城市生物多样性恢复途径与实例研究

邓一荣 肖荣波* 黄柳菁 胡慧建 李智山 丁晓龙

1 引言

城市生物多样性是城市持续稳定发展的物质基础，具有保持生态稳定、调节城市气候、降低噪音、净化城市环境等重要的生态服务功能[1-3]。城市是人类主导的半自然生态系统，其生物多样性特征有别于自然生态系统的诸多特征。特别是在城市化进程中，人工生境如水泥路面和建筑等破坏了原有适宜野生生物生存的自然生境，生物赖以生存的生境面积急剧减少且高度破碎化。生境破碎化导致的生境消失和生境退化是生物多样性丧失的重要原因之一[4]。此外，城市化过程伴随着污染物排放造成生态胁迫亦使城市生物多样性面临威胁[5]。改革开放以来，我国经济快速发展，城市化进程不断加快，环境遭受污染，加剧了自然生境面积的不断减少和生境破碎化程度，我国城市生物多样性正急剧减少[6]。在城市生态系统中，如何解决人类发展与生物多样性保护是生态研究者和管理者的研究重点之一。在经济发达的国家和地区比如德国柏林、法国巴黎、日本广岛英国伦敦以及中国香港，城市生物多样性的保护和恢复非常受重视，相关研究与实践已成为生物多样性保护与恢复的成功范本[7]。如德国柏林通过研究提高生境异质性、重视保护本土物种，控制人为干扰等措施来提高城市的生物多样性[8]；在欧洲西南部通过以自然为取向的旅游设施作为策略促进萨尔加多湿地的生物多样性保护[9]。生物多样性水平是城市生态环境建设水平的一个重要标志，开展城市生物多样性恢复研究已成为当前国内外学者关注的热点[10-12]。已有的城市生物多样性规划和建设较多地集中于美化城市景观、改善人居环境以及植物多样性恢复等，而对鸟类、昆虫类等动物多样性的恢复规划关注却十分薄弱。

1 为我国候鸟迁徙的路线图

李智山/1986年生/男/广西人/硕士/助理工程师/广东省环境科学研究院生态环境与土壤修复研究所/研究方向：城市遥感与生态规划(广州 510045)

丁晓龙/1983年生/男/广东人/工程师/华南濒危动物研究所动物生态与恢复中心/研究方向：生物多样性恢复 (广州 510260)

海珠生态城地处广州市中心城区南部，是中心城区生态文化资源最丰富、岭南特色水乡风貌保存最完整的区域。但是随着广州市城市化扩展，其自然生境和生物多样性遭到了严重威胁。在被誉为广州“绿心”和“南肺”的万亩果园内，建设用地面积迅速增加、硬质人工岸线増多、污染物排放水平增加，导致生境日趋破碎化和水质污染等问题突出，生物多样性日益降低。本文主要针对海珠生态城存在的生态问题，通过生境的分区恢复、水环境的改善连通、乡土植被的多样性覆盖、动物多样性恢复等规划措施，以期重建和恢复广州海珠生态城的城市生物多样性，建成以万亩果林湿地为核心，具有岭南水乡魅力的花城、水城、绿城特色生态城市样板区。

2 海珠生态城概况

2.1 自然现状

海珠生态城位于广州中心城区南部，珠江三角洲冲击平原北部，属南亚热带海洋性气候，全年气温较高，湿度大，季风气候突出。区域年平均气温为21.8℃，日极端最高气温为38.7℃，极端最低气温为0℃，年平均相对湿度79%。海珠生态城位于珠江三角洲弱潮河口，潮汐为不规则半日潮,并被珠江前后航道所包围，自然禀赋良好，拥有湖面达50hm2的广州第二大人工湖海珠湖和800hm2的万亩果园，内部密布74条河涌，有广州“绿肺”之称。

海珠生态城是具有重要生态功能的区域：位于东亚国际候鸟迁徙路线上，是众多候鸟越冬的栖息地和“中转站”（图1）；地处南岭森林和南海湿地的交汇过渡区，是重要的“物种交流地”；作为珠三角大都市区绿道和城市绿地系统的核心，具有重要的生态廊道作用。

2.2 生态修复面临的问题

尽管海珠生态城的自然环境有利于生物多样性的丰富，但是随着城市化扩展，其生态环境和生物多样性遭到了严重破坏，正面临着严峻的挑战[13]。

A、自然生境面临威胁：土地开发利用强度高，建设用地占万亩果园面积比例达40%，超过30%的国际警戒线[14]。另外，城市化进程不断侵蚀万亩果园湿地，自1986年至今，万亩果园湿地范围内年均建设用地增长量为48hm2。按照此速度，30年后万亩果园将不再存在。

