洪水過境，重慶的護(hù)岸植物景觀如何設(shè)計(jì)？

研究基于重慶市九龍外灘河流護(hù)岸的修復(fù)實(shí)踐，提出了以分帶分段優(yōu)化種植和多層擬自然野花草甸配置為主體的河岸草本植物群落生態(tài)種植技術(shù)框架，闡述了山地城市河流護(hù)岸草本植物景觀的生態(tài)種植設(shè)計(jì)與實(shí)踐的原則與模式，最后評(píng)估了草本植物群落所發(fā)揮的生態(tài)效益。

面對(duì)重慶主城區(qū)河岸景觀頻繁遭受的夏季洪水與高溫交替、暴雨徑流沖刷等嚴(yán)酷挑戰(zhàn)，九龍外灘護(hù)岸草本植物群落生態(tài)種植實(shí)現(xiàn)了逆境脅迫下山地城市河岸景觀的適應(yīng)性生態(tài)重構(gòu)，形成了具備良好自我調(diào)節(jié)及自我修復(fù)能力的韌性景觀。

立體生態(tài)景觀的適應(yīng)性重構(gòu)——山地城市河流護(hù)岸

草本植物群落生態(tài)種植

An Adaptive Multi-Layered Ecological Landscape:

The Ecological Planting of Herbaceous Communities on 

River Revetments in Mountainous City

01頻繁造訪的洪水

2020年8月，受上游強(qiáng)降雨及來水影響，距“長江2020年4號(hào)洪水”過境僅4天，長江5號(hào)洪水于18~20日通過重慶主城區(qū)。由于匯集了長江上游主要來水，同時(shí)為了確保中下游防洪安全，滴水未降的高溫重慶承受了自1981年以來的最大洪水事件。長江寸灘站洪峰水位達(dá)191.62m，超警戒水位11.12m。本次洪水事件造成重慶15個(gè)區(qū)縣26.32萬人受災(zāi)，緊急避險(xiǎn)25.1萬人，淹沒商鋪2.37萬間。

▼2020年8月重慶主城長江5號(hào)洪水、嘉陵江2號(hào)洪水河岸景觀記錄 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

本次洪水事件正是重慶——這座位于長江上游的大型山地城市——河岸景觀所受嚴(yán)酷逆境脅迫的縮影：在流域匯水、迅速城鎮(zhèn)化、暴雨及干旱頻發(fā)、山城地貌與空間復(fù)雜多變等因素的綜合影響下，主城區(qū)河岸景觀界面頻繁遭受夏季陡漲陡落洪水和高溫交替、徑流沖刷及水土流失等挑戰(zhàn)。

如何順應(yīng)山地城市河岸景觀中的復(fù)雜水文條件及時(shí)空變化規(guī)律，設(shè)計(jì)、營建并持續(xù)優(yōu)化植物群落，進(jìn)而修復(fù)并穩(wěn)定河岸景觀及生態(tài)系統(tǒng)，是風(fēng)景園林學(xué)科亟待解決的問題。2018年起，研究團(tuán)隊(duì)在重慶市九龍外灘長江干流護(hù)岸實(shí)施生態(tài)種植，建成至今，場地經(jīng)歷了五年一遇（2018年）及五十年一遇（2020年）長江洪水的反復(fù)考驗(yàn)。本研究探索了以草本植物群落為主體的立體生態(tài)景觀的適應(yīng)性重構(gòu)途徑，提出了可供相關(guān)實(shí)踐參考的植被修復(fù)技術(shù)框架，并進(jìn)行了生態(tài)效益評(píng)估。

▼2018~2020年重慶市九龍外灘護(hù)岸草本植物群落生態(tài)種植洪水淹沒情況  ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

02研究區(qū)域：九龍外灘護(hù)岸

研究區(qū)域位于重慶市主城區(qū)長江干流左岸、九濱路下方的九龍外灘護(hù)岸。場地長約1500m，內(nèi)部人行交通以沿江修建的馬道為主，一級(jí)馬道高程為178m，二級(jí)馬道高程為185m，一、二級(jí)馬道之間由梯步連通，可為游客提供游憩空間。175~178m高程為完全硬化的水泥砌筑岸坡，175m高程以下為以泥沙和卵石為底質(zhì)的河漫灘消落帶區(qū)域。

