洪水过境，重庆的护岸植物景观如何设计？
研究基于重庆市九龙外滩河流护岸的修复实践，提出了以分带分段优化种植和多层拟自然野花草甸配置为主体的河岸草本植物群落生态种植技术框架，阐述了山地城市河流护岸草本植物景观的生态种植设计与实践的原则与模式，最后评估了草本植物群落所发挥的生态效益。
面对重庆主城区河岸景观频繁遭受的夏季洪水与高温交替、暴雨径流冲刷等严酷挑战，九龙外滩护岸草本植物群落生态种植实现了逆境胁迫下山地城市河岸景观的适应性生态重构，形成了具备良好自我调节及自我修复能力的韧性景观。
立体生态景观的适应性重构——山地城市河流护岸
草本植物群落生态种植
An Adaptive Multi-Layered Ecological Landscape:
The Ecological Planting of Herbaceous Communities on
River Revetments in Mountainous City
01频繁造访的洪水
2020年8月，受上游强降雨及来水影响，距“长江2020年4号洪水”过境仅4天，长江5号洪水于18~20日通过重庆主城区。由于汇集了长江上游主要来水，同时为了确保中下游防洪安全，滴水未降的高温重庆承受了自1981年以来的最大洪水事件。长江寸滩站洪峰水位达191.62m，超警戒水位11.12m。本次洪水事件造成重庆15个区县26.32万人受灾，紧急避险25.1万人，淹没商铺2.37万间。
▼2020年8月重庆主城长江5号洪水、嘉陵江2号洪水河岸景观记录 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
本次洪水事件正是重庆——这座位于长江上游的大型山地城市——河岸景观所受严酷逆境胁迫的缩影：在流域汇水、迅速城镇化、暴雨及干旱频发、山城地貌与空间复杂多变等因素的综合影响下，主城区河岸景观界面频繁遭受夏季陡涨陡落洪水和高温交替、径流冲刷及水土流失等挑战。
如何顺应山地城市河岸景观中的复杂水文条件及时空变化规律，设计、营建并持续优化植物群落，进而修复并稳定河岸景观及生态系统，是风景园林学科亟待解决的问题。2018年起，研究团队在重庆市九龙外滩长江干流护岸实施生态种植，建成至今，场地经历了五年一遇（2018年）及五十年一遇（2020年）长江洪水的反复考验。本研究探索了以草本植物群落为主体的立体生态景观的适应性重构途径，提出了可供相关实践参考的植被修复技术框架，并进行了生态效益评估。
▼2018~2020年重庆市九龙外滩护岸草本植物群落生态种植洪水淹没情况 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
02研究区域：九龙外滩护岸
研究区域位于重庆市主城区长江干流左岸、九滨路下方的九龙外滩护岸。场地长约1500m，内部人行交通以沿江修建的马道为主，一级马道高程为178m，二级马道高程为185m，一、二级马道之间由梯步连通，可为游客提供游憩空间。175~178m高程为完全硬化的水泥砌筑岸坡，175m高程以下为以泥沙和卵石为底质的河漫滩消落带区域。
▼研究区域环境概况 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
实施草本植物群落生态种植的工程主体是位于178~185m高程之间的菱形水泥格框护坡，坡度30.3°，较为陡峭；菱形水泥格框内回填覆土的深度为20cm，回填土以下结构依次为卵石层（20cm深）、防水阻根卷材，以及夯土。菱形水泥格框护坡的回填土层较薄、土壤贫瘠，护坡植物种类单一。原有护岸植物景观效果单调，动植物栖息生境品质和生态系统结构完整性差，生物多样性低。
▼菱形水泥格框护坡所在位置 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
▼研究地块护岸修复前以葎草（Humulus scandens）为优势种的单优植物群落 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
03生态种植技术框架
2018年初，研究团队启动九龙外滩护岸生态种植项目，提出以顺应水文特征的分带分段优化种植及多层拟自然野花草甸配置为主体的生态种植技术框架。
▼山地城市河岸草本植物群落生态种植技术框架 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
1顺应水文特征的分带分段优化种植
研究根据高程及历年夏季洪水水位变化记录，将护坡分为三个断面：低断面（178~181m）、中断面（181~183m）和高断面（183~185m）。同时，研究以2018年主城区所受的5年一遇夏季洪水影响为例，依据6~8月记录的水位变化发现，
