武漢大學(xué)校園山體生態(tài)修復(fù)策略?

宋菊芳 張晨陽(yáng) 劉學(xué)軍 陳慶澤 王競(jìng)永

武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院 武漢 430072

山體作為自然生境的“骨架”， 維系著城市生物棲息地的多樣性， 能改善城市自然景觀風(fēng)貌，提供居民休閑活動(dòng)場(chǎng)所， 有效地減少各類污染對(duì)城市生態(tài)造成的破壞， 具有空間定位、 邊界、 標(biāo)志和天際線等多重景觀意義。 隨著城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展， 城市山體被視作城市建設(shè)的“絆腳石”， 因道路的建設(shè)而被推平、 因房地產(chǎn)開發(fā)而被破壞、 因采石采礦而不斷被挖掘。 不當(dāng)?shù)纳襟w開發(fā)破壞了其地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境， 導(dǎo)致森林破碎化、 生物棲息地破壞、 水土流失、 地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等一系列生態(tài)環(huán)境問題， 山地生態(tài)系統(tǒng)的退化以空前的速度和尺度發(fā)展。

2015 年“城市雙修” 概念被提出后， 城市山體已成為生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)研究對(duì)象。 但由于“雙修” 工作開展的時(shí)間短、 范圍廣——自2016 年6月到2017 年7 月， 僅一年時(shí)間， 3 批共58 個(gè)雙修試點(diǎn)城市出爐， 諸多城市同時(shí)開展山體修復(fù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐， 都面臨著缺經(jīng)驗(yàn)、 缺方法的困境[1]。 因此， 開展城市山體修復(fù)的研究工作具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前針對(duì)山體修復(fù)的研究主要涉及修復(fù)技術(shù)、修復(fù)模式、 功能拓展、 新技術(shù)運(yùn)用、 山體的歷史變遷對(duì)當(dāng)下山體保護(hù)的啟示意義等。 趙入臻[2]、尚紅[3]等以濟(jì)南為例， 研究破損山體生態(tài)修復(fù)技術(shù)的3 種方式， 即臺(tái)地續(xù)坡、 削坡砌臺(tái)、 開平整理； 王玉圳[4]梳理國(guó)內(nèi)外山體修復(fù)理念， 將受損山體的治理模式分為生態(tài)恢復(fù)類、 風(fēng)景游憩類、再生利用類； 姜欣辰[5]認(rèn)為山體修復(fù)不應(yīng)僅僅作為地災(zāi)處理、 山體復(fù)綠的生態(tài)工程， 而更應(yīng)從城市功能、 綠地類型多樣化的角度出發(fā)， 拓展其需要承擔(dān)的功能； 李政霖[6]以貴陽(yáng)為例， 通過對(duì)地形、 興趣點(diǎn)等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘， 科學(xué)識(shí)別山體界線， 多重判讀山體價(jià)值， 從市域?qū)用婧椭行某菂^(qū)層面提出山體保護(hù)、 利用控制實(shí)施策略； 錢亦陽(yáng)[7]歸納南京市各個(gè)歷史時(shí)期山體景觀的變遷特點(diǎn)， 并分析其動(dòng)因機(jī)制， 闡述山體景觀的變遷對(duì)當(dāng)今自然景觀保護(hù)的啟示意義。

本次開展武大校園山體修復(fù)的專項(xiàng)探索， 提出校園山體形態(tài)和山體植被的生態(tài)修復(fù)策略， 既能以實(shí)際案例分析的方式科學(xué)理性地呼應(yīng)當(dāng)前城市雙修建設(shè)的熱潮， 又能為山地型校園的山體生態(tài)修復(fù)工作提供參考。

1 研究對(duì)象及技術(shù)路線

1.1 研究對(duì)象概況

“江城多山， 珞珈獨(dú)秀； 山上有黌， 武漢大學(xué)?！?珞珈山、 獅子山等山體， 作為支撐武漢大學(xué)校園空間的基礎(chǔ)骨架， 創(chuàng)造出層次變幻的視覺感受。 基于武漢市人民政府《武漢市山體保護(hù)辦法》， 本文選取相對(duì)海拔高程30 m 以上的珞珈山、獅子山和半邊山作為研究對(duì)象。 本次研究的工作底圖是武漢大學(xué)基建部提供的2015 年版1 ∶500地形圖。 運(yùn)用ESRI ArcGIS10.3 軟件對(duì)校園山體進(jìn)行高程、 坡度與坡向分析， 結(jié)果顯示整體地形以低山丘陵為主， 海拔最高點(diǎn)117.7 m、 最低點(diǎn)18.2 m， 17.8%的坡度在25°以上， 校園空間格局受山體分布、 地形地勢(shì)影響顯著。 在實(shí)地調(diào)研與現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上， 結(jié)合學(xué)者丁蘭等的山體保護(hù)區(qū)劃定研究[8]， 對(duì)武漢大學(xué)校園山體研究范圍進(jìn)行確定: 1) 運(yùn)用ESRI ArcGIS10.3 對(duì)珞珈山、 獅子山與半邊山進(jìn)行高程、 坡度等量化分析， 初步劃定山體16°坡度線； 2) 結(jié)合山體自然現(xiàn)狀與開發(fā)利用情況， 依據(jù)16°坡度線劃定山體本體線，進(jìn)一步確定武漢大學(xué)校園山體本體的研究范圍，包括珞珈山31.6 hm2、 獅子山11.2 hm2、 半邊山3.1 hm2。

