生物多樣性生態評估和修復概念規劃

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生物多樣性生態評估和修復概念規劃

摘要:基于自然解決方案(NbS)倡導通過修復退化生態系統,把保護和提升生物多樣性作為關鍵目標,維持生態系統的穩定性。本文以龍門山生物多樣性博覽園概念規劃為例,從水土流失、農業面源污染、生境質量多維角度系統評價現狀基底,提出三大修復策略,重點考慮多樣生境的營造,區分珍稀動物和常見優勢動物生境,形成“一軸四廊四大分區”的生態結構,為博覽園的分區規劃、交通體系和產業體系等的布局提供生態支撐,進而維護區域生態安全。

關鍵詞:基于自然解決方案;生物多樣性;評估;生態修復

0引言

自工業革命以來,城市化進程加劇,2020年末,我國常住人口城鎮化率超過60%,人民的物質生活水平大幅提高,但引發的氣候變化、生物多樣性喪失、土地退化等生態環境問題也日益突出。2020年地球生命力指數顯示:1970年到2016年間,陸生脊椎動物種群規模平均下降了68%,淡水物種數量平均減少84%[1],自然生態系統平均喪失47%。當前,保護和擴大生態空間、修復受損生態系統和恢復生態功能,促進城市可持續發展引起世界各國高度重視。IUCN(世界自然保護聯盟)于2009年開始推廣“NbS”(Nature-basedSolutions)———基于自然的解決方案,提倡以生態系統的視角,承認保護生物多樣性以及生態系統服務是人類福祉的基礎[2]。2016年IUCN發布NbS框架:“保護、可持續管理和恢復自然的和被改變的生態系統的行動,能有效和適應性地應對社會挑戰,同時提供人類福祉和生物多樣性效益[3]?!痹摲椒嵏擦艘酝娴狞c狀生態治理認知,著眼長期可持續發展,強調生態系統的抵抗力和恢復力,為實現人與自然和諧共生開辟了新路徑。該項目所在龍門山地區位屬“華西雨屏帶”,為川西平原向高山峽谷至青藏高原的過渡地帶,為四川盆地西部邊緣獨特的自然地理區域。具有中亞熱帶常綠闊葉林到高山流石灘植被的垂直海拔植被梯度變化,植被種數占我國的1/6。動物區系為東洋界與古北界的交匯地帶,動物物種占全國的1/4。該區大尺度、復合性的生態過渡帶孕育了我國豐富的生物多樣性,華西雨屏帶是我國生物多樣性保護與研究不可替代的關鍵地區之一[4]。但在近20余年來,生態環境破壞加劇,本區的生物多樣性面臨考驗?;邶堥T山生物多樣性博覽園的建立,參照NbS生態系統尺度技術流程,對規劃區范圍內的土壤、農田、水系、林地等生態要素摸底評估,科學診斷主要生態問題及空間分布,劃分生態結構,實施不同修復策略,為博覽園的分區規劃、交通體系和產業布局等提供結構基礎,實現生態系統功能提升、環境質量改善、生態景觀優化等目標。

1邛崍龍門山生物多樣性博覽園生態評估和修復研究

1.1項目現狀

邛崍市位于龍門山南段延伸山系,是該地區重要的生態屏障。項目地西起福田村,東至臨濟鎮;北起雙溪村,南至壽高路??傄巹澐秶s4.7平方千米。白沫江沿東北-西南方向穿過基地,植被分布有農田、竹林、次生林、果林和茶田,以農田和竹林為主。

