讓城市廢棄地重煥新生，草本植物可以這么種

注：本文為刪減版，不可直接引用。原中英文全文刊發于《景觀設計學》（Landscape Architecture Frontiers）2022年第6期。獲取全文免費下載鏈接請點擊https://journal.hep.com.cn/laf/EN/10.15302/J-LAF-1-020069；參考引用格式見文末。

基于群落構建機制的城市棕地草本植物生態種植研究

Herbaceous Planting for Ecological Restoration of Urban Brownfields Based on Mechanisms of the Assembly of Plant Communities

1 重慶大學建筑城規學院

2 重慶大學山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室

3 重慶大學三峽庫區消落區生態修復與治理研究中心

4 重慶大學城市環境與生態學院

5 重慶千洲生態環境工程有限公司

引 言

棕地是曾被開發且處于荒廢、閑置狀態的土地。近年來，以草花混播為例的生態種植技術快速發展，通過模擬自然植物群落結構建立城市植被，可被視為修復棕地土壤、提升生物多樣性與增加棕地美學價值的潛在策略。

本文依據群落構建機制的理論基礎，創新性地提出“微地形設計－適應性選種－協同共生結構設計－模擬自然群落結構－在地種植”的城市棕地草本植物生態種植技術框架。研究選擇重慶市的一處棕地實施修復，并進行修復后生態績效評估，旨在為城市棕地生境修復與服務功能優化提供科學依據和可參考的應用范式，對完善城市生態網絡與增強城市生態系統韌性具有重要意義。

研究場地與設計目標

研究場地位于重慶市合川區森楷路西北側、嘉陵江北岸，占地面積約3600m²，具有典型的城市棕地特征。場地內部土壤瘠薄、土層厚度僅30~40cm，土層以下為回填建筑棄渣。場地地形平整，蓄水保墑能力差，降雨時極易形成大量徑流，沖刷并攜帶污染物匯入靠近場地西北邊界的沖溝，最終流入嘉陵江。場地內植被覆蓋度較小，現狀植被中以入侵植物占絕對優勢地位，生物多樣性極為貧乏。

研究地塊區位圖 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

場地改造前環境概況 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

研究場地亟需建立可持續性良好的植物群落，在場地與下方嘉陵江之間建立一個具備地表徑流調蓄、面源污染防控、生物多樣性提升等功能的生態緩沖區，優化場地景觀效果，為附近居民提供良好的游憩場所。

城市棕地草本植物生態種植技術框架

基于植物群落構建機制，研究重點考慮了微地形設計和適應性選種兩個方面。在此基礎上組織起有效的棕地草本植物生態種植技術框架。研究團隊于2017年10月至2018年3月間，對場地實施了草本植物生態種植項目。

城市棕地草本植物生態種植技術框架 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

設計連續的凹凸微地形變化，并在水平空間上形成凹凸地形的復雜鑲嵌，從而創造多樣化的空間生態位、提供多樣化的植物生長基面，也有利于地表徑流的生態調蓄。構建凹地形能夠為喜濕植物創造所需生長空間；凸地形的坡面有利于排水，適宜耐旱或喜旱植物生長，又可以形成遮蔭，為低矮的喜蔭植物提供生長條件。良好配置的凹凸微地形組合，能夠通過多樣化的地表小微起伏實現雨水徑流緩沖，同時獲取并富集隨徑流傳播的自生植物繁殖體，進一步提高植物群落的物種及結構多樣性。由于平緩坡面（坡度<15°）濕度適中且水濕變化較為豐富，因此設置一定量的平緩坡面，有利于增加植物物種豐富度；南向坡面利于聚熱采光，因此增加南向緩坡的坡長能為更多草本植物提供適宜的生長環境。此外，對小部分洼地進行生態防滲處理，形成積水洼地與濕塘等小微濕地結構，為濕生植物、水生昆蟲及兩棲類動物提供良好生境。

基于研究場地的棕地生境條件，確定如下適應性選種原則。

1）選擇對土壤養分需求較低、有一定耐旱能力的植物種類。

2）選擇對污染物和重金屬元素具有較強阻滯、吸附及凈化能力的植物種類。

3）選擇具有一定耐水濕能力、能夠在24~96小時的積水環境中存活的植物種類。

4）避免選擇競爭力強的植物種類。

根據上述原則，研究共篩選39種草本植物（表1）。

設計構建草本植物群落與動物關鍵種（即對其他動植物的分布和群落多樣性具有重要調控作用的動物種類）的協同共生結構，以提升植物群落的自組織及自我維持能力，有效服務于區域生物多樣性保育并降低養護成本。選用不同開花期的草本植物，為傳粉昆蟲提供充足的食物。利用場地內留有的汽車金屬部件、建筑棄渣及枯枝構筑“昆蟲旅館”，并在地面堆砌一定量的卵石堆、塊石堆，為傳粉昆蟲及土壤動物提供必要的巢穴和庇護生境。將一定數量的大體積巖石和石籠網隨機置入場地，形成高出植物、供傳粉昆蟲接受光照的平臺。少量平緩坡面上不種植任何植物，可在雨后為蝴蝶等昆蟲提供啜飲泥漿（以補充水分和無機鹽）的安全環境。將觀賞性高草進行集群栽植，并在附近置入倒木、枯枝等木質物殘體，為小型鳥類提供覓食、筑巢、庇護與停棲場所。上述一系列多樣化的小微生境，能夠增加場地內“植物－傳粉昆蟲－鳥類”協同共生結構數量，并在立體空間上形成復雜嵌套，從而形成對傳粉昆蟲與鳥類等關鍵種種群的有效保育。

