城市大型蓝绿空间生物多样性恢复——以北京南苑森林湿地公园为例

牛铜钢 郝 硕 闻 丞

1 中国城市规划设计研究院 北京 100044

2 北京当代科旅规划设计有限责任公司 北京 100044

3 北京镜朗生态科技有限公司 北京 100091

城市扩张改变了原有的自然生态系统,生物多样性被严重影响,但城市同样拥有适应其复杂环境的物种,并且能够通过多样化的栖息生境吸引新物种前来定居[1]。城市大型蓝绿空间作为城市生态系统中典型的半自然斑块,是城市生物多样性的核心区[2-3],多位于城市主城区边缘或近远郊,邻接的城市环境复杂多样,呈现出多类型生境镶嵌的特点,较大的面积以及较高的生境多样性是生物多样性的基础[4]。 《北京城市总体规划(2016—2035年)》提出全市构建“一屏三环五河九楔”的绿色空间结构[5],南苑森林湿地公园就是其中城市公园环的重要组成部分,也是北京南中轴上的大型蓝绿开放空间。因此,对城市蓝绿空间开展生物多样性调查、生境恢复和栖息地建设,提高以本土植物和野生动物为核心的生物多样性[6],是提升其生态价值的重要途径[7]。本文基于南苑地区历史自然环境和场地现状,开展场地内生物多样性调查,筛选目标物种,营造适宜目标物种的栖息地,并结合实施经验针对工程施工、管理养护提出建议。

1 研究区概况

北京南苑森林湿地公园位于南四环外、南中轴两侧,总面积17.5 km2,自古地势平衍、百泉涌流,孕育了丰富的植被和多样的生境[8-9]。公园现状植被覆盖率较高,主要包括人工林和次生草地,但质量普遍较差。林地存在树种单一、群落层次单一、植株间距密、林地生境类型单调等问题,次生草地多被频繁人为干扰,以旱生先锋植物为主。现状土壤情况存在肥力低下、建筑渣土含量高、局部存在不透水层的情况。现状水源较为充足,但湿地面积占比小,水生态系统质量不高,生态功能退化严重。

2 现状生物多样性调查

本文采用样线调查法对植物、昆虫以及鸟类的数量和空间位点进行调查[10],其中植物调查样线长度4.11 km,昆虫调查样线长度5.56 km,鸟类调查样线长度5.36 km；同时对现状生物栖息地分类及分布进行摸查,以求完整覆盖到现状尚存生物栖息地。

2.1 植物

南苑森林湿地公园植物较丰富,共调查植物72种,隶属32科62属,包括14种落叶乔木、18种落叶灌木、35种草本植物和5种水生植物。乔木主要包括榆树(Ulmus pumila)、国槐(Styphnolobiumjaponicum)、毛白杨(Populus tomentosa)、旱柳(Salix matsudana)和臭椿(Ailanthus altissima)等,出现频率最高的落叶乔木为国槐。草本植物形成以抱茎苦荬菜(Crepidiastrum sonchifolium)、黄花蒿(Artemisia annua)、茵陈蒿(Artemisia capillaris)、小蓬草(Erigeron canadensis)、狗尾草(Setaria viridis)、葎草(Humulus scandens)、藜(Chenopodiumalbum)、朝天委陵菜(Potentilla supina)、芦苇(Phragmites australis)等为优势种的群落,覆盖大部分地表,呈现为典型的强烈人为干扰下的次生植被。另外还有部分城市绿化树种,主要包括油松(Pinus tabuliformis)、侧柏(Platycladus orientalis)、国槐、白蜡(Fraxinus chinensis)、银杏(Ginkgo biloba)、山桃(Amygdalus davidiana)等。

2.2 昆虫类

本次调查共计得10种鳞翅目昆虫,包括9种蝴蝶(约占北京平原地区蝴蝶种类的1/3)和1种蛾类。调查共计得8种蜻蜓,其中差翅亚目6种,均翅亚目2种。调查场地有3处水体,蜻蜓目昆虫多在这些区域记录到。蜻蜓目昆虫多为较常见的种类,均翅亚目的种类较少,其原因可能是利于沉水植物和浮叶植物生长的湿地区域较少。

