《景观设计学》专题十五湿地

1、景观设计学专题三 湿地1. 湿地概念：湿地是地球表层上由水、土和水生或湿生植物(可伴生其它水生生物)相互作用构成的生态系统。湿地不仅是人类最重要的生存环境，也是众多野生动物、植物的重要生存环境之一，生物多样性极为丰富，被誉为“自然之肾”，对城市及居民具有多种生态服务功能和社会经济价值2. 湿地的生态服务包括：（1） 提供丰富多样的栖息地：湿地由于其生态环境独特，决定了生物多样性丰富的特点。中国幅员辽阔，自然条件复杂，湿地物种多样性极为丰富。中国湿地已知高等植物825种，被子植物639种，鸟类300余种，鱼类1040种，其中许多是濒危或者具有重大科学价值和经济价值的类群。（2）调节局部小气候：湿

2、地碳的循环对全球气候变化起着重要作用。湿地还是全球氮、硫、甲烷等物质循环的重要控制因子。它还可以调节局部地域的小气候。湿地是多水的自然体，由于湿地土壤积水或经常处于过湿状态，水的热容量大，地表增温困难；而湿地蒸发是水面蒸发的23倍，蒸发量越大消耗热量就越多，导致湿地地区气温降低，气候较周边地区冷湿。湿地的蒸腾作用可保持当地的湿度和降雨量(孟宪民，1999)。（3） 减缓旱涝灾害：湿地对防止洪涝灾害有很大的作用。近年来由于不合理的土地开发和人类活动的干扰，造成了湿地的严重退化，从而造成了严重的洪涝灾害就是生动的反面例子。（4）净化环境：湿地植被减缓地表水流的速度，流速减慢和植物枝叶的阻挡，使水中

3、泥沙得以沉降，同时经过植物和土壤的生物代谢过程和物理化学作用，水中各种有机的和无机的溶解物和悬浮物被截流下来，许多有毒有害的复合物被分解转化为无害甚至有用的物质，这就使得水体澄清，达到净化环境的目的。 （5）满足感知需求并成为精神文化的源泉：湿地丰富的水体空间、水边朴野的浮水和挺水植物，以及鸟类和鱼类，都充满大自然的灵韵，使人心静神宁。这体现了人类在长期演化过程中形成的与生俱来的欣赏自然享受自然的本能和对自然的情感依赖。这种情感通过诗歌、绘画等文学艺术来表达，而成为具有地方特色的精神文化。（6）教育场所：湿地丰富的景观要素、物种多样性，为环境教育和公众教育提供机会和场所。 当然，除以上几个方面

4、外，湿地还有生产功能。湿地蓄积来自水陆两相的营养物质，具有较高的肥力，是生产力最高的生态系统之一，为人类提供食品、工农业原料、燃料等。这些自然生产的产品直接或间接进入城市居民的经济生活，是人们所熟知的自然生态系统的功能。 三、城市湿地的生态及社会服务功能城市湿地受城市建成区扩张的影响，形成了在城区中面积较小、分布不均匀、孤岛式生境的斑块，斑块之间的连接度低，湿地内部生境的破碎化较为严重。城市湿地作为城市的重要生态基础设施，具有众多服务功能，包括：为城市居民、城市提供必需的水源为城市提供完善的防洪排涝体系；调节区域气候，降低城市热岛效应，提高城市环境质量；为动植物提供独特的生境栖息地，形成物种多

5、样性；为城市居民提供休闲娱乐场所，丰富市民的业余生活。此外，一些城市湿地还具有特殊的历史文化价值，并已成为重要的爱国主义及科普教育基地。 四、城市化对湿地生境的影响20世纪初至今，城市人口增长了近10倍，城市人口比例从14增到50。快速城市化不仅使湿地面积减少，生境破碎化情况加剧，也导致了城市湿地生境的丧失。如，北京从20世纪60年代70年代中期，有8个湖泊共334hm2：湿地面积被填。具有500年历史的护城河也遭同样厄运，1953年护城河面积为 4119km，现在剩下的总长度不到原来的一牛。美国农业部门的研究表明，城市化进程都涉及侵占湿地问题，美国已丧失了58的湿地。另一方面由于城市化过程中