昆蟲旅館 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

傳粉昆蟲曬太陽維持體溫的平臺 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

為昆蟲啜飲泥漿設置的緩坡 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

為小型鳥類筑巢、覓食和庇護設計的高草小群落 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

在自然草甸中，不同花期、不同高度和不同葉序形態的多種草本植物相互交錯生長，既保證了植被覆蓋度與更為復雜的分層結構，又能夠形成豐富季相并延長觀賞期。

本文中，草本植物群落配置模擬自然草甸群落中不同種群斑塊相間的鑲嵌式布局，形成三種類型的水平格局。表2展示了研究所選草本植物種類及其對應的水平空間配置模式。

1）均勻式（植物個體按一定間距均勻分布）：選擇花色豐富、花序較小、開花時間交錯的植物種類，混合這些植物種類的種子形成種子組合并均勻播種。

2）隨機式（每種植物個體在種群所占水平空間中隨機出現，任何個體的存在不影響其他個體的分布）：選擇花序與葉序特征明顯的種類進行隨機選點栽植。

3）集群式（植物個體成群、成簇、成塊地密集分布）：選擇環境適應性強、花期長、蜜粉豐富的種類進行密集型栽植。

自然植物群落內水平分布格局：圖中為一處滇西北草甸群落內三種示例植物的水平分布格局示意圖。? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

自然草甸群落的垂直結構呈現分層的基本特征，一般具有3~5個亞層，最高亞層接受的光照強度更高、光合作用更充分，容易形成競爭優勢；中間亞層通常具有較高的物種多樣性；最低亞層則擁有更高的耐蔭能力和最早的花期。

據此，研究設計了三個草本植物群落亞層。第一亞層選擇葉序較高（50~90cm）、葉序量少的種類進行稀疏種植，同時，選擇抽薹開花時花莖較高（90~120cm）的種類。第二亞層選擇中等高度（30~50cm）、花期長、頭狀花序與總狀花序色彩鮮艷的種類。第三亞層選擇葉序低（10~30cm）、花莖短（20~30cm）、花期早且耐半蔭的種類，以及一些冠層面積較大的種類。

草本植物群落垂直結構示意圖 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

研究采取種子混播與種苗混栽相結合的復合種植技術。其中，場地中面積約60%的區域采用種子混播技術，種子組合包括多年生種類組合（秋播，2017年10~11月）與一二年生種類組合（春播，2018年3月），混播密度為5g/m2。播種前對場地雜草進行人工拔除，并移除2~3cm表層土；將少量腐殖土與表土混合，增加土壤養分；播種時將種子與粗砂、細河沙及由蘆葦加工成的植物纖維（長度2~5mm、直徑0.2~0.8mm）進行充分混合。隨機式與集群式配置采用15cm杯苗混栽，有利于準確建立優勢種的小集群，并有效控制高大植物種類的生長范圍。

生態效益評估

生態種植實施后，場地內形成了結構豐富、充滿自然野趣的草本植物群落。2018年6月，研究者對修復后地塊進行了隨機取樣（8m×12m）測繪。結果顯示，修復后草本植物群落的物種豐富度大幅提升，且不同種類協同共生，呈現出預期的“均勻－隨機－集群”水平結構。同時，植被覆蓋度達96.3%，建立了競爭優勢，有效抑制了空心蓮子草、葎草等惡性雜草的生長。

修復后草本植物群落樣地圖解（2018 年6 月繪） ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

修復后第一年，草本植物群落呈現了長達5個月的觀賞花期（3月上旬至8月下旬），群落季相豐富，極大地提升了場地的美學價值。

修復后草本植物群落景觀效果及其動態 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

研究分別于修復前和修復半年后對場地內10~20cm土壤層進行土壤滲透率測定。結果表明，修復后的土壤滲透率（6.22±0.259cm/h）相較修復前（3.96±0.305cm/h）顯著提高。修復后的草本植物群落具有較為復雜的根系結構，有助于場地徑流滲透和調蓄功能的有效提升。

同時，修復后的草本植物群落具有更高的植被覆蓋度和更豐富的分層結構，有利于降雨和地表徑流的攔截、阻延與蒸散發，減少徑流生成總量并延長徑流的形成時間。2018年，每次降雨后對場地進行調研，發現除小型濕塘及較深洼地以外，場地內其他區域均無明顯積水。

本文以傳粉昆蟲作為場地生物多樣性的指示類群。修復后的草本植物群落中分布有種類豐富的傳粉昆蟲。場地內形成的“傳粉昆蟲－蜜源植物”協同共生結構及其在空間上的復雜嵌套，對提升傳粉昆蟲種群數量具有重要作用，利用傳粉昆蟲的授粉服務來維持場地內及周邊地塊中植物群落的結構與功能穩定性，從而增加修復后景觀的可持續性，并降低人工管理成本。

修復后草本植物群落中的傳粉昆蟲種類明顯增加 ? 袁嘉，錢深華，游奉溢，張照亮，尹淵

結語及展望

在今后的研究中，需要對城市棕地植物群落的物種組成變化、種間競爭關系，以及植物群落對棕地環境的響應與改造機制進行深入科學分析，進一步探索不同水平結構和垂直分層中植物種類的組成比例等設計參數。應對修復后土壤污染濃度及其重金屬含量進行定量監測，評估生態種植營建的草本植被對棕地土壤的長期適應能力及其污染凈化能力，并通過原位試驗進一步篩選超積累植物。應構建不同氣候條件／植物區系下，土地利用類型高周轉區域內城市棕地的草本植物群落生態種植模式。應加強城市棕地草本植物景觀的生態過程研究，并關注城市自生植物及潛在植被在生態種植中的功能及作用。

編輯 | 田樂，高雨婷

翻譯 | 高雨婷，田樂

制作 | 高雨婷