李冰倫，王文杰，胡遠(yuǎn)滿，劉淼，布仁倉(cāng)*，史思雪，熊在平

1.中國(guó)科學(xué)院森林生態(tài)與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 3.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 4.生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心

城市濕地除提供水源涵養(yǎng)、物種多樣性、地下水補(bǔ)給等功能外，還能為居民提供開(kāi)闊的活動(dòng)空間、優(yōu)美的景觀以及舒適的居住環(huán)境，對(duì)城市建設(shè)具有重要意義[1]。為保護(hù)城市濕地及滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)濕地功能與價(jià)值的需求，與傳統(tǒng)園林理念相結(jié)合的濕地公園應(yīng)運(yùn)而生[2]。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將濕地公園定義為納入城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃且具有濕地生態(tài)功能和典型特征的，以生態(tài)保護(hù)、科普教育、自然野趣和休閑游覽為主要內(nèi)容的公園[3]。

濕地公園中濕地與植物是不可或缺的兩大要素[4]。植物可通過(guò)吸附作用去除水體中的氮和磷[5]，也可以降低空氣中污染物濃度[6]，同時(shí)為動(dòng)物提供棲息地[7]，并增加濕地公園的觀賞性[8]。研究表明，濕地中多樣的植物組合比單一植物在水質(zhì)凈化方面能起到更好的作用[9]，濕地植物的多樣性與生物多樣性成正比[10]。因此，合理的濕地類型與優(yōu)化的植被配置，是濕地公園發(fā)揮良好功能的關(guān)鍵。

選擇合理的濕地與植被類型，對(duì)濕地與植被進(jìn)行重構(gòu)并優(yōu)化，對(duì)濕地公園功能實(shí)現(xiàn)具有重要意義。筆者以北京琉璃河濕地公園為研究區(qū)，從基底修復(fù)及植被配置方面提出濕地生態(tài)要素重構(gòu)的方案，進(jìn)行濕地優(yōu)化及營(yíng)建，以期達(dá)到良好發(fā)揮濕地公園功能的目的。

1 研究區(qū)概況

北京琉璃河濕地公園(116°00′21″E～116°01′44″E，39°36′02″N～39°37′21″N)位于北京市房山區(qū)琉璃河鎮(zhèn)，屬大清河水系，地處大石河的琉璃河段，占地面積為5.3 km2。濕地公園內(nèi)京深公路、京廣鐵路、京港澳高速穿越其中。琉璃河水質(zhì)較差，為GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》劣V類[11]，同時(shí)河道水面較窄，水量嚴(yán)重匱乏。濕地公園內(nèi)植物種類較少且層次單一[12]，景觀多樣性不高，觀賞效果不佳[13]。

作為北京西南地區(qū)的生態(tài)屏障，琉璃河濕地公園生態(tài)功能的發(fā)揮對(duì)提升北京市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。京深公路西側(cè)區(qū)域在琉璃河濕地公園整體規(guī)劃中為濕地科普保育區(qū)，承擔(dān)著凈化水質(zhì)、提高物種多樣性及景觀等功能，選擇該區(qū)域作為研究區(qū)，對(duì)濕地生態(tài)要素進(jìn)行重構(gòu)。研究區(qū)面積為1.96 km2，土地利用類型以旱地為主，面積占比為66.29%，主要種植玉米與小麥；研究區(qū)北部與西南部有部分林地，面積占比為6.88%(圖1)。研究區(qū)內(nèi)原有濕地類型包括河流濕地與庫(kù)塘濕地，河流濕地由流經(jīng)研究區(qū)的琉璃河段形成，面積為0.09 km2，占研究區(qū)面積的4.8%；庫(kù)塘濕地分布較散，在研究區(qū)北部、東南部、西部均有分布。研究區(qū)本底地勢(shì)平坦，整體海拔為10～46 m，利于根據(jù)濕地營(yíng)建需求進(jìn)行基底改造。

