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    规划头条

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    摘要: 关注“” ,更多精彩等着你来源 | 城乡规划设计研究院撰稿 | 规划四所  袁宇昕  谭宇文审核 | 规划四所  刘洁贞编辑 | 总工程师室  蔡焕仪编者按粤规院2020年春季交流会组织开展了《自然资源保护与修复》专题会议 ,部分青年技术骨干对自然资源保护与修复议题做出交流探讨。本着促进技术交流学习的初衷 ,南粤君现将这些文章进行采编 ,以“自然资源保护与修复”的形式分期登载 ,以飨读者。01背景改革开放后工业化和城市化的高速发展 ,使生态系统遭受人类活动干扰显著增加 ,导致生物多样性减少 ,人与自然的矛盾对立不断加剧。尤其是大城市、特大城市等经济发达、人类活动密集的高强度开发地区 ,生态系统面临的冲击与威胁也更大。因 此 ,生态系统恢复成为生态文明建设的重要任务之一 ,提高生物多样性的总体水平是其主要目标。目前针对生物多样......(2020-04-21 11:31:03)| 本站微文频道仅收录微信文章标题与文首300字  |   作者:南粤规划

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    高强度开发地区生物多样性恢复的规划研究——以佛山市为例



    关注“” ,更多精彩等着你


    来源 | 城乡规划设计研究院

    撰稿 | 规划四所  袁宇昕  谭宇文
    审核 | 规划四所  刘洁贞

    编辑 | 总工程师室  蔡焕仪


    编者按

    粤规院2020年春季交流会组织开展了《自然资源保护与修复》专题会议 ,部分青年技术骨干对自然资源保护与修复议题做出交流探讨。本着促进技术交流学习的初衷 ,南粤君现将这些文章进行采编 ,以“自然资源保护与修复”的形式分期登载 ,以飨读者。




    01

    背景

    改革开放后工业化和城市化的高速发展 ,使生态系统遭受人类活动干扰显著增加 ,导致生物多样性减少 ,人与自然的矛盾对立不断加剧。尤其是大城市、特大城市等经济发达、人类活动密集的高强度开发地区 ,生态系统面临的冲击与威胁也更大。因 此 ,生态系统恢复成为生态文明建设的重要任务之一 ,提高生物多样性的总体水平是其主要目标。

    目前针对生物多样性以及以生物多样性为导向的生态恢复基础研究中 ,相当部分着眼于宏观层面景观生态格局的保护和修复 ,对关键物种及其生境修复缺乏关注 ,导致生态修复在生态系统和物种保护方面的目标模糊、工程措施指向不清晰 ,最终成效也存在较大不确定性 ,不利于指导开展生态修复工作。

    本研究以佛山市为例 ,通过分析本地区内各类生态系统的构成特点 ,研究与识别各系统中需重点保护的关键种与关键种群 ,通过关键种与关键种群的水平生态过程分析 ,识别其栖息地与迁徙廊道 ,形成市域生态保护的基本骨架。在此基础上   ,结合传统的景观生态格局研究方法识别出不同类型的生态策略分区 ,结合国际上  “再野化”“重新自然化”的修复理念 ,对涉及栖息地、廊道的生态空间要素实施修复 ,从而稳固生态系统基础 ,加快实现生物多样性的保护与恢复。



    02

    佛山的地理特点与生物多样性现状

    佛山市地处珠江三角洲冲积平原 ,属于华南褶皱带一部分 ,也是世界上  最为复杂多变的河网地区之一。区域内平原、低山丘陵和河流面积分别占全市总面积的70.9%、20.0%和9.1%。植被覆盖方面 ,平原地区多以耕地 ,人工种植园地为主;丘陵则以灌丛、森林为主。根据佛山的地形地貌以及植被覆盖特点 ,可分为四大生态系统类型:森林生态系统、湿地生态系统、农田生态系统以及城市生态系统。

    改革开放以来 ,佛山依靠强大的村镇工业带动实现经济起飞。在这种经济发展模式下 ,佛山逐渐成为一座由大量分散的村镇“拼贴”而来的城市。城市与乡村混杂 ,建设用地与非建设用地交错。对于佛山生态系统与生物多样性而言 ,这样的空间形态导致了几个重要的变化:


