城市工業區野境植物多樣性與群落結構研究
——以原上海溶劑廠再野化為例

張慶費

賈熙璇

鄭思俊

戴興安

城市野境(urban wildness)是城市內部或周邊區域中自然過程占主導的土地，人類對其的開發和控制程度相對較低，允許在一定程度上發生自然演替的生態過程[1]。城市野境作為城市自然恢復地，通過再野化過程和機制，形成獨特的生物多樣性結構，對促進城市綠地生態化與自然化具有重要借鑒意義。再野化(rewilding)是指通過減少人為干擾，提升特定區域中的荒野程度，提升生態系統韌性和維持生物多樣性[2]，強調生態修復的過程導向和動態性，發揮自然力量在生態修復中的作用，能為生態保護和修復提供新理念、新思路和新方法[3]。再野化的研究與實踐主要源于北美洲和歐洲，早期主要關注荒野的自然保護和生態修復[3-4]。自20世紀90年代以來，西歐與北美地區開始啟動城市植被再野化的相關研究與應用，城市植被再野化的關注焦點逐漸轉向自生植物的管理及應用[5]。利用再野化途徑和方式，可以促進城市植被的自然化，形成獨具地域特色的城市野境景觀，如瑞士蘇黎世的伊榭爾公園(Irchel Park)通過設計讓植被自然演替，形成動態荒野景觀與城市空間的互動[6]；杭州江洋畈生態公園利用生境島保留自然植被，促進自然演替過程，形成地域特色明顯的城市荒野景觀[7]；倫敦的一些廢棄鐵路、貨場、廠房等通過植物自播和植被自然演變，逐步形成城區塊狀或帶狀野境，成為城市自然地(nature areas)，如原堆煤場改造而成的Camley Street Natural Park、原火車貨場改造而成的Gillespie Park、棄用鐵路路基改造而成的Parkland Walk等[8]。

城市工業廢棄地主要指曾為工業生產用地和與工業相關建設的其他用地，使用過后遭到廢置的城市空間，這些廢棄地見證了一個城市的經濟發展和歷史光輝[9]。工業廢棄地往往具有較大規模，隨著人為干擾和控制的減少，自然演替過程顯現，逐漸形成自然植被，有可能恢復城市野境，但目前鮮見相關的研究報道。

本文以經過10余年再野化過程的原上海溶劑廠為研究對象，調查廠區自然野境的植物多樣性和群落結構，分析城市野境植物多樣性形成特征，探討植物多樣性自然恢復能力與潛力，為合理保育和利用城市野境提供依據，為城市廢棄地修復提供思路。

1 研究地與研究方法

1.1 研究地概況

上海溶劑廠的前身是1935年創辦的中國酒精廠，位于上海市浦東新區黃浦江畔，該廠曾是遠東規模最大、設備最先進的酒精廠，后來成為有機化工原料廠。因2010年上海世界博覽會建園而拆除，現僅存上海溶劑廠近代建筑群遺址。原上海溶劑廠占地面積約16hm2，綠地面積約占45%。20世紀90年代初，由于工廠經營狀況不佳而停產，廠區處于閑置和封閉狀態，呈工業廢棄地狀態(圖1)，廠區綠地長達10余年未進行人工養護和干預，綠地的自然更新和發育過程明顯，形成比較典型的工業自然地(industrial nature)[10]。

圖1 2004年上海溶劑廠衛星圖(底圖引自Google Earth)

1.2 研究方法

1.2.1 數據調查

采用全面踏查方式，在春、夏、秋季進行跨年度的4次實地調查，記錄廠區維管束植物種類，并編目。

選取廠區綠地的4個代表性植物群落，進行群落學調查。廠區綠地群落斑塊較小，以10m×10m的樣方進行調查，詳細記錄樣方的植物種類，測定喬木數量、高度和胸徑；各樣地設置4個2m×2m小樣方進行灌木層調查, 4個1m×1m小樣方進行草本層調查, 記錄灌木和草本層的株(叢) 數、高度、蓋度等。

