基于青蛙生存环境优化的滨湖景观岸线设计类型学研究以东湖为例

Special / LANDSCAPE ARCHITECTURE ECOLOGCIAL PLANNING AND DESIGN中图分类号：TU119+.4 文献标识码：A

文章编号：1673-1530（2014）05-0114-05DOI：10.14085/j.fjyl.2014.05.0114.05收稿日期：2014-06-12修回日期：2014-09-24

1 研究意义、目标与现状

本研究探讨利于青蛙生存的岸线模型的“东湖实验”有如下意义：首先是推动只以人类需求为唯一需要向人与动物和谐相处的共同需要的景观设计研究转变；其次是以青蛙岸线研究为先导开拓改善其它野生动物生境的景观设计研究；最后希望通过实验手段在景观设计研究中引入实证主义的方法与路线。

1.1 确定研究目标

近年来以青蛙为代表的两栖类动物正处在

基于青蛙生存环境优化的滨湖景观岸线设计类型学研究

以东湖为例

A Research on the Design Typology of the

Lakefront Landscape based on Improvement of Living Environment for Frogs

East Lake Experiment

邬峻 林晓倩 张久芳

WU Jun LIN Xiao-qian ZHANG Jiu-fang

以远超自然灭绝速率的高速率灭绝状态中[1-2]。其中的原因已有多种解释，许多学者认为这与生境的丧失和破碎化有着直接关系[3-4]。高国柱[5]在研究两栖动物种群数量减少的原因中提到生境破坏与丧失、环境污染、病菌感染、外来物种入侵和人为过度捕捉5大因素。除了生境丧失外，许多学者从景观破碎化、景观异质性、景观互补性对两栖动物种群的影响进行了探讨[6-7]。在此基础上，王波[8]从生境丧失和景观破碎化的角度出发提出了对两栖动物进行多尺度的景观生态学研究，有利于考察影响两栖动物整个群落和其它种群的变化、生存

摘要：以武汉东湖为研究区域，针对目前硬质滨湖驳岸仅从以人的因素为主要设计出发点，而缺乏对野生动物的生态关注，造成沿湖硬质驳岸动物通行与生存环境差、生物濒危的问题，以青蛙为研究点展开相关实验和实证研究。在滨湖景观岸线设计中，保障人车道路顺利通行的同时，力图改善现行滨水动物通行环境、提升东湖沿岸的生态环境水平和滨湖物种多样性。通过对青蛙运动习性进行实验研究，具体测定了青蛙能爬行的最大边坡坡度，从而得出驳岸生态化设计的具体控制性参数，并结合国内外相关资料和案例，提出优化沿湖驳岸生态化设计，协调道路的功能性、生态性和经济性，解决以往生态化设计未考虑不同湖岸坡度规格对青蛙等野生动物适用性的问题，并建议将湖岸自然条件和已有的驳岸类型相结合形成混合岸线，缓解目前问题。

关键词：武汉东湖；硬质滨湖驳岸；青蛙运动性试验；野生动物适宜环境；混合岸线基金项目：中央高校基本科研业务费资助（HUST2014QN174）

Abstract: Taking Wuhan East Lake as research subject and by arguing that the current hard lakefront revetment design is only based on the convenience of humans, but failing to pay enough attention to wildlife ecology, which results in the poor quality of wildlife living environment and the inconvenience of wildlife mobility along the hard lakefront revetment, this paper carries research and empirical study on frogs to explore, in lakefront landscape design, how to guarantee the smoothness of human traffic and improve the wildlife living environment and the eco-environment level and biodiversity along East Lake revetment at the same time. The research has determined specific monitoring parameters of revetment ecology design by measuring the largest grade of side slope that frogs are capable of reaching. By referring to related materials and cases from home and abroad, this paper puts forward that it is necessary to optimize ecological design of lakefront revetment, and coordinate the functionality, ecology and economy of roads, so as to settle the problems of the absence of attentions for the applicability of different lakefront revetment gradients have on wild lives such as frogs. At the end, this paper suggests that designs should integrate the natural conditions of lakefront with existing revetment typologies to create a mixed shore.

Key words: Wuhan East Lake; Hard Lakefront Revetment; Frogs’ Growth Experiment; Suitable Environment for Wild Lives; Hybrid Revetment Typology

Foundation item: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities( HUST2014QN174)

状态的结论。因此可成为包含其它野生动物的可构建尺度上的景观生态设计研究的起点。

以往学者对破碎化对两栖动物影响的研究多是斑块尺度下[9]，本文从景观设计的尺度对景观破碎化对以青蛙为代表的两栖类动物的影响进行研究。青蛙在生态系统中属于初级消费者，在食物链中的位置如图01所示。吴迪等学者研究表明：人类不合理开发活动是造成湖泊生境恶化，生物多样性下降的主要原因[10]。东湖地区在近年开发中从“城郊湖”转变为“城中湖”的过程中，单一而不合理的岸线类型是这种不合理开发的主要表现之一，而青蛙是益虫，是食物链承上启下的重要环节，因而堪称生物多样化的晴雨表。东湖部分硬质驳岸简单的割裂了水陆过渡带，造成了小尺度上的景观生境破碎化，破坏了成蛙上岸这个关乎生存的小尺度“景观基础设施”。因此有必要通过利于青蛙上岸的东湖岸线相关调研和设计研究实验探索逐步建立利于野生动物的新型滨水岸线设计方法。

