城市大型藍綠空間生物多樣性恢復
——以北京南苑森林濕地公園為例

牛銅鋼 郝 碩 聞 丞

1 中國城市規劃設計研究院 北京 100044

2 北京當代科旅規劃設計有限責任公司 北京 100044

3 北京鏡朗生態科技有限公司 北京 100091

城市擴張改變了原有的自然生態系統,生物多樣性被嚴重影響,但城市同樣擁有適應其復雜環境的物種,并且能夠通過多樣化的棲息生境吸引新物種前來定居[1]。城市大型藍綠空間作為城市生態系統中典型的半自然斑塊,是城市生物多樣性的核心區[2-3],多位于城市主城區邊緣或近遠郊,鄰接的城市環境復雜多樣,呈現出多類型生境鑲嵌的特點,較大的面積以及較高的生境多樣性是生物多樣性的基礎[4]。 《北京城市總體規劃(2016—2035年)》提出全市構建“一屏三環五河九楔”的綠色空間結構[5],南苑森林濕地公園就是其中城市公園環的重要組成部分,也是北京南中軸上的大型藍綠開放空間。因此,對城市藍綠空間開展生物多樣性調查、生境恢復和棲息地建設,提高以本土植物和野生動物為核心的生物多樣性[6],是提升其生態價值的重要途徑[7]。本文基于南苑地區歷史自然環境和場地現狀,開展場地內生物多樣性調查,篩選目標物種,營造適宜目標物種的棲息地,并結合實施經驗針對工程施工、管理養護提出建議。

1 研究區概況

北京南苑森林濕地公園位于南四環外、南中軸兩側,總面積17.5 km2,自古地勢平衍、百泉涌流,孕育了豐富的植被和多樣的生境[8-9]。公園現狀植被覆蓋率較高,主要包括人工林和次生草地,但質量普遍較差。林地存在樹種單一、群落層次單一、植株間距密、林地生境類型單調等問題,次生草地多被頻繁人為干擾,以旱生先鋒植物為主。現狀土壤情況存在肥力低下、建筑渣土含量高、局部存在不透水層的情況。現狀水源較為充足,但濕地面積占比小,水生態系統質量不高,生態功能退化嚴重。

2 現狀生物多樣性調查

本文采用樣線調查法對植物、昆蟲以及鳥類的數量和空間位點進行調查[10],其中植物調查樣線長度4.11 km,昆蟲調查樣線長度5.56 km,鳥類調查樣線長度5.36 km；同時對現狀生物棲息地分類及分布進行摸查,以求完整覆蓋到現狀尚存生物棲息地。

2.1 植物

南苑森林濕地公園植物較豐富,共調查植物72種,隸屬32科62屬,包括14種落葉喬木、18種落葉灌木、35種草本植物和5種水生植物。喬木主要包括榆樹(Ulmus pumila)、國槐(Styphnolobiumjaponicum)、毛白楊(Populus tomentosa)、旱柳(Salix matsudana)和臭椿(Ailanthus altissima)等,出現頻率最高的落葉喬木為國槐。草本植物形成以抱莖苦荬菜(Crepidiastrum sonchifolium)、黃花蒿(Artemisia annua)、茵陳蒿(Artemisia capillaris)、小蓬草(Erigeron canadensis)、狗尾草(Setaria viridis)、葎草(Humulus scandens)、藜(Chenopodiumalbum)、朝天委陵菜(Potentilla supina)、蘆葦(Phragmites australis)等為優勢種的群落,覆蓋大部分地表,呈現為典型的強烈人為干擾下的次生植被。另外還有部分城市綠化樹種,主要包括油松(Pinus tabuliformis)、側柏(Platycladus orientalis)、國槐、白蠟(Fraxinus chinensis)、銀杏(Ginkgo biloba)、山桃(Amygdalus davidiana)等。

2.2 昆蟲類

本次調查共計得10種鱗翅目昆蟲,包括9種蝴蝶(約占北京平原地區蝴蝶種類的1/3)和1種蛾類。調查共計得8種蜻蜓,其中差翅亞目6種,均翅亞目2種。調查場地有3處水體,蜻蜓目昆蟲多在這些區域記錄到。蜻蜓目昆蟲多為較常見的種類,均翅亞目的種類較少,其原因可能是利于沉水植物和浮葉植物生長的濕地區域較少。