1.2.2 數據分析

1)物種重要值。

用于說明某個種在群落中的優勢程度，計算公式如下：

喬木層重要值=(相對多度+相對顯著度+相對高度)/3

灌草層重要值=(相對頻度+相對多度/蓋度+相對高度)/3

2)α多樣性指數。

α多樣性是指群落內物種的多度，本次采用物種豐富度指數、Shannon-Wiener指數、Simpson優勢度指數、Pielou均勻度指數。

物種豐富度指數：S=樣方內物種數

式中，Ni為種i的個體數；N為群落中全部物種的個體數；S為物種數目；Pi為屬于物種i的個體在全部個體中的比例。

2 廠區野境植物景觀

上海溶劑廠閑置后，人為干擾減少，經過植被再野化過程，逐步形成自然植被與原有綠化樹木鑲嵌的植物景觀格局。

2.1 人工綠地自然化

廠區原有塊狀草坪多被自生植物所取代或覆蓋，如加拿大一枝黃花(Solidago canadensis)、漸尖毛蕨(Cyclosorus acuminatus)、構樹幼苗(Broussonetia papyrifera)、香樟幼苗(Cinnamomum camphora)、女貞幼苗(Ligustrum lucidum)、蚊母樹(Distylium racemosum)等(圖2)。

圖2 草坪被自生植物取代

綠地林下的自然更新苗發育良好，尤其是香樟、女貞、構樹、棕櫚(Trachycarpus fortunei)、蚊母、胡頹子(Elaeagnus pungens)等幼苗幼樹大量繁衍；同時，求米草(Oplismenus undulatifolius)、蛇莓(Duchesnea indica)、半夏(Pinellia ternata)、漸尖毛蕨等野生草本植物逐步侵入；爬山虎(Parthenocissus tricuspidata)、常春油麻藤(Mucuna sempervirens)、野薔薇(Rosa multiflora)、何首烏(Fallopia multiflora)等層間植物也不斷蔓延，人工綠地群落層次結構多樣而豐富，植物多樣性逐漸增加，呈現近自然的植被結構特征(圖3)。

圖3 香樟林下豐富的自生植物

2.2 自生植被覆蓋硬質空間

廠區人行道、廠房及辦公區周邊硬地幾乎被自生植被覆蓋，寬闊的車行道也被植物從兩側覆蓋，水泥路面幾乎只剩一半，呈現明顯的野境特征(圖4)。由于自然植被恢復時間不長，主體植被為草本植被，約覆蓋70%的硬質空間，其中約2/3硬質空間被入侵性植物覆蓋，主要有加拿大一枝黃花、喜旱蓮子草(Alternanthera philoxeroides)、一年蓬(Erigeron annuus)、灰綠藜(Chenopodium glaucum)、白車軸草(Trifolium repens)等；其他的硬質空間主要被原生植物馬唐(Digitaria sanguinalis)、毛茛(Ranunculus japonicus)、委陵菜(Potentilla chinensis)、牛膝(Achyranthes bidentata)、澤漆(Euphorbia helioscopia)等侵占，甚至還有國家重點保護植物野大豆(Glycine soja)(圖5)。

圖4 道路被自然生長的樹木覆蓋

圖5 硬質地坪被桑樹、加拿大一枝黃花等自生植物覆蓋

而在土壤空隙較多的硬質鋪地，桑樹(Morus alba)、構樹、樸樹(Celtis sinensis)、烏桕(Triadica sebifera)、無患子(Sapindus saponaria)、楓楊(Pterocarya stenoptera)、梓樹(Catalpa ovata)等木本植物幼苗幼樹定居，分布面積最大的是構樹和桑樹，約占自生木本植被面積的80%(圖6)。

圖6 人行道生長茂密的桑樹、構樹等自生植物

隨著植物自生的迅速發育，許多園石被植物遮蓋，原有的白粉景墻也成為藤蔓植物依附的載體，營造出別樣的自然粉墻花影景觀，野趣橫生。

2.3 建筑構筑物立體植被覆蓋

在無人干擾的廠區，藤本植物蓬勃的生命力得到盡情釋放，幾乎所有的建筑構筑物都爬滿藤本植物，主要有五葉地錦(Parthenocissus quinquefolia)、常春油麻藤、常春藤(Hedera nepalensisvar.sinensis)、凌霄(Campsis grandiflora)、野薔薇等。多數廠房屋面也被藤本植物覆蓋，尤其是高大的化學反應塔也爬滿五葉地錦，形成極為罕見的工業區立體綠化景觀，整個廠區建筑物披上盎然的“綠裝”，郁郁蔥蔥，可謂都市現實版“綠野仙蹤”(圖7、8)。

