让城市废弃地重焕新生，草本植物可以这么种

注：本文为删减版，不可直接引用。原中英文全文刊发于《景观设计学》（Landscape Architecture Frontiers）2022年第6期。获取全文免费下载链接请点击https://journal.hep.com.cn/laf/EN/10.15302/J-LAF-1-020069；参考引用格式见文末。

基于群落构建机制的城市棕地草本植物生态种植研究

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

1 重庆大学建筑城规学院

2 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室

3 重庆大学三峡库区消落区生态修复与治理研究中心

4 重庆大学城市环境与生态学院

5 重庆千洲生态环境工程有限公司

引 言

棕地是曾被开发且处于荒废、闲置状态的土地。近年来，以草花混播为例的生态种植技术快速发展，通过模拟自然植物群落结构建立城市植被，可被视为修复棕地土壤、提升生物多样性与增加棕地美学价值的潜在策略。

本文依据群落构建机制的理论基础，创新性地提出“微地形设计－适应性选种－协同共生结构设计－模拟自然群落结构－在地种植”的城市棕地草本植物生态种植技术框架。研究选择重庆市的一处棕地实施修复，并进行修复后生态绩效评估，旨在为城市棕地生境修复与服务功能优化提供科学依据和可参考的应用范式，对完善城市生态网络与增强城市生态系统韧性具有重要意义。

研究场地与设计目标

研究场地位于重庆市合川区森楷路西北侧、嘉陵江北岸，占地面积约3600m²，具有典型的城市棕地特征。场地内部土壤瘠薄、土层厚度仅30~40cm，土层以下为回填建筑弃渣。场地地形平整，蓄水保墒能力差，降雨时极易形成大量径流，冲刷并携带污染物汇入靠近场地西北边界的冲沟，最终流入嘉陵江。场地内植被覆盖度较小，现状植被中以入侵植物占绝对优势地位，生物多样性极为贫乏。

研究地块区位图 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

场地改造前环境概况 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

研究场地亟需建立可持续性良好的植物群落，在场地与下方嘉陵江之间建立一个具备地表径流调蓄、面源污染防控、生物多样性提升等功能的生态缓冲区，优化场地景观效果，为附近居民提供良好的游憩场所。

城市棕地草本植物生态种植技术框架

基于植物群落构建机制，研究重点考虑了微地形设计和适应性选种两个方面。在此基础上组织起有效的棕地草本植物生态种植技术框架。研究团队于2017年10月至2018年3月间，对场地实施了草本植物生态种植项目。

城市棕地草本植物生态种植技术框架 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

设计连续的凹凸微地形变化，并在水平空间上形成凹凸地形的复杂镶嵌，从而创造多样化的空间生态位、提供多样化的植物生长基面，也有利于地表径流的生态调蓄。构建凹地形能够为喜湿植物创造所需生长空间；凸地形的坡面有利于排水，适宜耐旱或喜旱植物生长，又可以形成遮荫，为低矮的喜荫植物提供生长条件。良好配置的凹凸微地形组合，能够通过多样化的地表小微起伏实现雨水径流缓冲，同时获取并富集随径流传播的自生植物繁殖体，进一步提高植物群落的物种及结构多样性。由于平缓坡面（坡度<15°）湿度适中且水湿变化较为丰富，因此设置一定量的平缓坡面，有利于增加植物物种丰富度；南向坡面利于聚热采光，因此增加南向缓坡的坡长能为更多草本植物提供适宜的生长环境。此外，对小部分洼地进行生态防渗处理，形成积水洼地与湿塘等小微湿地结构，为湿生植物、水生昆虫及两栖类动物提供良好生境。

基于研究场地的棕地生境条件，确定如下适应性选种原则。

1）选择对土壤养分需求较低、有一定耐旱能力的植物种类。

2）选择对污染物和重金属元素具有较强阻滞、吸附及净化能力的植物种类。

3）选择具有一定耐水湿能力、能够在24~96小时的积水环境中存活的植物种类。

4）避免选择竞争力强的植物种类。

根据上述原则，研究共筛选39种草本植物（表1）。

设计构建草本植物群落与动物关键种（即对其他动植物的分布和群落多样性具有重要调控作用的动物种类）的协同共生结构，以提升植物群落的自组织及自我维持能力，有效服务于区域生物多样性保育并降低养护成本。选用不同开花期的草本植物，为传粉昆虫提供充足的食物。利用场地内留有的汽车金属部件、建筑弃渣及枯枝构筑“昆虫旅馆”，并在地面堆砌一定量的卵石堆、块石堆，为传粉昆虫及土壤动物提供必要的巢穴和庇护生境。将一定数量的大体积岩石和石笼网随机置入场地，形成高出植物、供传粉昆虫接受光照的平台。少量平缓坡面上不种植任何植物，可在雨后为蝴蝶等昆虫提供啜饮泥浆（以补充水分和无机盐）的安全环境。将观赏性高草进行集群栽植，并在附近置入倒木、枯枝等木质物残体，为小型鸟类提供觅食、筑巢、庇护与停栖场所。上述一系列多样化的小微生境，能够增加场地内“植物－传粉昆虫－鸟类”协同共生结构数量，并在立体空间上形成复杂嵌套，从而形成对传粉昆虫与鸟类等关键种种群的有效保育。