圖1 研究區(qū)土地利用類型Fig.1 Landuse types in the study area

2 技術(shù)路線

圖2 研究區(qū)修復(fù)技術(shù)路線Fig.2 Concept map of research area restoration

根據(jù)研究區(qū)的功能定位，以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化功能、物種保育功能及觀賞科普功能為目標(biāo)，修復(fù)與營(yíng)建相應(yīng)功能的濕地。研究區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線如圖2所示。根據(jù)研究區(qū)各斑塊地理位置，確定濕地修復(fù)功能區(qū)的空間分布格局；通過(guò)主河道修復(fù)對(duì)原有河流濕地進(jìn)行優(yōu)化，作為研究區(qū)的水源供給及功能支撐；在不同修復(fù)功能區(qū)，根據(jù)濕地營(yíng)建的要求進(jìn)行生態(tài)要素重構(gòu)，包括改造基底、設(shè)計(jì)水深并配置相應(yīng)的植被，形成不同類型新濕地(沼澤濕地、庫(kù)塘濕地)。在濕地生態(tài)要素重構(gòu)時(shí)，盡量保留與濕地功能不沖突的土地類型；在植物群落的選擇上，秉承本土化、多樣化、功能化的理念，在北京濕地調(diào)查[14]及研究區(qū)本底調(diào)查的基礎(chǔ)上，按濕地功能需求進(jìn)行配置。

3 總體布局

根據(jù)研究區(qū)功能定位，分別營(yíng)建水質(zhì)凈化、物種保育及觀賞科普三大功能區(qū)。根據(jù)每個(gè)功能區(qū)的土地利用類型與生態(tài)現(xiàn)狀，通過(guò)現(xiàn)有濕地優(yōu)化、濕地生態(tài)要素構(gòu)建等手段，形成坑塘濕地、河流濕地與沼澤濕地3種濕地類型(圖3)。

3.1 水質(zhì)凈化功能區(qū)

水質(zhì)凈化功能通過(guò)河水自流上游向下游流動(dòng)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)，因此，在主河道的上、中、下游附近區(qū)域，營(yíng)建承擔(dān)水質(zhì)凈化功能的坑塘濕地，以改善研究區(qū)水質(zhì)。由于主河道中段水面寬闊，且河道曲率相對(duì)較小，在該河段河岸帶營(yíng)建沼澤濕地，利用沼澤濕地水陸交錯(cuò)帶的特性增強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的凈化能力。

3.2 物種保育功能區(qū)

研究區(qū)內(nèi)主要水鳥(niǎo)包括扇尾沙錐(Gallinagogallinago)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)等[13]，其喜在沼澤濕地棲息，通過(guò)營(yíng)建物種保育功能區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)內(nèi)鳥(niǎo)類的保育。研究區(qū)主河道西南的彎道處距離人類活動(dòng)區(qū)較遠(yuǎn)，且該區(qū)域較為開(kāi)闊，將其營(yíng)建成供水鳥(niǎo)棲息的沼澤濕地，以增強(qiáng)研究區(qū)物種保育功能。

3.3 觀賞科普功能區(qū)

觀賞科普功能主要通過(guò)景觀多樣性及植被多樣性實(shí)現(xiàn)。研究區(qū)東南部地勢(shì)開(kāi)闊，將其營(yíng)建成供觀賞的坑塘濕地，形成豐富的植被類型與景觀，提升觀賞功能。同時(shí)在該區(qū)域內(nèi)布設(shè)科普宣傳牌，發(fā)揮科普功能。

圖3 研究區(qū)濕地修復(fù)總體布局Fig.3 Spatial distribution of wetland restoration in the study area

4 修復(fù)方案

4.1 主河道修復(fù)方案

針對(duì)原主河道水面過(guò)窄問(wèn)題，進(jìn)行河道清淤，拓寬河道以滿足研究區(qū)生態(tài)需水量要求[15]。原主河道中、上游岸線彎折過(guò)大，不利于水流動(dòng)，對(duì)岸線進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并將河堤設(shè)置為20年一遇防洪堤。在堤上種植藤蔓植物，以增加河堤的美觀程度[11]。

4.2 水質(zhì)凈化功能區(qū)營(yíng)建方案

4.2.1 基底修復(fù)

為解決研究區(qū)河流水質(zhì)差的問(wèn)題，在水質(zhì)凈化功能區(qū)，參照HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》，在主河道的上、中、下游附近區(qū)域營(yíng)建面積分別為0.230、0.025、0.180 km2水質(zhì)凈化能力由強(qiáng)到弱的垂直流水質(zhì)凈化池[16]，為污染物降解第一、二、三階段[17]提供支撐(圖4)。上游來(lái)水流入研究區(qū)后，經(jīng)主河道分配至各水質(zhì)凈化池，各凈化池出水通過(guò)循環(huán)管道，由閥門控制經(jīng)觀賞科普功能區(qū)后流回主河道或流向下游。垂直流水質(zhì)凈化池的設(shè)計(jì)水深為60～90 cm[11]，凈化池選用礫石、沸石、石灰石作為基質(zhì)并種植觀賞植物，在去除河水中氮、磷污染物的同時(shí)，增加觀賞功能。在河道中段西岸營(yíng)造面積為0.023 km2，水深為0～50 cm的沼澤濕地，使河水在流動(dòng)過(guò)程中達(dá)到凈化目的。

