姜婧怡 张月明 高煜童
渤海湾湿地是东亚—澳大利亚水鸟南北迁徙的重要驿站,每年广阔的滨海湿地为上百种、数量超过百万只的迁徙水鸟提供优良的中途停歇地和觅食地,使其得以补充继续飞行所需的能量储备[1]。伴随着天津、河北等地区的人类围海造田等建设活动,天然滨海湿地的数量及面积逐年减少,给湿地鸟类带来毁灭性的灾难。北戴河七里海潟湖湿地作为国内仅存的现代潟湖湿地之一,面临着诸多严峻问题。本文以七里海潟湖湿地生态修复研究为例,阐述为鸟类营造良好的栖息地环境的湿地景观设计方法。
七里海潟湖湿地位于秦皇岛北戴河新区昌黎黄金海岸国家级自然保护区内,面积约为20 km2,多年来因筑堤、围垦、养殖等人类活动导致湿地水面不断萎缩,目前潟湖湖盆面积仅存2.3 km2。同时,随着陆源污染物、海产养殖面积和产量的增加,过量的饵料造成水体营养增加,使潟湖的水质污染问题日益严重。
湿地污染已造成湿地生态环境失调、自我调节功能降低、生态环境日趋恶化,七里海潟湖湿地作为鸟类重要的迁徙驿站及栖息地,已不能为鸟类提供足够的生存空间。为全面修复湿地生态系统,管理者启动生态修复工程,拆除潟湖内的养殖池围堰,再通过景观设计重塑湿地本来面貌,为鸟类提供健康生境。
根据鸟类的生态习性及形态特点,可将其分为鸣禽、攀禽、陆禽、猛禽、涉禽和游禽等不同的生态类群[2]。七里海潟湖湿地中鸟类主要为涉禽和游禽等水禽,同时有少量的鸣禽、陆禽和极少数猛禽等。因此设计主要以营建水禽栖息地为主,并根据不同水禽的生活习性和对栖息地的不同要求进行相应设计。
设计之初,与鸟类生存息息相关的各种元素,如食物来源、栖息地等,都要考虑其中。在湿地中栖息的昆虫类、两栖类、鱼类、兽类以及植物都需要受到保护。例如鸟类一般以昆虫或植物为食,因此要选择适合鸟类或昆虫都适合生存的植物种类,进行合理布局,同时还应防范鸟类的天敌,例如蛇、猫或者老鹰等猛禽类。
对于植物来说,其生存的土壤情况,包括种类与肥力,以及排水等因素是最重要的。而影响动物生存的因素不仅包括其周围的植物群落空间,其依赖的食物链、舒适的栖息环境都是决定它们能否在场地内安全长久生存的关键。
湿地景观设计不仅在于打造优美的环境,更重要的是保护湿地内生存的动植物以及维持其完整稳定的生态系统[3]。因此在进行湿地营建之前,应做好以下准备工作:
(1)湿地所处位置的详细资料,包括当地气候条件、植被、土壤、水质情况等。
(2)湿地内重要的保护对象名单。一个湿地内可能存在的生物不计其数,因此在湿地营建之时就应筛选出需要保护的重点对象,并对其采取专门的保护措施。
(3)重点保护对象的详细资料,包括季候情况、存在数量及变化趋势,其所需要的环境条件,包括所需水深、食物,以及如何限制人类活动以对鸟类进行保护的策略和其他需人工手段对栖息地进行维护的方式方法[4]。
(4)建成后长期管理的养护方法及相应法规。据昌黎黄金海岸国家级自然保护区内鸟类资源调查,这里共有鸟类种类19目59科375种。根据其珍稀程度以及地区常见、优势品种,在七里海潟湖湿地研究区域内,选定重要保护对象鸟类37种,包括鹳科、鹭科、鸭科、鹤科、鸻科、鹬科、燕鸻科以及鸥科。根据各种鸟类的生活习性以及在湿地中活动的季节进行整理,为生境设计提供基础依据(图1)。
2. 屏障的渗透性对于风力的影响
