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如何用7个步骤设计真正具有生态系统修复功能的湿地公园?

景观设计学 2021-09-10 来源:景观中国网
原创
本文简述了水淹、肥力等影响湿地生态系统的主导因子,梳理了湿地生态系统修复的基本原理,采用了以湿地鸟类作为指示物种的湿地评价方法。

湿地公园设计需要保护湿地的生态系统并进行科学修复,但在实践中,湿地修复的生态效益并不显著。本文简述了水淹、肥力等影响湿地生态系统的主导因子,梳理了湿地生态系统修复的基本原理,采用了以湿地鸟类作为指示物种的湿地评价方法。基于多年实践,笔者总结了一套以栖息地修复为导向,以水文设计为基础的湿地公园规划设计方法,期望实现生态学基本原理在空间层面的转译,来指导景观设计师实现生态设计的有效落地。并以云南省保山市青华湿地为例,介绍了在每一个步骤中落实以栖息地修复为导向的生态系统修复设计方法。



以栖息地修复为导向的湿地公园设计方法

——以云南省保山市青华湿地为例

Wetland Park Design for Habitat Restoration

—Case Study on the Qinghua Wetland in Baoshan,Yunnan Province


张莉

中设设计集团副总工、深圳分院院长

张杰龙

中设设计集团生态顾问



01引言


栖息地修复是基于自然的解决方案(Nature-Based Solutions,以下简称NBS)之一,主要目的是修复生态系统及保护物种多样性[1]。笔者认为湿地公园的主要设计目标是提升场地的生物多样性(即生态系统服务),并据此总结出了一套以水文修复为手段、以栖息地修复为导向的湿地公园设计方法,旨在探索一种将复杂的生态原理向景观设计师进行简明化、定量化的转译方式,促进多专业融合,从而最大程度地提升湿地修复项目的生态效益。



02湿地栖息地影响因子


湿地生态学家保罗·凯迪提出5个湿地影响因子,即水淹、肥力、干扰、竞争,及其他因子,其中水淹及肥力的影响最为显著[2]

根据水淹深度及水淹周期的不同,植物群落会有所不同[3]。肥力因子主要是指湿地中的营养物质含量,尤其是氮和磷的含量。氮含量和氮磷比是影响湿地植物生长的主要指标。其他各湿地影响因子均会对湿地设计及后期管理和维护产生较大影响,同样需要设计者予以重视[4]



03以栖息地修复为导向的湿地生态系统设计


以栖息地修复为导向的湿地设计方法的基本思路是根据地带性规律、生态演替及生态位原理,以场地的历史资料或周边的健康湿地案例为参照,选择适宜的湿地指示生物,构造适宜的栖息地,对水文、植被与生物进行同步修复,最终将生态系统修复到一定的功能水平[2][3]

指示物种法是常用的评价生态修复的方法[3]。鸟类能够对环境变化做出响应(出现频率、密度和繁殖率等对生态环境敏感),有着广泛的食性和适当的营养级水平,且便于识别和监测,是良好的生态系统修复评价指标,已被广泛用作河滨、湿地和陆地生境的指示物种[5]

鉴于水淹为湿地的主要影响因子之一,笔者以水深为主要指标,并总结出了以栖息地修复为导向的7个重要设计步骤,分别是:

1)目标物种选择及目标设定;

2)生境类型设计及空间布局;

3)地形营造;

4)水位设计;

5)植物群落构建;

6)低干预的景观设计;

7)预留自然做功空间。

后文将以云南省保山市青华湿地为例,详细阐述这7个设计步骤。



04设计案例


青华海国家湿地公园位于云南省保山市隆阳区,主要组成包括北庙湖、东河和青华海湿地三个组成部分。


青华海国家湿地公园区位图  © 中设设计集团 


青华海湿地可分为西湖(61hm2)、东湖(101hm2)和青华湿地(313hm2)三个部分,青华湿地古时为湖泊湿地,后因围垦而不断萎缩,现状为低洼农田。本项目的设计目标是修复区域内的湖泊湿地生态系统。本文将重点论述以栖息地为导向的前期方案设计过程。


青华湿地区位图© 中设设计集团


目标物种选择及目标设定

设计团队选取了6种典型的湿地鸟类为指示物种,并对这些鸟类的栖息地进行了详细研究[6]~[12],为设计提供参数依据(表1)。设计团队最终确定以水深较浅,拥有丰富的挺水和沉水植物,可提供大量的开阔浅水和浅滩环境的近自然浅水草型湖泊湿地生态系统作为生态修复的总体目标。


