植物专类园生境修复
——深圳市中科院仙湖植物园孢子沟原生态模拟改造

陈侃 赵君

植物专类园是指有特定的主题，以具备相同特质类型(如种类、科属、生态习性等)的植物为主要构景元素，并以植物收集、研究、展示、观赏为主，兼顾生产的植物园或园区[1]。而专类植物景观在考虑其引种培育、科普展示、科学研究等功能的同时，还需达到观赏与应用、科学与艺术的统一[2]。

孢子植物是能产生孢子的植物总称，主要包括藻类、真菌、蕨类、地衣和苔藓等类群[3]。深圳市中国科学院仙湖植物园孢子沟目前主要引入了孢子植物中的苔藓植物、蕨类植物和藻类植物，植物生长形式主要为林下岩生、附生和陆生，常生长于郁闭度高、湿度大、光照度小、地表腐叶较多且人为干扰低的阴湿林下空间[4-6]。近年，孢子植物不仅在园林造景中应用广泛，还在保障人类的健康中起着重要作用，如监测大气污染，对林地、山野的水土保持作用，还有药用、食用、疗愈等功能。

1 孢子沟改造前状况The actual situation of the Cryptogamae Brook before restoration

2 改造前植被垂直结构Vertical structure diagram of current plants before restoration

3 台风后植被折断、倒伏Plants are broken and fallen after typhoon

中国孢子植物资源十分丰富，但因其生境要求特殊，仅少数植物园中建有孢子植物专类园，如南京中山植物园，因此，孢子沟作为仙湖植物园科研、科普的孢子植物专类园，显得越发稀缺且重要。但因园内幽溪存在枯水期、游赏路径单一、园内孢子植物保护利用不够、种类丰富度不足等问题，孢子沟未能很好地发挥科研、科普功能。为此，仙湖植物园以模拟自然原生态为导向，于2018年开展了生境修复工作。2018年底修复工程竣工后，经过近3年的“自我调整”，孢子沟各个空间的小生境得到修复，逐步成为蕨类、苔藓、藻类、菌类、地衣5类植物和谐共生的“孢子世界”。

1 孢子沟改造前植被状况

1.1 植被组成分析

仙湖植物园位于深圳市罗湖区莲塘仙湖路，占地546 hm2，始建于1983年，于1988年正式对外开放。孢子沟长约400 m，是孢子植物种质资源保护和繁育基地[4]，幽溪贯穿全园，整体地势为典型的沟谷形态，南高北低，高差约25 m，适于喜湿喜半阴的孢子植物生长。孢子沟内植物群落结构复杂多样，优势种不明显；森林郁闭度高，同时木质藤本植物较多，且攀缘至林冠层。然而由于2018年9月台风“山竹”对孢子沟的植物造成了巨大的破坏，致使孢子沟的整体郁闭度下降。

孢子沟整体植物群落自上而下分布为：第1层为大于20 m高的阳性乔木，多为野生热带常绿树种，树冠高大挺拔；第2层为20 m以下的乔木，树木密度大，林冠郁闭，是构成林冠的主要层；第3层为灌木层，主要为灌木、蕨类和附生植物；第4层为地被层，多为多年生及一、二年生草本植物和藤本植物，且生态习性多为阴生；第5层为地衣、苔藓层，且现状中步石道路的苔藓被踩踏严重。据统计，孢子沟内原有园林植物59科，92种，具体种类分布为：第一层5科，8种；第 二 层14科，25种；第三层21科，31种；第四层14科，21种；第五层5科，7种。其中，孢子植物共有15个科，约19种，主要为笔筒树（Sphaeropteris lepifera）、桫椤（Alsophila spinulosa）、金 毛 狗 蕨（Cibotium barometz）、福建观音座莲（Angiopteris fokiensis）、乌毛蕨（Blechnum orientale）、瘤蕨（Phynatosorus scolopendria）、鹿角蕨（Platycerium wallichii）、崖姜（Aglaomorpha coronans）、肾蕨（Nephrolepis cordifolia）、普 通 针 毛 蕨（Macrothelypteris torresiana）、鸟巢蕨（Asplenium nidus）、日本凤尾蕨（Pteris nipponica）、铁线蕨（Adiantum capillus-veneris），以及凤尾藓属、湿地藓属、网藓属、花叶藓属、卷柏藓属、地钱属的植物。