▼研究區(qū)域環(huán)境概況 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

實(shí)施草本植物群落生態(tài)種植的工程主體是位于178~185m高程之間的菱形水泥格框護(hù)坡，坡度30.3°，較為陡峭；菱形水泥格框內(nèi)回填覆土的深度為20cm，回填土以下結(jié)構(gòu)依次為卵石層（20cm深）、防水阻根卷材，以及夯土。菱形水泥格框護(hù)坡的回填土層較薄、土壤貧瘠，護(hù)坡植物種類單一。原有護(hù)岸植物景觀效果單調(diào)，動(dòng)植物棲息生境品質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性差，生物多樣性低。

▼菱形水泥格框護(hù)坡所在位置 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

▼研究地塊護(hù)岸修復(fù)前以葎草（Humulus scandens）為優(yōu)勢種的單優(yōu)植物群落 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

03生態(tài)種植技術(shù)框架

2018年初，研究團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)九龍外灘護(hù)岸生態(tài)種植項(xiàng)目，提出以順應(yīng)水文特征的分帶分段優(yōu)化種植及多層擬自然野花草甸配置為主體的生態(tài)種植技術(shù)框架。

▼山地城市河岸草本植物群落生態(tài)種植技術(shù)框架 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

1順應(yīng)水文特征的分帶分段優(yōu)化種植   

研究根據(jù)高程及歷年夏季洪水水位變化記錄，將護(hù)坡分為三個(gè)斷面：低斷面（178~181m）、中斷面（181~183m）和高斷面（183~185m）。同時(shí)，研究以2018年主城區(qū)所受的5年一遇夏季洪水影響為例，依據(jù)6~8月記錄的水位變化發(fā)現(xiàn)，

低斷面：夏季洪水反復(fù)淹沒和沖刷導(dǎo)致植被覆蓋率低、物種組成較為單一；

中斷面：較少受到夏季洪水侵蝕，更豐富的水濕條件和更充足的光照，種植草本植物并建立高豐度植物群落的理想護(hù)坡空間；

高斷面：受夏季洪水淹沒影響頻率最低，但由于上部界面缺乏植被攔截緩沖，該斷面受到的暴雨徑流沖刷更強(qiáng)，不利于水泥格框內(nèi)回填土的固定。

▼2018年6~8月研究地塊內(nèi)長江干流水位變化 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

針對(duì)研究區(qū)域中運(yùn)用的分帶分段的種植模式，一方面，在菱形水泥格框護(hù)坡中按河岸景觀生態(tài)功能需求，同時(shí)基于鄉(xiāng)土物種考慮，分帶構(gòu)建高草野花草甸帶（2018年5月）和闊葉野花草甸帶（2019年3月）（表1）。

▼草本植物物種選擇表，表1：草本植物物種選擇表 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

另一方面，針對(duì)低、中、高三個(gè)高程斷面，實(shí)施分段植物群落配置，形成空間格局與功能的相互嵌套。為保護(hù)河流水生態(tài)安全與控制建設(shè)成本，本研究在實(shí)施生態(tài)種植前僅對(duì)菱形水泥格框護(hù)坡原有雜草植被進(jìn)行了簡單人工拔除，未施用除草劑對(duì)殘留根系與土壤種子庫進(jìn)行滅活。

低斷面以耐淹固土為主要目標(biāo)，混栽狗牙根（Cynodon dactylon）、千屈菜（Lythrum salicaria）與鳶尾（Iris tectorum）等鄉(xiāng)土耐淹植物，并采用生物籬網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定護(hù)坡土壤：在該斷面的菱形水泥格框中取出深度為15cm的土壤，鋪設(shè)桂花（Osmanthus fragrans）枯枝形成枯枝籬網(wǎng)；回填10cm深的土壤后，用耐水淹且自然分布于三峽庫區(qū)消落帶的秋華柳（Salix variegata）枝條編織成鮮枝籬網(wǎng)，放置于菱形水泥格框中，并在其上覆土（5cm深）。

▼順應(yīng)水文特征的分段優(yōu)化種植模式圖 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

中斷面根據(jù)水濕變化特點(diǎn)和光照條件，選擇了耐水濕且具備一定耐旱能力的草本植物進(jìn)行混種。高草野花草甸帶中稀疏混栽狼尾草（Pennisetum alopecuroides）、蒲葦（Cortaderia selloana）和細(xì)葉芒（Miscanthus sinensis）等地下莖發(fā)達(dá)的觀賞禾草作為建群植物。闊葉野花草甸帶主要混種八寶景天（Sedum spectabile）、藍(lán)花鼠尾草（Salvia farinacea）和鳶尾等花序明顯、蜜粉源豐富且能覆蓋不同開花期的闊葉草本植物，為城市傳粉昆蟲提供生境走廊，從而保障植物群落的多樣性與自我維持功能^[1]。