2.3 鸟类

调查共计得24种鸟类,包括国家二级保护鸟类1种(红隼Falco tinnunculus),北京市一级保护鸟类4种(大斑啄木鸟Dendrocopos major、黑卷尾Dicrurus macrocercus、灰喜鹊Cyanopica cyanus、普通楼燕Apus apus),北京市二级保护鸟类9种(白头鹎Pycnonotus sinensis、戴胜Upupa epops、黑尾蜡嘴雀Eophona migratoria、红尾伯劳Lanius cristatus、家燕Hirundo rustica、金腰燕Hirundo daurica、绿头鸭Anasplatyrhynchos、四声杜鹃Cuculusmicropterus、小Tachybaptus ruficollis),在迁徙季节可记录到蓝喉歌鸲(Luscinia svecica)、红喉歌鸲(Luscinia calliope)、红胁蓝尾鸲(Tarsiger cyanurus)、红胁绣眼鸟 (Zosterops erythropleura)、黄雀 (Spinus spinus)、小鹀 (Emberiza pusilla)和白鹡鸰(Motacilla alba)等10种。24种鸟类中以林地作为栖息地的鸟类种类居多,且相当种类需要较为成熟的林地或大树。南苑森林湿地公园较为缺乏水鸟,但仍然记录了北京较为常见的3种——小、绿头鸭和夜鹭(Nycticorax nycticorax),如能在此场地恢复一定面积水面,完善水生态系统,将会吸引更多水鸟前来栖息。

2.4 生物栖息地

现状栖息地主要包括稀树草地、灌丛、林地、坑塘以及河渠湿地。稀树草地和灌丛均是典型的受人为频繁干扰的次生植被,植物和动物物种均为常见种；林地多为早期建设的平原造林,植物物种丰富度不高,群落结构简单,鸟类物种较少；坑塘因水源缺乏,已退化为以先锋植物覆盖的草地；水系因人工驳岸建设,栖息地质量一般,鳞翅目、蜻蜓目昆虫以及鸟类种类均较少。现状一些树龄达30年以上的大树集中区域以及近水草地,鸟类聚居较多。总体来讲,现状栖息地类型较少,且普遍质量不高,现有坑塘、河渠、植被等资源具备栖息地提升的基础。

2.5 目标物种筛选

选择具有生态代表作用的目标物种,该目标物种能在栖息环境、空间范围代表其他物种,且能运用生境资源进行生存和繁衍,并形成栖息地[11]。目标物种筛选以现状生物多样性调查结果为基础,参考历史上南苑地区记载的依赖森林湿地生存的代表性物种[12-14],如珍稀水禽有海东青(Falco rusticolus)、乌雕(Aquila clanga)、苍鹰(Accpoiter gentilis)、白鹞(Circinae aeruginosus)、天鹅(Cygnus)、雉(Phasianuscolchicus)、朱鹭(Nipponia nippon)等28种,兽 类 有 麋 鹿(Elaphurus davidianus)、獐(Hydropotes inermis)、鹿(Cervinae)、狼(Canis lupus)、狐狸(Vulpes)等10余种。

与该区自然环境相似的南海子地区(属大南苑一部分)在2014—2018年的监测物种共计156种鸟类,其中国家II级重点保护鸟类16种,多数为南苑地区历史上的常见鸟类,如绿头鸭、白腰草鹬(Tringa ochropus)、斑嘴鸭(Anas zonorhyncha)、苍鹭(Ardea cinerea)、鸿雁(Anser cygnoides)、鸳鸯(Aix galericulata)、黄腰柳莺(Phylloscopus proregulus)、小、红隼、灰鹤(Grus grus)、东方白鹳(Ciconia boyciana)等[15]。

综上,筛选现存和潜在的19种指示性物种作为目标物种,包括鸿雁、鸳鸯、绿头鸭、苍鹭、乌雕、鹗(Pandion haliaetus)、红隼、游隼(Falco peregrinus)、白尾鹞、日本松雀鹰(Accipiter gularis)、苍鹰、雉鸡、四声杜鹃、黑枕黄鹂(Oriolus chinensis)、麋鹿、梅花鹿(Cervus nippon)、狍(Capreoluspygargus)、岩松鼠(Sciurotamias davidianus)、蒙古兔(Lepus tolai)。