青华湿地公园生态修复设计案例选取的指示物种  © 中设设计集团

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生境类型设计及空间布局

首先,根据目标物种确定核心栖息地类型及主导因素,并清晰界定或描述相关参数条件。


青华湿地典型鸟类栖息地  © 中设设计集团


其次,在典型栖息地规模方面,将超过50%的水域规划为浅水栖息地(水深0.5~1.5m);深水生境(水深1.5~4m)不超过总体水面的20%,以为大型游禽类提供栖息地[13];而作为涉禽类的栖息地,近岸浅滩和浅沼栖息地占总水域面积的比例不低于25%,在空间上呈现周期性变化。

再次,在栖息地的空间布局方面,设计模拟自然的湖泊湿地格局,设置了多样化的动植物生境空间。例如,近岸浅滩生境分布在岸线及岛屿岸线周边;选择不规则的岛屿形态,形成更多样的岛屿微生境。


地形营造

地形是湿地生态系统修复的空间载体,是植被空间分异的主要自然约束因子[2]。在地形设计的过程当中应当避免过于均一化,多样化的水底微地形可以丰富水深和水温分布的多样性,从而增强湿地生态系统的稳定性[2][3]。岛屿位置在综合考虑水土保持需求和保证最小填挖方量的前提下,尽量自然化地随机分布。


针对不同湿地鸟类生境偏好的微地形设计 © 中设设计集团


驳岸坡度是影响生物多样性的重要因素,生态缓坡坡度设计缓于1:6;在部分空间充足的区段,岸线采用了1:16的坡度设计。


水位设计

在湿地水位方面,项目团队重点考虑了短时间周期(约3~5天)内的水位变化和季节性水位变化。通过水闸系统控制的水位变化,可实现短持续时间内周期性水位小幅度缓慢转换,水位下降时裸露出的滩涂将为涉禽提供良好的觅食空间,水位上升时浅水环境的增加则为游禽提供了更多的栖息地。


植物群落构建

参考地带性植被特征,设计师与生态学者共同设计了四大植被群落类型,并根据宫胁造林法[14]和成带学原理进行林地和湿地的植物群落配置。


青华湿地植被群落类型  © 中设设计集团


低干扰的景观设计

在景观设施空间布局当中,参考目标物种的惊飞距离参数,设置距离核心栖息地的缓冲距离,减少湿地公园内游客对鸟类生境的干扰;岛屿栖息地鸟类的惊飞距离会相对变短,在景观游憩区域可采取小型岛屿的形式。在空间狭小的亲水步道边缘可增加植物遮蔽度,也可以减短惊飞距离,降低干扰程度。


预留让自然做功的空间

从零开始的自然做功一般需要相对较长的时间[3],在预留的自然修复空间中,通过人工引入参考湿地的表层土壤,可以加快自然做功效率[3][15]

此次设计采取了人工修复和自然修复相结合的措施,预留自然修复空间,在市民游憩区域以人工种植为主、自然修复为辅;在以生态栖息功能为主的生态修复区,则以自然修复为主、人工种植为辅。


青华湿地栖息地修复方式  © 中设设计集团



05结语


湿地生态系统修复要求景观设计师将生态原理转化为恰当的设计语言。笔者在多年实践过程中致力于思考如何将生态学原理转化为景观设计语言,并总结出一套包含7个步骤的湿地公园设计方法,其核心指导思想是理解自然界的科学规律,并创造条件让自然做功。通过结合青华湿地生态系统修复设计案例,笔者对这一方法进行了具体说明。

为了评价生态修复的绩效,需要定期对项目中所选的影响因子(包括水深、水质、动植物种类及数量)进行监测,并制定适应性管理或调整措施。项目有望在3~8年后实现生态系统的近自然状态。



致谢

青华海国家湿地公园项目组成员包括中设设计集团深圳分公司、南京总部成员及部分外部顾问(包括:肖辉、王超、董学文、耿锋、李森、罗超、龙飞军、马国军、梦琳琳、刘娟、杨艾嘉、胡臻瑀、余梦园、时磊、吕年友、张群华、王涛、陈琳、黄达、刘晓华、夏美云、李宇星、李爱霞、赵仲轩等),以及中设设计集团城建院的其他同事。