圖7 廠房覆蓋凌霄等攀緣植物

圖8 爬山虎爬上化學反應塔

3 植物多樣性

3.1 物種組成

共記錄維管束植物105科248屬312種，其中，蕨類植物7科7屬8種，占總種數的2.56%；裸子植物3科6屬7種，占總種數的2.24%；被子植物95科235屬297種，占總種數的95.19%(表1)。

表1 上海溶劑廠維管束植物種類組成

選取種數大于5的科為優勢科，共9個優勢科(表2)，占總科數的8.65%，包含102屬120種，占總屬數的41.30%，總種數的38.46%，呈現少數科擁有多數種的特征。其中禾本科的種數最多，含21屬23種，占總種數的7.37%，這與禾本科多為原生草本，適應性強有關；菊科數量位居第二，共18屬21種，占比6.73%，菊科除豐富的原生種外，還有較多的入侵種，競爭力強；其余優勢科還有豆科、薔薇科、蓼科、唇形科、大戟科、莧科和十字花科。

表2 上海溶劑廠維管束植物種類較多的科

3.2 生活型

廠區草本植物占優勢，共55科127屬165種，占種數的52.88%；其次是喬木，共36科56屬64種，占種數的20.51%；灌木共30科48屬53種，占種數的16.99%；藤本植物種類較豐富，共17科25屬28種；廠區缺乏水體，僅在積水容器和低洼地發現紫萍(Spirodela polyrhiza)、野慈姑(Sagittaria trifolia)2種水生植物(表3)。

表3 上海溶膠廠維管束植物生活型組成

3.3 物種來源

參照《上海維管植物名錄》[11]《The Checklist of the Naturalized Plants in China》[12]，將維管束植物劃分為上海原生種、外來歸化種、外來入侵種和栽培種，并參照《中國外來入侵植物名錄》，將入侵種的入侵等級劃分為：1級(惡性入侵種)、2級(嚴重入侵種)、3級(局部入侵種)、4級(一般入侵種)[13](表4)。

從表4可見，廠區植物以上海原生種占優勢，達66科140屬171種，占總種數的54.81%，其中喬木14種、灌木15種、草本植物121種、水生植物2種、藤本植物19種。除楓楊、樸樹、榆樹(Ulmus pumila)、榔榆(U.parvifolia)、糙葉樹(Aphananthe aspera)、白杜(Euonymus maackii)、桑樹、香樟、冬青(Ilex chinensis)等少量原生種外，原生草本植物占優勢，如蓼科、禾本科、薔薇科、大戟科、堇菜科、唇形科、菊科、天門冬科等，另外，8種蕨類植物均為原生種。

栽培種位居第二，共48科79屬92種，占比29.49%，其中喬木46種、灌木31種、草本10種、藤本植物5種。廠區綠化樹種多為栽培種，如無患子、雞爪槭(Acer palmatum)、垂柳(Salix babylonica)、櫸樹(Zelkova serrata)、麻櫟(Quercus acutissima)、玉蘭(Yulania denudata)、紫玉蘭(Y.liliiflora)、含笑花(Michelia figo)、蠟梅(Chimonanthus praecox)等以及所有的裸子植物均為栽培種。

外來歸化種共9科25屬25種，位居第三，占比8.01%，包含喬木4種、灌木7種、草本12種、藤本植物2種，如石榴(Punica granatum)、八角金盤、夾竹桃(Nerium oleander)、廣玉蘭(Magnolia grandiflora)、金雞菊(Coreopsis basalis)、美人蕉(Canna indica)、芭蕉(Musa basjoo)、鳳仙花(Impatiens balsamina)、馬蘭(Aster indicus)等。