1.2 孢子沟植被存在问题

1.2.1 上层乔木郁闭度不足

受台风“山竹”的影响，孢子沟大量上层乔木被折断、拔起，一方面导致幽溪边坡植被破坏、岩土裸露，另一方面折断倒伏的乔木压在其他植物上，使下层灌木、地被遭到二次破坏，孢子植物生境受到不同程度的影响。郁闭度的降低，导致光照过强，湿度降低，直接影响了下层孢子植物的生长。

1.2.2 孢子沟整体湿度低

孢子沟整体湿度不足主要有2个原因：1）孢子沟在秋、冬季存在一定程度的枯水期，水量减少导致整体环境湿度下降；2）受台风影响，植物郁闭度降低，阳光直射入林下空间，加之深圳全年气温较高，水分蒸发较快，使得整体湿度也明显下降。湿度的降低直接影响了苔藓和蕨类植物的生长，以及地衣、真菌等孢子植物的衍生。

1.2.3 植物种类丰富度低，多重生境营造难

孢子沟内幽溪缺乏水生植物和岸线植物，且由于园区游览路线单一，致使生长于块石步道区域的苔藓被游客踩踏。且受台风影响，多处乔木被折断或拔起，中下层植物被破坏，林下郁闭度降低，给营造丰富的多重生境孢子植物景观增加了难度。

2 孢子沟生境修复措施

从已有的研究和修复成功的案例中发现，利用植物进行修复是各类型生境修复的基础。而对于水环境空间，应充分利用水的净化功能和流动性，为植物恢复营造生境，也为各类动物生存创造更好的条件。生境修复主要遵循以下原则：1）充分利用本土植物；2）兼顾物种多样性；3）考虑功能多样性；4）发挥生态系统的自我调节能力[7]。同时借鉴其他修复技术和手段，提出4个措施。

4 苔藓被踩踏场景Scene of moss being trampled

2.1 构建植物五重生境，提升空间层次

孢子沟自然环境本底形态丰富，且孢子植物生态类型多样，修复手段围绕孢子植物的水生、岩生、土生、附生、缠绕5种不同生长生境，对孢子沟上下5个层次的植物空间进行营造设计，形成具有浓郁华南特色的季节性沟谷雨林植物景观。考虑到实际施工的困难和对场地的保护，未对第1层大乔木做设计调整。本次修复设计中使用的植物共31科，43种。其中孢子植物12科，分别为莲座蕨科、蚌壳蕨科、桫椤科、槲蕨科、铁角蕨科、肾蕨科、乌毛蕨科、凤尾蕨科、卷柏藓科、青藓科、白发藓科、羽藓科。

5 孢子沟设计总平面The design master plan of the Cryptogamae Brook

6 科普游径实景Actual scene of popular science trail

7 溪流空间实景Actual scene of stream

8 块石小径实景Actual scene of block stone path

10 苔藓展示岛区修复实景The restoration of the moss Island

11生态护坡施工图（11-1）与建成实景（11-2）Construction drawing (11-1) of ecological slope protection and actual scenes (11-2) after completion

