胡 敏,蒋启波,高 磊,尹 渊,张照亮,余先怀,邱 玲,袁 嘉
(1.重庆千洲生态环境工程有限公司,重庆 400050;2.重庆梁平区湿地保护中心,重庆 405225;3.重庆大学 建筑城规学院,山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆 400030)
小微湿地是指全年或部分时间有水、面积在8 hm2以下的近海和海岸湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地及宽度10 m以下、长度5 km以下的河流湿地,可分为自然型及人工型两大类。自然型小微湿地是自然演变形成的,主要包括小湖泊、河湾、池塘、沟渠、坑塘、季节性水塘、壶穴沼泽、春沼、湫洼、湿洼地、溪流、泉眼、丹霞湿地等[1]。自然型小微湿地具有面积小、生物多样性丰富、梯度变化较大和环境变化反应敏感的特点。随着小微湿地的生态服务功能被更多的人认识,其保护、修复与利用也越来越受到地方政府的重视,各地区纷纷开展小微湿地的建设工作。
小微湿地的概念近几年才提出,对小微湿地的基础研究、设计、施工方法等尚无较为成熟的案例经验,同时也还没有相关建设的技术指南。因此,小微湿地的设计及实践探索就显得尤为重要。伴随着乡村振兴工作的开展,重庆梁平区政府在梁平竹山镇猎神村进行小微湿地示范工程建设,以此加快推进小微湿地的保护、修复及利用的探索,对于改善乡村生态环境质量及提升景观品质具有重要意义。本文以梁平区猎神村的梯塘小微湿地为例,对小微湿地的设计和实践进行了初步探索,以期为小微湿地保护修复与可持续利用提供参考和借鉴。
竹山镇猎神村位于梁平区西部,地处明月山·百里竹海景区腹地。竹山镇区域主要山脉为明月山脉,是典型的喀斯特地貌,属暖湿亚热带季风气候,镇域海拔600~1 200 m,年平均气温18℃。猎神村距离梁平城区29 km,面积6.4 km2,辖4个村民小组,总人口450户1 260人。全村森林面积533.33 hm2,其中成片竹林400 hm2,森林覆盖率84%,2019年人均纯收入26 756元,是全国乡村治理示范村、市级乡村振兴综合试验示范村、市级智慧旅游示范村、市级文明村。研究区域位于猎神村村委会西南侧,占地面积约3.76 hm2。该区域主要面临问题如下:
研究区域是典型的低山丘陵地形,三面环山,中间为槽谷,如图1所示。在雨季,山体汇集的雨水沿地形顺势而下。在设计红线范围内,最低点高程为735 m,最高点高程为771 m,垂直高差达36 m,平均坡度达5.29°,坡降较大,洪水陡涨陡落,猎神村村落受到较大山洪威胁。
图1 研究区域周边环境概况示意图Fig.1 Sketch map of the surrounding environment of the study area
早期当地村民为了蓄水用于农业灌溉,修筑土坝将山水拦截,形成堰塘,如图2所示。但由于筑坝未考虑水体的连通性及流动性,同时植物种类缺乏,整体水文交换能力和自我更新能力较差。据现场调查,场地水体呈劣Ⅴ类,整体水环境较差。
图2 猎神村小微湿地建设前现场情况Fig.2 Site conditions before the construction of small and micro wetland in Lieshen Village
场地所处的地理环境决定其应该具有洪水调蓄、生产服务及乡村文化属性,但人为改造后的现有场地功能较为单一,生态服务功能不理想。根据现场考察,现有土地裸露,未起到较好的洪水调蓄功能。同时,由于缺少植被覆盖,场地显得较为杂乱,不论在生产服务方面,还是在乡村风貌改善方面,都未发挥其应有的生态服务功能。
山地小微湿地的生态修复是通过对空间要素的解析和重建来完成对小微湿地空间结构的调整和重构,从而促进小微湿地功能的优化提升。如何在“山、水、林、田、湖、草、村”生命共同体格局下,通过小微湿地的空间重构和功能重构,实现山地地区“生产-生活-生态”的有机统一[2],促进山地区域综合发展,是当下生态修复的重要研究课题。