B、湿地水面率低，水质污染严重：海珠生态城范围内水体受周边地区的生活、农业、工业污水污染，水质情况恶劣，大多为Ⅴ类和劣Ⅴ类水，园内水质环境恶化明显，水污染和湿地生态系统退化等问题阻碍着湿地生物多样性的保护与恢复。果园内存在大量硬质人工岸线，严重阻碍了地水之间生物和能量的交流。

C、生物多样性低，湿地生态功能难以发挥：万亩果园种植的都是龙眼(Dimocarpus longan)、杨桃(Averrhoa carambola.)、黄皮(Clausena lansium )、番石榴(Psidium guajava )等经济树种，受人为干扰严重，植物多样性差，且都已老化严重；记录到的鸟类有5目19科32种，占广东省鸟类种数的6.3%，种类和数量均偏少，缺乏游禽，鸟类大部分为路过鸟类，基本上没有观察到筑巢繁殖情况[15]。

3 生物多样性恢复思路与原则

3.1 恢复愿景

以景观生态学理论和复合种群理论等生态学理论为理论指导，以城市生物多样性保护与恢复为目标，结合海珠生态城实际，拟规划恢复后的海珠生态城植物种类增至150种以上（陆生植物100种以上，湿地植物50种以上），鸟类增至100种以上。参照同纬度国际重要城市湿地，如美国佛罗里达州湿地，其鸟类种类为121种；阿尔及利亚拉塞特2湿地的鸟类为112种；印度奥里萨邦湿地为108种；香港米埔湿地鸟类达115种；海珠生态城接近同纬度国际重要城市湿地的生物多样性水平。

2 湿地恢复功能分区图

3 栖息地修复

3.2 恢复规划思路

恢复规划思路：生境保护为主，在规划阶段划定生境保留地，使其成为城市生物多样性得以维持的基石；以生境恢复为重点，充分利用既有条件进行修复设计；生物多样性合理配置，自然恢复为主，人工后期管理为辅；突出重点，侧重栖息地、食物和干扰控制的规划。

3.3 恢复规划原则

A、尊重和保护自然现状原则：正确处理自然生境保护和生物多样性恢复的关系，恢复并保持完整良好的湿地生态系统。突出重点，侧重栖息地、食物和干扰控制的规划。

B、以生境恢复为重点的原则：以生境恢复为重点进行生境恢复分区、栖息地修复、水环境改善等，改善生境质量为生物多样性恢复提供基石；以乡土物种为基调，科学配置恢复植物群落，完善动植物生态链，形成结构稳定、功能协调的城市湿地生态系统。

C、以问题为导向的原则：重点针对生态城万亩果园湿地不断受到侵蚀，城市生物多样性低等重点问题，通过生境恢复、筛选恢复物种、覆盖种植多样的乡土植被、分区引进恢复动物多样性等规划措施改善和提高生态城的生物多样性。

4 生物多样性恢复规划策略

4.1 生境恢复

4.1.1 恢复目标

针对现有生态问题，通过合理的生境恢复和生态管理整治措施控制点、面源污染，提高区域物种的生境适宜性和生境质量；在物种多样性保护和恢复过程中要统分结合区别对待，针对特定区域的生境特点划分不同的生境恢复区，在同一生境生态恢复区从生境格局和生物多样性的整体性考虑。生境恢复总共3期：一期（两年）后完成湖泊湿地生境恢复；二期（5年）后完成人工湿地、河流湿地、果园草地生境修复，基本完成鱼类、两栖类、水禽等的自然栖息环境修复；三期（10年）后完成滩涂湿地生境修复，为水禽和候鸟提供良好的栖息环境。

4.1.2 生境恢复分区

根据海珠生态城湿地植被生长现状和潮水淹没分析，将规划区域湿地分为5种恢复类型，形成以湿地为主的多元景观元素嵌套，发挥最大的生态功能（图2）。

湖泊湿地：以海珠湖为核心，构建鸟类重要栖息地。

人工湿地：在沥滘污水处理厂北部规划构建人工湿地净水系统，形成生态补水系统。

果园草地湿地：保留优质果树，改造残次林，增加四季蜜源植物；疏浚原有灌溉渠道，在低洼地区适当增加开阔水面，构建果树草地复合湿地。

河流湿地：依托黄埔涌、石榴岗涌等，改造河涌沿岸生境与水环境状况，重点提升河道飞禽栖息地质量。

滩涂湿地：退耕还湿，增加湿地生境面积；营造红树林、果树林、地带性植被，丰富生物多样性。

4.1.3 栖息地修复措施

栖息地是鸟类等动物生活或居住的范围，良好的栖息地环境是恢复动物多样性的决定性因素。湿地植物是湿地生态系统中最重要的初级生产者，在湿地生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用。根据因地制宜和植物本身性状，河岸选择种植芦苇(Phragmites australis)、苦草(Vallisneria natans )、美人蕉(Canna indica )、莎草(Cyperaceae )、荷花(Nelumbo nucifera)、菱(Trapa bispinosa )、芡(Euryale ferox)等湿地植物，为鱼类、两栖类、水禽和候鸟等提供良好的栖息地环境（图3）。通过天然招引和人工放养，抚育和自我繁衍，构成较完善的湿地生态链，恢复湿地生态稳定性和自维持能力。