为更好地了解各类植物所处的生长环境，对设计的17种孢子植物和26种其他植物的生长生境进一步梳理。第2层的植物主要为土生，包含洋紫荆（Bauhinia variegata）、桫椤、旅人蕉（Ravenala madagascariensis）3种；第3层的植物主要为土生的棕竹（Rhapis excelsa）、龙 血 树（Dracaena draco）、野 芭蕉（Musa balbisiana）、福 建观音座 莲、龟背 竹（Monstera deliciosa）、金 毛 狗 蕨 和 附生 的 鼓 槌 石 斛（Dendrobium chrysotoxum）、金 钗 石 斛（Dendrobium nobile）、球 花 石斛（Dendrobium thyrsiflorum）、密 花 石 斛（Dendrobium densiflorum）、鸟 巢 蕨、鹿 角蕨、槲蕨（Drynaria roosii）、星蕨（Microsorum punctatum）、日本凤尾蕨，共15种；第4层的植物主要为土生和水生，还包含附生类型，种类包括波士顿蕨（Nephrolepis exaltata‘Bostoniensis’）、肾蕨、铁线蕨、红椿蕨（Neoblechnum brasiliense）、鸟巢蕨、崖姜、老虎须（Tylophora arenicola）、竹叶兰（Arundina graminifolia）、麦冬（Ophiopogon japonicus）、翠云草（Selaginella uncinata）、大叶油草（Axonopus compressus）、火 焰 兰（Renanthera coccinea）、薜 荔（Ficus pumila）、菖 蒲（Acorus calamus）、水 竹（Phyllostachys heteroclada）、水 生 鸢 尾（Iris pseudacorus）、中华天胡荽（Hydrocotyle hookeri）、金 鱼 藻（Ceratophyllum demersum）、狐 尾 藻（Myriophyllum verticillatum）、睡 莲（Nymphaea tetragona）、麒 麟 叶（Epipreminum pinnatum）、白花油麻藤（Mucuna birdwoodiana）共22种；第5层 则 为 附 生 和 岩 生 的 苔藓植物，设计的苔藓植物为薄壁卷柏藓（Racopilum cuspidigerum）、青藓（Brachythecium pulchellum）、羽藓（Thuidium tamariscinum）、桧叶白发藓（Leucobryum juniperoideum）。修复过程中，根据每种植物所处的生境和空间，因地制宜地进行修复。以底层土生和岩生的植物修复为主，溪流部分的植被修复主要针对现有的林下空间，补充桫椤、旅人蕉等乔木，并结合乔木种植石斛、蕨类等附生类植物，在溪边增加亲水植物与溪流景观结合，在潮湿阴生的岩石上种植苔藓；苔藓展示岛和藻类展示塘主要以苔藓结合枯木、景石对水中岛屿及岸边进行营建，水下空间主要增加水生植物，并结合岸边乔木与附生植物，丰富雨林空间。

2.2 修复上层郁闭度

12孢子沟修复后实景The actual scene after the restoration of Cryptogamae Brook

台风折断和拔起了孢子沟的部分乔木，致使沟谷局部区域开了“天窗”，对原有郁闭度影响较大。本项目主要采用4种方式对孢子沟郁闭度进行修复：1）设置临时遮阴网，以此来阻挡阳光直射，待倒伏的乔木长出新枝叶，再撤去临时网；2）在被台风吹断的乔木上种植附生植物；3）针对部分山坡岩土裸露的区域，就地取材，利用折断或枯死的树干、树枝种植蕨类和攀爬类植物，搭建生态护坡；4）在开“天窗”的区域补植小乔木、大灌木。在整个郁闭度修复的过程中，根据场地的实际破坏情况，因地制宜地实施修复工作。

2.3 提高孢子沟整体湿度

郁闭度的修复也间接提高了孢子沟的整体环境湿度，在减少蒸发的基础上，修复过程中还从以下2个方面对孢子沟的湿度做了直接的提升。1）对孢子沟整条溪流的水作循环处理，保证溪内常年有水；循环的同时，采用多级生物净化池结合藻类植物和河石实现生物净化，提升幽溪的水质。2）沿溪流边增加隐蔽的雾喷装置，根据孢子沟湿度的监测情况对孢子植物生境进行雾化干预，达到直接增加空气湿度的目的。