3 生境系统规划设计

3.1 生境系统布局

恢复城市蓝绿空间生物多样性应立足于现状条件,充分利用现有地形、水系、植被等资源,对标历史自然环境以及同区域内较好的其他栖息地；结合目标物种的觅食、防御和筑巢等需求,采取人工促进自然恢复的方式,重建以本土植物为主的地带性植被；预留无人扰动的自然恢复保育区,营建适宜于目标物种的生存繁衍环境,构建多样化的野生动物生境系统[16]。公园总体以现有林地为基础恢复森林基底,丰富植物物种和群落结构,保留并恢复高覆盖度的草地；以历史上的湖泊区域为核心恢复湿地水域,增加河溪、池塘,丰富湿地类型,形成水域、湿地、灌草、森林4大类11小类从水域到陆域的梯度生境体系(图1)。

图1 南苑森林湿地公园生境系统规划

3.2 生境营造设计

3.2.1 开阔水域

开阔水域是雁鸭类水鸟的栖息地,恢复完善的水生生态系统是关键。设计要点包括:1)恢复开阔水面,水深平均约2～2.5 m；枯水期保证约1/5水面的水深大于2 m,满足水生动物越冬需求。2)分析水动力特征,模拟水流过程,增加补水口,促进水体流动,保障水体水质。3)应用沉水植物,如轮叶黑藻(Hydrilla verticillatavar.rosburghii)、菹草、眼子菜 (Potamogeton distinctus)等营建净化水质的水下森林；应用挺水植物和湿生植物,如茨姑(Sagittaria trifoliavar.sinensis)、泽泻 (Alisma plantago-aquatica)、香蒲(Typha orientalis)、扁秆藨草(Bolboschoenus planicalmis)、水蓼(Polygonum hydropiper)等丰富岸线；应用覆盖水面比例不超过20%的浮叶植物,如菱(Trapa bispinosa)、荇菜(Nymphoides peltatum)、 荷花 (Nelumbonucifera)、 睡莲(Nymphaea tetragona)等构建完整水生植物群落,为蜻蜓目昆虫提供优良的栖息地[17]。4)投放底栖动物和鱼苗,丰富水生动物种类,为水鸟提供食物,形成完整食物链。5)利用水面、湿地、草甸形成长约1000 m、宽300～500 m的开敞空间,预留未来可能出现的大型水禽如鸿雁、天鹅、白额雁(Anser albifrons)等的起降航道。

3.2.2 河溪池塘

河溪池塘丰富公园水生生境,水系形态、水深、岸线类型、岸线植被是影响其生境质量的关键因素。设计要点包括:1)营造浅滩和深潭交替的河床,保障浅滩在枯水期不断流,深潭在枯水期水深大于1 m。2)岸线采用缓坡草地、缓坡灌丛、光滩、低草浅滩、陡坡灌丛、陡坡密林、置石驳岸等多种类型；缓坡坡度小于1:5,陡坡岸线可采取置石、枯木或者木本乔灌木护岸。3)采取围石堰、生态鱼巢等河道生态工程措施,营造水生动物栖息地。4)岸线乔灌木遮荫率大于50%,可以降低夏季浅水区域水体温度,提供水生动物部分食物来源[18]；密林和灌丛岸线以食源木本植物为主,乔木可选择桑(Morus alba)、白蜡、丝棉木(Euonymus maackii)、榆树、旱柳等,灌木可选择水栒子(Cotoneaster multiflorus)、枸杞(Lycium chinense)、天目琼花(Viburnum opulus var.calvescens)、金银木(Lonicera maackii)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)等。5)池塘区域浮叶植物覆盖水面比例不超过15%；挺水植物在丰水期水深0.5 m以内种植,营造适合鸳鸯、绿头鸭等游禽栖息的环境。