低断面：夏季洪水反复淹没和冲刷导致植被覆盖率低、物种组成较为单一；
中断面：较少受到夏季洪水侵蚀，更丰富的水湿条件和更充足的光照，种植草本植物并建立高丰度植物群落的理想护坡空间；
高断面：受夏季洪水淹没影响频率最低，但由于上部界面缺乏植被拦截缓冲，该断面受到的暴雨径流冲刷更强，不利于水泥格框内回填土的固定。
▼2018年6~8月研究地块内长江干流水位变化 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
针对研究区域中运用的分带分段的种植模式，一方面，在菱形水泥格框护坡中按河岸景观生态功能需求，同时基于乡土物种考虑，分带构建高草野花草甸带（2018年5月）和阔叶野花草甸带（2019年3月）（表1）。
▼草本植物物种选择表，表1：草本植物物种选择表 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
另一方面，针对低、中、高三个高程断面，实施分段植物群落配置，形成空间格局与功能的相互嵌套。为保护河流水生态安全与控制建设成本，本研究在实施生态种植前仅对菱形水泥格框护坡原有杂草植被进行了简单人工拔除，未施用除草剂对残留根系与土壤种子库进行灭活。
低断面以耐淹固土为主要目标，混栽狗牙根（Cynodon dactylon）、千屈菜（Lythrum salicaria）与鸢尾（Iris tectorum）等乡土耐淹植物，并采用生物篱网技术稳定护坡土壤：在该断面的菱形水泥格框中取出深度为15cm的土壤，铺设桂花（Osmanthus fragrans）枯枝形成枯枝篱网；回填10cm深的土壤后，用耐水淹且自然分布于三峡库区消落带的秋华柳（Salix variegata）枝条编织成鲜枝篱网，放置于菱形水泥格框中，并在其上覆土（5cm深）。
▼顺应水文特征的分段优化种植模式图 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
中断面根据水湿变化特点和光照条件，选择了耐水湿且具备一定耐旱能力的草本植物进行混种。高草野花草甸带中稀疏混栽狼尾草（Pennisetum alopecuroides）、蒲苇（Cortaderia selloana）和细叶芒（Miscanthus sinensis）等地下茎发达的观赏禾草作为建群植物。阔叶野花草甸带主要混种八宝景天（Sedum spectabile）、蓝花鼠尾草（Salvia farinacea）和鸢尾等花序明显、蜜粉源丰富且能覆盖不同开花期的阔叶草本植物，为城市传粉昆虫提供生境走廊，从而保障植物群落的多样性与自我维持功能[1]。
高断面径流冲刷强和土壤蓄水保墒能力差，选择黑心菊（Rudbeckia hirta）、柳叶马鞭草、墨西哥鼠尾草（Salvia leucantha）、细叶芒等盖度较大且叶序高度各异的草本植物，形成层次丰富的植物群落，增强对降雨及径流的拦截能力。配置蒲苇、细叶芒、萱草（Hemerocallis fulva）等根系较深的物种加固护坡土壤，同时利用土壤深层水分更显著地应对夏季高温干旱。
2多层拟自然野花草甸配置
研究提出多层拟自然野花草甸配置方法，通过模拟河岸自然草甸群落的水平格局与垂直结构，为高草野花草甸带与阔叶野花草甸带分别设计种植三个亚层：
1）最低亚层：滨菊（Leucanthemum vulgare）、狗牙根、金叶石菖蒲（Acorus gramineus）等耐半荫、叶序及花茎较矮、冠层面积较大和花期较早的植物，能够在更高亚层的遮盖下正常生长，保证了早春的植被覆盖度与春花表现。
2）中间亚层：具有最高的物种丰富度与种植密度，选择灯心草（Juncus effusus）、狼尾草、细茎针茅（Stipa tenuissima）等对变化的水文条件和强人工干扰具有良好抗性的观赏禾草，以及八宝景天、黄金菊（Euryops pectinatus）、鸢尾等花期长、头状花序与总状花序色彩鲜艳的阔叶草本植物进行混种。
3）最高亚层：物种丰富度与种植密度应低于其他亚层，选择柳叶马鞭草、千屈菜等叶序量较少的品种从而为其他亚层提供更好的光照条件，同时选择墨西哥鼠尾草、蒲苇、细叶芒等抽薹开花时花茎较高的品种，形成拥有丰富景观层次的长花期野花草甸。
最高亚层植物呈随机型分布种植，中间亚层及最低亚层植物呈集群型或均匀型分布种植，从而营建出与传统地被花坛景观或成团成块种植的花境景观有所区别的具有自然野趣的群落景观。
▼多层拟自然野花草甸配置的水平种植模式图 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
04河岸草本植物生态效益评估
