人工林与天然林生态系统在结构和功能方面的差别

从圆明园生态系统发展谈遗址公园环境整治

□ 马晓林 周凤娴

随着科学的发展和社会进步 ,越来越多的人认识到环境保护与生态恢复的重要性,城市园林也从传统的游憩、观赏功能发展到维持城市生态平衡、保护生物多样性和再现自然的高层次阶段。圆明园遗址公园作为北京市城市绿地系统的组成部分,其生态功能与景观功能同样重要。近十几年来，圆明园人工湿地生态系统逐步退化，因此深入调查研究其发展变化过程和特征，分析退化原因，探索人为促进湿地系统恢复的方法和措施，已成为圆明园管理处近年研究的重点课题。

1 圆明园概况

圆明园位于北京西北郊，历史上该地区主体地貌形式为河谷低地，水源丰沛，土壤肥沃，自然条件十分优越。因此，自金代起，这一带即开始兴建园林，至清代时，园林建设达到顶峰，形成以“三山五园”为主要格局的园林风景区，圆明园即是其中的杰出代表。

以园林特色而论，圆明园是一处人工建造的水景园林，园内平地叠山理水，广植珍稀树木，遍种奇花异草，名景佳境美不胜收。遗憾的是，这一园林杰作于 1860年被英法联军无情焚毁，昔日美丽的“万园之园”沦为一片废墟。

百余年来，由于人类活动和自然演变，圆明园的生态环境也在逐步发生变化，其人工湿地生态系统退化严重。目前除绮春园东部水域、长春园的部分水域和福海景区因每年采取人工补水措施还保留了部分湿地景观外，西部未整治区河湖内水源已枯竭多年，植物群落演替为以陆生灌木为主。近年来，圆明园水源缺失更为严重，长春园的东部河湖内，土壤逐步沙化，已少见植物生长。

2 圆明园历史变迁中植被演替及水文变化情况

在生态系统中，植物作为初级生产者，既是系统的重要结构成分，更是改变生态结构复杂程度和功能的核心力量。研究圆明园生态系统的发展问题首先要研究植被演替过程以及作用于植物的主导生态因子 —— 水的变化情况。

2.1 焚毁前（史料记载）

植被情况：史料中关于圆明园内树木花卉种类、数量及配置的详细记载甚缺。国家图书馆藏《圆明园内工则例》记载有 70余种花、木名称，其中松、竹、柳、荷是主要的园林植物，此外，银杏、玉兰、梧桐、胡桃、山楂、黄栌、牡丹、梅花、桂花、芍药等均有种植。另外,据历史文献记载，一些南方花卉如棕榈、苏铁、夹竹桃等也有盆栽。

水文情况：盛时的圆明三园大、中、小水面合计约 2080亩，占全园总面积的40%左右，园内大小水面结合，形成一个完整的水系，园中水域之间以及地面水和地下水之间具有良性的水循环。圆明园水系的供水主要来源于外部。根据国家图书馆、故宫博物院藏样式雷图及相关历史档案资料得知，圆明园的来水水源有2个，入水口有9个，出水口有3个，供水与泄洪系统设计完善，安排巧妙。加之严格的来水管理以及清代海淀地区自身的水资源优势，圆明园、绮春园、长春园三园的水源供应充足。

2.2 1860至1949年

1860年圆明园惨遭罹难后，清帝曾对园内部分建筑进行修缮和重建，1898年“戊戌政变”的发生彻底结束了圆明园的重修历史。1900年庚子之役后，圆明园又遭受了官僚、军阀、地痞、奸商的长期盗窃和破坏，古树名木被大肆砍伐。20世纪30年代后，农户陆续入园开山填湖，垦田种稻，对园内植被和山形水系均造成了不同程度的破坏。此时期，由于园外水源尚能满足圆明园的补水需求，水域面积得以维持。

2.3 1949至1983年

1949年全国解放后，党和政府非常重视圆明园遗址的保护工作。1956年开始，北京市政府先后征用了园内旱地，并进行了大规模的植树绿化。经过6年的人工造林，共种植了10万株树木，形成绿地87公顷，占遗址总面积的1/4，使遗址的荒凉景象开始改观。十年动乱期间，园内的绿化成果又一次遭到破坏，2万株树木被砍伐，10多公顷绿化地带被侵占。1976年圆明园管理处成立后园内的绿化状况相继得到改善，重点充实了西洋楼景区的绿化配置，种植了常绿乔木4万余株。这些工程极大地丰富了圆明园遗址的植被景观。

