忻 飛 楊棠武 邵一奇 農(nóng)梅英 尹樹捷 安樹青,2 張軒波,2*

(1 南京大學(xué)常熟生態(tài)研究院，南大(常熟)研究院有限公司，江蘇 蘇州215501；2 南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046；3 廣西大新黑水河國(guó)家濕地公園管理中心，廣西 崇左 532200)

基于自然的解決方案(Nature-based Solutions,NbS)是由國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)、歐盟和世界銀行等機(jī)構(gòu)推動(dòng)的一種持續(xù)的管理和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的綜合行動(dòng)(International Union for Conservation of Nature, 2012)，即利用自然促進(jìn)生物多樣性保護(hù)、自然資源可持續(xù)利用、氣候變化適應(yīng)和經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)抗災(zāi)能力和適應(yīng)性應(yīng)對(duì)各種社會(huì)挑戰(zhàn)，同時(shí)為人類提供經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的一種動(dòng)態(tài)的解決方案(Cohen-Shacham, 2016; International Union For Conservation of Nature, 2019)。目前，NbS理念已從最初的促進(jìn)生物多樣性保護(hù)、適應(yīng)氣候變化等逐步擴(kuò)展到實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)等眾多相關(guān)領(lǐng)域(羅明等, 2021)。

黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書記提出“山水林田湖草是生命共同體”的理念，強(qiáng)調(diào)“統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理”要全方位、全地域、全過程開展生態(tài)文明建設(shè)，這與NbS理念高度契合。因此，在山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)以及全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)等總體規(guī)劃工作中應(yīng)貫徹NbS的理念，并強(qiáng)化對(duì)NbS理念的研究(楊崇曜等, 2021)。

濕地系統(tǒng)是一種兼?zhèn)潢懮c水生系統(tǒng)功能的生態(tài)系統(tǒng)，是生態(tài)空間中重要的組成部分(朱耀軍, 2021)。然而，由于人類濫砍亂伐、超負(fù)荷的圍湖造田以及過度的捕撈等開發(fā)活動(dòng)導(dǎo)致濕地生態(tài)環(huán)境逐漸退化，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭破壞及生物多樣性喪失，這也成為NbS面臨的主要社會(huì)挑戰(zhàn)之一(李成之, 2021)。

通過對(duì)廣西大新黑水河國(guó)家濕地公園現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)黑水河國(guó)家濕地公園存在農(nóng)村生活污水處理不徹底、河岸邊采砂場(chǎng)植被破壞嚴(yán)重、河洲島動(dòng)物棲息地喪失、部分河岸水土流失等問題，且具有分散、板塊小、涉及面積大等特征。為保障黑水河國(guó)家濕地公園水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)生物多樣性，重點(diǎn)解決和改善濕地公園影響區(qū)域性生態(tài)安全的問題，應(yīng)用NbS理念針對(duì)性地提出黑水河國(guó)家濕地公園一體化生態(tài)修復(fù)方案，恢復(fù)黑水河濕地生物多樣性，為退化濕地生態(tài)修復(fù)提供借鑒與參考。

1 黑水河國(guó)家濕地公園概況

廣西大新黑水河國(guó)家濕地公園位于中國(guó)南疆，是最原始和優(yōu)美的內(nèi)陸濕地之一(侯玨, 2016)。濕地公園范圍自廣西下雷自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)邊界開始，由西北向東南經(jīng)大新縣雷平鎮(zhèn)，至大新縣界(22°36′11.47"～22°46′59.75" N，106°55′32.58"～107°9′36.21" E)，總面積692.52 hm2，其中濕地面積449.60 hm2，濕地率為65.0%(圖1)。

圖1 黑水河國(guó)家濕地公園區(qū)位圖Fig.1 Location map of Heishui river wetland park

黑水河全長(zhǎng)192 km，其中位于大新縣境內(nèi)有64.33 km，濕地公園內(nèi)有37.9 km。黑水河集雨面積5 348.914 km2，年徑流量66.43億m3，平均流量91.01 m3/s，河床落差329 m。黑水河流域地下水較豐富，但分布不均勻，地下水類型主要是碳酸鹽巖溶水，其次是基巖裂隙水，孔隙水面積小且水量少。由于巖溶發(fā)育，易接受大氣降水及外來(lái)水的補(bǔ)給，碳酸鹽巖溶水的賦存和運(yùn)動(dòng)以暗河和大泉形式的集中徑流、排泄為主，以小泉形式的分散徑流、排泄為次。

