从自然科学技术原理向风景园林设计语言转译——河段尺度下的生态设计手法研究

在河流生态修复的研究中,理论与实践之间存在着落差,风景园林学正是整合不同学科理论并最终转化为实践的最佳途径。本研究的核心工作是将河流生态修复中的理论转化为风景园林设计语言,即生态设计手法,主要采用 T-P-C（Theory-Pattern-Case）法。首先对河流空间要素进行分析,再依据相关自然科学技术原理,转译出一组设计法则,最后结合河流生态问题,提炼出“改造边滩蜿蜒度”“生态河床”“生态筑坝”等 15 种河段尺度的生态设计手法,为设计师提供一套生态性、空间性、归纳性、尺度性和类型性的设计工具。     

近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响

近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义。以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响。结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71%和37.24%。乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48%-98.82%),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用。林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力。研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件。     

城市近自然林的群落生态学剖析--以沈阳树木园为例

中国科学院沈阳树木园位于沈阳市人口密集,商业文化中心地带。于1955年建园,引种东北地区木本植物546种,隶属118属51科。由于林木的天然更新,已形成一个多世代、多层次近自然林群落。本文从植物群落生态学角度研究了森林树种组成与植物区系特征,群落的生活型和层片结构,群落的垂直结构与成层现象。群落的水平结构与镶嵌现象,森林天然更新与发展,野生动植物的种群定居与保护,进而阐明了该园森林群落是我国北方典型城市近自然林类型。     

近自然化改造对马尾松人工林土壤团聚体有机磷组分含量变化的影响

有机磷(Po)是土壤磷库的重要组成部分。为探究马尾松人工林近自然化改造对土壤团聚体Po分布特征的影响,该研究以南亚热带的马尾松纯林(PP)和近自然化改造后的马尾松-阔叶树种混交林(CP)为对象,采集0～10 cm土样后利用干筛法将其筛分为>2 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm三部分粒径团聚体,并测定原土及各粒径团聚体中各Po组分、微生物生物量磷(MBP)含量和酸性磷酸酶(ACP)活性。结果表明:(1)CP的土壤Po组分与PP相比发生了变化,高稳定性有机磷(HRO-P)和中度活性有机磷(MLO-P)在原土以及各团聚体径级中均显著高于PP(P<0.05),而活性有机磷(LO-P)和中度稳定性有机磷(MRO-P)在CP和PP中并无显著差异,PP和CP各组分Po在原土和各团聚体径级中无明显变化规律。(2)各形态Po在PP中占比大小为HRO-P>MRO-P>MLO-P>LO-P,而在CP中为HRO-P>MLO-P>MRO-P>LO-P。(3)CP中的MBP含量和ACP活性在原土及各团聚体径级中均显著高于PP,并且随着团聚体径级的减小,ACP活性上升。(4)冗余分析发现,土壤有效磷(AP)、土壤团聚体平均重量直径(MWD)、MBP和全氮(TN)为土壤Po组分的主要驱动因子。综上认为,近自然化改造有利于马尾松人工林土壤中磷的积累与转化,该研究结果为马尾松人工林土壤质量和生产力的提升提供了理论依据。     