2.3 鳥類

調查共計得24種鳥類,包括國家二級保護鳥類1種(紅隼Falco tinnunculus),北京市一級保護鳥類4種(大斑啄木鳥Dendrocopos major、黑卷尾Dicrurus macrocercus、灰喜鵲Cyanopica cyanus、普通樓燕Apus apus),北京市二級保護鳥類9種(白頭鵯Pycnonotus sinensis、戴勝Upupa epops、黑尾蠟嘴雀Eophona migratoria、紅尾伯勞Lanius cristatus、家燕Hirundo rustica、金腰燕Hirundo daurica、綠頭鴨Anasplatyrhynchos、四聲杜鵑Cuculusmicropterus、小Tachybaptus ruficollis),在遷徙季節可記錄到藍喉歌鴝(Luscinia svecica)、紅喉歌鴝(Luscinia calliope)、紅脅藍尾鴝(Tarsiger cyanurus)、紅脅繡眼鳥 (Zosterops erythropleura)、黃雀 (Spinus spinus)、小鹀 (Emberiza pusilla)和白鹡鸰(Motacilla alba)等10種。24種鳥類中以林地作為棲息地的鳥類種類居多,且相當種類需要較為成熟的林地或大樹。南苑森林濕地公園較為缺乏水鳥,但仍然記錄了北京較為常見的3種——小、綠頭鴨和夜鷺(Nycticorax nycticorax),如能在此場地恢復一定面積水面,完善水生態系統,將會吸引更多水鳥前來棲息。

2.4 生物棲息地

現狀棲息地主要包括稀樹草地、灌叢、林地、坑塘以及河渠濕地。稀樹草地和灌叢均是典型的受人為頻繁干擾的次生植被,植物和動物物種均為常見種；林地多為早期建設的平原造林,植物物種豐富度不高,群落結構簡單,鳥類物種較少；坑塘因水源缺乏,已退化為以先鋒植物覆蓋的草地；水系因人工駁岸建設,棲息地質量一般,鱗翅目、蜻蜓目昆蟲以及鳥類種類均較少。現狀一些樹齡達30年以上的大樹集中區域以及近水草地,鳥類聚居較多。總體來講,現狀棲息地類型較少,且普遍質量不高,現有坑塘、河渠、植被等資源具備棲息地提升的基礎。

2.5 目標物種篩選

選擇具有生態代表作用的目標物種,該目標物種能在棲息環境、空間范圍代表其他物種,且能運用生境資源進行生存和繁衍,并形成棲息地[11]。目標物種篩選以現狀生物多樣性調查結果為基礎,參考歷史上南苑地區記載的依賴森林濕地生存的代表性物種[12-14],如珍稀水禽有海東青(Falco rusticolus)、烏雕(Aquila clanga)、蒼鷹(Accpoiter gentilis)、白鷂(Circinae aeruginosus)、天鵝(Cygnus)、雉(Phasianuscolchicus)、朱鷺(Nipponia nippon)等28種,獸 類 有 麋 鹿(Elaphurus davidianus)、獐(Hydropotes inermis)、鹿(Cervinae)、狼(Canis lupus)、狐貍(Vulpes)等10余種。

與該區自然環境相似的南海子地區(屬大南苑一部分)在2014—2018年的監測物種共計156種鳥類,其中國家II級重點保護鳥類16種,多數為南苑地區歷史上的常見鳥類,如綠頭鴨、白腰草鷸(Tringa ochropus)、斑嘴鴨(Anas zonorhyncha)、蒼鷺(Ardea cinerea)、鴻雁(Anser cygnoides)、鴛鴦(Aix galericulata)、黃腰柳鶯(Phylloscopus proregulus)、小、紅隼、灰鶴(Grus grus)、東方白鸛(Ciconia boyciana)等[15]。

綜上,篩選現存和潛在的19種指示性物種作為目標物種,包括鴻雁、鴛鴦、綠頭鴨、蒼鷺、烏雕、鶚(Pandion haliaetus)、紅隼、游隼(Falco peregrinus)、白尾鷂、日本松雀鷹(Accipiter gularis)、蒼鷹、雉雞、四聲杜鵑、黑枕黃鸝(Oriolus chinensis)、麋鹿、梅花鹿(Cervus nippon)、狍(Capreoluspygargus)、巖松鼠(Sciurotamias davidianus)、蒙古兔(Lepus tolai)。