4.1.4 水环境改善措施

环境污染常常导致生境质量的下降，进而导致生物多样性丧失。水环境质量与湿地恢复建设息息相关，水环境质量已经成为海珠生态城建设中重要的制约因素之一。针对海珠生态城湿地水面率低，水污染严重的现状，提出以下改善措施：

改善目标：经一、二期修复后，水面率增至20%，主要湿地水体水质达到地表水Ⅳ标准，恢复具有岭南水系特色的水生态系统（图4）。

截污纳管：雨污分流，完善区内污水处理设施及配套管网系统；加强面源污染控制，从源头阻断污染问题。

底泥疏浚：对后滘涌、淋沙涌、黄埔涌、赤沙涌等河涌进行生态底泥疏浚，恢复自然水系、湿地和植被，构建“湖泊-河流-滩涂-绿地”复合生态系统。

生态补水：通过黄埔涌北闸及与之相连的水闸，科学配水至黄埔涌、赤沙涌以定期更换河涌水体，实现生态城北部石榴岗涌、后滘涌、海珠湖等水系的生态补水。

人工湿地：结合表面流和潜流式人工湿地，深度处理沥滘污水处理厂的中水，达标后回用于生态城南部河涌的补水。30-50 hm2的人工湿地可实现生态补水0.5×105 m3/日。

退耕还湿：将万亩果园中经济效益较差的农田、果园恢复改造为湿地，疏通果园中的沟渠，配置兼具净化作用的水生湿地景观植物，构造湿地水质净化系统。

生态滞留带：针对果园农业、路面雨水径流等面源污染，设置生态护岸、湖滨植被缓冲地带、低冲击开发等措施促进雨水下渗，截留去除污染物，改善湿地水质。

曝气充氧：针对后滘涌海珠湖广场段等重要河段存在的水体缺氧问题，拟采用曝气充氧手段来改善河道水质。

生态浮岛：针对湖湾及河流弯道易发生水华的状况，采用生态浮床措施，去除水体中氮磷等营养物质。

表1动物关键恢复物种生态需求分析表

表2 湖泊湿地恢复区植物修复指引

表3 人工湿地恢复区植物修复指引

4.2 恢复物种筛选

4.2.1 筛选原则

海珠生态城的恢复物种选择是基于物种区划背景、物种自身性状、区域环境状况和物种应用现状进行综合分析，提出的城市物种选择建议名录，是为区域物种恢复的具体实施者的提供科学指导。本文的恢复物种筛选原则如下：

（1）适地适树原则，以乡土物种和同一气候带的物种为主；（2）生物多样性原则，乔灌草相结合构建多层次植物群落景观，形成良性循环生态系统；（3）体现地域风貌原则，展现体现岭南水乡地域魅力的万亩果园湿地。

4.2.2 筛选结果

根据恢复物种筛选的原则，选定4类关键生态需求动物恢复物种：鹭鸟(Ardeidae)；海鸥(Larus canus)；雀形目林鸟(Passeriformes)、松鼠(Sciuridae)；鸻鹬类(Charadriiforme)、野鸭类(Anas platyrhynchos)、秧鸡类(Rallus aquaticus)（表1）。同时，筛选出海珠生态城内典型分区关键植物恢复物种（图5）。

4.3 区域生物多样性恢复

4.3.1 植物修复分区指引

（1）湖泊湿地恢复区

陆地区至湖泊湿地核心区的水平结构按照陆生植被→湿生植被→挺水植被→浮水植被→沉水植物分布；植物群落的垂直结构按照乔木层+下木层+地被层多层次组合，营造湿地生态系统的完整性和多样性（表2）

（2）人工湿地恢复区

以具高效水体净化作用和景观效果的植物组合为主，配以相应的种植技术和基质，起到净化和美化环境的作用（表3）。

5 典型分区关键植物恢复物种空间分布图

（3）果园草地湿地恢复区

以保留质量较好的果树为主，补植抗逆性较强的岭南特色果树为辅；果园周边营造生态植被沟，果园核心区划分出生态自留带，为小型哺乳类动物提供适宜生境和廊道（表4）。

（4）滩涂湿地恢复区

堤岸引入先锋种白骨壤，营造木榄、秋茄、桐花树、白骨壤向海演替系列，构建红树林生态系统，为鸟类提供觅食场所；内陆以地带性植被群落为主，为鸟类提供栖息地（表5）。

（5）河流湿地恢复区

以辅助鸟类和哺乳类动物觅食为主的植物组合：松果植物+蜜源植物+浆果植物+壳斗科植物（表6）。

4.3.2 动物恢复分区指引

（1）湖泊湿地恢复区

关键恢复物种：鹭科（Ardeidae）、翠鸟科（Alcedinidae）水鸟。

分布型特征：“1+n”聚集分布型。

栖息地恢复规划：控制常水位线两侧3m范围内坡度系数为10左右；水体需要部分区域在水深1.5m；水岸线避免过于平滑，多营造水深小于0.3m的小水湾；营造部分植株高度大于5m、硬度较高的乔木。