3. 西北风时防护林的屏障效果示意图
4. 西北风时防护林的有效种植方式示意图
5. 七里海潟湖湿地潮位示意图
鸟类所需栖息地环境包括几个要素:可以用来阻挡风的保护屏障不仅有利于鸟类生存,对于包括蜻蜓和蝴蝶在内的昆虫都是有益的;植株较高的草本植物及茂密的草地既可作为孕育下一代的温床,又可在觅食者入侵时提供有利的隐蔽空间;浅水区是鸟类最易接近的区域,也是大多数鸟类食物的供应地;减少人类活动的打扰也是鸟类觅食以及繁衍成功至关重要的因素。
大多数动物在遭受大风袭击时行动会受到阻碍,严重时造成体温下降或者物理损害。因此动物经常利用地形或植被作为它们的保护屏障。在湿地营造时,设计师应考虑当地气候因素,尤其是盛行风向,提出减少风力以及大风带来的浪潮对岸滩及水中生物的侵害策略,同时为湿地动物提供保护屏障。
3.1.1 防护林带的作用
大风带来的物理作用影响与其强度有关,挡风屏障可减弱大风造成的影响。浓密的、不可渗透的屏障会使风越过其本身,并在屏障的背风面造成更强力的湍流,该区域的植被成活率也将大大降低。防护林带具有可渗透性,在过滤风的同时还可以吸收风的能量,使穿过防护林带的风在一段距离内以较低的风速通过(图2)。
3.1.2 防护林带与盛行风向
种植防护林带应考虑当地的盛行风向。防护林的种植应采取正确的角度以阻挡盛行风的袭击。
以矩形形状的湿地和盛行西风为例,应将线型防护林种植于湿地西侧。风从西边吹来时,可以为湿地全部空间提供有效的挡风屏障,而当风从西北或西南方向吹来时,防护林可提供的保护空间只有不到50%(图3)。因此对于这样的湿地来说,更有效的防护林种植方法是不止在湿地西侧种植,在湿地北侧和南侧也应种植一段距离的防护林,这样能为湿地提供更多的保护空间(图4)。并且由于保护范围的扩大,将防护林带种植于距湿地留有一定距离的外侧,不会减少防护林的保护效果,还可以为场地提供更多的日照空间,减少阴影对湿地生物造成的影响。
3.1.3 防护林带的组成
防护林带的组成对于遮挡效果很重要。对于冬季风,常绿树是最理想的选择;对于夏季风,落叶树或者常绿落叶组合种植是最有效的,并且具有更好的景观效果。速生树可以在建设初始阶段种植,但场地内植被形成一定规模后要移植出去,以防止防护林过密造成的湍流。在防护林树种选择方面要注意高低植物的搭配,既要有高大的乔木,也要有较低矮的灌木以及草本植被,并且在高大乔木附近的低矮灌木要选择耐阴品种。
6. 湿地水深与生物栖息地关系示意图
3.2.1 水深的影响
水深小于1 m的浅水区域可生存的植物种类丰富多样,这得益于良好的透光性和春季快速回升的气温,沉水植物和挺水植物都可以在此繁衍生息,此区域为两栖动物、无脊椎动物等提供了良好的繁殖地,它们也经常选择水生植物作为庇护场所,它们的尸体也会很快变成有机碎屑,成为其他无脊椎生物的食物,而水中生存的两栖生物又可以这些无脊椎生物为食。
繁茂的植物和丰富的水生动物使浅水区成为水鸟最喜欢的繁殖及生存的栖息地。事实证明,大多数鸟类,包括天鹅、鸭子及涉禽类都很少或根本不会涉足深水区,环境适宜的浅水区可为它们提供充足的食物来源。
在七里海湿地岸线设计中,为保证在潮汐水位变化下鸟类仍有有效驻留空间以及适宜的坡度,设计师分别模拟极端高潮位、平均高潮位、平均海平面、平均低潮位、极端低潮位的岸线情况(图5)设计。