马尾松人工林近自然化改造对植物自然更新及物种多样性的影响

中国人工林面积居世界第一位,而马尾松是中国人工林面积较大的树种之一,广泛分布于中国的亚热带区域。马尾松适应能力强,耐干旱、瘠薄,是南方低山丘陵区群落演替的先锋树种,也是荒山绿化造林的主要树种,马尾松人工林对生态防护、生态治理有着重大的意义。但是,绝大部分马尾松人工林为人工纯林,生态系统比较脆弱,生态服务功能较差。人工林的近自然改造对于增加林地生物多样性,提升人工林的生态服务功能具有重要意义。2005年,对中国林业科学院热带林业试验中心1993年造林的马尾松人工林进行4种不同强度(50%、40%、30%、20%)间伐后,套种大叶栎(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、润楠(Machilus pingii)、红锥(C. hystrix)4个乡土阔叶树种,各种套种密度皆为120株/hm²。分别于间伐前(2004年)及2010年对群落生物多样性及人工套种树种生态情况进行调查,结果表明:(1)间伐处理后,自然更新至乔木层的物种种类和数量都有显著的增加,600 m²的样方中,物种数由(2.75±2.56)种增加到(11.17±4.32)种,个体数由(5.75±4.31)株增加到(32.17±19.09)株,群落中乔木亚层的优势种变化不大,主要有南酸枣(Choerospondias axillaris)、水锦树(Wendlandia uvariifolia),枫香(Liquidambar formosana)、破布木(Cordia dichotoma)、白背桐(Mallotus paniculatus)等。新增加到乔木层的物种大都为之前群落中灌木层的种类,主要有三桠苦(Evodia lepta)、鸭脚木(Schefflera minutistellata)、白花龙(Styrax faberi)、中平树(Macaranga denticulata)、黄毛榕(Ficus esquiroliana)、华南毛柃(Eurya ciliata)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、猴耳环(Pithecellobium clypearia)、木姜子(Litsea pungens)、毛黄肉楠(Actinodaphne pilosa)等。(2)间伐处理前,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(24.63±4.24)种,间伐处理后,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(27.58±3.80)种,不同间伐强度处理后林下灌草的优势种与间伐前大致相同,灌木层优势种为三桠苦,草本层优势种为弓果黍(Cyrtococcum patens)。不同间伐强度处理林分间,灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均无显著差异,且与间伐前林分也无显著差异。(3)间伐促进了4个乡土树种幼树的生长,随着间伐强度的增加,大叶栎、红锥幼树的高度和胸径显著增长;50%的间伐强度的林分中,阔叶树种幼树的长势要显著好于其他间伐强度,50%的间伐强度最有利于马尾松林下套种的阔叶树种生长。(4)在马尾松林下套种的4个阔叶树种幼树的初期生长有明显差异。总体而言,大叶栎与米老排幼树的早期生长速率要明显高于红锥和润楠。     

生态智慧引导下的太原市棕地修复逻辑与策略

城市生态系统是一个复杂的人工系统,城市经过快速掠夺式的发展已经造成绿地生态空间锐减,水体资源缺乏且污染严重,热岛效应突出和城市棕地面积大且污染严重等一系列生态问题。以资源枯竭型城市内大量存在的棕地为研究对象,认为城市棕地的修复需要生态智慧的引导,在建立生态智慧引导的城市棕地修复逻辑和框架的基础上,结合太原市棕地生态修复实践,建立从棕地安全性修复、棕地功能修复和棕地景观修复的综合修复框架,提出分期分类多元化再生,分类利用城市功能活化,去棕还绿抗污染植物配置棕地修复的生态智慧策略。     

北京市门头沟区工业废弃地生态修复工程的关键技术

随着改善城市环境质量、加强城市生态建设工作的呼声日益提高,工业废弃地的生态修复和环境建设工程越来越受到重视。以北京市门头沟区永定镇大砂坑生态修复二期工程为例,提出了这类工程的技术关键,首先是进行科学的规划设计,二是稳定坡体,三是建立排水系统,四是土壤改良,五是充分发挥植物的生态效益。重点论述了植物选择和种植中的有关问题,并结合该项目在前期立项、勘察、设计、施工中出现的一些问题进行了探讨和总结。     