外來入侵種數量最少，為19科23屬24種，其中1級入侵種與2級入侵種的占比最大，均為2.56%，包含加拿大一枝黃花、小蓬草(Erigeron canadensis)、鉆葉紫菀(Aster subulatus)、圓葉牽牛(Ipomoea purpurea)、喜旱蓮子草等惡性入侵種，入侵植物雖然種類不多，但競爭性強，占據了大面積的曠地、草坪等。

在廠區再野化進程中，上海原生種占優勢，草本植被恢復明顯，尤其在林間和土壤深厚地塊；栽培植物主要為原有綠化植物，依然良好生長，并往往與自然發育的植物鑲嵌分布；歸化種和入侵種雖種類比例不大，但喜光、耐瘠薄，在植被演替早期，處于先鋒種地位，尤其在受脅迫生長空間的拓展和定居占有優勢，特別是硬質空間等惡劣生境。

3.4 植物起源

城市環境中的植被主要源于人工栽培的綠化植物和自然繁衍的自生植物，調查廠區植物的起源，可以更深入地了解植被再野化過程形成特征。從表5可見，自生植物高達177種，占總種數的56.73%，比栽培植物高13.46%。在低干擾生境，具有較強適應和繁殖能力的自生植物生長發育潛力仍能得到釋放，大量自生植物的定居和繁衍，改變了廠區原有綠化植物配置格局，不僅有利于硬質空間等惡劣生境的植被恢復，也豐富了場地植物多樣性，更有利于形成城市野境景觀。

作為曾經園林綠化先進單位的上海溶劑廠，調查到栽培植物61科109屬135種，基本包括20世紀七八十年代上海工廠綠化的常用物種，特別是適生性綠化樹種，如香樟、女貞、廣玉蘭、垂柳、梧桐(Firmiana simplex)、白花泡桐(Paulownia fortunei)、臭椿(Ailanthus altissima)、二球懸鈴木(Platanus acerifolia)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、龍柏(Juniperus chinensis‘Kaizuca’)、雪松(Cedrus deodara)，鮮見栽培品種，尤其是觀賞草、花灌木、彩葉樹品種。

在再野化過程中，自生植物發育尤為突出，共記錄到自生植物61科141屬177種，絕大部分是上海原生種，具有較好觀賞性和鮮明地域特色，如海州常山(Clerodendrum trichotomum)、截葉鐵掃帚(Lespedeza cuneata)、牡荊(Vitex negundovar.cannabifolia)等灌木，以及老鴉瓣(Amanaedulis)、益母草(Leonurus japonicus)、四籽野豌豆(Vicia tetrasperma)、綬草(Spiranthes sinensis)、金色狗尾草(Setaria pumila)、火炭母(Polygonum chinense)、蛇含委陵菜(Potentilla kleiniana)、綿棗兒(Barnardia japonica)等草本植物，這表明在再野化過程中，原生種具有獨特優勢，有助于恢復地域特色的植物多樣性(表5)。

表5 上海溶劑廠維管束植物起源組成

3.5 植物區系組成

由表6可見，根據中國種子植物屬的分布類型分類[14]，上海溶劑廠種子植物在所有分布區類型均有分布，區系地理成分比較復雜，在地理和起源方面與其他地區有廣泛聯系。

表6 上海溶劑廠種子植物屬的分布區類型

植物區系成分以北溫帶分布(52屬)和泛熱帶(46屬)分布占優勢，具有典型亞熱帶和溫帶成分交匯特征，東亞分布(31屬)位居第三，也呈現比較明顯的東亞植物區系組成特點，與上海地理位置相符合；世界分布成分33屬，這與調查區具有豐富自生草本植物密切相關，萹蓄屬、毛茛屬、茄屬、莎草屬、酸模屬等草本植物多為世界廣布種；中國特有分布區類型有3屬，分別為蠟梅屬、水杉屬和銀杏屬。