食物恢复规划：在湖区种植沉水、挺水和浮水植物，补充大量的鱼、虾、蟹和普通贝类，形成稳定的水生生物链。

续表3 人工湿地恢复区植物修复指引

表4 果园草地湿地恢复区植物修复指引

表5 滩涂湿地恢复区植物修复指引

6 湖泊湿地恢复区动物恢复指引图

7 河流湿地恢复区动物恢复指引图

表6 河流湿地恢复区植物修复指引

干扰控制规划：补种芦苇、香蒲、水草等，设置植物隔离缓冲带；观鸟设施及人行通道要尽量隐蔽；尽量减少栖息地内的人为活动（图6）。

（2）河流湿地恢复区

关键恢复物种：鸥科（Laridae）

分布型特征：“1+n”随机分布型。

栖息地恢复规划：营造石滩、晚绿滩涂等适合海鸥的生境；在河涌边缘水面适当布设浮排或竹竿等设施；在水岸边缘增设围栏。

食物恢复规划：在河涌及两岸放养鱼虾、种植蜜源性植物招引昆虫，补充其食物源。

干扰控制规划：在繁殖期尽量避免人为干扰，适当设置芦苇丛或隐蔽性较高的草地供其繁殖（图7）。

（3）果园草地湿地恢复区

关键恢复物种：林鸟（Passeriformes）、松鼠（Sciuridae）

分布型特征：多物种随机分布型。

栖息地恢复规划：选择具有生态效应的常绿阔叶林作为主体林分，营造不同生态位的生境。

食物恢复规划：增加花蜜吸引昆虫，利于林鸟恢复；种植植核果类或坚果类树种，如榕果（Ficus racemosa）、野芭蕉（Musa balbisiana）、松子（Pine nut）、板栗（Castanea mollissima）等，利于松鼠恢复。

干扰控制规划：营造带刺的茂密灌木林，保持林内相对隐蔽的生境（图8）。

（4）滩涂湿地恢复区

关键恢复物种：鸻鹬类（Charadriiformes）、雁鸭类（Anatidae）、秧鸡类（Rallidae）。

分布型特征：“3+n”聚集分布型。

栖息地恢复规划：降低秋季水位，以扩大晚绿滩涂面积；增加浅水水域面积，为鸻鹬类水禽提供更大的觅食和栖息地；在深水域设置漂浮的小席子。

食物恢复规划：丰富动物的食物来源，包括植物花果、水生生物和无脊椎动物等，构成完成的食物链。

干扰控制规划：规划相当近水区域为禁止游人入内区域，以保证湿地内鸟类稳定的生境（图9）。

5 结论与建议

海珠生态城自然生境有利于生物多样性的保护，但是快速的城市化经常使其生态环境和生物多样性保护面临严峻的挑战，比如自然生境损失导致生境质量下降和生物多样性低等。本文通过以湿地生境修复为重点，改善生物栖息环境，提出因地制宜的生态分区恢复措施，配置合理动植物物种和干扰控制等，为构建完整的生态链，形成稳定、多样化的城市生态系统提供依据。但生物多样性的恢复需要长期不懈的努力才能取得积极成效，为确保生态城生物多样性恢复规划得到进一步完善，提出以下建议：

（1）生态城的生物多样性恢复规划须与整个城市总体规划统一，涵盖区域大环境，才能保障生物多样性恢复规划得到有效实施。探寻生态城湿地与周边非湿地区域之间互利互惠、克服破坏性干扰、相互协调发展的途径，构建和恢复湿地生态系统，提高生态城的生物多样性。

8果园草地湿地恢复区动物恢复指引图

9 滩涂湿地恢复区动物恢复指引图

（2）从环境、社会、经济、自然资源等角度对生态城生物多样性恢复过程进行综合分析评价。建立一整套完整的“规划总体引导指标-建设控制引导指标-微观设计”生态指标控制体系，跨专业整合生态、环境、市政、景观等相关专业，实现对海珠生态城生物多样性建设全过程的管理。

（3）通过对生态城动植物种群数量、生态习性等进行长期动态监测，调查、收集、保护、鉴定、评价生态城动植物的遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，录入数据库，建立生物多样性信息系统，为生物多样性恢复规划中物种的选择和配置等进一步提供基础数据支撑。

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