3.2.3 浅滩及矮草草甸

浅滩及矮草草甸分布于水体边界或低洼地,适应土壤水分条件的季节性变化,是涉禽、游禽、鱼类、两栖类、浮游动物、软体动物的重要栖息环境。浅滩坡度、土壤类型、植物物种是影响栖息地质量的因素。设计要点包括:1)设置部分坡度小于2%的岸线,结合水体消落带形成较宽滩地,水深不大于0.3 m[19]。2)低洼地使用黏性土壤,以保持较高的含水量,形成季节性湿地。3)矮草草甸零星种植柳树、丝棉木、桑树、红瑞木(Cornus alba)等耐湿乔灌木,郁闭度小于0.1。4)滩地恢复北京本土种子量大的湿生植物群落,不再新植乔灌木,恢复为鱼类的产卵场、两栖类和涉禽的栖息地。5)浅滩处主要应用苔草属(CarexL.)、莎草属(CyperusL.)、水蓼、稗(Echinochloa crusgalli)、花蔺(Butomus umbellatus)、灯心草(Juncuseffusus)等草本植物,以及眼子菜、水毛茛(Batrachium bungei)等浮叶植物；矮草草甸可应用蒲公英(Taraxacummongolicum)、委陵菜、车前草(Plantago depressa)、野大豆(Glycinesoja)、草地早熟禾(Poa pratensis)、白茅(Imperata cylindrica)等植物。

3.2.4 高草湿地

高草湿地主要由高度在1 m以上的湿生或挺水植物构成,成片分布在河流两岸或者水深0.5 m以内的水域内,高草湿地可以作为白尾鹞、鸿雁等鸟类的栖息场所,随着生境恢复以及公园管理逐步完善,还可适当引入麋鹿、狍子等大型哺乳动物。设计要点包括:1)建群种主要以生长强健的芦苇、香蒲、菖蒲(Acorus calamus)、水葱 (Scirpus validus)、球穗莎草 (Pycreus flavidus)等为主,能适应水位季节变化和多类型土壤；2)依据建群种的不同丰富伴生物种,可选择荆三棱(Bolboschoenus yagara)、两栖蓼(Polygonum amphibium)、稗、灯心草、莎草属、苔草属等湿生植物,以及眼子菜、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)等浮水或沉水植物；3)控制高草湿地的生长区域,避免侵占浅滩和矮草草甸；4)局部可团状栽植耐湿乔灌木,如旱柳、丝棉木、枫杨(Pterocarya stenoptera)等,郁闭度宜控制在0.1左右,作为鸟类驻足点。

3.2.5 草地及灌丛

在林地边缘、林间空地、山体陡坡面,以及土壤贫瘠的拆迁地块恢复草地和灌丛生境。乔木郁闭度0.2左右,营造昆虫栖息地,同时为蒙古兔、雉鸡等草栖动物提供觅食场所。设计要点包括:1)采用双子叶植物和禾本科植物混播的方式恢复草地,可应用蒲公英、委陵菜、车前草、野大豆、紫花苜蓿(Medicago sativa)、地黄(Rehmannia glutinosa)、米口袋(Gueldenstaedtia verna)、大花野豌豆(Vicia bungei)、野胡萝卜(Daucus carota)、独行菜(Lepidium apetalum)等；2)游人可进入的活动草地以耐践踏的低矮缀花草地为主,兼顾观赏性的草地可混播一二年生和宿根花卉；3)林窗内灌草丛受干扰少,以食源蜜源植物为主,适当加大早春和冬季挂果的树种,弥补食物缺乏季节的取食需求,可应用苹果属(Malus)、山楂(Crataegus pinnatifida)、枸杞、金银木、小叶鼠李(Rhamnus parvifolia)、毛樱桃(Cerasus tomentosa)等。

3.2.6 疏林地

在立地条件较差的区域控制乔木种植密度,营造具有垂直复层结构的疏林地,成林后郁闭度0.5左右。设计要点包括:1)自然式组团栽植野生动物取食和掩蔽的灌木和草本植物,如雪柳(Fontanesia fortunei)、接骨木(Sambucus williamsii)、三裂绣线菊(Spiraea trilobata)、小紫珠(Callicarpa dichotoma)、猬 实(Kolkwitzia amabilis)、风 箱 果(Physocarpus amurensis)等；2)选择耐贫瘠树种,合理混交豆科与非豆科固氮植物,促进林地生长；3)应用鳞翅目昆虫寄主植物,除场地内现有的蒿属(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceae)等植物之外,还可应用二月兰(Orychophragmus violaceus)、白车轴草(Trifolium repens)、早开堇菜(Viola prionantha)、夏至草(Lagopsis supina)、地 黄、蛇 莓(Duchesnea indica)等乡土植物。