但就总体而言，圆明园的植树造林水平处于比较初级的阶段，尤其是 50年代树木种植的随意性较强，一是树种选择缺乏历史依据，主要以速生、经济的杨、柳、胡桃、白蜡、国槐、洋槐等落叶乔木和油松、桧柏为主，植物种类不够丰富；二是配置方式、栽植密度等均未按生态学、造林学等相关学科理论进行系统规划，完全属于盲目的一窝蜂式造林。加之驻园单位、园居人口众多，没有也不可能进行系统规范的管理，圆明园已成为建筑杂乱无章、垃圾成堆、人员繁杂的城郊村落。这些因素都直接导致了园内林相单一，乔、灌、草比例不合理，植物病虫害严重等后果。昔日规模宏伟、景色秀丽的园林景象早已荡然无存，甚至难以达到普通园林绿地的基本要求。

从 50年代起，玉泉山等历史上圆明园的补水水源地水资源枯竭，园内供水来源减少，西北入水口也随之关闭。此阶段初期，由于地下水位较高，土壤的保水能力较强，补给的水量尚可以留存。但随着北京市整体地下水位的持续下降，圆明园地区渗漏加剧，河湖内由常年积水逐渐变为季节性积水。在大规模的农业生产活动蓬勃发展以后，圆明园的一些河湖被填平成农田，并采取人工打井方式进行旱地供水。这些行为导致了圆明园生态系统的水文状况持续恶化。

2.4 1983年至今

1983年，经中共中央、国务院批准的《北京市城市建设总体规划方案》中明确规定：“整建圆明园，在本世纪末建成圆明园遗址公园。”正式确定了圆明园遗址的保护发展方向。1984年12月1日，首期工程 —— 福海景区整修工程正式破土动工，共完成整修面积 800余亩；之后又陆续对绮春园东部、长春园进行了整修。到90年代初，整修范围内约有1200余亩的山形水系基本恢复历史原貌，植被也得以调整和增加，共新植树木花卉15万株（丛），圆明园遗址东半部山青水碧、林木葱茂、花草芬芳，形成了良好的游览开放环境。

圆明园西部景区，由于未在整治开放范围内，近年人工植树行为较少，植被中乔木仍以 50、60年代所造林木为主，且缺乏正规的管理养护。同时，由于驻园单位和居民的人为破坏，西部景区的乔木长势逐年衰退，病虫害严重，种群数量呈持续下降趋势。另外，导致这种现象发生的一个不容忽视的客观原因，就是气候的干旱、地下水位的下降和水源的供应严重不足。

90年代初期，圆明园西部未开放区内遗存的水面仅有前湖和后湖的东半部，土壤渗漏状况严重。进入90年代中后期，北京市整体缺水的状况使圆明园水资源短缺的矛盾日益突出。每年由京密引水渠经万泉河引入圆明园的来水量逐渐减少，水质没有保障。1999年后供水指标更是严格控制，供水量严重不足。为此园内采取了控制注水区域等措施，但到2000年以后，福海、绮春园东部、长春园的湖面在每年人为补水的情况下仍有7个月的时间处于干涸状态，而圆明园西区基本是常年干旱，大量动植物死亡、消失。