    佛山城镇建设用地扩展情况


    第一 ,各个生态斑块的面积不断被挤压 ,斑块之间的距离不断扩大。某一生境内的生物多样性稳定 ,取决于该生境内部生物的灭绝率与迁入率。生境面积减小意味着灭绝率的上  升 ,距离增加则导致迁入率下降。因 此当生境条件不断破碎化时 ,众多小型生境斑块中的动物灭绝率会远大于潜入率 ,从而对本地生物多样性造成极大威胁。

    第二 ,很多自然林地的植被结构被人为改变 ,成为植被种类单一的经济林。作为佛山重要生态涵养地的高明 ,虽然占有佛山森林资总量的65% ,但其中商品林(桉树林)的比例却高达70%左右。这类人工林地由于植被类型过于单一 ,提供的生物栖息环境与食物十分有限 ,同时也严重影响了森林生态系统水源涵养功能。

    第三 ,河涌连通性下降、水交换与自净能力逐渐丧失。流动性是保证水体质量的首要前提。据佛山市水务局数据 ,近十年来 ,全市内河涌里程减少了至少10% ,估算消失里程超过1000公里 ,导致内河涌的连通性变差 ,水交换能力不足 ,直接影响了内河涌的水质恢复及水生态效应。

    第四 ,大量自然生境被人为改造成人工环境。例如出于防洪安全 ,城市美化等原因  ,城市内部的河涌岸线已基本上  变为人工硬质岸线 ,部分河涌甚至被改造为硬质化河床 ,这类改造导致鱼类及两栖动物的栖息环境急剧减少。

    按我国环境保护部2012年颁布并实施的《区域生物多样性评价标准》(HJ623-2011)对佛山生物多样性指数进行评价 ,得出佛山的生物多样性指数为25.4 ,对照《区域生物多样性评价标准》给出的分级标准 ,属于“一般”。即:物种较少 ,特有属、种不多 ,局部地区生物多样性较丰富 ,但生物多样性总体水平一般。


    表:生物多样性状况的分级标准



    03

    佛山市保持生物多样性的“关键种”

    1939年 ,德国地理植物学家卡尔?特罗尔(Carl Troll)提出景观生态学理论 ,尝试将生态空间规划与生态学研究相融合。从生物的栖息、迁移、扩散出发研究区域景观的功能结构。然而 ,由于生态系统中的种群数量过多 ,要全部研究清楚近乎天方夜谭 ,因 此景观生态研究不得不首先回答一个难题:究竟要研究哪些生物种群以及为什么要选择该种群?

    针对这一问题 ,潘恩(Robert Paine)1970年代初提出了“关键种”理论。潘恩认为 ,关键种指一类捕食者 ,之所以关键是因 为它们可以将被捕食者的种群密度保持在资源限制水平以下(Paine ,转引自卢晓明、卢彭真 ,2004) ,因 此该物种的活动和多度决定了群落的结构 ,整合性和持续性。

    根据潘恩提出的关键种理论 ,对照佛山动植物本底摸查结果 ,从森林、湿地两大生态系统入手来选择佛山的关键种。在人工林、耕地、防护绿地生境中 ,由于其植被单一 ,食物缺乏 ,生物通常只在扩散、游憩过程中暂时经过 ,很少有野生动物在这两类生态系统中栖息 ,因 此不再针对这几类生境做关键种的选取。


    图:佛山主要生物分布情况


    森林生态系统的关键种:在自然林生境单元中 ,蛇雕(Spilornis cheela)、黑冠鹃隼(Aviceda leuphotes)、红隼(Falco tinnunculus)既处于食物链顶位 ,也是国家重点保护动物 ,同时其活动过程保护基本能覆盖其他鸟类的保护 ,因 此选择蛇雕、隼类作为自然林生境单元的关键物种。

    湿地生态系统的关键种:在溪河流生境单元中 ,鱼类属于食物链的顶位种 ,并且鱼类是溪河流生境单元中对环境起指示作用的物种。鲂(Megalobramaterminalis)是西江下游各支流中最为丰富的鱼类 ,因 此将鲂作为其中的关键物种;在湿地生境中 ,湿地鸟类是食物链的顶位种 ,也是指示湿地生态环境质量优良的重要物种 ,因 此 ,选择国家二级重点保护动物的黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)作为湿地生境单元的关键种。