熱帶成分分布區類型有81屬，占38.94%；溫帶成分分布區類型有124屬，占59.62%，表明調查區域植物具有南北植物分布交錯，且偏向溫帶的特征。

4 典型植物群落結構與物種多樣性

選擇廠區香樟、水杉、夾竹桃以及香樟-女貞灌叢等典型群落類型，進行群落學調查，分析植物群落物種組成結構與多樣性特征。

4.1 植物群落結構

水杉是廠區重要栽植樹種，成排或塊狀分布于道路、廠房及辦公區域，林下植物發育良好，垂直結構豐富。根據樣方調查結果(表7)，水杉群落物種組成最豐富，郁閉度達0.9，群落平均高度為20.58m，群落結構分4層，主林層為水杉，重要值達28.00%；亞林層為香樟、構樹和棕櫚，其重要值分別為6.09%、5.21%和1.88%。灌木層有女貞和香樟更新苗，草本層為漸尖毛蕨和求米草等。

表7 上海溶劑廠典型植物群落結構特征

香樟是廠區分布最多的栽培樹種，以香樟為優勢種的群落較多，林下更新苗豐富。調查樣地的香樟群落郁閉度為0.85，平均高度14.64m，喬木層香樟重要值達69.40%，其他喬木還有夾竹桃、銀杏(Ginkgo biloba)、棕櫚等；灌木層主要有八角金盤、棕櫚、梔子(Gardenia jasminoides)等，地被植物以求米草為主。

夾竹桃群落廣泛分布于道路及廠房隔離帶，結構相對簡單，調查樣方群落郁閉度最高，為0.95。上層優勢種為夾竹桃和廣玉蘭，重要值分別為50.18%和21.53%；下層主要為構樹幼苗、香樟幼苗，重要值分別為37.16%和31.87%。草本植物主要為求米草。

香樟-女貞灌叢群落位于建筑垃圾堆場，主要由香樟、女貞更新苗發育而成，平均高度僅1.18m，香樟和女貞的重要值較高，分別為34.17%和33.42%，地被層為加拿大一枝黃花、漸尖毛蕨，其重要值分別為8.14%和6.03%。

4.2 典型植物群落多樣性分析

樣地群落間喬木層物種豐富度較接近，為4、5、6種；灌木層水杉群落物種豐富度最高，主要為香樟幼苗、女貞幼苗、構樹幼苗、棕櫚等10種，而香樟群落、夾竹桃群落物種豐富度相對較低，均為5種(表8)。

表8 上海溶劑廠植物群落多樣性指數

香樟群落喬木層的Shannon-Weiner指數最高，其次為夾竹桃群落，水杉群落的水杉株數占絕對優勢，指數值最低；而灌木層中水杉群落的灌木種類多，該指數最高，其他3個群落的數值都相對較低。香樟群落的喬木層Simpson指數最高，其植物種數分布較為均勻，集中性較弱，在灌木層中，水杉群落的Simpson指數最高。Pielou均勻度指數值顯示，夾竹桃的喬木層物種數量分布最為平均，其次是香樟群落，2個群落之間差值僅0.001 9。水杉群落的灌木層指數值最大，而香樟-女貞灌叢指數值最小?？傮w而言，調查群落的物種多樣性較高。

5 討論

5.1 再野化是形成城市野境的基礎

原生植物的回歸和恢復是城市野境的前提。從表9可見，上海溶劑廠共調查到312種植物，其中原生種171種，占種數的54.81%，自生植物種數(177種)明顯超過園林栽培種(135種)；距離上海溶劑廠1.5km的臨沂公園共調查到86科178屬218種植物，其中上海原生種82種，占總種數的37.61%，自生植物75種，占總種數的34.40%，而栽培植物占比65.60%，占比明顯高于上海溶劑廠。城市綠地往往側重選擇園林觀賞植物，綠地養護也多清除自生植物與更新苗，并對喬灌木進行不同程度修剪，抑制野生植物的生長發育，難以形成茂盛濃郁的群落結構。而再野化的綠地植物更加豐富，通過自然適應和競爭過程，與區域生境適應性強、繁殖力高的原生物種更容易發育和定居，表明再野化是形成城市野境的基礎。