3.2.7 密林地

抚育现有林地,并在立地条件较好的区域新植混交林,形成密林生境,营造黑枕黄鹂、沼泽山雀(Poecile palustris)、四声杜鹃、日本松雀鹰、苍鹰等鸟类,以及松鼠等树栖动物的栖息地。设计要点包括:1)疏移和抚育现状高密度纯林,引入食源树种,如油松、圆柏(Juniperus chinensis)、银杏、榆树、桑、枫杨、柿树(Diospyros kaki)、元宝枫(Acer truncatum)、杜仲(Eucommia ulmoides)等；2)在山体缓坡和阴坡区域,栽植耐旱耐贫瘠的侧柏、油松、栎类(Quercus)、山杏(Armeniaca sibirica)、黄栌(Cotinus coggygria)、荆条(Vitex negundovar.heterophylla)等植物,以恢复山体植被形成密林,局部增加绣线菊(Spiraea salicifolia)、酸枣(Ziziphus jujubavar.spinosa)等旱生蜜源灌木；3)密林地郁闭度适当控制在0.7左右,以促进复层群落的形成[20]。

4 实施成效及建议

自北京南苑森林湿地公园建设两年多来,野生动物的栖息环境明显改善,生物多样性有较大提升。与建设前相比,作为生境修复质量代表的鸟类由24种增加到81种,隶属于13目34科,含10种水鸟,其中共计47种重点鸟类,包括全球濒危鸟类 1种 (细纹苇莺Acrocephalussorghophilus),近危物种2种 (鹌鹑Coturnix japonica、红颈苇鹀Emberiza yessoensis),国家二级重点保护鸟类7种(云雀Alauda arvensis、赤腹鹰Accipiter soloensis、游隼、红隼、细纹苇莺、红喉歌鸲、蓝喉歌鸲),以及北京市重点保护鸟类44种。因此,生物多样性恢复不仅需要做好规划设计,工程施工和管理养护也是恢复成败的关键,同时还应做好跟踪监测,开展动态评估并及时完善工程建设和公园管养方法。具体建议如下:

1)谨慎的工程施工。尽可能保留场地现状植被,为现有林鸟留下成熟林地,为现有蝴蝶等鳞翅目昆虫保留寄主植物和蜜源植物,保障现存生境的连续性。利用场地内已有植被覆盖的表层土壤的种子库延续现有物种,快速恢复地表植被。在鸟类繁殖季及迁徙季节,控制施工区域和施工强度,减少对其干扰；分片区渐次施工,提供野生动物缓冲过渡区,避免全面开工造成现有栖息地功能中断。

2)人工促进自然恢复。生物多样性恢复是一个长期和复杂的过程,应充分利用自然恢复的力量,避免过度设计,适当设置留白区域,促进植被自然恢复。模拟地带性自然植物群落,促进植被自我演替更新,避免堆砌植物物种。使用人工巢穴或食物等招引措施,结合适当的人工投放,逐步恢复野生动物群落。

3)可持续的管理养护。管理养护是栖息地价值能否持续提高的重要影响因素。可持续的管养措施应在方法、时间、强度等方面区别于一般的城市公园绿地管养措施。比如,控制化学药剂使用,使用生物或物理方法控制病虫害；避免在重要物种繁殖季节开展高强度植物修剪和抚育活动,适当保留草灌和挺水植物,为越冬鸟提供栖息场所；对水体内及岸线植被适当维护,避免单一物种或单一类型植物的过度繁殖；适当控制乔灌木覆盖水平,保障地被层植物生长；控制公园夜间照明强度,避免干扰夜行活动的昆虫和鸟类。

4)长期的跟踪监测。在施工完成后至少5年内,应针对公园内高等植物、鸟类、昆虫、水生生物等进行生态监测,依据监测结果对栖息地建设和恢复措施、养护管理进行评估,并及时进行调整和优化。