猎神村梯塘小微湿地秉承“师法自然”设计理念,强调场地自我修复能力,在“自然修复为主、人工促进为辅”的前提下,将场地看成一个整体的生态系统,对场地进行空间重构与功能重构,打破现有的空间布局,建设小微湿地群,通过场地的自我设计机制、协同进化机制及互利共生机制[3],重新赋予场地新功能,建设多功能梯级塘+立体农业复合系统、湿地经济塘、多功能梯级塘+生命花园+生境塘等小微湿地模式,全面提升场地生态服务功能(图3)。
图3 山地小微湿地生态修复技术框架Fig.3 Technical framework for ecological restoration of small and micro wetlands in mountainous areas
小微湿地生态修复空间重构是一项系统工程,涉及内容广泛、内涵丰富,具体构建方法是对场地进行三维空间划分,在横向、竖向、纵向上进行优化设计。横向上,进行几何形态优化,依等高线布局大小不同的湿地塘,重塑塘基;竖向上,塘内部增加微地形,营建深浅塘相结合的模式;纵向上,顺应山地地势,依山而下,构建梯级塘结构(图4、图5),并重建水系结构,形成可储水、放水的水系结构,尽量用天然降水维持小微湿地环境。
图4 梯塘小微湿地设计效果图Fig.4 Design effect drawing of terrace pond small and micro wetlands
图5 梯塘小微湿地设计剖面图Fig.5 Design section of terrace pond small and micro wetlands
小微湿地生态修复功能重构是基于场地自我修复的前提下,通过整合场地要素,调整场地结构,赋予并增加场地功能,同时对其要素、结构和功能进行串联重组,以实现场地“要素-结构-功能”的优化[4]。空间重构是功能重构的基础,因为小微湿地生产、景观要素的重构是建立在空间载体上的。猎神村小微湿地原有场地功能单一,在本设计中,对场地进行重新规划设计,借鉴传统农耕智慧,对场地赋予更多的功能,包括科学研究功能、科普宣教功能、生态保育功能、生态产品产出功能、景观游赏功能等。
按照清场—放线—地形重塑的工法流程,开展地形塑造工作。现场梳理完成以后,开展地形塑造放线工作,利用小型挖掘机完成整体地形塑造(图6、图7)。地形塑造既包括对场地整体宏观形态的梳理,形成沿等高线分布的梯级塘,同时也对微观地形进行塑造,包括构建深浅不一的梯级塘,塘内部堆砌高度不一的地形,丰富场地异质性。此外,采用人工砌筑的方法,对塘基进行手工加固,形成手作步道,达到构建生物生境及有效管护的功能。
图6 梯塘小微湿地地形塑造施工Fig.6 Terrace pond small and micro wetlands terrain shaping construction
图7 梯塘小微湿地地形塑造完成后的情况Fig.7 Situation of terrace pond small and micro wetlands after the completion of terrain shaping
山地小微湿地水系营建是通过充分利用山地地形,合理布局梯塘和沟渠,对场地内部梯塘各地貌单元进行水系连通来实现的。设计根据地势,自上而下形成一个集引、蓄、灌、排功能于一体的连贯完整的水生态系统[5](图8)。场地中的每一个塘既是一个蓄水结构,也是一个排水单元。雨季时,梯塘内多余的雨水会顺着地势从沟渠排走,最终排放到外部湖体;旱季时,上部较大的蓄水塘可以为场地补充水源,以维持各塘内部水生植物生长。水系连通使各个梯塘之间的物质流、能量流和信息流的交换成为可能,从而提高了整个水生态系统的承载力,良好的水系营建是提高小微湿地生态服务功能的重要保障。
图8 梯塘小微湿地水系营建示意图Fig.8 Water system construction of terrace pond small and micro wetlands