昆虫旅馆 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

传粉昆虫晒太阳维持体温的平台 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

为昆虫啜饮泥浆设置的缓坡 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

为小型鸟类筑巢、觅食和庇护设计的高草小群落 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

在自然草甸中，不同花期、不同高度和不同叶序形态的多种草本植物相互交错生长，既保证了植被覆盖度与更为复杂的分层结构，又能够形成丰富季相并延长观赏期。

本文中，草本植物群落配置模拟自然草甸群落中不同种群斑块相间的镶嵌式布局，形成三种类型的水平格局。表2展示了研究所选草本植物种类及其对应的水平空间配置模式。

1）均匀式（植物个体按一定间距均匀分布）：选择花色丰富、花序较小、开花时间交错的植物种类，混合这些植物种类的种子形成种子组合并均匀播种。

2）随机式（每种植物个体在种群所占水平空间中随机出现，任何个体的存在不影响其他个体的分布）：选择花序与叶序特征明显的种类进行随机选点栽植。

3）集群式（植物个体成群、成簇、成块地密集分布）：选择环境适应性强、花期长、蜜粉丰富的种类进行密集型栽植。

自然植物群落内水平分布格局：图中为一处滇西北草甸群落内三种示例植物的水平分布格局示意图。© 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

自然草甸群落的垂直结构呈现分层的基本特征，一般具有3~5个亚层，最高亚层接受的光照强度更高、光合作用更充分，容易形成竞争优势；中间亚层通常具有较高的物种多样性；最低亚层则拥有更高的耐荫能力和最早的花期。

据此，研究设计了三个草本植物群落亚层。第一亚层选择叶序较高（50~90cm）、叶序量少的种类进行稀疏种植，同时，选择抽薹开花时花茎较高（90~120cm）的种类。第二亚层选择中等高度（30~50cm）、花期长、头状花序与总状花序色彩鲜艳的种类。第三亚层选择叶序低（10~30cm）、花茎短（20~30cm）、花期早且耐半荫的种类，以及一些冠层面积较大的种类。

草本植物群落垂直结构示意图 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

研究采取种子混播与种苗混栽相结合的复合种植技术。其中，场地中面积约60%的区域采用种子混播技术，种子组合包括多年生种类组合（秋播，2017年10~11月）与一二年生种类组合（春播，2018年3月），混播密度为5g/m2。播种前对场地杂草进行人工拔除，并移除2~3cm表层土；将少量腐殖土与表土混合，增加土壤养分；播种时将种子与粗砂、细河沙及由芦苇加工成的植物纤维（长度2~5mm、直径0.2~0.8mm）进行充分混合。随机式与集群式配置采用15cm杯苗混栽，有利于准确建立优势种的小集群，并有效控制高大植物种类的生长范围。

生态效益评估

生态种植实施后，场地内形成了结构丰富、充满自然野趣的草本植物群落。2018年6月，研究者对修复后地块进行了随机取样（8m×12m）测绘。结果显示，修复后草本植物群落的物种丰富度大幅提升，且不同种类协同共生，呈现出预期的“均匀－随机－集群”水平结构。同时，植被覆盖度达96.3%，建立了竞争优势，有效抑制了空心莲子草、葎草等恶性杂草的生长。

修复后草本植物群落样地图解（2018 年6 月绘） © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

修复后第一年，草本植物群落呈现了长达5个月的观赏花期（3月上旬至8月下旬），群落季相丰富，极大地提升了场地的美学价值。

修复后草本植物群落景观效果及其动态 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

研究分别于修复前和修复半年后对场地内10~20cm土壤层进行土壤渗透率测定。结果表明，修复后的土壤渗透率（6.22±0.259cm/h）相较修复前（3.96±0.305cm/h）显著提高。修复后的草本植物群落具有较为复杂的根系结构，有助于场地径流渗透和调蓄功能的有效提升。

同时，修复后的草本植物群落具有更高的植被覆盖度和更丰富的分层结构，有利于降雨和地表径流的拦截、阻延与蒸散发，减少径流生成总量并延长径流的形成时间。2018年，每次降雨后对场地进行调研，发现除小型湿塘及较深洼地以外，场地内其他区域均无明显积水。

本文以传粉昆虫作为场地生物多样性的指示类群。修复后的草本植物群落中分布有种类丰富的传粉昆虫。场地内形成的“传粉昆虫－蜜源植物”协同共生结构及其在空间上的复杂嵌套，对提升传粉昆虫种群数量具有重要作用，利用传粉昆虫的授粉服务来维持场地内及周边地块中植物群落的结构与功能稳定性，从而增加修复后景观的可持续性，并降低人工管理成本。

修复后草本植物群落中的传粉昆虫种类明显增加 © 袁嘉，钱深华，游奉溢，张照亮，尹渊

结语及展望

在今后的研究中，需要对城市棕地植物群落的物种组成变化、种间竞争关系，以及植物群落对棕地环境的响应与改造机制进行深入科学分析，进一步探索不同水平结构和垂直分层中植物种类的组成比例等设计参数。应对修复后土壤污染浓度及其重金属含量进行定量监测，评估生态种植营建的草本植被对棕地土壤的长期适应能力及其污染净化能力，并通过原位试验进一步筛选超积累植物。应构建不同气候条件／植物区系下，土地利用类型高周转区域内城市棕地的草本植物群落生态种植模式。应加强城市棕地草本植物景观的生态过程研究，并关注城市自生植物及潜在植被在生态种植中的功能及作用。

编辑 | 田乐，高雨婷

翻译 | 高雨婷，田乐

制作 | 高雨婷