对于大多数湿地环境来说,水深大于1.5 m的区域可利用价值较少,所以在进行湿地设计时,应注意减少深水区的范围(图6)。
3.2.2 岸线设计
浅水区的位置应尽量选择在防护屏障附近,宽阔的有遮蔽的区域更有利于动植物生长,且坡度应尽可能小。对于鸟类栖息地,浅水区、湖泊岸边等位置基本要满足1∶15或更小的坡度来方便涉禽类觅食,对于某些特别的鸟类或其他生物栖息地有时需要1∶50甚至1∶100的坡度才可满足其生存需要。
在小于1 m水深且坡度超过1∶15的无遮蔽岸滩易受到波浪侵蚀,而宽广且坡度较平缓的岸滩会逐渐消减波浪的力度,更能抵抗波浪的侵蚀力。
岸滩形式可以通过设计来增加其遮蔽度。其长度应尽量增加,形式应尽量曲折化,利用曲折的岸滩形成一个个的“港湾”,这些避风港的尺寸尽量大于2 m×2 m,以10 m×10 m为最理想。这样每一个避风港可容纳更多的水生植物及动物,为鸟类提供更大的觅食空间和繁殖空间,又具有较强的抗侵蚀能力(图7)。
3.2.3 安全岛设计
安全岛是远离陆地、被水体包围的岛屿或滩涂,也是鸟类筑巢的首选位置。究其原因:一是安全岛与陆地上的栖息地相比,受人类活动的影响更小,而且不易被陆地上的鸟类天敌捕食;二是出于遮蔽性的考虑,安全岛的背风面可以提供更舒适的栖息及进食环境,这对鸟类繁衍后代尤为重要。决定安全岛是否对鸟类真的安全的因素包括位置、尺寸形状等。
7. 湿地岸线优劣示意图
8. 安全岛形状优劣示意图
安全岛应远离陆地,以防止人类对鸟类栖息地的打扰以及陆地上捕食者的猎杀。安全岛间的距离也应尽量增大,给鸟类更多的安全感。在以游客游览为主的地方,安全岛的位置可适度靠近岸边,并提供观赏点,但是仍应注意对鸟类最重要的休息区和进食区的遮蔽。
安全岛的面积小至100 m2,大至0.1 hm2较为理想,也更容易管理,而且几个分散的面积较小的安全岛比等面积的一个大型安全岛可容纳更多的鸟类栖息。
安全岛适宜分布在陆地有遮蔽屏障的浅水区,方便鸟类在周围觅食筑巢。如果没有遮蔽屏障,安全岛应直接设计成可以为鸟类提供遮风挡雨的庇护场所。在岛的迎风面种植小灌木或者较高的草本植物,如芦苇、香蒲等,这样其背风面便可为鸟类提供庇护。环形、马蹄形以及十字形的安全岛都是较为理想的形状(图8)。
但要注意的是,在安全岛上不可种植高大乔木,虽然挡风效果更好,但是却容易成为以鸟类为食的猛禽类的瞭望台,将生存湿地的鸟类暴露于危险之下。
植物材料的选择涉及到营造良好的鸟类栖息环境,包括作为鸟类食物来源的食用植物以及可以为鸟类做庇护的起到遮挡性的植物。另外要结合场地内的原生植物,以及考虑到七里海潟湖湿地自身条件,适合场地生存的盐生植物也应纳入选择。结合湿地中筛选出的核心恢复鸟类品种(图9),研究其所需栖息环境并进行归类,得出场地需要的六种栖息地类型,包括树林、灌草湿地、浅草湿地、泥滩、沙滩以及水面,涉及到的植物类型包括水生植物、草本植物以及乔灌木三大类。
3.3.1水生植物
丰富多样的湿地植物对湿地中生长的各类生物形成的食物链至关重要,不仅为各种类生物提供直接食物来源,也为无数微生物、无脊椎动物和鱼苗等提供赖以生存的庇护场所。