1.2 技術(shù)路線的生成

對(duì)山體進(jìn)行修復(fù)研究， 首先應(yīng)根據(jù)山體的特征提取修復(fù)因子。 一般而言， 地形、 植被、 山體形態(tài)等因子能較全面反映山體的基本特征[9]。 山體生態(tài)修復(fù)的技術(shù)路徑見圖1。

圖1 武大山體修復(fù)生態(tài)策略的生成路徑

2 武大校園山體經(jīng)營(yíng)的現(xiàn)狀及問題

2.1 武大山體的歷史沿革

早在武漢大學(xué)選擇于珞珈山一帶建設(shè)前， 美國(guó)地質(zhì)工作者Frederick G Clapp 于1913—1915 年對(duì)珞珈山一帶進(jìn)行勘測(cè)， 在其拍攝的武昌郊野風(fēng)景圖中可遠(yuǎn)望珞珈山－獅子山一帶的自然山體風(fēng)光， 當(dāng)時(shí)的珞珈山是名副其實(shí)的荒郊野嶺， 但這種荒涼并未持續(xù)太久。 1929 年， 武漢大學(xué)建設(shè)委員會(huì)決定將武大新校舍建設(shè)在獅子山與珞珈山之間的丘陵地帶， 經(jīng)政府批準(zhǔn)， 最終確定東至東湖濱、 西至茶葉港、 北至郭鄭湖、 南自東湖濱至茶葉港橋頭、 總面積約200 hm2的土地為武大新校址。 新校址包含珞珈山、 獅子山、 半邊山(現(xiàn)湖濱泳池附近)、 側(cè)船山(現(xiàn)經(jīng)管學(xué)院北面)、 火石山(現(xiàn)行政樓東西兩邊)、 廖家山(現(xiàn)理學(xué)院北面)、 團(tuán)山(現(xiàn)理學(xué)院東北面) 等山丘[10]。

自1930 年起， 理學(xué)院、 文學(xué)院、 學(xué)生宿舍等第一期建設(shè)的校舍陸續(xù)坐落在獅子山上， 教職公寓則建設(shè)在珞珈山南麓， 依山而建的校園格局初步形成。 1932 年后， 第二期校舍陸續(xù)建成， 包括火石山附近的工學(xué)院、 獅子山山頂?shù)膱D書館、 獅子山腳下的宋卿體育館等。 現(xiàn)今老圖書館旁的法學(xué)院曾是獅子山頭最高的地方， 當(dāng)時(shí)由于建筑設(shè)計(jì)的要求， 山體在施工過程中被削低10m[11]； 獅子山半山腰的櫻花大道也是這個(gè)時(shí)期修建的。 日寇占領(lǐng)武漢后， 在武漢大學(xué)栽種了第一批櫻花，但這些櫻花現(xiàn)今都已凋敝殆盡， 現(xiàn)在看到的櫻花已是第二、 三代了。 回望國(guó)立武漢大學(xué)建設(shè)歷史沿革可以發(fā)現(xiàn)， 校園內(nèi)的起伏山體造就了武大豐富的空間格局， 而校園的建設(shè)活動(dòng)也改變了山體的天然形態(tài)和生境。