1.2數據來源

現狀高程CAD數據(邛崍市人民政府提供)、現狀土地利用CAD(邛崍市人民政府提供)。

1.3生態環境評估

NbS的技術流程關注生態系統尺度的生態問題識別診斷,明確修復對象目標。1.3.1水土流失問題嚴重。四川盆地丘陵區是該省水土流失最嚴重的地區,主要分布在海拔200~700米的紫色砂頁巖地區,巖層松軟土壤抗蝕力弱,物理風化強烈,降雨集中,水土流失嚴重[5]。篩選基地影響水土流失的水系、植被類型和坡度三個因子,利用ArcGIS進行生態敏感性分析,評估水土流失風險程度(圖1)。水土流失高風險區集中在沿河灌木區域和坡度較大區域。1.3.2存在農業面源污染現象?;貎绒r田面積占比>20%,另外分布茶田、果林,種植模式單一,坡耕地現象嚴重,農藥化學肥料使用頻繁,農田中的土粒、氮素、磷素、農藥重金屬等在徑流沖刷下,致使地表水和地下水面臨氮、磷等水質污染風險(圖2)。1.3.3現狀生境質量退化趨勢明顯。利用由TNC、斯坦福大學和WWF聯合開發的生態系統服務和交易的綜合評估模型(IntegratedValuationofEcosystemServicesandTrade-offs,簡稱InVEST模型)的生境質量模塊(HabitatQuality)進行定量研究[6]。模型內輸入數據主要為現狀土地利用圖、威脅源圖、威脅因子數據、生境適宜敏感性數據(表1、表2),本項目威脅因子選取道路、居民點、農田。模型輸出結果為生境質量的高低評價(圖3),低度生境質量以竹林、農田為主要用地類型,高度生境分別以林地和水域為主要用地類型。

1.4生態環境修復策略

NbS的技術流程強調生態系統恢復,將從以下3方面闡述生態保護修復策略。1.4.1水土保持策略。(1)洪澇削減措施。ArcGIS進行匯水分析,沿匯水線沖溝修建生態谷坊工程,選擇在谷口狹窄而上游開闊的位置,壩高一般在0.4~5米,減緩溝道縱坡,減小山洪流速;設置攔水堰或攔水溝埂,建在溝床較緩處且溝道狹窄處,壩高一般<3米,就地攔蓄山坡雨水徑流,使水土流失趨于穩定[7];營建雨水濕地、生物滯留塘、雨水蓄水設施滯留調蓄(圖4)。(2)植被恢復措施。茶田通過坡改梯工程進行改造,采取復合種植模式,對于裸露土壤和巖石,采用“土+石組合微地貌單元水土保持”措施修復;疏伐竹林,補植地帶性水土保持樹種,保留窄冠型、深根系,保留林下陰性雜草、灌木,提高竹林的水土保持功能、“自肥”和抗害能力[8];坡度>25°的果園實施退園還林,沿等高線作業,套種牧草,同時放養家畜,形成果-草-畜立體循環模式,降低侵蝕程度,同時提升經濟效益。推薦樹種如表3所示。1.4.2農業面源污染策略。由于污染面廣量大,污染源分散,污染主體較多,農業面源污染治理難度相對較大,因此采用源頭控制、過程阻斷、末端強化相結合原則[9]。(1)源頭控制。優化現狀單一油菜花田種植模式,采用套種、輪作技術,補種豆科植物和牧草綠肥,降低旱季的施氮量,提高土壤抗蝕性能,降低面源污染發生可能性;優化土壤耕作技術,坡度>2°的坡耕地采取等高線耕作法,形成等高犁溝,減少地表徑流量,降低氮磷養分流失。(2)過程阻斷。建立氮磷生態攔截溝渠系統,在農田排水主干溝上建設,并由主干排水溝、生態攔截輔助設施、植物等部分組成,植物包括沉水植物、挺水植物、護坡植物和蜜源植物,以本土優勢植物為主,兼有污染凈化、水生態修復、景觀季相等因素;在現狀稻田田埂增高10~15厘米,防止部分地表徑流,在農田內部攔截污染。(3)末端強化。農田面源污染物離開農田、溝渠后的匯流被收集,再進行末端強化凈化與資源化處理,通常通過對現有池塘改造或新建生態工程實現。生態塘系統主要用于收集、滯留溝渠排水,一個區域應建設若干個生態塘系統———梯級生態塘系統。另外可在農業區下游構建人工濕地,表面流濕地優點明顯,被廣泛推廣應用。1.4.3生境質量修復及生境營造。根據現狀生境質量評價結果,保留優化優良生境,作為珍稀動物棲息地,提升修復其他區域,作為常見優勢物種棲息地。(1)竹林修復?,F狀竹林結構單一,生物多樣性較低。在20°以下的緩坡地形河谷溪澗處補植冷箭竹等熊貓喜好竹類,保持竹叢蓋度>50%,其他灌木蓋度<24%[10],營造國家一級保護動物大熊貓(Ailuropodamelanoleuca)活體展示生境。其余竹林區域疏伐或者開林窗補植地帶性常綠闊葉林,砍伐老齡竹、細小竹、病蟲竹,留養幼壯齡竹、粗壯竹,打造多層次的混交竹林生態林地,豐富群落結構,維持土壤地力,同時補植植物性食源樹種,如櫟、槭、野櫻桃等植物,營建國家一級保護動物川金絲猴(Rhinopithecusroxellanae)活體展示棲息地,同時也為其他猛禽和鳴禽提供筑巢和覓食、活動場所。(2)灌木林修復。國家一級保護動物綠尾虹雉(Lophophoruslhuysii)喜棲息稠密的灌木叢,以植物的果實、種子和漿果等為食,現狀灌木叢補植草玉梅、驢蹄草、杜鵑等[11],選擇陡峭處作為其活體展示生境,同時也可招引豐富的灌叢鳥類。(3)山溪修復。大鯢(Andriasdavidianus)國家二級保護動物喜歡棲息溪河深潭內的巖洞、石穴之中,修復河段底質為卵石或礁石,兩岸植被以灌木為主,保證植被覆蓋度>50%[12],該生境可作為博覽園其活體展示生境,同時可為山溪型魚類提供產卵繁殖環境。(4)淺灘修復。保證坡度在1%~4%,寬度>5米,常水位下水深不超過30厘米,滿足以鷺科、秧雞科為主涉禽的覓食需求,如白鷺(Egrettagarzetta)、白胸苦惡鳥(Amaurornisphoenicurus)等,該區域可作為常見水鳥活體展示區域。(5)農田+果林修復。保留柑橘類果樹,補植其他蕓香科植物作為蝴蝶幼蟲寄主植物,同時農田補植蜜源植物紫云英(Astragalussinicus)、紫花苜蓿(Medicagosativa)等,減少農藥使用,招引蝴蝶類、蜜蜂類等昆蟲,提高作物授粉率,保證糧食安全。(6)農田+灌渠水塘修復:將現狀灌渠作生態化改造,補種水生植物和濕生植物,保留農田中的水塘,塘邊放置塊石,減少農藥和化肥使用,招引兩棲類繁殖、覓食和活動,常見的蛙類有四川狹口蛙(Kaloularugifera)、澤蛙(Ranalimnocharis)、金線蛙(Pelophylaxplancyi)等。該區域可作為博覽園夜觀研學區域。1.4.4龍門山生物多樣性活體展示分區規劃。以營造多類型生境為目標,修復現有受損生態環境基底,合理調整博覽園道路系統和建筑布局,恢復其生物棲息功能。采用InVEST模型的生境質量模塊評價修復后生境質量,甄別優良生境和其他生境(圖5),承載珍稀動物和常見優勢動物種群的活體展示功能。