生境条件的这一明显改变，对植物多样性造成了直接影响。以下引用中国农业大学提供的有关数据来说明圆明园从 60年代至今植物种类的变化情况。

表 1 三次调查植物科、种比较

蕨类植物

裸子植物

被子植物

总 计

所有

植物
科
种
科
种
科
种
科
种

*1960'
4
4
3
5
75
343
82
352

1988-1989
4
4
3
5
83
316
90
325

2005
2
2
4
8
79
301
85
311

陆生植物
1960'
2
2
3
5
58
313
62
319

1988-1989
2
2
3
5
68
292
73
300

2005
1
1
4
8
65
284
70
291

陆地野生植物
1960'
2
2
0
0
54
285
56
287

1988-1989
2
2
0
0
54
246
56
248

2005
1
1
0
0
49
218
50
219

陆生栽培植物
1960'
0
0
3
5
10
27
13
32

1988-1989
0
0
3
5
24
47
27
52

2005
0
0
4
8
29
64
33
72

从表中数据可以分析得出： 60年代至今，圆明园的植物种类总量有所下降，但减少的速度较慢，平均速率为0.9种/年。减少的物种主要集中在湿生植物类型，由 60年代的33种减少为2005年的20种，其下降比例为39%；陆生植物由60年代的319种减少为291种，下降比例为8.8 %。另据中国农业大学调查结果显示，湿生植物数量、分布面积的减少也较为明显，“湿生种类仅见于干涸的湖底和稍有水的湖边或低洼地，如芦苇、石龙芮、绵毛酸模叶蓼。”这表明植物种类、数量和分布与生境的水分因素密切相关。 2.5 探讨与分析

通过对圆明园历史变迁中植被状况及水文变化情况的分析，我们认为：

（1）就整体而言，圆明园遗址公园是个遭受连续破坏的、不稳定的、严重退化的人工湿地生态系统。但东部开放区和西部未整治区由于人工干预的程度不同，在园林景观、生态特征、退化程度等方面又呈现出明显的差异。东部开放区是近年来持续整治和人工管理而形成的生态系统，西部未整治区则是在人类反复破坏以及多年弃管的状况下形成的退化严重的生态系统。这一生态系统的破坏不可能自然恢复，必须依靠人为干预逐步恢复其生态结构、生物量及功能。科学研究表明，退化生态系统的恢复时间是不同的，一般来说，退化程度轻的生态系统恢复时间要短些，因此，及早地进行人工干预有利于遏制生态系统的继续退化，加快系统恢复的进程。

（2）圆明园内植被是人为干预形成的半自然植物群落，属华北地区常见的地带性植被，而非北京地区特有的模式样地。圆明园遗址是独一无二的，但圆明园的植被、群落并不是独特仅有的。对待这样的植物群落机械的保留和静态的保护是不可取的，必须改善植物生存和发展的生境条件，才是保护生物多样性和稳定性的积极的、科学的措施。

（3）多年来的实践证明，环境整治有助于保护生物多样性，提高生态系统稳定性。圆明园遗址公园环境整治工程在丰富植物种类，扩大种群规模方面具有积极的作用和显著的成果。通过人工种植树木花草，园区内乔木、灌木的种类、数量不断增加，而野生草本植物由于种子库的良好保存，其植物群落得以自然恢复。实践表明，环境整治后的生态系统植物多样性得到较好保护和丰富，群落的稳定性也随之提高，这也验证了“种类多样性导致群落稳定性”的生态学原理。

（4）环境整治不是完全的复原，而是以历史记载为依据，对山形水系的恢复和植被的调整与充实。那种主张将圆明园植被恢复到被焚毁前的观点是不现实的，因为关于植物配置的详细情况已无从考证；还有主张恢复到20年前的水平的观点更是荒唐的，因为那时垃圾成堆、人为破坏严重，植物种植缺乏科学性和审美观，病虫害严重，植物群落处于衰退状态。环境整治的目标是再现圆明园独特的园林格局与特色，发挥其作为遗址公园的特殊价值与功能作用，有效促进人工生态系统的资源利用。

3 圆明园人工湿地生态系统退化的主要原因

3.1圆明园水资源缺乏的客观原因

圆明园水资源缺乏的客观原因主要有几点：第一，北京地区水资源的整体缺乏。北京市属于典型的大陆季风气候，降水受季风气候的影响，年季间相差悬殊，尤其是 1999年以后，北京连续干旱，作为主要水源的密云水库已达枯水警戒状态，用水原则上进入应急供水预案。在这种情况下，2000年以后圆明园的环境用水很难列入北京市城市环境用水计划指标。另外，北京高度的城市化导致了地区人口密度高，各类建筑用地比例较大，绿地面积比例较小，热岛效应增强。这些因素都直接导致干旱程度加重。第二，潜水水位的持续下降。近年来圆明园周边地区城市化建设加快，周边硬化区域加大，再加之南北两侧的万泉河及小清河河道都经过硬化处理，圆明园地区的潜水层得不到有效补充。第三，土壤渗水性较强。圆明园位于清河古河道上，部分地区渗水性强，湖水渗到潜水层后随着清河古河道流向下游。