2.2 武大山體植被演替概況

在1928 年武漢大學(xué)全面綠化之前， 珞珈山一帶主體植被為次生亞熱帶灌草叢， 低地是沼澤草灘。 自1928 年起， 在農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)葉雅各教授的主持下開始?jí)ɑ摹?據(jù)1930 年《國(guó)立武漢大學(xué)周刊》記載: “自經(jīng)本?？倍樾滦Ｖ泛?， 即于春天遍植林木， 現(xiàn)計(jì)植成者: 松苗五十萬株， 柏樹三萬五千株， 梧桐五百株， 洋槐五百株， 苦楝五百株……”， 逐漸形成具有亞熱帶特征的落葉、 闊葉及常綠、 針葉混交林。 1938 年日軍入侵武漢， 武漢大學(xué)被迫西遷四川樂山， 校園的樹木幾乎砍伐殆盡。 1946 年回遷， 葉雅各教授主持校園的植被恢復(fù)工作， 將樂山收集的植物一并運(yùn)回， 并從峨眉山、 黃山、 廬山、 神農(nóng)架等地及英、 美、 日等國(guó)引進(jìn)大量樹苗， 開展植樹造林。 大躍進(jìn)、 3 年自然災(zāi)害和文革期間， 武大校園仍堅(jiān)持開展綠化工作。 鐘心煊主持制訂《武漢大學(xué)調(diào)查湖北植物計(jì)劃書》， 孫祥鐘赴利川、 興山、 神龍架等地調(diào)查植物資源， 采集標(biāo)本， 引種水杉、 水松、 杜仲等特色植物并繁殖后代， 這些植物不僅豐富了校園景觀， 也為推廣全國(guó)和世界各地提供了種源[12]。 在此后70 余年的撫育經(jīng)營(yíng)過程中， 植被類型在演替過程中發(fā)生了一些明顯的變化: 灌叢草地大面積衰退； 竹林植被消失； 沼澤和水生植物消失； 針葉樹種如馬尾松、 濕地松、 火炬松的自然更新能力不良， 逐漸被闊葉樹種替代。

周進(jìn)、 劉貴華等[13－14]在分析武大山體植被演替規(guī)律的基礎(chǔ)上， 總結(jié)現(xiàn)狀植被分布格局: 珞珈山主要植被類型為小葉櫟＋樟林、 火炬松＋樟林、濕地松林； 獅子山主要植被類型為槲櫟林、 小葉櫟＋樟林、 桂花林； 半邊山主要植被類型為側(cè)柏林。

2.3 武大山體形態(tài)現(xiàn)狀分析

為明確校園山體開發(fā)建設(shè)現(xiàn)狀和山體破損情況， 筆者于2017—2019 年， 5 次對(duì)武漢大學(xué)校園山體進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。 調(diào)研發(fā)現(xiàn)武漢大學(xué)3 座主要山體的保護(hù)現(xiàn)狀和植被綠化情況整體尚可。2015—2017 年， 武漢大學(xué)陸續(xù)完成了珞珈山環(huán)山綠道規(guī)劃建設(shè)、 獅子山歷史建筑群更新保護(hù)等規(guī)劃建設(shè)工程， 使獅子山與珞珈山的景觀效益與生態(tài)效益得以整合利用； 同時(shí)， 調(diào)研也發(fā)現(xiàn)武漢大學(xué)部分山體存在邊坡水土流失和巖體破損裸露現(xiàn)象。 邊坡水土流失區(qū)主要分布于珞珈山南麓， 邊坡坡度較陡、 植被根系裸露， 降雨過程中偶見土方滑落； 巖體破損裸露點(diǎn)主要分布于珞珈山西麓，巖體裸露區(qū)域山體坡度在18°～30°左右， 部分巖體已無土層與植被覆蓋、 完全裸露， 造成一定的安全隱患。

3 武大校園山體的生態(tài)修復(fù)策略

3.1 山體形態(tài)修復(fù)

生態(tài)破損山體作為一種生態(tài)失衡的山體形態(tài)，其邊坡多以表土裸露、 碎石散落、 邊坡巖石外露為主， 相比于平原地區(qū)， 其生態(tài)環(huán)境在破壞后更加難以修復(fù)。 山體水土流失、 植被退化、 土地貧瘠等現(xiàn)象需要較高的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。 珞珈山的邊坡形式主要有土質(zhì)邊坡和土石混合邊坡兩種類型。

有生態(tài)問題的土質(zhì)邊坡主要分布在珞珈山南麓部分地段， 邊坡坡面角約30°， 樹木和土壤自身的重量疊加大于土壤的抗剪力作用， 極易發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象， 此處宜采用生物護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行防護(hù)。對(duì)邊坡進(jìn)行綠化， 通過植物根系錨固邊坡土壤，減小地表徑流量， 以抑制水土流失的發(fā)生， 進(jìn)一步穩(wěn)固山體邊坡； 選擇深根性、 抗剪力強(qiáng)的灌木和地被如女貞、 木芙蓉、 山茶、 結(jié)縷草等， 用層次分明的植物結(jié)構(gòu)體系覆蓋坡地， 使土質(zhì)邊坡的植被環(huán)境成為一個(gè)健全的生態(tài)系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)邊坡景觀重塑。