非常感谢保山市的各职能部门对生态修复理念的全力支持,尤其是住房与城乡建设局李明局长、黄晓东副局长在项目上的协调及技术方案支持。

非常感谢西南林业大学刘强博士、重庆大学袁兴中教授、南方科技大学郑焰教授给予项目的大力帮助。中设设计集团深圳分公司实习生黄维昆和肖婉琦对本文的文献研究亦有贡献。


部分参考文献

[1] Cohen-Shacham, E., Walters, G., Janzen, C., & Maginnis, S. (Eds.). (2016). Nature-based Solutions to address global societal challenges.Gland, Switzerland: IUCN.

[2] Keddy, P. A. (2010). Wetland Ecology: Principles and Conservation (Second Edition). New York: Cambridge University Press.

[3] Keddy, P. A. (2018). Wetland Ecology: Principles and Conservation (Second Edition) (Z. Lan, L. Li, & R. Shen, Trans.). Beijing: Higher Education Press.

[4] Redfield, A. C. (1933). On the proportions of organic derivations in sea water and their relation to the composition of plankton. In James Johnstone Memorial Volume (pp. 177-192). Liverpool: University Press of Liverpool.

[5] Keddy, P. A. (Producer). (2017, December). Five Causal Factors: A General Framework for Wetland Science and Restoration. Retrieved from https://drpaulkeddy.com/talks-video/five-causal-factors-a-general-framework-for-wetland-science-and-restoration/

[6] Zhang, W., Liu, T., Cheng, K., & Rummy, P. (2018). Declining water depth delayed the breeding time of Fulica atra, not human disturbance. Plos one, 13(8).

[7] Bilal, S., Rais, M., Anwar, M., Hussain, I., Sharif, M., & Kabeer B. (2013). Habitat association of Little Grebe (Tachybaptus ruficollis) at Kallar Kahar Lake, Pakistan. Journal of King Saud University-Science, 25(3), 267-270.

[8] Quan, R., Wen, X., Yang, X., Peng, G., & Huang, T. (2001). Habitat use by wintering ruddy shelduck at Lashihai Lake, Lijiang, China. Waterbirds: The International Journal of Waterbird Biology, 24(3), 402-406.

[9] Wang, S., Yi, S., & Bao, F. (2001). Observation on the Ecology and Reproduction Habit of Egret ta. Journal of Anhui Agrotechnical Teachers College, 15(1), 29-31.

[10]  Chang, J., Yu, D., & Liu, Y. (1997). Preliminary Study on Ecology of Ruddy Shelduck in Winter. Chinese Journal of Zoology, 32(6), 31-34.

[11]  Luo, Z., Zhang, W., Hou, Y., Li, X., Liu, W., & Li, Z. (2013). Seasonal Dynamics and Habitat Selection of Ruddy Shelduck (Tadorna ferruginea) (Anseriformes: Anatidae) in Alpine Wetland Ecosystem of Southwest China. Acta Zoologica Bulgarica, 65(4), 469-478.

[12]  The Royal Society for the Protection of Birds. (n.d.). Land Management for Wildlife: Common Crane. Retrieved from

http://www.norfolkcranes.co.uk/documents/Craneadvisorysheet.pdf

[13]  Campbell, C. S., & Ogden, M. (2005). Constructed Wetlands in the Sustainable Landscape (X. Wu, Tran.). Beijing: China Forestry Publishing House.

[14]  Wang, R., Fujiwara, K., & You, H. (2002). Theory and Practices for Forest Vegetation Restoration: Native Forest with Native Trees-Introduction of the Miyawaki's Method for Reconstruction of "Environmental Protection Forest (Ecological Method to Reforestation)". Acta Phytoecologica Sinica, 26(S1), 133-139.

[15]  Peng, S., & Hu, X. (2017). Ecological planning and design led by natural forces—Taking Wuxi Taihu Lake Ecological Expo Park conceptual planning as an example. Journal of Green Science and Technology, (1), 56-60.


参考引用 / Source:

Zhang, L., & Zhang, J. (2020). Wetland Park Design for Habitat Restoration—Case Study on the Qinghua Wetland in Baoshan, Yunnan Province. Landscape Architecture Frontiers, 8(3), 90-101. https://doi.org/10.15302/J-LAF-1-030016


编辑 | 田乐

翻译 | 田乐

制作 | 吕童


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