植物种植是在遵循自然生态规律和景观生态学原理的前提下,对植物进行严格筛选,杜绝外来入侵物种植物运输到项目地时要降低到场植物的失水率,以提高植物的成活率。小微湿地内的栽植植物包括沉水植物、浮水植物、挺水植物,塘基上主要种植草花植物和少量小型乔灌木。本研究选用的湿地植物既考虑了植物的适应性和景观价值,同时也考虑其经济利用价值[6],包括金鱼藻、黑藻、菹草、千屈菜、水葱、灯心草、菱角、萍蓬草、荇菜、水罂粟、慈姑、茭白、莼菜、菖蒲、水芹菜、荸荠、香蒲、泽泻、雍菜等。
2019年3月开始梯塘小微湿地建设,施工前,场地杂乱,水质不佳,景观面貌差。建设完成以后,场地植物生长良好,水质得到较大改善,物种越来越丰富。目前所设计的山地梯塘小微湿地系统,塘内部水生生物群落内的不同类群之间、各生物类群与环境因子之间,已经构成稳定的小微湿地生态系统,发挥着良好的储蓄水分、控制雨洪、净化污染、调节微气候、提供生物栖息地等生态服务功能。
(1)景观品质优良
梯塘小微湿地建成一年来,景观品质优良,山地梯塘小微湿地立体景观特色明显(图9),为猎神村乡村生态旅游提供了优良的风景资源。
图9 景观品质优良的山地梯塘小微湿地Fig.9 Mountain terrace pond small and micro wetlands with excellent landscape quality
(2)水质改善
通过水质监测分析,水体的自净能力逐步提升,水质逐渐变好(图10),场地水质已达Ⅲ类水标准,为水生昆虫提供了良好的栖息环境。
图10 水质良好的梯塘小微湿地Fig.10 The terrace pond small and micro wetlands with good water quality
(3)生物多样性提升
通过对场地的科学保护、修复和促进,逐步恢复生态功能,完善生态系统,为动植物提供良好的繁衍、栖息场所,从而提高了生物多样性,丰富湿地景观资源和当地生物多样性[7]。此外,通过积极地招引和合理地引进等措施扩大动植物的种类和数量,也提高了场地生物多样性(图11)。后期监测数据表明,目前梯塘小微湿地内的水生无脊椎动物已达50余种。
图11 生物种类多样的梯塘小微湿地Fig.11 The terrace pond small and micro wetlands with diverse species
(4)湿地经济效益提升
在梯塘小微湿地里种植具有经济利用价值的水生蔬菜,并搭建瓜果棚架,形成复合型湿地生产基地(图12)。同时通过让游客体验乡村生活,并参与农事、了解风土人情来拓展湿地农业观光产业,带动乡村民宿发展,全面提升乡村社会、经济及生态效益[8]。
图12 复合型山地小微湿地产业体系Fig.12 Industrial system of complex mountain small and micro wetlands
本文基于“要素-结构-功能”的研究思路和分析范式,对山地小微湿地生态修复进行了初步探讨。山地小微湿地不仅是一个湿地单元,更是一个完整的生态系统。设计顺应山地空间,提出空间重构和功能设计的修复方式,借助传统山地生态智慧,结合“小微湿地+”模式[9],尊重自然,引导自然做工。通过地形塑造、水系营建、植物种植来实现山地小微湿地的生产空间、生活空间和生态空间结构的优化,从而促进其功能的分化和提升。
截至目前,研究区域的小微湿地内蛙鸣鸟叫、蝶舞蜓飞,自然给予了山地小微湿地美丽的生态馈赠。梁平猎神村山地小微湿地的设计与建设,创造了生态产业与湿地保护协同共生的山地湿地生态经济单元,丰富了动植物多样性,提升了乡村人居环境质量,并带动了周边乡村经济发展[10],真正实现了产业兴旺、生态宜居的目标,从而全面助推乡村振兴。
中国拥有大量的山地区域,建设山地小微湿地,有利于山地水源涵养及水土保持[11],同时发挥调蓄洪水、净化水质、维持生物多样性、改善区域生态环境等重要生态服务功能[12]。山地小微湿地的修复应与建设美丽中国相结合,探索乡村振兴的新模式,以保护和改善生态环境,促进生态文明建设。