3 生境系統規劃設計

3.1 生境系統布局

恢復城市藍綠空間生物多樣性應立足于現狀條件,充分利用現有地形、水系、植被等資源,對標歷史自然環境以及同區域內較好的其他棲息地；結合目標物種的覓食、防御和筑巢等需求,采取人工促進自然恢復的方式,重建以本土植物為主的地帶性植被；預留無人擾動的自然恢復保育區,營建適宜于目標物種的生存繁衍環境,構建多樣化的野生動物生境系統[16]。公園總體以現有林地為基礎恢復森林基底,豐富植物物種和群落結構,保留并恢復高覆蓋度的草地；以歷史上的湖泊區域為核心恢復濕地水域,增加河溪、池塘,豐富濕地類型,形成水域、濕地、灌草、森林4大類11小類從水域到陸域的梯度生境體系(圖1)。

圖1 南苑森林濕地公園生境系統規劃

3.2 生境營造設計

3.2.1 開闊水域

開闊水域是雁鴨類水鳥的棲息地,恢復完善的水生生態系統是關鍵。設計要點包括:1)恢復開闊水面,水深平均約2～2.5 m；枯水期保證約1/5水面的水深大于2 m,滿足水生動物越冬需求。2)分析水動力特征,模擬水流過程,增加補水口,促進水體流動,保障水體水質。3)應用沉水植物,如輪葉黑藻(Hydrilla verticillatavar.rosburghii)、菹草、眼子菜 (Potamogeton distinctus)等營建凈化水質的水下森林；應用挺水植物和濕生植物,如茨姑(Sagittaria trifoliavar.sinensis)、澤瀉 (Alisma plantago-aquatica)、香蒲(Typha orientalis)、扁稈藨草(Bolboschoenus planicalmis)、水蓼(Polygonum hydropiper)等豐富岸線；應用覆蓋水面比例不超過20%的浮葉植物,如菱(Trapa bispinosa)、荇菜(Nymphoides peltatum)、 荷花 (Nelumbonucifera)、 睡蓮(Nymphaea tetragona)等構建完整水生植物群落,為蜻蜓目昆蟲提供優良的棲息地[17]。4)投放底棲動物和魚苗,豐富水生動物種類,為水鳥提供食物,形成完整食物鏈。5)利用水面、濕地、草甸形成長約1000 m、寬300～500 m的開敞空間,預留未來可能出現的大型水禽如鴻雁、天鵝、白額雁(Anser albifrons)等的起降航道。

3.2.2 河溪池塘

河溪池塘豐富公園水生生境,水系形態、水深、岸線類型、岸線植被是影響其生境質量的關鍵因素。設計要點包括:1)營造淺灘和深潭交替的河床,保障淺灘在枯水期不斷流,深潭在枯水期水深大于1 m。2)岸線采用緩坡草地、緩坡灌叢、光灘、低草淺灘、陡坡灌叢、陡坡密林、置石駁岸等多種類型；緩坡坡度小于1:5,陡坡岸線可采取置石、枯木或者木本喬灌木護岸。3)采取圍石堰、生態魚巢等河道生態工程措施,營造水生動物棲息地。4)岸線喬灌木遮蔭率大于50%,可以降低夏季淺水區域水體溫度,提供水生動物部分食物來源[18]；密林和灌叢岸線以食源木本植物為主,喬木可選擇桑(Morus alba)、白蠟、絲棉木(Euonymus maackii)、榆樹、旱柳等,灌木可選擇水栒子(Cotoneaster multiflorus)、枸杞(Lycium chinense)、天目瓊花(Viburnum opulus var.calvescens)、金銀木(Lonicera maackii)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)等。5)池塘區域浮葉植物覆蓋水面比例不超過15%；挺水植物在豐水期水深0.5 m以內種植,營造適合鴛鴦、綠頭鴨等游禽棲息的環境。