6、的不合理规划，湿地受污染情况愈来愈严重，并对其周围环境也造成污染，降低了湿地的生态及社会服务功能。另外，因湿地生境条件的改变以及湿地规划中盲目引进一些异地物种，引起外来物种对湿地生境的入侵，降低了本地物种的存活机率，增加了城市湿地保护和恢复的难度。五、城市湿地保护相关措施 一个未受异常自然和人类扰动的湿地，因其物种的多样、结构的复杂性、功能的综合性和抵抗外力的稳定性，而处于健康状态。当外力扰动超过湿地的自我修复能力时，湿地生境恶化，功能退化，进而影响区域环境。城市湿地的保护及恢复，需要相关部门采取前瞻性的规划理念及科学的规划措施。 51进行合理的城市土地利用规划 高速公路、城市建筑等基础设施的

7、扩建，改变了城市的土地利用类型，对城市湿地水文和生物学特征也产生了很大的影响。湿地物种多样性与流域不可渗透地面面积、湿地水面波动情况密切相关。在湿地流域不可渗透地面的面积小于4和大于12的区域中，具有明显的湿地水面波动7。当研究区域不可渗透地面面积高于10时，湿地生境功能逐渐下降。虽然不可渗透地面面积阈值因流域特征不同而发生变化，但最佳阈值应保持在810，同时应保持50的森林植被，用于改善湿地生境状况。综合国外的一些研究经验后认为，在进行城市湿地物种保护时，对湿地水文特性要求应遵循几条原则： 年平均水面波动高度不能超过20cm；一年的全部干旱期不能超过2周；避免因流域发展过程中永久湿地转变为暂

8、时湿地；一年中大于15cm水面波动的频率不能多于6次；一年中每一次大于15cm水面波动的持续时间不能超过72小时7。这些相关湿地保护措施理应以合理的城市土地利用规划来完成，从而达到维持城市湿地的生态服务功能。 52进行科学的湿地景观设计，维护湿地生态安全和公众安全 维护湿地生境的生态安全，是城市湿地治理的重要措施。作为市民重要的娱乐休闲场所，在恢复及重建湿地生境时，应通过科学的设计，提高湿地环境的安全性，保证公众安全。(1)维护湿地生态安全是城市湿地资源可持续利用的基础。人类、自然灾害(洪水、干旱等)引起的干扰，都影响着城市湿地生态系统的生态安全。可利用地理信息系统、遥感技术和生态安全格局理论

9、，分析干扰类型、作用机制和扩张路线，并通过科学的景观规划和设计，控制干扰的发生及扩散，达到保护城市湿地的目的810。(2)合理设计湿地坡面。湿地坡面是市民接触湿地的界面，不合理的湿地坡面设计，会增加湿地的危险系数，降低其休闲、娱乐等功能。通过结合区域土壤、植被等自然特征和城市文化特点，设计出安全系数较高的湿地坡面。在建立湿地坡面台阶时，权威人士认为，台阶的垂直高度和平面宽度间比值小于 18时效果最佳11。(3)控制湿地生境传染病源害虫。通常，大多数湿地可为蚊子等害虫提供定居、繁殖的生境条件，所以控制害虫的定居及扩散也是保护公众安全的重要组成部分。应在充分认识不同蚊子的生活特性及传播病菌能力的基

10、础上，进行合理的湿地治理12。在湿地系统中控制蚊子种群时可考虑以下几方面11。湿地斑块特征。斑块形状特征较简单、面积与边缘周长比值较低的水池可抑制蚊子种群的定居及繁殖，而面积较小的水池(30度)和较深的底部(13m)。湿地水文。水面开阔、波动较大的湿地可限制蚊子种群的定居和繁殖。因为水面波动可以破坏蚊子的呼吸作用，并且抑制藻类和水生植物的生长，减少蚊子的生存栖息地。水质。湿地水质是控制蚊子种群的重要决定因素，营养物质含量高的水体有利于蚊子生存及繁殖。所以，在湿地规划和设计中，应控制湿地污染源，同时通过相应的措施，维持湿地水面流动，增加水体含氧量，以减少蚊子种群。植被。湿地植被是蚊子种群的食物源