青海东部人工生态公益林近自然经营的林分结构调整

依据研究区5种典型人工林近自然状况,以人工生态公益林的近自然经营管理为目标,提出林分结构调整策略与方法。主要从林分结构、物种组成、年龄及枯死木几个方面考虑选取了垂直结构、水平结构、草本盖度及其多样性、天然更新、物种多样性、组成系数、直径分布、枯木比例、健康木比例10个指标,应用基于单位圆的π值法则,采取定性与定量相结合的方法,对5种林分的近自然状态做出评价并依据评价结果提出相应改造措施。青海云杉-白桦混交林（ω_PB=0.4786）属于远近自然林分,此类林分在密度合理的情况下无需过多人为抚育;青杨-白桦混交林（ω_BP=0.2664）属于近人工林,此类林分以伐除病虫害严重的青杨、调整密度和补植青海云杉为主;青海云杉-青杨混交林（ω_PP=0.2283）属于近人工林,此类林分以伐除病虫害严重的青杨、调整密度和补植白桦为主;青海云杉-落叶松混交林（ω_PL=0.1872）属于人工林,此类林分以调整密度和补植白桦为主;青海云杉纯林（ω_P=0.0190）属于人工林,此类林分以调整密度和营造杉桦混交林为主。通过近自然度评价与分析,为当地近自然经营提供了直观可靠的依据。在进行林分结构调整时,首先通过伐除干扰木来调整林分密度,其次要营造针阔混交林分,其中以青海云杉和白桦混交林为主要目标林分。     

城市河道底泥污染生物修复技术研究

城市河道受污染底泥对水体产生大的二次污染,为有效的控制底泥污染物的释放和开发有效的水体治理技术方法,本研究利用人工模拟河道在连续流条件下,对河道污染底泥的生物修复及其对水体生物修复的影响进行了试验研究。研究结果表明:采用曝气增氧和投加底泥生物修复制剂联合处理的方式能达到好的底泥生物修复效果,能有效的提高底泥的生物降解活性(G值),削减底泥氮磷污染物的释放量,底泥G值与底泥氮、磷污染物释放量呈显著负相关性:单独采用曝气增氧和投加土著微生物制剂联合实施的生物修复方法对河道污染水体均具有良好的修复效果,但底泥的生物修复将对河道水体生物修复的效果产生大的影响。底泥生物修复后,对水体进行生物修复的处理效果更加显著,在相同实验条件下,对水体COD、氨氮的最大去除率由65.0%和16.30%提高到72.0%和41.0%,水体生物修复的周期由13 d缩短为6 d。     

近20年城市遥感研究现状及其发展趋势

随着城市化进程的不断加速,城市遥感研究已成为地理学、生态学、城市规划学等学科领域主要发展方向之一。城市化使人口与经济增长的同时,也使得城市原有的生态环境状况发生改变,从而引起了一系列城市生态环境问题。城市遥感是一门多学科交叉研究领域,近年来已经取得了一系列显著的研究成果。对近年来城市遥感研究涉及的城市地表温度、边界扩张、不透水表面、景观格局以及生态安全5个方面的理论、研究方法、应用动态以及发展方向进行了较为详细的总结与探讨。主要得出如下结论：（1）数据源从单个遥感数据研究走向多源遥感数据融合发展,多源遥感数据尤其是结合高分辨率数据越来越多的被应用到城市研究的各个领域中;（2）城市遥感的研究目标不断扩展、深化和聚焦;（3）城市遥感研究已开始从二维空间向三维空间拓展;（4）城市遥感涉及的研究对象之间相互作用,相互影响在深入解读城市遥感研究理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新研究对本文所涉及的主题进行了补充和完善,为城市典型生态环境问题的解决提供新的思路;今后应按照城市形态与构成、城市关键要素、生态环境响应、生态环境评价以及城市扩展与环境预测的体系结构进行综合分析。     