3.2.3 淺灘及矮草草甸

淺灘及矮草草甸分布于水體邊界或低洼地,適應土壤水分條件的季節性變化,是涉禽、游禽、魚類、兩棲類、浮游動物、軟體動物的重要棲息環境。淺灘坡度、土壤類型、植物物種是影響棲息地質量的因素。設計要點包括:1)設置部分坡度小于2%的岸線,結合水體消落帶形成較寬灘地,水深不大于0.3 m[19]。2)低洼地使用黏性土壤,以保持較高的含水量,形成季節性濕地。3)矮草草甸零星種植柳樹、絲棉木、桑樹、紅瑞木(Cornus alba)等耐濕喬灌木,郁閉度小于0.1。4)灘地恢復北京本土種子量大的濕生植物群落,不再新植喬灌木,恢復為魚類的產卵場、兩棲類和涉禽的棲息地。5)淺灘處主要應用苔草屬(CarexL.)、莎草屬(CyperusL.)、水蓼、稗(Echinochloa crusgalli)、花藺(Butomus umbellatus)、燈心草(Juncuseffusus)等草本植物,以及眼子菜、水毛茛(Batrachium bungei)等浮葉植物；矮草草甸可應用蒲公英(Taraxacummongolicum)、委陵菜、車前草(Plantago depressa)、野大豆(Glycinesoja)、草地早熟禾(Poa pratensis)、白茅(Imperata cylindrica)等植物。

3.2.4 高草濕地

高草濕地主要由高度在1 m以上的濕生或挺水植物構成,成片分布在河流兩岸或者水深0.5 m以內的水域內,高草濕地可以作為白尾鷂、鴻雁等鳥類的棲息場所,隨著生境恢復以及公園管理逐步完善,還可適當引入麋鹿、狍子等大型哺乳動物。設計要點包括:1)建群種主要以生長強健的蘆葦、香蒲、菖蒲(Acorus calamus)、水蔥 (Scirpus validus)、球穗莎草 (Pycreus flavidus)等為主,能適應水位季節變化和多類型土壤；2)依據建群種的不同豐富伴生物種,可選擇荊三棱(Bolboschoenus yagara)、兩棲蓼(Polygonum amphibium)、稗、燈心草、莎草屬、苔草屬等濕生植物,以及眼子菜、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)等浮水或沉水植物；3)控制高草濕地的生長區域,避免侵占淺灘和矮草草甸；4)局部可團狀栽植耐濕喬灌木,如旱柳、絲棉木、楓楊(Pterocarya stenoptera)等,郁閉度宜控制在0.1左右,作為鳥類駐足點。

3.2.5 草地及灌叢

在林地邊緣、林間空地、山體陡坡面,以及土壤貧瘠的拆遷地塊恢復草地和灌叢生境。喬木郁閉度0.2左右,營造昆蟲棲息地,同時為蒙古兔、雉雞等草棲動物提供覓食場所。設計要點包括:1)采用雙子葉植物和禾本科植物混播的方式恢復草地,可應用蒲公英、委陵菜、車前草、野大豆、紫花苜蓿(Medicago sativa)、地黃(Rehmannia glutinosa)、米口袋(Gueldenstaedtia verna)、大花野豌豆(Vicia bungei)、野胡蘿卜(Daucus carota)、獨行菜(Lepidium apetalum)等；2)游人可進入的活動草地以耐踐踏的低矮綴花草地為主,兼顧觀賞性的草地可混播一二年生和宿根花卉；3)林窗內灌草叢受干擾少,以食源蜜源植物為主,適當加大早春和冬季掛果的樹種,彌補食物缺乏季節的取食需求,可應用蘋果屬(Malus)、山楂(Crataegus pinnatifida)、枸杞、金銀木、小葉鼠李(Rhamnus parvifolia)、毛櫻桃(Cerasus tomentosa)等。

3.2.6 疏林地

在立地條件較差的區域控制喬木種植密度,營造具有垂直復層結構的疏林地,成林后郁閉度0.5左右。設計要點包括:1)自然式組團栽植野生動物取食和掩蔽的灌木和草本植物,如雪柳(Fontanesia fortunei)、接骨木(Sambucus williamsii)、三裂繡線菊(Spiraea trilobata)、小紫珠(Callicarpa dichotoma)、猬 實(Kolkwitzia amabilis)、風 箱 果(Physocarpus amurensis)等；2)選擇耐貧瘠樹種,合理混交豆科與非豆科固氮植物,促進林地生長；3)應用鱗翅目昆蟲寄主植物,除場地內現有的蒿屬(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceae)等植物之外,還可應用二月蘭(Orychophragmus violaceus)、白車軸草(Trifolium repens)、早開堇菜(Viola prionantha)、夏至草(Lagopsis supina)、地 黃、蛇 莓(Duchesnea indica)等鄉土植物。