11、，也为蚊子子孓种群提供了理想的避难所。如果定期收割密集的自然植物群落，改善捕食者的生境条件，将会减少蚊子种群。化学和生物学祛除措施。在蚊子的繁殖区域中将主要使用适宜的杀虫剂及引入其捕食者来控制蚊子种群。但如果长期使用化学药品不仅使蚊子产生免疫功能，降低灭蚊效率，同时会造成环境污染。生物防治方法主要是以天敌来控制蚊子种群。湿地的无脊椎捕食者能降低蚊子幼体种群，但问题是难以调控无脊椎捕食者种群动态。可利用蝙蝠和鸟类捕食成年蚊子的生活习性，建立鸟类人工栖息地，控制蚊子种群。同时引进以害虫为食的鱼类，不仅抑制蚊子种群的增长，也可获取一定的商业利益，是一种实用性很强的湿地蚊子治理措施。建立相应的基础设施

12、。建立相应的通风和洒水等基础设施，增加水面干扰，抑制蚊子的产卵及繁殖，降低蚊子种群的生长。在城市湿地治理中，要利用景观生态学、保护生物学、景观规划学、生态安全格局等相关原理，以专业研究人员为主，进行科学、合理的规划和设计，提高湿地安全(包括公众安全和湿地生态安全)，达到湿地可持续利用目标。 53建立及恢复城市湿地时应以本地乡土物种为主 乡土物种是通过多年的物种选择证明适宜生长于本地生境的物种。在恢复及建立湿地植被时，利用本地物种不仅加大了实际工作的可行性，也可节约自然资源及社会资源。而盲目引进外来物种(包括非正常因素的人为引入)，则易给当地湿地原有生物带来不利影响。生物入侵的生态代价是造成本地

13、物种多样性不可弥补的消失以及物种的绝灭，经济代价是农林渔牧业产量、质量的惨重损失与高额防治费用的耗费。因此，为了保护本地生物多样性，建立及，恢复湿地系统，在物种引进中应首先考虑乡土本地种，若确需引入外来物种时，须分析物种之间的相互作用，进行引进种的利益与风险评估，建立严格的科学监管体制及全面的检疫体系。 54建立持续的城市湿地监控机制 在湿地生境退化和丧失较为严重的区域，可通过恢复和重建湿地生境来维持其特有功能。要完全恢复功能健全的湿地一般需要经过10年15年，而且湿地系统各项功能的发育速度有所不同。如在湿地重建过程中，水文功能恢复得比较快，营养物质也可经过一段时间积累而成，但要发育成支持多种

14、野生动物的湿地生境则需要多年的时间14。大多数城市湿地恢复项目，当其湿地群落结构有比较合理的比例时，可认为湿地恢复得比较成功。在对湿地功能和结构的要求上，城市湿地与“自然湿地”有所不同。例如，一些工业区中的湿地具有控制污染的作用，一些城市公共绿地中的湿地可为鸟类提供栖息地和避难所，可成为市民娱乐、休闲的场所。因此对于这些城市湿地来说，它们的环境功能和社会功能是最重要的。这些湿地虽然具有与自然湿地不同的群落结构，但是它们可以提供特有的服务功能。在恢复此类湿地生态系统时应选择容易栽培的本地区物种，另外，城市湿地的保护和恢复还必须建立相应的监控机制和功能评价体系，以对城市湿地进行持续的测定和调控。在

15、城市湿地治理过程中，湿地监控时间的长短是重要的决定因子14。 55合理解决人类干扰问题 城市湿地经常受到人类干扰，例如修建城市基础设施而引起的湿地内部生境破碎化、城市三废处理造成的湿地污染等。所以，在城市湿地治理时必须考虑这些干扰因子。城市人类干扰可分为持续的胁迫式干扰和短暂的脉；中式干扰，因此而产生的生态反应也可分为胁迫式和脉冲式反应15。胁迫式干扰是长时间的，例如城市扩张过程中高速公路的修建等，脉冲式干扰持续时间较短，例如河道污染等。不同干扰类型对湿地群落结构产生不同影响：(1)湿地植被对于胁迫式干扰可产生胁迫式和脉冲式反应，随着干扰时间的持续，原有个体持续死亡，引起外来物种的入侵，抑制原

