关键词:
自然遗产地
突出普遍价值
生态设计
景观评价
分形特征
摘要:
根据《世界遗产公约》,世界自然遗产因其“从科学、保护或自然美角度看,具有突出普遍价值”而具有重要科研价值和保护意义。九寨沟于1992年入选世界遗产名录,是全球公认的地球上最宝贵的自然资产之一。2017年8月8日,九寨沟景区发生里氏7.0级地震,震中位于景区内。地震造成核心景点火花海坝体局部垮塌,区域景观与生态环境严重受损。如何在保护火花海世界自然遗产突出普遍价值的前提下,采用最少人工干预修复火花海景观,成为九寨沟世界遗产地生态修复的技术难题。
本研究在解决了修复材料的基础上,重点从外在景观形态和内在生态过程对火花海的生态修复及景观评价进行研究。本研究对火花海地形形态、植物群落空间分布格局等进行分形量化分析,并在分形理论的指导下完成了火花海生态修复设计。在完成生态修复后,通过对比火花海景观受到破坏前及修复后美学价值和突出普遍价值的差异,探讨了美学价值和遗产价值的影响因素及相关关系,结合土壤、水体及植物动态变化,对火花海生态修复景观评价机制进行了研究。主要研究结果如下:
(1)火花海所处的树正群海地形、植物群落空间分布及林冠线等均具有明显的分形特征。a)不同尺度层级的钙华地形存在自相似性,一级尺度树正群海Db为1.3618,二级尺度的双龙海、火花海、卧龙海Db分别为1.5235、1.3785、1.6557,三级尺度的火花海两侧残留坝体Db为1.7533和1.6975,火花海坝体迎水面堤岸线和退水面叠瀑Db分别为1.1159和1.2735。整体表现为分形维数与地形复杂程度相关,地形越复杂,分形维数值越高;同尺度层级内部分形元的组合形式也与地形复杂程度的相关,主要表现在分形元数量、大小的差异。b)火花海油松种群作为优势种,其两侧油松样方Db分布在1.6~1.8左右,Di分布在1.4左右,空间分布具有分形特征,可以作为植物群落构建中的建群种;残留林冠线Db为1.2209,分形特征明显但,内部变化复杂;c)火花海自然要素中所存在的分形特征正是保护其世界自然遗产突出普遍价值以及原真性、完整性的关键因素,为火花海后期的生态修复设计提供了数据支撑。本研究通过提取分形元并进行迭代、复制、缩放等步骤,借助分形维数模拟自然形态,完成了火花海地形形态设计和植物群落构建。对修复后景观进行分形维数验证发现,修复后的景观依旧存在分形特征,且分形维数与原始景观相近,表明火花海的生态修复设计达到了保护火花海原真性的目的。
(2)采用问卷测试法和眼动实验法主、客观相结合的研究方法,对火花海坝体崩塌、生态修复前后景观的美学价值和突出普遍价值进行了对比分析,研究发现:a)地震造成火花海美学价值评价和突出普遍价值显著下降;修复后期火花海的美学价值评价和突出普遍价值明显增加,美学价值评价高于地震前,突出普遍价值与地震前无显著差异;b)美学价值评价与遗产地突出普遍价值及其影响因素呈显著正相关关系,其评价模型公式为:美学价值评价=-0.386+0.445 ×自然美学+0.148 ×地形地貌+0.287 ×自然生境+0.125 ×完整性。在遗产地景观修复过程中,应着重考虑自然美学、地形地貌、自然生境以及完整性这4项因素;c)修复前后吸引人们视觉关注的元素基本一致,分别为水体、植物及木栈道。不仅和谐自然的景观画面会吸引人关注,受到地震破坏的区域、人工元素(如栈道、道路)等质感差异较大的地方,因为与周围的植被形成鲜明的对比,也能引起视觉关注。这种情况在景观修复后期得到缓解。
(3)采用样地调查与室内分析测试对火花海生态修复过程进行监测发现:a)相较于原始残留坝体丰富的植物种类与稳定的土壤环境,修复坝体土壤TOC、DOC、DON、NH4+-N含量、Urease和NAGase 土壤酶活性均显著低于残留坝体,修复坝体仅在NO3--N含量方面高于残留坝体,反映出人为干扰的特征;随着时间的推移,修复坝体与残留坝体土壤各项特征有趋向一致化的变化趋势;b)Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-是九寨沟水体中主要的阳离子和阴离子。在火花海中各离子浓度范围分别为 28.27~52.76 mg/L、11.15~14.41 mg/L、25.92~44.6 mg/L、180.51~207.97 mg/L。随着生态修复时间的增加,火花海Ca2+浓度不断增加,HCO3-浓度与修复前持平,为钙华景观的形成提供了物质基础。pCO2受到水生生物活动和降雨的影响,但降雨对pCO2的影响具有滞后性。当水体富营养化、pH值处于临界值附近(8.52±0.03)时,水体源汇关系可能发生转变,影响钙华沉积。c)在经过2年修复时间后,修复坝体和原始残留坝体灌木物种组成形成趋同化。而草本植物物种组成存在部分差异,但是草本物种组成数量与残留坝体保持相持水平,主要是物种多样性不同导致了其物种组成差异。
本研究充分考虑九寨沟火花海世