3.2.7 密林地

撫育現有林地,并在立地條件較好的區域新植混交林,形成密林生境,營造黑枕黃鸝、沼澤山雀(Poecile palustris)、四聲杜鵑、日本松雀鷹、蒼鷹等鳥類,以及松鼠等樹棲動物的棲息地。設計要點包括:1)疏移和撫育現狀高密度純林,引入食源樹種,如油松、圓柏(Juniperus chinensis)、銀杏、榆樹、桑、楓楊、柿樹(Diospyros kaki)、元寶楓(Acer truncatum)、杜仲(Eucommia ulmoides)等；2)在山體緩坡和陰坡區域,栽植耐旱耐貧瘠的側柏、油松、櫟類(Quercus)、山杏(Armeniaca sibirica)、黃櫨(Cotinus coggygria)、荊條(Vitex negundovar.heterophylla)等植物,以恢復山體植被形成密林,局部增加繡線菊(Spiraea salicifolia)、酸棗(Ziziphus jujubavar.spinosa)等旱生蜜源灌木；3)密林地郁閉度適當控制在0.7左右,以促進復層群落的形成[20]。

4 實施成效及建議

自北京南苑森林濕地公園建設兩年多來,野生動物的棲息環境明顯改善,生物多樣性有較大提升。與建設前相比,作為生境修復質量代表的鳥類由24種增加到81種,隸屬于13目34科,含10種水鳥,其中共計47種重點鳥類,包括全球瀕危鳥類 1種 (細紋葦鶯Acrocephalussorghophilus),近危物種2種 (鵪鶉Coturnix japonica、紅頸葦鹀Emberiza yessoensis),國家二級重點保護鳥類7種(云雀Alauda arvensis、赤腹鷹Accipiter soloensis、游隼、紅隼、細紋葦鶯、紅喉歌鴝、藍喉歌鴝),以及北京市重點保護鳥類44種。因此,生物多樣性恢復不僅需要做好規劃設計,工程施工和管理養護也是恢復成敗的關鍵,同時還應做好跟蹤監測,開展動態評估并及時完善工程建設和公園管養方法。具體建議如下:

1)謹慎的工程施工。盡可能保留場地現狀植被,為現有林鳥留下成熟林地,為現有蝴蝶等鱗翅目昆蟲保留寄主植物和蜜源植物,保障現存生境的連續性。利用場地內已有植被覆蓋的表層土壤的種子庫延續現有物種,快速恢復地表植被。在鳥類繁殖季及遷徙季節,控制施工區域和施工強度,減少對其干擾；分片區漸次施工,提供野生動物緩沖過渡區,避免全面開工造成現有棲息地功能中斷。

2)人工促進自然恢復。生物多樣性恢復是一個長期和復雜的過程,應充分利用自然恢復的力量,避免過度設計,適當設置留白區域,促進植被自然恢復。模擬地帶性自然植物群落,促進植被自我演替更新,避免堆砌植物物種。使用人工巢穴或食物等招引措施,結合適當的人工投放,逐步恢復野生動物群落。

3)可持續的管理養護。管理養護是棲息地價值能否持續提高的重要影響因素。可持續的管養措施應在方法、時間、強度等方面區別于一般的城市公園綠地管養措施。比如,控制化學藥劑使用,使用生物或物理方法控制病蟲害；避免在重要物種繁殖季節開展高強度植物修剪和撫育活動,適當保留草灌和挺水植物,為越冬鳥提供棲息場所；對水體內及岸線植被適當維護,避免單一物種或單一類型植物的過度繁殖；適當控制喬灌木覆蓋水平,保障地被層植物生長；控制公園夜間照明強度,避免干擾夜行活動的昆蟲和鳥類。

4)長期的跟蹤監測。在施工完成后至少5年內,應針對公園內高等植物、鳥類、昆蟲、水生生物等進行生態監測,依據監測結果對棲息地建設和恢復措施、養護管理進行評估,并及時進行調整和優化。