根、三葉鬼針草等構成。聚落是島內村民生產、生活的空間載體，健康的聚落生態(tài)系統(tǒng)應是生產、生活、生態(tài)“三生”和諧發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，植物以鄉(xiāng)土果樹為主。坑塘生態(tài)系統(tǒng)源于傳統(tǒng)桑基魚塘農業(yè)復合系統(tǒng)，是珠三角先民們利用自然條件人工創(chuàng)設的循環(huán)型農業(yè)系統(tǒng)，形成生產者─消費者─分解者整條完整生物鏈，并具有增加土壤肥力、有效控制病蟲害、調洪蓄水、生物多樣性維育等生態(tài)優(yōu)勢，但相比傳統(tǒng)桑基魚塘，島內坑塘的基面明顯變窄，基面以種植象草、芭蕉為主。從類型分區(qū)、平均占比、典型植物構成及關鍵生態(tài)問題對河心島生態(tài)系統(tǒng)進行歸納總結，分析內容詳見表1。

表1 河心島生態(tài)系統(tǒng)特征及關鍵生態(tài)問題總結

3 生態(tài)修復規(guī)劃

3.1 空間分區(qū)修復

結合河心島上位規(guī)劃、島內動植物資源調查結果、各生態(tài)系統(tǒng)特征及受人工干擾強度，將河心島劃分為生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)修復區(qū)及管控引導區(qū)進行修復(圖3)。生態(tài)保育區(qū)重點保育自然灘涂、濕地，著力打造多樣生境濱水岸線，營造棲水動植物樂園；生態(tài)修復區(qū)重在發(fā)展生態(tài)農業(yè)，促進綠色共享；管控引導區(qū)加強現有村莊管制，制定遠期搬遷計劃，提升聚落環(huán)境(表2)。

表2 河心島空間分區(qū)修復策略

圖3 河心島分區(qū)修復策略圖

3.2 時序分期修復

時間上采用時序分期修復策略，規(guī)劃近期采用人工高度介入，通過人工措施修復與自然輔助恢復的方式發(fā)展生態(tài)農漁業(yè)；遠期通過人工低度介入、自然恢復為主的方式恢復島內生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)(表3)。

表3 河心島“時序分期”修復策略

3.3 景觀結構修復

通過近自然植物群落的重建和恢復擴大自然、半自然植被斑塊，提高自然、半自然植被斑塊占比，并強化斑塊間連接，使不同類型的生態(tài)系統(tǒng)自然過渡，構建多種生境。加快臨近濱水的人工林斑塊的群落演替，為鳥類營造宜居生境。通過調整演替方向對斑塊進行修復和豐富，并加強廊道生態(tài)穩(wěn)定性，提高其在景觀生態(tài)結構中的作用：如生境、通道以及過濾等。構建生態(tài)魚塘和生態(tài)溝渠，連通外界水系，貫通內部水體，滿足鳥類和兩棲類動物的遷移需要(圖4)。

圖4 河心島景觀生態(tài)結構修復圖

3.4 生態(tài)系統(tǒng)修復

根據各生態(tài)系統(tǒng)的動植物資源、生態(tài)系統(tǒng)特征及主要生態(tài)問題，提出各生態(tài)系統(tǒng)的修復策略(表4)。

表4 各生態(tài)系統(tǒng)修復策略

4 典型生態(tài)修復設計

4.1 濱水岸線修復設計

將河心島濱水岸線、植物資源、水體流速、水流方向、坡度和洪泛線等要素進行疊加，對岸線進行分類，針對每種類型有針對性地進行生態(tài)修復設計，提出修復策略、措施和具體修復設計方案，可將岸線劃分為背水和迎水兩大類，再劃分為陡坡型、緩坡型、灘涂型、草坡型、礫石型、堤壩型等類型。對每類岸線進行具體修復設計，包括鄉(xiāng)土植物補種、植物群落結構調整、人工濕地營建、生態(tài)護岸改造等技術。如背水灘涂型區(qū)域是濱水區(qū)土地裸露較多、植被類型較單一的區(qū)域，修復重點在于在部分更換耐水濕的鄉(xiāng)土植物，并在部分區(qū)域補種沉水及挺水植物，提高灘涂的植被覆蓋率和豐富植物群落結構；并營建表流人工濕地，對生活及農田污水進行過濾沉降，提供各類動物的良好棲息生境。對濱水岸線進行生態(tài)修復設計，能夠改善河心島濱水生態(tài)景觀風貌，提升濱水生態(tài)系統(tǒng)服務功能。