圖4 水質(zhì)凈化功能區(qū)水深設(shè)計(jì)Fig.4 Water depth setting of water purification function zone

4.2.2 植被配置

在水質(zhì)凈化功能區(qū)內(nèi)，按照從上游到下游的水文過(guò)程梯度，配置凈化能力由強(qiáng)到弱的植物群落(圖5)。已有研究表明，水蔥(Scirpusvalidus)群落及紅蓼(PolygonumorientaleL.)群落可以通過(guò)根際的微生物反應(yīng)降低水中化學(xué)需氧量，具有較強(qiáng)的水質(zhì)凈化能力，且能有效防止因化學(xué)需氧量過(guò)高引發(fā)的空氣質(zhì)量問(wèn)題[18]。因此，在主河道上游(污染物降解第一階段)，配置水蔥和紅蓼群落。在主河道中游(污染物降解第二階段)，配置帶狀的蘆葦(Phragmitesaustralis)群落及澤瀉(Alismaplantago-aquatica)群落，通過(guò)植物吸收作用去除水中氮和磷[19]。在河道下游(污染物降解第三階段)水面較大的區(qū)域，配置槐葉蘋(Salvinianatans)群落、香蒲(Typhaorientalis)群落、千屈菜(Lythrumsalicaria)群落、菖蒲(Acoruscalamus)群落、澤瀉(Alismaplantago-aquatica)群落、菹草(PotamogetoncrispusL.)群落、苦草(Vallisnerianatans)群落、狐尾藻(MyriophyllumverticillatumL.)群落等鑲嵌分布的復(fù)合景觀，以發(fā)揮其對(duì)懸浮物和污染物的降解作用，提高綜合去污能力[20]。由于冬季植物死亡腐爛后易污染水體，因此，在植物凋落季節(jié)要進(jìn)行良好的管理和打撈。

4.3 物種保育功能區(qū)營(yíng)建方案

4.3.1 基底修復(fù)

在物種保育功能區(qū)，通過(guò)基底改造由東北至西南依次營(yíng)建水深大于1.0 m的深水區(qū)、0.3～1.0 m的淺水區(qū)及0～0.3 m的淺灘區(qū)，以滿足不同鳥(niǎo)類棲息的要求(圖6)[13]。進(jìn)行基底改造時(shí)，先對(duì)河流底泥進(jìn)行適當(dāng)清淤以清除污染，然后采用黏土型及淤泥型底質(zhì)覆蓋，保證修復(fù)后基底的保水能力及可滲性。在淺灘區(qū)營(yíng)建時(shí)，保證坡度在10°以內(nèi)，以利于鳥(niǎo)類棲息[21]。

圖6 物種保育功能區(qū)水深設(shè)計(jì)Fig.6 Water depth setting in species conservation functional zone

4.3.2 植被配置

在物種保育功能區(qū)，配置適宜水鳥(niǎo)覓食及隱蔽的濕地植物群落，如水蔥群落、千屈菜群落、香蒲群落、睡蓮群落(Nymphaeatetragona)、藨草群落(Scirpustriqueter)、慈姑群落(Sagittariatrifolia)等[13,22- 23]，如圖7所示。

4.4 觀賞科普功能區(qū)營(yíng)建方案

4.4.1 基底修復(fù)

圖8 觀賞科普功能區(qū)水深設(shè)計(jì)Fig.8 Water depth setting of ornamental and science popularization functional zone

在觀賞科普功能區(qū)，根據(jù)濕生植物、漂浮與浮葉植物及挺水與沉水植物的適宜水深[20]，分別選擇10、30、100 cm作為水深重構(gòu)閾值。在基底改造的基礎(chǔ)上，按距觀賞點(diǎn)由近至遠(yuǎn)分別重構(gòu)水深為0～10、10～30及30～100 cm的濕地(圖8)，同時(shí)在沿岸帶種植濕地植物進(jìn)行護(hù)坡[24]。