    关键物种的栖息、迁移偏好:白鹭多以湿地附近的山坡或村舍周围的乔木林为栖息地 ,在稻田、河岸、沼泽地等地方活动 ,其从栖息地出发的飞行距离大约为10,000米(吴未 ,胡余挺等 ,2016);蛇雕、红隼多栖息在丘陵地带的自然林中 ,主要在林缘、耕地及其附近觅食 ,其巢址和取食地间的最近距离约2,000米;鲂栖息于自然溪河流中 ,主要在河流水体中下层 ,尤喜栖息于江河底质多淤泥或石砾的缓流处 ,以水生植物及软体动物为食。

    关键物种的栖息地判断:黄嘴白鹭以湿地作为主要栖息环境 ,包括高位沼泽、低位沼泽、河心岛等。佛山最重要的湿地是沿江两岸湿地、水库以及桑基鱼塘 ,其中顺德南部的桑基鱼塘集中区是湿地生物栖息的核心生境;蛇雕、红隼的栖息生境由乔木-灌木-藤本-草本-苔藓植被构成 ,适合的生境主要分布在高明、三水丘陵地带的成片自然林中。

    关键物种的迁徙廊道研判:耕地-人工林生境单元由于植被结构简单 ,少有鸟类做巢栖息 ,其水平生态过程通常表现为鸟类在人工林与周边生态空间之间的觅食、嬉戏。因 此 ,人工林生境单元多作为鸟类的临时栖息地、觅食地或运动踏脚石 ,是鸟类迁徙、扩散运动的重要载体。

    根据不同关键物种对于栖息地与取食地的偏好 ,通过GIS地理空间分析推算其主要栖息生境分布与活动范围 ,通过叠加 ,得到栖息地要素与廊道要素分布。


    丘陵-自然林生境分布佛山市水系与湿地的分布图


    佛山市重要自然栖息地分布图佛山市廊道要素分布


    在栖息地要素与廊道要素保护的基础上   ,通过形态学腐蚀Erosion与膨胀Dilation运算 ,获得生态栖息地与廊道间的连通度 ,挖掘生态要素骨架并识别潜在景观廊道。


    生态连通性分析过程示意


    佛山市生态连通性与廊道挖潜



    04

    佛山市生态格局的构建

    识别并划定生态保育区、生态修复区 ,通过分区管理的方式 ,构建整体生态网络格局。利用生物栖息地、廊道要素与生态敏感性评估做叠加分析。生态空间的敏感性高 ,说明该片区生态环境较为完整 ,生态质量好 ,以生态保育为主;生态敏感性低 ,则说明该片区生态破坏较为严重 ,应开展生态修复。因 此 ,将两图叠加后 ,选取敏感性低的生态空间作为生态修复区 ,其余作为生态保育区。


    利用识别出的栖息地要素与生态敏感性分析叠加分析


    生态分区与相关的规划措施示意图


    生态保育区:是指生态敏感性高、生境质量较好的生物栖息地。其主要分布于高明区西部山地、三水区北部丘陵地带。


    借鉴目前国际上  “再野化”的保护理念 ,结合生态保护红线、生态控制线 ,划定荒野保护区。逐渐清退保护区内的人类生活、生产活动 ,使保护区逐渐回归到野性、自主的状态 ,恢复佛山生态的“野性魅力”。


    “再野化”提倡最小人类干预 ,但由于早期采石、采矿等活动 ,形成部分废弃矿山 ,在连片的林地内形成空洞 ,导致物种栖息地被“开天窗” ,破坏了生态系统的完整性 ,同时废弃矿山对土壤、地下水产生的污染问题也较突出 ,因 此 ,对于保护区内首先实施山体修复 ,重点开展高明区鸿峰石场、万利丰石场 ,三水盐矿联合开发公司等11处矿山修复项目。


    其次 ,由于高明、三水人工林过多的现状 ,自然植被结构被破坏严重。需识别单一林种林地分布 ,结合佛山本地的生物与植被本底记录 ,开展林地的自然化改造 ,适当引入蛇雕、隼类等处于食物链顶位的关键肉食物种 ,逐渐恢复林地的原生态结构。


