城市湿地植物群落构建与景观设计研究.doc

城市湿地植物群落构建与景观设计研究可行性报告申请单位：浙江林学院 （盖章）申 请 人：蔡建国项目起止日期： 20052008申请日期：2004年7月城市湿地植物群落构建与景观设计研究可行性报告一、立项的背景和意义湿地(Wetland)，是地球上独特的生态系统，是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统，是一种特有的土地资源和生境，是重要的物种基因宝库。国际拉姆萨尔湿地公约(Ramsar Converntion，伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是：湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带，带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域，并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国拉姆萨尔湿地保护公约(LWWPC)。同时在同年6月制订的中国21世纪议程中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了中国湿地保护行动计划。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件，支持了独特的适应此条件的生物系统，具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志，沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统，是自然界最重要的生态系统之一，由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成，这些要素互相联系、互相制约，形成了一个动态平衡的生态系统，它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能，被称为地球之“肾”；同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件，其初级生产力高，能量积累快，成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地，尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域，它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘，大凡世界上的绝大多数城市都有湿地（水系），如北京的海（北海、中海和南海），上海的江（黄浦江），济南的湖（大明湖），而杭州兼具江（钱塘江）、湖（西湖）、河（运河）和溪（西溪），世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力，湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地，特别是城市湿地（Urban Wetland）正受到严重地影响，主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市（Urban）和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时，保护、恢复和改善城市湿地的生态系统，还湿地之本来面貌，已成为城市湿地生态恢复的当务之急，也是城市规划中的当务之急，而在城市湿地生态恢复中，植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的，也是最被关注的，从一定意义来讲，植物群落能否得到科学地营造，直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份，经济发展和人民生活水平在全国都处于前列，浙江省委、省政府提出，要提前基本实现现代化，实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程，建设“绿色浙江”，全面进行生态省建设，建立全面小康社会，这给园林绿化建设提出了更高的要求，生态省建设首先是绿化建设，城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分，本课题立足浙江，面向全国，通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究，提出城市湿地植物景观营造的方法和途经，保护、恢复和改善城市湿地的生态系统，改善城市湿地的景观，为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试，为生态省建设和“绿色浙江”建设服务，为城市化推进服务，为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域，还没有形成完整的科学体系，但近年来发展得非常迅速，国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面：1869年，湖泊学创始人福艾专著湖泊学专长概论，奠定了湿地研究的开始；1923年，瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性湖泊学专著，主要对湿地水文学进行研究，专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面：1979年，Cowardin等专家开始将“水成土”（hydric soil）术语引入到湿地土壤研究，20多年间，专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994)；Richardson et al.(1994)；Vepraskas(19994)；Hurt et al.(1998)；and Vepraskas and Sprecher(1997)；杨青、吕先国（1998）研究了湿地基底呼吸活动；白军红、余国营等（2001）利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面：1999年，朗惠卿主编中国湿地植被，比较全面地介绍了我国湿地植被的专著，首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落，并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨；2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie K.Cronk和M.Sibhan Fennessy)合作出版了湿地植物生物学和生态学(Wetland plants: biology and ecology)，对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究；陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用（1996）；汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究（1997）；李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998）；顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究（2003）。在城市湿地研究方面：还刚刚开始，1999，陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究；杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策（2001）；2002，陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟，作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始，1925年荷兰生物学家蒂济（Jaques P. Thijsse）和园艺师西普克斯（C.Sipkes）在布罗门代尔（Bloemendaal）2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林，种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧，环境的迅速恶化，迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时，开始重视如何保护湿地，增加城市生物多样性，于是在上个世纪90年代初，上海率先开展了生态园林的研究，其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末，北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究，课题科学地分析了植物景观的生态效益，测定了近百种植物的环保效应和环境适应性，并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式，达到了世界先进的水平，为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时，实践上也进行了大胆地尝试，广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看，对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道，而这却是丰富城市生物多样性，特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的，我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究，进一步丰富城市生物多样性，改善城市湿地景观，让“地球之肾”发挥健康机能，为人类服务。