4.4.2 植被配置

選擇顏色豐富的植物群落，按照水深梯度進(jìn)行配置以發(fā)揮區(qū)域的觀賞功能(圖9)。水深30～100 cm的斑塊，分別配置呈淡粉色的荷花(Nelumbonucifera)群落、呈白色或紅色的睡蓮群落、呈淡紫色的千屈菜群落等，同時(shí)重構(gòu)蘆葦群落與香蒲群落，以增加景觀多樣性；水深10～30 cm的斑塊，分別配置呈淡黃的莕菜(Nymphoidespeltatum)群落、呈淡黃色或帶紅色的萍蓬草(Nupharpumilum)群落、呈翠綠色的菖蒲(Acoruscalamus)群落等；水深10 cm以下的斑塊，分別配置呈黃色或淡綠色的澤瀉群落、呈翠綠色的茭白(Zizanialatifolia)群落、呈白色或淡黃色的慈姑群落、呈淡紫色的溪蓀(Irissanguinea)群落及花菖蒲(Irisensatavar.hortensis)群落、呈紅棕色的頭狀穗莎草(Cyperusglomeratus)群落等。在非濕地斑塊內(nèi)，配置耐踩踏的萎陵菜(Potentillachinensis)群落、蒲公英(Taraxacummongolicum)群落、蕓苔(BrassicacampestrisL.)群落、二月藍(lán)(Orychophragmusviolaceus)群落、紫花地丁(Violaphilippica)群落、德國(guó)鳶尾(Irisgermanica)群落及紫穗槐(AmorphafruticosaL.)群落，以增加觀賞功能[14,25- 27]。在植被配置過(guò)程中，注意植物的高低搭配，保證視野的開(kāi)闊性。在景觀斑塊內(nèi)，盡量種植或引進(jìn)多個(gè)物種，提高抗干擾能力，防止病蟲(chóng)害；在不同斑塊內(nèi)，根據(jù)植物與環(huán)境之間的關(guān)系配置不同植物物種，提高景觀多樣性和斑塊穩(wěn)定性。在各濕地之間布設(shè)科普宣傳牌以增加研究區(qū)科普功能。

圖9 觀賞科普功能區(qū)植被配置Fig.9 Vegetation allocation of ornamental and science popularization functional zone

4.5 濕地優(yōu)化與營(yíng)建結(jié)果

研究區(qū)濕地優(yōu)化與營(yíng)建的結(jié)果如圖10所示。由圖10可知，通過(guò)濕地優(yōu)化及營(yíng)建，研究區(qū)河流濕地、坑塘濕地及沼澤濕地面積分別達(dá)0.35、0.74、0.04 km2，配置了耐踩踏或具觀賞性植被的非濕地區(qū)面積為0.83km2。針對(duì)功能需求，研究區(qū)共配置植物群落28個(gè)，兼顧了水質(zhì)凈化及物種保育功能，同時(shí)也提升了觀賞功能。

圖10 研究區(qū)濕地優(yōu)化與營(yíng)建結(jié)果Fig.10 Results of wetland optimization and construction in the study area

5 結(jié)論與建議

從功能需求出發(fā)，結(jié)合空間位置提出琉璃河濕地公園西側(cè)區(qū)域濕地修復(fù)總體布局，即分別營(yíng)建水質(zhì)凈化、物種保育及觀賞科普三大功能區(qū)，形成坑塘濕地、河流濕地與沼澤濕地3種濕地類型。針對(duì)三大功能區(qū)，分別從基底修復(fù)及植被配置方面提出濕地生態(tài)要素重構(gòu)的方案，該方案優(yōu)化及營(yíng)建濕地1.13 km2，配置28個(gè)植物群落，方案可增加研究區(qū)的生物多樣性與景觀多樣性，保證研究區(qū)水質(zhì)凈化功能、物種保育及觀賞功能。

在濕地公園實(shí)際修復(fù)過(guò)程中，除考慮濕地要素及植被要素外，也應(yīng)考慮研究區(qū)的物種活動(dòng)范圍、游客觀賞路線、地形等實(shí)際因素。濕地修復(fù)后，應(yīng)通過(guò)水質(zhì)、景觀與生態(tài)多樣性的變化評(píng)估修復(fù)結(jié)果，隨時(shí)更改方案中不合理的部分，使琉璃河濕地公園成為集生態(tài)功能與社會(huì)功能于一體的濕地公園。

致謝：感謝東方園林公司李詠紅老師團(tuán)隊(duì)在本濕地方案設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的建議與幫助。