16、有种群的恢复，从而使得群落结构发生根本性变化(胁迫式反应)。而在干扰强度较小的情况下，生物个体可以适应新的生境条件，群落结构变化小(脉冲式反应)。(2)湿地植物群落对脉冲式干扰产生脉冲式生态反应，如湖泊受到污染物短时间泄漏的影响时造成一些生物个体的死亡，但是只要停止排放这些污染物即可很快恢复原有的种群。对植物群落进行轻度人为干扰，可保持较高的生物多样性。因此，合理利用人为干扰，维护湿地群落物种多样性及生态功能是湿地治理的关键。应在城市建设中就人类干扰类型及生态反应的不同情况，建立合理的城市基础设施建设方案，维护城市湿地的群落结构及生态服务功能，这对城市湿地保护和城市可持续发展具有重要意义。 5

17、6建立相应的政策指导，保护城市湿地 国家湿地保护政策对城市湿地治理起着重要作用。前瞻性的、科学的城市生态基础设施建设指导方针，不仅可以提高城市环境质量、改善城市居住环境，而且对城市的可持续发展起到重要作用 8。佛罗里达州关于水系和湿地管理方面的历史政策不仅造成湿地丧失，而且对整体景观构成威胁。而现在联邦和州政府的一些政策中，几乎所有类型的湿地受到了保护，并为湿地保护及恢复提供了专项基金16。城市湿地生态系统是城市重要的生态基础设施，具有多种生态服务功能和社会历史文化价值。滞后的湿地恢复计划难以弥补由于自然湿地丧失所损失的湿地功能。所以，国家政府决策部门应加大湿地研究的力度，建立系统的湿地研究信

18、息库，依据不同的城市湿地功能特征，确定不同的治理目标和措施，建立健全的城市湿地保护法律体系，从而达到保护城市湿地的目的。 57提高全民素质，公众参与保护湿地 休闲和娱乐是城市湿地主要的功能之一8，城市居民对湿地的任意践踏，垃圾处理方式不当等，都会对湿地生态环境产生不良影响。保护城市湿地生境，提高城市环境是市民共同的事业，维护城市湿地健康的生态环境必须靠市民的共同努力。所以加大宣传力度，普及环保教育，提高市民素质，不仅是城市湿地保护的必要条件，也是城市可持续发展的重要组成部分。6.人工湿地概念 人工湿地就是由人工建造和监督控制，充分利用湿地系统净化污水能力的特点，利用生态系统中的物理、化学和生物

19、的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化7.人工湿地的分类人工湿地根据湿地中的主要植物形式可分为：A.浮水植物系统；B.挺水植物系统；C.沉水植物系统。沉水植物系统还处于试验阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。浮水植物主要用于N、P去除和提高传统稳定塘的效率。目前一般所指人工湿地都是挺水植物系统。8.人工湿地的构造绝大多数自然和人工湿地由五部分组成：A.具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；B.适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇；C.水体(在基质表面上或下流动的水)；D.无脊椎或脊椎动物；E.好氧或厌氧微生物种群。其

20、中湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用：A.显著增加微生物的附着(植物的根、茎、叶)；B.湿地植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长；C.增加或稳定土壤的透水性。9.人工湿地处理系统的特点一般人工湿地系统都具有如下特点：A.建造和运行费用便宜；B.易于维护，技术含量低；C.可进行有效可靠的废水处理；E.可缓冲对水力和污染负荷的冲击；F.可产生效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教育。 但也有如下不足：A.占地面积大；B.不精确的设计运行参数；C.生物和水力复杂性及对重要工艺动力学理解的缺乏；D.易受病虫害影响。10. 人工湿地在规划设计中的应用前景人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部良好的循环并具有较好的经济效益和生态效益。具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、视觉景观优异、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。在处理了污水的同时，种草养鱼，又可以用鲜花绿叶装饰环境，把清水活鱼还给自然。节约资源，是人类与水生生物协调发展的自然景观，有利于促进良性生态环境的建设，有显著的社会、环境和经济效益。这种方式尤其