高斷面徑流沖刷強(qiáng)和土壤蓄水保墑能力差，選擇黑心菊（Rudbeckia hirta）、柳葉馬鞭草、墨西哥鼠尾草（Salvia leucantha）、細(xì)葉芒等蓋度較大且葉序高度各異的草本植物，形成層次豐富的植物群落，增強(qiáng)對(duì)降雨及徑流的攔截能力。配置蒲葦、細(xì)葉芒、萱草（Hemerocallis fulva）等根系較深的物種加固護(hù)坡土壤，同時(shí)利用土壤深層水分更顯著地應(yīng)對(duì)夏季高溫干旱。

2多層擬自然野花草甸配置   

研究提出多層擬自然野花草甸配置方法，通過模擬河岸自然草甸群落的水平格局與垂直結(jié)構(gòu)，為高草野花草甸帶與闊葉野花草甸帶分別設(shè)計(jì)種植三個(gè)亞層：

1）最低亞層：濱菊（Leucanthemum vulgare）、狗牙根、金葉石菖蒲（Acorus gramineus）等耐半蔭、葉序及花莖較矮、冠層面積較大和花期較早的植物，能夠在更高亞層的遮蓋下正常生長，保證了早春的植被覆蓋度與春花表現(xiàn)。

2）中間亞層：具有最高的物種豐富度與種植密度，選擇燈心草（Juncus effusus）、狼尾草、細(xì)莖針茅（Stipa tenuissima）等對(duì)變化的水文條件和強(qiáng)人工干擾具有良好抗性的觀賞禾草，以及八寶景天、黃金菊（Euryops pectinatus）、鳶尾等花期長、頭狀花序與總狀花序色彩鮮艷的闊葉草本植物進(jìn)行混種。

3）最高亞層：物種豐富度與種植密度應(yīng)低于其他亞層，選擇柳葉馬鞭草、千屈菜等葉序量較少的品種從而為其他亞層提供更好的光照條件，同時(shí)選擇墨西哥鼠尾草、蒲葦、細(xì)葉芒等抽薹開花時(shí)花莖較高的品種，形成擁有豐富景觀層次的長花期野花草甸。

最高亞層植物呈隨機(jī)型分布種植，中間亞層及最低亞層植物呈集群型或均勻型分布種植，從而營建出與傳統(tǒng)地被花壇景觀或成團(tuán)成塊種植的花境景觀有所區(qū)別的具有自然野趣的群落景觀。

▼多層擬自然野花草甸配置的水平種植模式圖 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

04河岸草本植物生態(tài)效益評(píng)估

1對(duì)山地城市復(fù)雜水文條件的適應(yīng)性

研究區(qū)域內(nèi)的高草野花草甸帶自建立之后，曾多次經(jīng)歷由上游特大暴雨導(dǎo)致的洪峰過境。洪水期間，流速快、沖刷力強(qiáng)且含沙量高的渾濁江水反復(fù)沖刷和淹沒草本植物群落。原本結(jié)構(gòu)單一、景觀品質(zhì)較差的河岸植物群落現(xiàn)已擁有錯(cuò)落有致的垂直分層和豐富的季相變化，成為了水－陸生態(tài)系統(tǒng)間的過渡區(qū)域，加強(qiáng)了濱江綠地與河漫灘消落帶之間的生態(tài)聯(lián)系，同時(shí)為雜食性鳥類功能種團(tuán)提供了重要庇護(hù)與棲息場所。

▼高草野花草甸帶景觀 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

場地自2019年至今連續(xù)兩年繁花盛開，為市民提供了“綠化充分、生機(jī)盎然、蝶舞鳥鳴”的共享綠意空間。經(jīng)過生態(tài)種植營建的高草野花草甸和闊葉野花草甸采取粗放人工管護(hù)，每年12月刈割一次即可。

▼闊葉野花草甸帶景觀2019年與2020年的對(duì)比 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

2河岸草本植物群落多樣性與結(jié)構(gòu)特征

2019年9月，團(tuán)隊(duì)在研究區(qū)域選取高草野花草甸、闊葉野花草甸與原有植被（對(duì)照組）三種草本植物群落開展定量調(diào)查。方差分析表明，高草野花草甸群落與闊葉野花草甸群落的樣方中物種數(shù)量、香農(nóng)－威納（Shannon-Wiener）多樣性指數(shù)及皮洛（Pielou）均勻度指數(shù)顯著高于對(duì)照組植被。結(jié)果顯示，在空間格局上相互嵌套的分帶與分段配置，以及多層擬自然配置技術(shù)，建立了對(duì)復(fù)雜山地城市水文條件具有良好適應(yīng)能力的草本植物景觀。