有生態(tài)問題的土石混合邊坡主要分布在珞珈山西麓部分地段。 因山腰和坡腳中含有大型石塊，雨季來臨時(shí)極易造成石塊和土方下移， 水土流失較為嚴(yán)重。 現(xiàn)狀已砌筑邊坡?lián)鯄Γ?但擋墻過低，從安全的角度考慮， 需要加高擋墻， 回填種植土后進(jìn)行綠化增植， 增植樹種如桂花、 欒樹、 女貞等； 同時(shí)， 擋墻外側(cè)可砌筑花池， 種植觀賞花卉如杜鵑、 石蒜， 以調(diào)節(jié)擋墻過高而產(chǎn)生的單調(diào)感，增加景觀層次。

3.2 山體植被修復(fù)

李世鶴[15]、 陳海兵[16]分別在武漢市山體修復(fù)案例中， 通過評(píng)價(jià)植被生長(zhǎng)情況、 生境搭構(gòu)效果等， 明確了武漢市適用的山體修復(fù)主要樹種。為豐富校園山體植被生境、 構(gòu)建完善山體生態(tài)體系， 從山體生態(tài)修復(fù)視角出發(fā)， 在歸納武漢地區(qū)山體修復(fù)適用樹種的基礎(chǔ)上， 結(jié)合武漢大學(xué)校園山體植被生境現(xiàn)狀， 引用武漢山地人工引種10 年以上、 無不良表現(xiàn)、 無溢生入侵隱患的樹種， 保證生態(tài)系統(tǒng)的安全演替。 增補(bǔ)植物可從建議清單(表1) 中進(jìn)行選擇。

表1 武漢大學(xué)山體修復(fù)增補(bǔ)植物的建議清單[15－16]

在武大山體植被生境修復(fù)工作中還應(yīng)注意以下5 個(gè)方面:

1) 山體植被修復(fù)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程， 只有在充分研究光照、 濕度、 土壤條件、 坡度、 坡向等因素對(duì)不同植物生長(zhǎng)和分布的影響后， 并結(jié)合景觀因素， 才能確定具體補(bǔ)種的植被類型和應(yīng)該營(yíng)造的生境， 并依照植被自然演替規(guī)律隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理。

2) 武大山體植被已呈現(xiàn)出由針葉林向常綠闊葉林逐步演替的規(guī)律， 因此在補(bǔ)植喬木的選擇上，不宜選擇松科、 柏科和杉科樹種。 珞珈山的火炬松和半邊山的側(cè)柏不能自然更新， 可逐步淘汰，用落葉或常綠的闊葉樹種來替代。

3) 武大山體的植物修復(fù)不宜強(qiáng)調(diào)喬灌草的搭配模式。 在林下郁閉度良好的地方， 由于光線不足， 已導(dǎo)致大量灌木和小喬木在長(zhǎng)期演替的過程中逐漸消亡， 因此不建議在林下補(bǔ)種小喬木或灌木。

4) 林下地被植物的選擇應(yīng)以耐蔭的宿根類為主， 少量應(yīng)用一、 二年生草本及球根植物。 宿根地被植物具有低矮開展的特性， 易繁殖、 生長(zhǎng)迅速， 能適應(yīng)各種不同的環(huán)境。 謹(jǐn)慎篩選觀賞草品種， 通過工程手法隔離觀賞草生長(zhǎng)區(qū)域， 防止品種溢生， 避免對(duì)原生群落的干擾。

5) 在林緣地帶， 光線較好且空氣濕度一般比空曠地大， 在沒有上層喬木的情況下， 可補(bǔ)植有花期的小喬木或灌木， 以增添景致。

4 結(jié)語(yǔ)

武漢大學(xué)校園山體的生態(tài)修復(fù)需要整體性規(guī)劃策略和漸進(jìn)式修復(fù)手段相結(jié)合。 本文以歷史文獻(xiàn)和田野調(diào)查為基礎(chǔ)， 在研究山體演變和當(dāng)前實(shí)際問題的基礎(chǔ)上， 利用ArcGIS 地形分析技術(shù)， 確定武大山體的研究范圍； 針對(duì)山體形態(tài)和植被修復(fù)， 提出具體的生態(tài)修復(fù)策略。 以武大山體修復(fù)的個(gè)性問題， 貫徹“城市雙修” 新理念， 以期探尋契合城鄉(xiāng)發(fā)展新方向的校園山體修復(fù)與保護(hù)模式。

需要注意的是， 本研究著眼于校園山體的生態(tài)修復(fù)問題， 而基于自然生態(tài)價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值基礎(chǔ)上的修復(fù)效果的量化績(jī)效評(píng)估仍需后續(xù)進(jìn)一步的研究探討。