4.2 綠色農田修復設計

根據河心島地形、水文等生態(tài)因子，結合農田利用和種植現狀，將農田劃分為生態(tài)農業(yè)區(qū)、生態(tài)果園區(qū)、生態(tài)苗圃區(qū)等進行不同類型的修復設計。在不同區(qū)域采用固土增肥、易降解生物膜技術、間作套作、立體種植、農田緩沖帶、生態(tài)水塘等多種類型的生態(tài)農業(yè)修復措施。間作套作、立體種植是充分利用植物對光、水分等的多層利用，以及生物的互利共生原理發(fā)展生態(tài)農業(yè)，是生態(tài)學原理在植物種植方面的充分體現；農田緩沖帶形式包括植物籬、野花帶、生態(tài)草溝、生態(tài)溝渠、人工濕地等，可截留污染、增加傳粉授粉昆蟲生境，維育小型動物遷徙生境；生態(tài)草溝、生態(tài)水塘可過濾攔截污染物[33]，凈化水質。對河心島內農田按照綠色農田標準進行修復設計，在滿足農田生產功能的同時，可以充分發(fā)揮農田的生態(tài)功能，提升河心島生境質量。

4.3 鳥類生境修復設計

首先，可根據鳥類本身對作物和人類活動的影響和受喜愛程度，對鳥類的重要性進行排序，排序結果可作為選取焦點鳥類物種的參考，如選擇池鷺類、八哥及黃腹山鷦鶯3類為河心島鳥類焦點物種，再根據這3種鳥類的適宜生境，如池鷺類適宜水田、沼澤生境，八哥類適宜村莊聚落生境，黃腹山鷦鶯適宜蘆葦、高草、灌叢生境，為焦點鳥類物種選取適宜生境區(qū)域，通過植物群落的重建和優(yōu)化、淺灘設計、搭建人工鳥巢、投食平臺等方法進行鳥類生境修復。其次，還可根據河心島內土地利用/覆被類型、植被高度、生境類型等進行生境分類和分區(qū)，根據不同的生境類型開展適宜鳥類的生境修復設計。對鳥類生境進行修復設計，對于河心島生境質量提升、生態(tài)功能優(yōu)化等意義重大。

5 結論與討論

河心島生態(tài)系統(tǒng)的恢復和健康良性發(fā)展對粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)文明建設起到積極促進作用。面對關鍵生態(tài)問題，本文提出“空間分區(qū)、時序分期、結構修復、系統(tǒng)恢復”的修復規(guī)劃策略，從空間上劃分為生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)修復區(qū)及管控引導區(qū)，并提出相應的保護與修復策略，時間上劃分為規(guī)劃近期及遠景修復2個階段，結構上重點在于提高自然、近自然植被斑塊占比、強化斑塊間連接；再通過濱水岸線、農田及鳥類生境的修復設計和植物群落重建、生態(tài)工程技術及人工鳥巢搭建技術等，落實各生態(tài)系統(tǒng)修復實施策略和措施。研究融合了城鄉(xiāng)規(guī)劃學、風景園林學、生態(tài)學等多學科的理論和方法，將生態(tài)要素、生態(tài)空間、生態(tài)系統(tǒng)與事權功能、視覺景觀相結合，將規(guī)劃管控、景觀設計等強干預措施與生態(tài)系統(tǒng)自然規(guī)律相結合，提出人為干擾強度大、功能性質復雜的濱水、農田、聚落、坑塘等生態(tài)系統(tǒng)修復策略和技術，從實施層面彌補了現有分析技術和規(guī)劃設計手段的不足，為我國廣泛存在的、兼顧生產生活功能的生態(tài)空間恢復重建提供了示范。

注：文中圖片均由作者繪制。

致謝：感謝廣東工業(yè)大學建筑與城市規(guī)劃學院風景園林專業(yè)部分本科生及碩士生對調研和繪圖提供的幫助。