2生態結構分區

梳理現狀河流、山溪沖溝、坑塘、植被類型等生態基底要素,結合上述三大策略———水土流失防治、農業面源污染治理及生境營建措施,對基地進行生態結構分區(表4和圖6),形成“一軸四廊四大分區”,包括白沫江主要河流廊道、四條次級山溪河流廊道、生境營造區、生態涵養區、水土保持區、農業面源污染治理區。另外,博覽園規劃結構、分區規劃、用地布局、交通體系及產業布局均是在尊重生態結構基礎上組織建立,延續基地生態基底格局,基于自然的修復解決方法,形成土壤、水系、植被、動物等生態要素的整體性和系統性。

3結論與討論

NbS是恢復退化生態系統、維護生物多樣性、降低生態風險的有效方案。龍門山生物多樣性博覽園的規劃基于地形、土壤、水系、生物等多種生態元素,評價現狀主要的生態問題,始終貫穿NbS理念,修復退化生態系統,主要包括水土保持、農業面源污染控制、生境營造三大策略,使退化或受損的生態系統回歸到一種穩定、健康、可持續的發展狀態。最后,劃分形成“一軸四廊四大分區”的生態結構,為博覽園的分區規劃、交通系統等提供生態支撐,實現生產、生活、生態三大布局的融合性和系統性。本文異于傳統的點狀的生態修復措施,從生態系統角度出發,研究環境因子和生物之間的關系,利用GIS加權疊加、InVEST生境質量模型客觀科學地評估現狀,重點關注NbS基于自然的解決方案中維護生物多樣性的關鍵目標,提出生態修復具體內容,為生態學與風景園林多專業融合研究提供參考。

作者:荊貝貝 單位:上海市園林設計研究總院有限公司

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