1对山地城市复杂水文条件的适应性
研究区域内的高草野花草甸带自建立之后，曾多次经历由上游特大暴雨导致的洪峰过境。洪水期间，流速快、冲刷力强且含沙量高的浑浊江水反复冲刷和淹没草本植物群落。原本结构单一、景观品质较差的河岸植物群落现已拥有错落有致的垂直分层和丰富的季相变化，成为了水－陆生态系统间的过渡区域，加强了滨江绿地与河漫滩消落带之间的生态联系，同时为杂食性鸟类功能种团提供了重要庇护与栖息场所。
▼高草野花草甸带景观 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
场地自2019年至今连续两年繁花盛开，为市民提供了“绿化充分、生机盎然、蝶舞鸟鸣”的共享绿意空间。经过生态种植营建的高草野花草甸和阔叶野花草甸采取粗放人工管护，每年12月刈割一次即可。
▼阔叶野花草甸带景观2019年与2020年的对比 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
2河岸草本植物群落多样性与结构特征
2019年9月，团队在研究区域选取高草野花草甸、阔叶野花草甸与原有植被（对照组）三种草本植物群落开展定量调查。方差分析表明，高草野花草甸群落与阔叶野花草甸群落的样方中物种数量、香农－威纳（Shannon-Wiener）多样性指数及皮洛（Pielou）均匀度指数显著高于对照组植被。结果显示，在空间格局上相互嵌套的分带与分段配置，以及多层拟自然配置技术，建立了对复杂山地城市水文条件具有良好适应能力的草本植物景观。
▼草本植物群落多样性特征 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
同时采样结果显示，修复后，高草野花草甸群落中种植的草本植物种类株数约占总株数的56.1%，盖度约占84.9%；阔叶野花草甸群落中种植的草本植物种类株数约占总株数的64.9%，盖度约占76.3%。该结果表明，通过生态种植的河岸草本植物群落能够适应高强度的杂草竞争胁迫，所选草本植物形成优势种群，生长迅速并逐渐占据大量群落生存空间，逐步向稳定和合理分布的格局发展，有利于景观的可持续发展。
高草野花草甸群落三个亚层的高度分别为0~20cm、20~60cm和60~100cm；阔叶野花草甸群落三个亚层的高度分别为0~10cm、10~40cm和40~80cm；原有植被的葎草单优群落仅显示出两个亚层（0~10cm和10~40cm）。
▼草本植物群落垂直分层结构特征 © 袁嘉，陈炼，罗嘉琪，张冠雄，游奉溢
高草野花草甸群落中蒲苇、细叶芒等高大的观赏禾草成为优势种，最高亚层盖度最高，以较矮的伴生种为主的中间亚层与最低亚层盖度依次降低。为使中间亚层与最低亚层植物接受更多光照，可以适当增加高草野花草甸带的刈割管护次数。阔叶野花草甸群落的中间亚层和最低亚层盖度高于最高亚层，符合分层种植设计目标，其中最高亚层植物植株叶序量少，为中间亚层植物提供了良好的光照条件，有利于中间亚层植物生长开花。
05结 语
本研究提出了河岸草本植物群落的生态种植技术框架，意在为长江干流河岸景观优化提供科学参考，为长江生态大保护与长江上游重要生态屏障建设提供实践应用范式。生态种植实施后，研究区域原本结构单一、物种贫乏的护岸植被转化成为层次错落、色彩丰富和季相多变的立体生态景观，对山地城市复杂水文胁迫具有良好适应性和快速自我修复能力。
在今后的研究和实践中，需要进一步探究山地城市河岸草本植物群落在复杂水文胁迫、高强度人工干扰、种间竞争，以及水文条件的年际变化等多重影响下的环境适应机制。通过积累与分析多年群落数据，深入了解山地城市河岸草本植物景观中物种流、营养流及水文流等生态过程，可完善生态种植技术框架、优化可持续管护措施。
基金项目
国家自然科学基金青年科学基金项目“山地城市水敏性区域草本植物群落适应性设计研究”（编号：51808065）
中央高校基本科研业务费项目“山地城市江岸景观的植物群落适应性设计研究”（编号：2020CDJQY-A010）
中国科学院成都生物研究所山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室开放课题“川西地区野花草甸种质资源调查及应用设计研究”（编号：KXYSWS2001）
部分参考文献
[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
参考引用 / 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
编辑｜田乐、王颖
制作｜张怀文
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