▼草本植物群落多樣性特征 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

同時(shí)采樣結(jié)果顯示，修復(fù)后，高草野花草甸群落中種植的草本植物種類株數(shù)約占總株數(shù)的56.1%，蓋度約占84.9%；闊葉野花草甸群落中種植的草本植物種類株數(shù)約占總株數(shù)的64.9%，蓋度約占76.3%。該結(jié)果表明，通過生態(tài)種植的河岸草本植物群落能夠適應(yīng)高強(qiáng)度的雜草競爭脅迫，所選草本植物形成優(yōu)勢種群，生長迅速并逐漸占據(jù)大量群落生存空間，逐步向穩(wěn)定和合理分布的格局發(fā)展，有利于景觀的可持續(xù)發(fā)展。

高草野花草甸群落三個(gè)亞層的高度分別為0~20cm、20~60cm和60~100cm；闊葉野花草甸群落三個(gè)亞層的高度分別為0~10cm、10~40cm和40~80cm；原有植被的葎草單優(yōu)群落僅顯示出兩個(gè)亞層（0~10cm和10~40cm）。

▼草本植物群落垂直分層結(jié)構(gòu)特征 ? 袁嘉，陳煉，羅嘉琪，張冠雄，游奉溢

高草野花草甸群落中蒲葦、細(xì)葉芒等高大的觀賞禾草成為優(yōu)勢種，最高亞層蓋度最高，以較矮的伴生種為主的中間亞層與最低亞層蓋度依次降低。為使中間亞層與最低亞層植物接受更多光照，可以適當(dāng)增加高草野花草甸帶的刈割管護(hù)次數(shù)。闊葉野花草甸群落的中間亞層和最低亞層蓋度高于最高亞層，符合分層種植設(shè)計(jì)目標(biāo)，其中最高亞層植物植株葉序量少，為中間亞層植物提供了良好的光照條件，有利于中間亞層植物生長開花。

05結(jié) 語

本研究提出了河岸草本植物群落的生態(tài)種植技術(shù)框架，意在為長江干流河岸景觀優(yōu)化提供科學(xué)參考，為長江生態(tài)大保護(hù)與長江上游重要生態(tài)屏障建設(shè)提供實(shí)踐應(yīng)用范式。生態(tài)種植實(shí)施后，研究區(qū)域原本結(jié)構(gòu)單一、物種貧乏的護(hù)岸植被轉(zhuǎn)化成為層次錯(cuò)落、色彩豐富和季相多變的立體生態(tài)景觀，對(duì)山地城市復(fù)雜水文脅迫具有良好適應(yīng)性和快速自我修復(fù)能力。

在今后的研究和實(shí)踐中，需要進(jìn)一步探究山地城市河岸草本植物群落在復(fù)雜水文脅迫、高強(qiáng)度人工干擾、種間競爭，以及水文條件的年際變化等多重影響下的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制。通過積累與分析多年群落數(shù)據(jù)，深入了解山地城市河岸草本植物景觀中物種流、營養(yǎng)流及水文流等生態(tài)過程，可完善生態(tài)種植技術(shù)框架、優(yōu)化可持續(xù)管護(hù)措施。

_{基金項(xiàng)目}

_{國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“山地城市水敏性區(qū)域草本植物群落適應(yīng)性設(shè)計(jì)研究”（編號(hào)：51808065）}

_{中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“山地城市江岸景觀的植物群落適應(yīng)性設(shè)計(jì)研究”（編號(hào)：2020CDJQY-A010）}

_{中國科學(xué)院成都生物研究所山地生態(tài)恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生態(tài)恢復(fù)與生物多樣性保育四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題“川西地區(qū)野花草甸種質(zhì)資源調(diào)查及應(yīng)用設(shè)計(jì)研究”（編號(hào)：KXYSWS2001）}

_{部分參考文獻(xiàn)}

_{[1] Menz, M. H., Phillips, R. D., Winfree, R., Kremen, C., Aizen, M. A., Johnson, S. D., & Dixon, K. W. (2011). Reconnecting plants and pollinators: Challenges in the restoration of pollination mutualisms. Trends in Plant Science, 16(1), 4-12. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2010.09.006}

_{參考引用 / Source:}

_{Yuan, J., Chen, L., Luo, J., Zhang, G., & You, F. (2020). An Adaptive Multi-Layered Ecological Landscape: The Ecological Planting of Herbaceous Communities on River Revetments in Mountainous City. Landscape Architecture Frontiers, 8(3), 44-57. https://doi.org/10.15302/J-LAF-1-020029}

_{編輯｜田樂、王穎}

_{制作｜張懷文}

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