2 存在的生態(tài)問題

2.1 農(nóng)村生活污水處理不徹底

據(jù)調(diào)查，黑水河周邊農(nóng)村分布居多且分散，農(nóng)村生活污水來(lái)源廣泛，隨意排放，水質(zhì)波動(dòng)大，污染面源廣。濕地公園周邊村莊的生活污水只經(jīng)過農(nóng)戶自建化糞池處理后便直接排入河道。農(nóng)村生活污水直排是導(dǎo)致黑水河水環(huán)境日益惡劣的重要因素之一(莊小杰等, 2021)。

2.2 廢棄采砂場(chǎng)植被破壞嚴(yán)重

上利水電站上游1 200 m處為廢棄采砂場(chǎng)，河砂被開采后，導(dǎo)致了采砂范圍附近水流和河床底質(zhì)發(fā)生明顯變化，對(duì)水環(huán)境、水生生物棲息地及岸邊植被環(huán)境均產(chǎn)生了不利影響(雍鎮(zhèn)著等, 2020)。此外，采砂場(chǎng)施工占據(jù)大量河灘地，導(dǎo)致河岸邊有限的植被急劇減少，部分區(qū)域甚至絕跡。采砂場(chǎng)地廢棄后還殘留大量沙石和部分采砂設(shè)備，嚴(yán)重影響植物修復(fù)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響。

2.3 洲島鳥類棲息地喪失

上利水電站旁邊的島嶼早期為鳥類棲息地，后發(fā)展成耕地、荒地，現(xiàn)已無(wú)植被生長(zhǎng)，島嶼已完全不適宜鳥類棲息。鳥類在該區(qū)域中失去大量生存空間，鳥類種類、數(shù)量都急劇減少。

2.4 水土流失現(xiàn)象加劇

格強(qiáng)水電站至科渡屯段的河道部分河岸被農(nóng)民開墾，河岸較陡，緩沖帶寬度較窄，地形陡峭，植被破壞嚴(yán)重，土壤裸露。在暴雨集中時(shí)段，雨水對(duì)河岸沖刷嚴(yán)重，導(dǎo)致植被帶被破壞及河岸水土流失。此外，由于村民在岸邊過度放牧，導(dǎo)致岸邊植被生態(tài)環(huán)境遭到破壞，加重了水土流失。

3 一體化生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

3.1 農(nóng)村人工濕地構(gòu)建工程

據(jù)調(diào)查，黑水河國(guó)家濕地公園南側(cè)安平村有居民34戶約136人，每日產(chǎn)生的生活污水約25 m3，擬設(shè)計(jì)采用“小微濕地+表流人工濕地”模式對(duì)生活污水進(jìn)行處理(圖2)。水質(zhì)凈化工程區(qū)占地面積1 000 m2，總停留時(shí)間12 d。小微濕地占地面積300 m2，沉淀區(qū)占地面積100 m2，浮葉植物區(qū)占地面積200 m2，挺水植物區(qū)占地面積200 m2，沉水植物區(qū)占地面積200 m2。各個(gè)單元區(qū)過渡帶采用滲濾堰的方式連接。整個(gè)水質(zhì)凈化引水系統(tǒng)依次配水至小微濕地、沉淀區(qū)、浮葉植物區(qū)、挺水植物區(qū)和沉水植物區(qū)，排入附近河道。

圖2 農(nóng)村人工濕地構(gòu)建平面布置圖Fig.2 Plan of constructed wetland construction in rural areas

小微濕地主要是把原有坑塘進(jìn)行微地形改造，把部分塘梗打斷，連通水系后在塘底鋪設(shè)20 cm厚的礫石，礫石直徑約50～80 mm。塘梗四周均采用“石籠網(wǎng)+礫石”的方式進(jìn)行加固，石籠網(wǎng)尺寸為1 000 mm×500 mm×500 mm。表流人工濕地采用多水塘活水鏈的工藝(楊棠武等, 2021)，在塘底鋪設(shè)礫石，厚15 cm，其他與小微濕地微地形配置相同。