基于二元水循环效率提升的城市湿地修复策略

城市湿地对人地系统的水循环调节起着关键作用。随着城市的发展,水资源短缺问题日益突出,探讨湿地在缓解城市水资源危机中的作用具有重要意义。基于“自然-社会”二元水循环理论,综合分析了我国城市用水量在全国总用水量占比急剧增加的现状,以及城市水循环效率低下的重点问题;基于城市水循环途径的取水、输水、用水、排水和回水五个阶段,系统提出湿地的保护恢复有助于改善城市水资源利用状况,增强城市湿地空间优化配置和水资源可持续利用的协同效应;充分考虑城市生态空间整体优化及湿地布局,全面阐释在城市国土空间规划指导下,通过增加城市水循环中社会水回归容量和缩短社会水回归距离,提升城市水循环效率,充分发挥湿地生态工程对城市水循环优化的调控作用;最后,兼顾城市中长期规划发展的协调性、适应性,探讨了湿地保护修复以提升水循环效率的策略,包括多功能水源地建设、缩短汇水距离、多级净水、营建小微湿地以及构建自循环理念的再生系统等具体措施,为城市湿地资源空间规划的整体布局提供重要依据,对促进城市水资源可持续利用和建设人与自然和谐共生的韧性城市具有重要意义。     

Restoring Rivers One Reach at a Time: Results from a Survey of U.S. River Restoration Practitioners

Despite expenditures of more than 1 billion dollars annually, there is little information available about project motivations, actions, and results for the vast majority of river restoration efforts. We performed confidential telephone interviews with 317 restoration project managers from across the United States with the goals of (1) assessing project motivations and the metrics of project evaluation and (2) estimating the proportion of projects that set and meet criteria for ecologically successful river restoration projects. According to project managers, ecological degradation typically motivated restoration projects, but post‐project appearance and positive public opinion were the most commonly used metrics of success. Less than half of all projects set measurable objectives for their projects, but nearly two‐thirds of all interviewees felt that their projects had been “completely successful.” Projects that we classified as highly effective were distinct from the full database in that most had significant community involvement and an advisory committee. Interviews revealed that many restoration practitioners are frustrated by the lack of funding for and emphasis on project monitoring. To remedy this, we recommend a national program of strategic monitoring focused on a subset of future projects. Our interviews also suggest that merely conducting and publishing more scientific studies will not lead to significant improvements in restoration practice; direct, collaborative involvement between scientists, managers, and practitioners is required for forward progress in the science and application of river restoration.     

流域开发生态建设发展战略

以往研究流域开发战略问题,多从流域内资源的开发利用方面考虑,而衡量其方案的优劣也多以经济效益的大小为准绳。现在,环境污染与生态危机已威胁着人类的生存与发展,因此在研究流域战略问题时,必须开拓思路,     

Restoration of rapids habitat in a Great Lakes connecting channel,the St. Marys River,Michigan

Aquatic habitat has been extensively altered throughout the Laurentian Great Lakes to increase navigation connectivity. In particular, the St. Marys River, a Great Lakes connecting channel, lost >50% of its historic rapids habitat over the past century. In 2016, the natural flow was restored to the Little Rapids area of the St. Marys River. The goal of our study was to evaluate physical and ecological responses to the restoration of the Little Rapids area. Extensive habitat and biological data were collected prior to restoration (2013 and 2014), and after restoration (2017 and 2018). Measured parameters included total suspended solids, current velocity, benthic macroinvertebrates, and larval, juvenile, and adult fishes. Total suspended solids stayed low (<4 mg/L) following restoration, with the exception of a single construction‐related event. Pre‐restoration data indicated that all measured velocities were below the target flow rate of 0.24 m/s, whereas 70% of the measured habitat was above the target flow post‐restoration. Abundance and richness of benthic macroinvertebrates were reduced following restoration (>90% reduction). We observed a 45% increase in richness of larval fish 2 years after restoration and a 131% increase in catch per unit effort. For adult fishes, the proportion of individuals with a preference for fast‐moving waters increased from 1.5 to 45% in the restored area, and from 7 to 15% upstream of the restored area; a similar response was observed for lithophilic spawners. The physical and biological conditions of the Little Rapids improved and resembled conditions typical of rapids habitat extent in other areas of the river and other systems.     