参考文献1、中国花经，陈俊愉，程绪珂主编，上海文化出版社，199082、中国高等植物，傅立国等主编，青岛出版社， 2000103、陈久和：试论城市边缘湿地的可持续利用以杭州西溪湿地为例，浙江社会科学2002年第6期，第181183页。4、余国营:论湿地研究的若干基本科学问题,地理学报年第期,第页。5、陈运生:浙东湿地的古地理环境研究,地理科学年第期,第页。6、陈桥驿浙江地理M杭州：浙江教育出版社，20011167、顾长明等，安徽湿地与生物多样性保护研究，安徽农业大学学报，2003，30(3)：3233288、汤庚国，李湘萍，谢继步，等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用，南京林业大学学报，1997.21(4):47-529、江苏植物研究所江苏植物志南京：江苏人民出版社，197710、刘昉勋，等江苏海岸沙生植被的研究植物生态学与地植物学学报、1986。10（2）：115-12311、刘昉勋，等江苏海滩植被演替的研究植物资源与环境，1992，1(1)：13-1712、林文棣中国海岸带林业北京：海洋出版社、199313、陈宜瑜中国湿地研究长春：吉林科学出版社，199514、刘厚田湿地生态环境生态学杂志，1996，15(1)：757815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439545.16、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,2000.17、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军，唐东芹，城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策，林业科技通讯，2001721、Kenneth D.Konyha, Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. 2001.Wetland plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. 2000.Boiodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析，对国内（以长江三角地区为主）主要城市湿进行较为系统的调查研究，通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用，分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型，研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地，测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点，建立光响应曲线，建立绿量回归方程，对城市湿地进行生态效益进行评估。、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物3050种，根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程，初步定量地开展湿地植物景观设计，克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区，选育城市湿地特色植物810种，利用现代先进植物繁育技术和设施，进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果，而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建，还受到水位、城市负载的影响，使得群落构建可变性和复杂性。城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定，利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计，因受环境影响，测定数据会有偏差，导致设计的非唯一性和不确定性，富有挑战性。目前，我们已经制定了初步研究计划和方案，吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验，从我省城市湿地的实际出发，吸收国内外各种先进经验，通过认真测定、科学分析，结合不同类型湿地实际，解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性，攻克技术难关。四、预期目标（主要技术经济指标、应用或产业化前景）1、主要技术经济指标发表湿地相关学术论文3-5篇，城市湿地专著1本 选育城市湿地特色植物3050种，并进行扩繁；测定2025种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程；城市湿地植物设计样板工程（示范湿地）12处。2、应用或产业化前景 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性； 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性； 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益； 改善城市环境，减缓城市矛盾，提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计，推广湿地植物素材、群落模型、数据指标，引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建，其研究方案主要包括以下三方面：、城市湿地植物调查和指标测定、城市湿地植物群落构建和景观设计、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价湿地资料研究湿地植物湿地景观生物学和生态学分析湿地类型与特点特色湿地植物筛选湿地植物群落构建城市湿地调查湿地植物快繁城市湿地植物景观设计指标测定和生态效益评估2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成，为了使学科完整性和利于工作开展，适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设，共同团结、高效、严谨的课题研究组，其构成简单示意如下：项目负责人子课题负责人研究人员协作单位 城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组，由浙江林学院蔡建国博士主持，北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后，首先召开课题组会议，明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中，做到月月互通情况，半年一次汇报，一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查，找出问题，及时寻求解决办法，保证项目研究顺利进行。项目结题，通过技术验收鉴定，达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一：城市湿地类型和湿地植物子课题二：城市湿地植物生态效益评价子课题三：城市湿地植物群落构建和设计子课题四：城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月2008年12月，共3年。分步实施：1、2005年110月：城市湿地调研分析；湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月，城市湿地植物选择和指标测定；城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月，城市湿地植物群落构建和试点；城市湿地植物景观设计；城市植物快繁技术研究。4、2008年6月12月，材料总结和论文撰写；课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。浙江林学院具有较强的科研力量，课题组成人员从事科研工作多年，曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题，国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项，并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地，并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学