多水塘活水鏈由沉淀區(qū)、浮葉植物區(qū)、挺水植物區(qū)(蘆葦床)及沉水植物區(qū)4個(gè)部分組 成(圖2)，(1)沉 淀 區(qū) 具有沉淀功能，還可放置水蚤(Daphnia)、螺類、貝類等水生動(dòng)物進(jìn)一步消減水體中顆粒污染物；(2)浮葉植物區(qū)主要種植浮葉植物，可有效吸收磷；(3)挺水植物區(qū)為水體創(chuàng)造兼氧條件，植物生長(zhǎng)過程中可吸收大量污染物，同時(shí)還可攔截懸浮物；(4)沉水植物區(qū)主要種植沉水植物，可有效去除氮、磷。

3.2 廢棄采砂場(chǎng)生態(tài)修復(fù)工程

廢棄采砂場(chǎng)位于上利水電站上游1 200 m處，占地面積710 m2。主要采用“生態(tài)恢復(fù)+科普宣教”的生態(tài)修復(fù)措施進(jìn)行修復(fù)，種植采用“灌木植物+挺水植物+草本植物”的組合方式，以修復(fù)河岸植被帶的完整性，重現(xiàn)河岸自然風(fēng)光(圖3)。此外，建設(shè)一處休息平臺(tái)，平臺(tái)采用混凝土仿木護(hù)欄及塑木板鋪裝建設(shè)，在靠近道路一側(cè)設(shè)置隔離柱，間距1 m，采用DN110鋼管，高30 cm，鋼管內(nèi)部采用水泥砂漿填筑，外部粘貼反光警示條。另外在平臺(tái)旁邊放置一些宣教展板及休閑座椅來(lái)豐富濕地宣傳活動(dòng)，增強(qiáng)周邊村民對(duì)濕地的認(rèn)知。

圖3 廢棄采砂場(chǎng)平面圖Fig.3 Plan of abandoned sand mining site

3.3 鳥類棲息地修復(fù)工程

工程區(qū)位于上利水電站上游，占地面積6 200 m2，通過對(duì)黑水河國(guó)家濕地公園現(xiàn)有鳥類進(jìn)行分析，明確主要修復(fù)鳥類為鷺類林鳥的棲息地。設(shè)計(jì)采用“微地形塑造+多序列植被修復(fù)+枯樹”的組合方式，并根據(jù)不同鳥的生活習(xí)慣，種植鳥類喜愛的陸生、耐水生喬灌草和挺水、沉水植物，在滿足鳥類需求的覓食、棲息繁殖的基礎(chǔ)上還可增加植物類型，提供區(qū)域生物多樣性(圖4)。

圖4 鳥類棲息地平面圖Fig.4 Plan ofthe Bird habitat

根據(jù)現(xiàn)狀實(shí)際情況，在靠近道路的區(qū)域設(shè)置一片密林隔離區(qū)，以減少人類活動(dòng)對(duì)鳥類的干擾，其次植被修復(fù)向水面延伸依次為喬灌草、挺水植物及沉水植物(圖5)。

圖5 鳥類棲息地典型剖面圖Fig.5 The typical section of the Bird habitat

設(shè)計(jì)多樣地形，保持在常水位下1 m至常水位上0.5 m范圍內(nèi)。配置喬灌草、挺水植物、浮葉植物和沉水植物，以作鳥類躲避場(chǎng)所和食物；保留部分淺灘，增加一部分草地，塑造多樣生境；把周邊枯樹放置在淺灘里供鳥類休憩使用。