各类水生植物对于湿地环境都有着积极的影响。沉水植物是水生生物食物链的基础,加上被冲刷或被吹进陆地的植物残骸,提供了整个水生动物赖以生存的食物来源,许多以植物的根、茎、叶为食物的素食类水禽,可直接把沉水植物作为食物。大面积的浮叶植物是十分有效的“波浪减震器”,有助于保护岸滩环境。生长在水面与岸滩交界处的湿生植物根系则为岸滩提供了物理保护措施,不但可使有机物沉淀,其自身也可转化为有机物沉淀下来,以供食腐生物为食。例如摇蚊科植物,在水面下,其根、叶为鱼苗提供庇护;在水面以上,叶面可以作为蜻蜓科的栖息地;开花时,又是蜜蜂、蝴蝶等昆虫的重要花蜜来源。
对于水生植物来说,水深、水位一般是控制植物生长的关键性因素,此外,水体本身的养分情况、基质沉淀物以及pH值都对植物能否健康生长有着重要影响。如沉水植物海菖蒲、黑藻等,一般可生长于水深2 m以下,且水质清澈、透光性强的地方。在养分较高容易造成藻类植物大量繁殖的水域,受光照限制,沉水植物则会生长于距水面更近的地方。
3.3.2 草本植物
草本植物具有重要的水土保持作用,可作为地表水的过滤器,色彩鲜艳的开花植物还可增加湿地的美化效果,又可供养多种昆虫、无脊椎生物生存。
9. 七里海潟湖湿地栖息地核心鸟类类型及比例
选择具体植物种类时通常有两个原则:一是土壤养分。潮湿、肥沃的土壤更适合某些植物快速生长繁殖,如芦苇、千屈菜等,但植物的生长情况也与土壤的pH值、酸碱度有关。二是以场地的目标动物种类作为设计导向。动物对于植物有着特定的偏好,例如植被结构、植物多样性以及植物种类等。如鹅、野鸭更喜欢以低矮嫩芽为主的草地;小型哺乳动物和需要筑巢的鸭类更倾向于较高的草本植物;较高且物种丰富的草地更能吸引昆虫。
3.3.3 乔、灌木
许多动物也依靠树木生存,如蜻蜓、两栖动物等其他湿地生物。进行乔灌木栽植时,应注意以下原则:
(1)场地上原有的树木由于生长年代较长,已成为很多野生动物的筑巢地,而约1/3的林地鸟类习惯于在老树上筑巢,因此原生树木是很值得保护的元素之一。此外,场地上的枯木也应尽量保留下来,让其在原地慢慢腐烂,而不应在湿地建设时被清理。理想的种植设计应尽量恢复原有的林地类型,可使当地野生动物尽快适应新家园。
(2)种植新的乔灌木时尽量选择本地品种。在很大程度上,本地品种的乔灌木可使更多的鸟类及昆虫适应并在此生存。
(3)乔灌木的种类应尽量多样化,才可使场地内更多的生物受益。对于鸟类来说,它们需要一年四季都有源源不断的食物资源供应,特别是在深秋和冬季,没有昆虫作为食物来源的时候,浆果类植物或者植物的种子对于它们都尤为重要。同时,在这种季节,常绿植物可以提供遮风挡雨的可靠庇护。
在种植设计时应考虑植物的两个功能,一是在重要的栖息地屏蔽游人视线,使鸟类不被打扰;二是植物的隔音功能,在人流量大或靠近交通要道的位置种植较厚的防护林带,以减少对鸟类的噪声干扰。
湿地作为陆生生态系统和水生生态系统间的过渡性生境环境,具有重要的生态价值。保护好湿地生境不只是打造优美的环境,更重要的是保护湿地内生存的动植物以及维持其完整稳定的生态系统。在以鸟类栖息地营建为着眼点的生境保护中,应做好充分调查湿地环境要素、保护生物习性等前期工作准备,并应结合保护对象的生存生境条件[5]。在栖息地设计中合理建立保护屏障、水体设计以及植物营造,协调好湿地资源保护与人类活动间的平衡关系,建设生态良好的滨海湿地景观环境。