珠三角河网区典型生境植物群落构成特征及生态修复

如何实现生态文明建设与三生空间高度混杂地区的高质量协同发展是珠三角河网区新时期面对的重要难题。以2018—2021年间积累的第一手田野调查资料为基础,针对广佛地区20处样地202个样点,综合生态学数量分析与风景园林学空间分析方法,研究河网区典型生境的植物群落构成特征及应用。结果表明：(1)珠三角河网区植物物种丰富,维管束植物共122科382属551种;植物群落“乔、灌、草、藤本”垂直结构完整,但乡土植物占比较低、外来入侵较严重;(2)动物友好植物种类丰富,共有鸟类友好植物88种、昆虫类友好植物90种、鱼类两栖类友好植物34种,但缺乏针对动物友好生境的科学配置;(3)河网区包括滨水、坑塘、农田、聚落四类典型生境以及9个稳定的植物群系,但在长期人为干扰下其生态功能和水乡风貌特征被严重削弱。最后,以佛山大美公园为例,探讨了以恢复河网区生物多样性和特色景观风貌为目标的生态修复实践。研究为珠三角河网区地域性景观恢复和三生空间混杂区域的近自然生态修复提供了重要的规划设计蓝本和实践示范。     

废黄河三角洲生态修复设想

生态系统退化导致生态系统为人类生存和发展提供的物品和服务功能下降,从而阻碍区域经济和社会发展。本文以废黄河三角洲为例,分析了废黄河三角洲生态系统退化的自然和人为应力以及生态系统的退化过程。针对废黄河三角洲生态现状,提出了生态修复的目标及措施,采取自然恢复和人工干预的手段,加强水生生态系统修复和生物多样性的提高,实现区域经济与生态协调发展。     

生态型城市公园声景体验的影响因素研究

生态型城市公园是城市居民重要的游憩空间,其声景品质直接影响游客体验的满意程度。以福州金山公园为研究对象,通过定性与定量相结合的方法研究生态型城市公园中声景感知与游憩体验之间的关系及其影响因素。研究发现：生态型城市公园中人们更偏爱自然声,尤其是鸟叫声;交通声是主要影响公园景观美景度的声源类型;儿童嬉闹声及音乐声是影响声景安静度的显著因素,交通声、音乐声以及脚步声与总体满意度关系最为密切;年龄、性别和教育背景是社会、人口及行为学因素中影响典型声源感知最显著的3个因素,而不同游览动机的人群对声景感知也存在显著差异。研究结论可为生态型城市公园景观及声景设计提供理论依据。     

Ants as Bioindicators of Natural Succession in Savanna and Riparian Vegetation Impacted by Dredging in the Jequitinhonha River Basin,Brazil

We investigated the response of ant species to landscape and geomorphologic parameters of a long‐term (7–11 years) restoration project in the Jequitinhonha River (Northern State of Minas Gerais, Brazil) margins, previously dredged by a diamond mining company. Geomorphological changes from the dredging were severe and the area is unlikely to be adequately restored, mainly due to the negative effects of flooding. Our hypothesis is that ant species assemblages bioindicate successional stages and soil characteristics. We studied the association of effects from the river's flooding zone, the native vegetation, and sedimentary grain size with that of ant species diversity, abundance, and composition. An ant sampling program was conducted in April 2005, using three methods: baits, pitfall traps, and direct collection. Grain size was measured by sieving. In total, 10,784 ants were sampled, belonging to 7 subfamilies, 24 genera and 45 morphospecies. Ant species richness was greater in the undisturbed savanna area than in the restored habitats, and equivalently greater in the ecotone and intermediate zone habitats than on the river bank, the poorest habitat. Atta sexdens rubropilosa indicated a condition related to small forest remnants having well‐structured soil. On the other hand, ants with a body length of under 0.5 cm (Dorymyrmex pyramicus and Pheidole fallax) predominated in sandy areas, where the majority of the granules were the finest. The lack of organic matter and soil structure for constructing suitable nests may prevent large ants from colonizing such areas, and thus inhibit the advance of natural succession.