3.2人为破坏干扰

三年自然灾害时期（ 1960 ～ 1962年），人民公社将国家征购回的圆明园土地要了回去。农民大规模地挖山、填湖、砍树、造地、毁遗址、盖房子。同时，公社一级的马场、猪场、鸡场、机械修造厂、打靶场等都在这里相继建立起来，初见保护成效的圆明园遗址再次遭到破坏。这种破坏活动在十年动乱期间又进一步加剧。据不完全统计，仅1967年至1971年间，就有216处土山和106处古建基址被挖掘破坏，2万株树木被砍伐，10多公顷绿化带被侵占。另外，又有10多个企事业单位迁入园中，占地约23公顷，并有20多个居民点相继形成，且大多坐落在遗址的中心地带。这些人类的生产与生活行为对圆明园人工湿地生态系统造成了不可逆转的破坏。

由于大环境造成天然水文情势的改变，以及人为破坏和干扰，圆明园人工湿地经历了常年积水→季节性积水→土壤季节性过湿→干旱的退化过程。

4 圆明园遗址环境整治与维护圆明园生态系统平衡

4.1 圆明园遗址环境整治的生态必要性

生态学研究表明，湿地的恢复就是依靠人类活动，逐步把退化的湿地生态系统恢复成健康的功能性生态系统，因此，为阻止圆明园人工湿地生态系统继续恶化，必须采取有效的、科学的人为措施。圆明园遗址环境整治工程则是依据这一原则而进行的具体实践。这一工程严格以《圆明园遗址公园规划》为依据，通过对圆明园历史与环境背景研究、生态系统退化主导因素与退化现状的分析、目标生态系统和生态恢复途径的选择，最终确定生态恢复的主要内容侧重于水文保护、景观的再现、水生植物的再引入与植被调整、生物的丰富等方面，并制定了圆明园遗址环境整治生态恢复方案。

4.2 圆明园遗址环境整治的生态学依据

圆明园遗址环境整治是为了维护圆明园遗址生态系统平衡、保护圆明园遗址和有效发挥圆明园遗址公园功能而组织和使用各种资源的过程。它在 ?圆明园遗址公园规划?基础上，运用技术、经济、法律、行政、教育等手段，限制自然和人为损害圆明园遗址人工湿地生态质量的活动，通过人为定向干预、管理，恢复其生态系统稳定，维护生态平衡。

圆明园遗址环境整治是一项涉及多学科、多领域的综合工程，生态学原理则是其依据的主要技术支持之一。

4.2.1 在圆明园遗址生态系统众多生态因子中，水资源短缺是制约圆明园遗址生态系统效益的最为重要的限制因子，恢复退化湿地的水文条件是圆明园遗址退化生态功能恢复的关键。通过环境整治之水利工程的实施，恢复河湖水系原貌，防止湖底水分快速渗漏，形成开放、贯通的水域生境，恢复生境的复合性。根据生态演替规律，有选择地引入有利的水生植物，合理地控制入侵物种芦苇的蔓延，逐步恢复退化的植被与湿地生态系统。

圆明园管理处为论证防渗工程的可行性，衡量其生态效益的利与弊，于前期进行了大量的调研工作。在效果得到充分肯定后，又进行了小面积的防渗试验： 2004年3月对长春园荷花区进行了湖底防渗处理。下面（表2）是长春园内进行防渗后的景区与其它景区水生植物种类（以2004年7月调查结果为据）以及生长状况的对照、比较、分析。

表 2 防渗试验植物对照表

地 点
水位情况
水生植物状况

防渗试验区
0.2-1.4
植物种类丰富，有荷花、睡莲、黑三棱、瀌草、针蔺、香蒲、狭叶香蒲、芦苇、野菱、野慈菇、泽泻、千屈菜、荇菜、雨久花、水葱、槐叶萍、灯心草、眼子菜、金鱼藻、黑藻、狐尾藻、轮叶狐尾藻、角果藻、菹草、苦草、茭笋等 26种

海岳开襟景区
0-0.6
水生植物种类较丰富，主要有黑三棱、瀌草、香蒲、芦苇、野菱、野慈菇、泽泻、槐叶萍、荇菜、雨久花、红蓼、水葱、眼子菜、芡实

得胜概景区
10%区域湿润，1%低洼区积水
以莎草、瀌草、酸模叶蓼、藜为主，兼有芦苇、香蒲

含经堂西侧景区
偏干旱，雨季局部区域湿润
芦苇，兼有少量藜、红蓼