2.4 增加种类丰富度，提升科普价值

为了更好地实现孢子沟的科教价值，首先要做的就是提高植物种类的丰富度。对于蕨类植物的引入，一方面是补充已有的蕨类数量，如日本凤尾蕨、金毛狗蕨、观音莲座蕨、肾蕨等；另一方面是增加适合孢子沟生长的其他植物种类，如星蕨、槲蕨、波士顿蕨等。另外在保护利用现有苔藓的基础上，引入4种适合孢子沟生境的人工种植苔藓：薄壁卷柏藓、青藓、羽藓和桧叶白发藓，并搭配枯木、景石进行苔藓植物景观营造，更好地向游客展示苔藓植物。

3 孢子植物生境修复效果评估

项目修复于2018年底完工，至今已近3年，群落结构模式已初步构建，整体植被修复效果初现。修复完成后，对孢子沟修复情况进行持续的跟踪，发现孢子沟由乔木层、灌木层、草本层、层间植物和底层植物构成的沟谷雨林景观愈加丰富，各种生境中植物种类不断增加。

3.1 沟谷景观空间丰富

从2018年12月—2021年11月，笔者及团队对孢子沟修复后的植物进行了多次统计，并与2018年设计前的植物种类数量进行了对比。第2～4层植被主要得到数量上的增加，而第5层植被则在种类上发生显著变化，其中科数增加9个科，种类数增加了14种，且主要为孢子植物。由植物种类和数量增加的情况可知，通过已实施的4种修复措施使得孢子沟整体郁闭度提高、空气湿度增加，生态环境质量得到了显著提升，为孢子植物的生长提供了适宜的环境，蕨类、藻类、苔藓、地衣和菌类的种类逐年增多，增强了孢子植物专类园的科学研究和科普教育功能。

13 雾化增加空气湿度Atomization increases air humidity

14 孢子沟修复后衍生植物Derived plants after restoration of Cryptogamae Brook

3.2 孢子植物生境丰富

通过进一步对第5层植物科数和种数数量变化进行研究，发现土生的孢子植物增加最为明显，其次是水生、岩生和附生，通过统计发现增加的主要为钱苔属、真藓属、单月苔属、疣鳞苔属、异萼苔属的植物，以及毛地钱（Dumortiera hirsuta）、华南毛蕨（Cyclosorus parasiticus）、井栏边草（Pteris multifida）、小扭口藓（Semibarbula orientalis）、叉钱苔（Ricciafluitans）、水蕨（Ceratopteris thalictroides）、偏蒴 藓（Ectropothecium buitenzorgii）、凤 尾藓（Fissidnes exilis）、匐灯藓（Plagiomnium cuspidatum）等14种[8]。从跟踪统计的情况看，土生、水生、岩生和附生4种不同生境中的孢子植物均有所衍生，从而也可推断最下层的生境温度、湿度和光照环境更有利于孢子植物的生长。

4 结语

如今的孢子沟已呈现全新的面貌。出于对场地生境保护的需要，建成开园后采用预约限流的方式面向市民开放，并取得了良好的社会反响，因此可为同类型专类园的营建提供一些参考和借鉴。从现阶段呈现的修复成果来看，所采取的修复措施已使孢子沟整体生境质量显著提升，一定程度上修复了台风对孢子沟的影响，还提升了孢子沟的科普、展示功能。修复虽然是以孢子植物中的苔藓、蕨类和藻类的生境为依据，但孢子沟的五重生境体系已初步形成，缠绕、附生、水生、土生、岩生植物数量均有所增加，随着各个空间小生境的稳定和可持续发展，藻类、地衣和菌类的种类将逐渐增多，同时随着生物多样性越来越丰富，孢子沟可以成为一个真正的、人工与自然完美融合并可持续发展的生境修复类典范案例。

致谢(Acknowledgments)：

感谢深圳市中国科学院仙湖植物园谢锐星副主任、陶昕总规划师、张力博士、左勤博士，南开大学李洪远教授，天津大学王洪成教授、李佳滢博士对文章提供的帮助。