表9 上海溶劑廠與上海臨沂公園植物組成比較

再野化也促進植物群落自然發育，逐步形成多層復雜結構，提高物種豐富度，特別是水杉群落、香樟群落的喬木層、灌木層和草本層發育良好，物種多樣性高；同時物種組成結構變化對土壤產生改良效應，促進土壤表層微生物的生長繁衍，土壤酶活性、有機質含量均顯著提高，喬木群落土壤pH值均低于8.00[10]?？梢姡瑢哟谓Y構越復雜、物種豐富度越高的植物群落，土壤性狀越好，再野化不僅豐富群落結構，也促進土壤改良，而植物與土壤的協同效應，更有助于植被的進展演替[15]。

5.2 植被管理是提高城市野境功能的重要途徑

野境植被存在外來入侵物種和惡性雜草蔓延，先鋒性樹種占據過多生態空間的問題，不僅生態價值低，也影響植物群落的進展演替，需要開展野境植被的科學管理。如加拿大一枝黃花、喜旱蓮子草、小蓬草等惡性入侵種，葎草(Humulus scandens)等惡性雜草易形成單優種群，應控制清除；苦苣菜(Sonchus oleraceus)、莧(Amaranthus tricolor)等一般入侵種可以采取適當的保留和調控，增加地表植物覆蓋，保留場地自然性；一些本土樹種也會形成單優種群，如構樹等，不利于其他樹種的滲入和生長，應采取密度控制或創造林窗等調控方式，為其他物種提供生長空間，豐富物種多樣性。

對于具有一定生態功能的植物，可誘導植被發育，如四籽野豌豆、白車軸草等具有固氮能力，可以改良土壤；蔦蘿松(Quamoclit quamoclit)、珊瑚櫻(Solanum pseudocapsicum)、馬蘭、望江南(Senna occidentalis)、棕葉狗尾草(Setaria palmifolia)、土人參(Talinum paniculatum)、虎耳草(Saxifraga stolonifera)、火炭母等鳥嗜和蜜源植物不僅能豐富城市野境的觀賞性，也有助于構建野生動物友好型植物景觀[16]。

5.3 城市野境對后工業景觀營造的啟示

城市更新與產業升級將產生更多的廢棄地和棕地，成為風景園林發展面臨的新問題和新空間。早在18世紀埃德蒙·伯克就提出風景園林的美是富有“崇高感”和“敬畏感”的[17]，而工業與自然的交融是傳統園林美學無法包容的氣質，但它的崇高感卻無與倫比，越來越多的人開始欣賞純自然力下的野趣[18]。利用工廠閑置的時間間隙，讓綠地再野化，通過植物自然作用修復場地，再對再野化后的植物景觀改造設計，以“野”為主導，讓“自然”去設計，讓“自然”去培育，形成“規劃-野化-規劃”的過程，不僅修復受損環境，還給城市綠地更多創造空間，挖掘特色本土植物，營造自然形態多樣、生態內涵豐富的野境景觀，重拾人與自然的親密。

國內有許多出色的工業遺產改造案例，如北京新首鋼高端產業綜合服務區(首鋼園)、北京798藝術區、南京1865創意產業園、上海創智天地等，這些老工業區改建都側重原有建筑物和構筑物，而廠區景觀營造還是選擇人工主導的重新種植。不同歷史時期綠地物種的選擇和植物配置方式并不相同，老工業區留下歷盡滄桑的建筑廠房和大煙囪，那些參天大樹和自生植物群落也有屬于自己的歷史故事。新的后工業植物景觀也可以保留時代感，完善原有功能性植物群落，保護再野化進程演變的野境景觀，豐富工業遺產旅游，體驗沉浸式的后工業景觀。

野境順應地帶性植被演替過程，呈現植被在時間維度的嬗變過程，成為城市極具地域特色的植物景觀，能夠更多地鼓勵人們重新欣賞自然本真的狀態，感受其演變與更替過程，引導公眾的審美傾向[19]。曾經的荒野景觀難以企及，滿是粗糙和恐懼，如今人們對“野”的看法有所改變，認為它浪漫詩意、自由灑脫，城市野境能帶給人們的不僅是“留連戲蝶時時舞，自在嬌鶯恰恰啼”的目酣神醉，更是“久在樊籠里，復得返自然”的怡然自得。

注：文中圖片均由作者拍攝或繪制。