3.4 河流原型水岸維護(hù)工程

針對(duì)部分河岸水土流失問題，主要在工程區(qū)強(qiáng)水電站至科渡屯段的河道岸邊設(shè)置生態(tài)隔離帶，可防止水土流失和有效隔離人為活動(dòng)干擾。生態(tài)隔離帶長(zhǎng)10 km，植物種植寬度約3 m。工程區(qū)現(xiàn)狀植被數(shù)量少，種類單一。河岸主要以較陡邊坡護(hù)岸為主，緩沖帶寬度較窄，地形陡峭。根據(jù)現(xiàn)狀地形地勢(shì)，種植采用“喬木+灌木+草本+挺水植物”的組合方式(圖6)，通過河岸植被的種植，修復(fù)原型河岸植被帶的完整性。植物選擇主要以當(dāng)?shù)匚锓N為主，主要有木菠蘿(Artocarpus heterophyllus)、三角梅(Bougainvillea spectabilis)、蘆葦(Phragmites australis)、風(fēng)車草(Cyperus alternifolius)、梭魚草(Pontederia cordata)等。

圖6 河流原型水岸典型剖面圖Fig.6 Typical section of prototype river bank

4 一體化生態(tài)修復(fù)成效

4.1 農(nóng)村人工濕地構(gòu)建成效

構(gòu)建農(nóng)村人工濕地后，非冬季濕地出水均能滿足TP去除率達(dá)40%以上，COD、NH3-N、TN去除率達(dá)30%以上；冬季濕地出水均能滿足TP去除率達(dá)30%以上，COD、NH3-N、TN去除率達(dá)20%以上。非冬季與冬季濕地出水均可達(dá)到河流Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)農(nóng)村生活污水處理后，黑水河水體透明度得到大幅提高，改善了黑水河濕地公園周邊農(nóng)村的水生態(tài)環(huán)境，還豐富了植物多樣性，新增植物8種，其中喬木2種，灌木2種，草本和水生植物4種，為農(nóng)村地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

4.2 廢棄采砂場(chǎng)生態(tài)修復(fù)工程成效

采取生態(tài)修復(fù)工程措施后，廢棄采砂場(chǎng)呈現(xiàn)出隨地貌和地形特征改變的植物多樣性結(jié)構(gòu)，生態(tài)環(huán)境煥然一新。植被帶得以修復(fù)，水草豐茂、水質(zhì)清澈。新增植被物種12種，其中喬木3種，灌木2種，草本和挺水植物7種。工程實(shí)施后不僅使植物多樣性增加，還對(duì)黑水河水體具有凈化作用。同時(shí)建設(shè)的休息平臺(tái)也為村民提供了一個(gè)良好的休憩場(chǎng)所。

4.3 鳥類棲息地修復(fù)工程

鳥類棲息地修復(fù)工程修復(fù)了鳥類棲息地，增加了濕地公園內(nèi)的鳥類多樣性。新增了6種鳥類，分別是牛背鷺(Bubulcus ibis)、褐胸山鷓 鴣(Arborophila brunneopectus)、灰胸竹雞(Bambusicola thoracica)、大擬啄木鳥(Megalaima virens)、藍(lán)喉擬啄木鳥(Megalaima asiatica)、黑喉噪鹛(Garrulax chinensis)。此外，還增加了河岸邊植物類型，優(yōu)化了濕地公園內(nèi)部景觀。

4.4 河流原型水岸維護(hù)工程

通過對(duì)水土流失問題實(shí)施河流原型水岸維護(hù)工程后，恢復(fù)了河岸物種10種，其中喬木3種，灌木3種，草本和挺水植物4種，修復(fù)了河流岸邊植被的完整性，呈現(xiàn)出較為自然的面貌，促進(jìn)了水質(zhì)改善，優(yōu)化了整體生態(tài)環(huán)境，從根本上解決了水土流失問題。

5 小結(jié)

系統(tǒng)梳理了黑水河國(guó)家濕地公園存在的環(huán)境問題，基于NbS的治理理念，對(duì)黑水河國(guó)家濕地公園采用一體化生態(tài)修復(fù)工程。工程實(shí)施后，黑水河生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善，濕地的功能效益顯著提升；濕地公園的基礎(chǔ)設(shè)施更趨完善，管理和保護(hù)的方式方法更加多樣；社區(qū)共建氛圍更加融洽，自然教育更顯濕地特色，群眾自覺參與保護(hù)黑水河的意識(shí)不斷提高；踐行為民辦實(shí)事好事的措施更加有效，助力鄉(xiāng)村振興的熱情更加高漲。