    高明被“开天窗”的生态栖息地


    鸿峰石场、万利丰石场


    生态修复区:是指生态敏感性较低、但处于成片的生物栖息地内部或迁徙廊道内的生态空间。其大量分布于北江、西江两大水系之间的平原林地 ,河心沙洲 ,三水区北部丘陵地带。修复主要针对栖息地边缘受侵蚀的地区 ,以及生物的“踏脚石”(生物从主要栖息地到达物种多样性水平未达到饱和的栖息地 ,过程中“踏脚”的生态斑块)、迁徙廊道。借鉴“重新自然化”的修复理念 ,包括恢复适合水体与岸体特有的植物和动物的生存条件 ,终止落后的使用河流的方式等。


    将河流恢复到自然形态。首先在全市划定邓搪洲、芦苞洲等15片河心沙洲修复区 ,修复其自然的植被结构 ,限制人类活动 ,充分发挥河心沙洲作为生物觅食地与踏脚石的作用。其次 ,在西樵山南侧、鲤鱼沙等地划定6片河涌水网重点连通区 ,清除人工在河流中建造的障碍设施 ,重建城市河流生物的回游通道 ,并改善水体自净能力。三是改造河岸 ,率先在河网连通修复区开展堤岸生态化修复 ,恢复岸体的自然形态 ,栽种当地特有的水生乡土木本植物 ,给河岸植被带的自然演替提供空间。

    控制生物迁徙廊道两侧的土地使用。根据meffe等对北美地区生物生物行为的研究结论[1] ,每一条生态廊道两侧最窄处预控500米生态用地 ,宽处则控制2-5km生态用地 ,在全市构建形成7条主要的生物迁徙廊道(芦苞涌西侧中部支线廊道、塘西达到西部支线廊道、凌云山沿广明高速廊道、皂幕山-西樵山廊道、乐龙路-潘顺公路廊道、佛一环及南延线廊道)。结合西江、北江两条自然河流 ,以及佛山提出的城郊万亩郊野森林环、城区千亩生态公园环 ,形成网络化的生态廊道格局。


    注:[1]生物所需要的迁徙廊道从0.6km到22km不等。


    佛山市生态廊道构建


    对于廊道较窄的区段 ,每隔5km左右结合自然公园、旅游度假区、生态农庄等建设一处生物停留的踏脚石。针对迁徙廊道跨越道路、跨越障碍的情况 ,考虑建设动物迁徙桥。


    动物迁徙桥示意图



    05

    结 语

    传统的景观生态规划中 ,栖息地、迁徙踏脚石等景观要素的识别方法主要依赖于抽象的假设与数学模型 ,而与生物自身的习性关系较弱 ,这就导致了其结果与真实环境的偏差较大。以此为出发点 ,本项目选题粤港澳大湾区这一景观破碎度极高的地区 ,旨在针对有限的生态空间中 ,尝试将景观层面的生态格局研究与物种、种群、群落层面的生物学研究进一步融合 ,通过深入研究生态学原理中关于动植物与生境的关系 ,加深对动植物与环境之间的关系、动物运动、生态过程的理解。从关键种选择、栖息地与廊道构建等方面对既有方法做出改进 ,从而得到更加科学有效的城市景观生态格局 ,为粤港澳大湾区地区生态修复工作的开展提供新的思路。


    参考文献:

    [1]  关键种在生态系统中的现状分析及保护对策卢晓明 ,卢彭真`科学技术与工程[J] ,2004 ,Vol.4 ,No.12:1060-1063

    [2]  Hixon MA, Brostoff WN.1983 .Damselfish as key species in reverse:int ermediate disturbance and diversit y of reef algae[ J] .Science ,220 :511 ~ 513.

    Heyw ood VH .1995 .Global biodiversi ty assessment[ M] .C ambridge:Cambridge Uni versit y Press .

    [3]  生态学中关键种的研究综述 ,葛宝明、鲍毅新 ,生态学杂志[J], 2004 , 23(6):102~ 106

    Khanina L .1998 .Det ermining key species[ J] .Conserv .Ecol ., 2(2):r2 .U RL:ht tp :// w ww .consecol.org/ Journal/ vol2/ iss2/resp2 .

    [4]  何美峰 ,西江鱼类群落结构研究 ,2008

    [5]  李捷、李新辉、西江鱼类群落多样性及其演变 ,2010

    [6]  吴未,  胡余挺,  范诗薇,  等.  不同鸟类生境网络复合与优化--以苏锡常地区白鹭、鸳鸯、雉鸡为例[J]. 生态学报, 2016(15):4832-4842.

    [7]  欧巍 ,红隼取食地选择及取食行为研究 ,2008

      



    -END-




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