1.2 国内外生态岸线研究现状

关于生态岸线的研究，国内外许多学者

风景园林生态规划与设计 / 专题

已有很多优秀的成果。西方学者的观点主要是设计结合自然，遵循大自然的规律，减少对驳岸的人为干扰[11-13]。麦克哈格认为城市河道驳岸生态设计应从宏观到微观研究人与大自然的关系[2]，这种朴素的“生态观”对于突破传统城市河道驳岸设计思路很有启迪。西蒙兹建议城市河道驳岸生态设计要遵循河道生态原理和过程，注意驳岸设计何时平淡何时精彩，尽量减少水岸线不受干扰，使之符合城市河道发展和变化的自然规律[3]。按照威廉・M・马什的观点，水是影响景观发展的最为重要因素，一旦地形和水系的基本体系形成，景观中的其他组分如植被、土壤和栖息地等就开始形成。河道驳岸生态设计必须遵循水体在水文上的特征[4]。

国内学者对驳岸生态设计进行了具体的实践总结[14-17]。这些驳岸生态设计的成功经验，对本研究具有重要参考价值。周维权在研究园林史学的过程中，研究了不同历史时期水体驳岸的常见做法，这些对于当代城市河道驳岸生态设计具有很好的借鉴意义。孟兆祯主要把园林驳岸单独加以研究，侧重于工程设计，兼顾了驳岸的生态设计，其中杭州西湖苏堤驳岸及花港观鱼公园的驳岸做法就是属于驳岸生态设计[5]。李树华通过对园林水岸的植物景观设计的研究，结合日本国内比较先进的河道驳岸做法，把园林驳岸总结为石岸、砌石驳岸、混凝土岸和土岸。其中土岸主要运用岸线空间加以配置湿生植物；混凝土岸和石岸因质感较硬，用观赏较佳的植物树木、花卉加以美化和修饰；砌石驳岸属古典做法，驳岸空间随园林建筑、地形不断变化，再辅以花木陪衬，产生写意山水的意趣[6]。刘滨谊对城市河道非生态化滨水驳岸的做法加以批判，认为城市的滨水地区应尊重生态自然，不要被城市里的挡土墙、堤坝等硬质建筑物阻断，要留出生物走廊，滨水驳岸生态设计的倾向性十分明显[7]。胡长龙认为园林中的水景驳岸是重要的景观，必须首先保证工程经济性，注意驳岸形体与环境协调。然后把一般驳岸分为土基草坪护坡、沙砾卵石护坡、自然山石驳岸、条石驳岸、钢筋混凝土驳岸、打棒驳岸几种类型[8]。

以上国内外已有研究表明岸线是水陆自然系统的重要界面，必须考虑生态需求，将人工与自然结合在一起。但是目前研究未见人工岸线对野生动物生存影响的实证研究和

不利于成蛙上岸的岸线模型（水箱1）

利于成蛙上岸的岸线模型（水箱2）

制定对比实验方案

图01

图02

图03

相关设计建议，因此有必要通过典型动物在典型地段开展先期探索研究。

经成为众多游客水上嬉戏的娱乐场所。为保障游船的顺利划行，湖面原本存在大量的浮水植物被人为的打捞或直接破坏，使青蛙等两栖动物失去逗留场所。其次，湖面驳岸的大量硬质化设计和滨水用地过多的被建设用地侵占造成水陆过渡带生境的阻断。动物缺乏适宜生境导致生态系统食物链破坏，现状植物种类单一，缺乏稳定的植物群落。

2 研究区域与主要问题

2.1 研究区域概况

东湖风景名胜区位于湖北省武汉市东部，总面积62.4km2，其中湖面面积32.5km2，岸线长133.7km，是中国最大的城中湖。风景区内部山水资源丰富，是构成武汉市“两轴两环、六楔入城”的城市生态框架中重要的生态节点[18]。近年大规模的城市开发与旅游建设使东湖从“城郊湖”演变为“城中湖”，选择该区域进行实验研究对于我国目前大规模城市开发的其它可能受影响城市滨水景观设计具有借鉴意义。

2.3 岸线类型现状调研

自从2000年武汉东湖被评为首批国家4A级风景旅游区以来。随着每年接待游客人数不断递增，为了快速缓解交通和旅游压力，硬质垂直护坡成为最常见的岸线建设方式。长期以来，沿湖大道边坡防护主要采用浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡等硬质化护坡，主要关注不同驳岸形式的稳定性与安全性，较少考虑对生态环境产生的巨大负面影响[19]。同时岸线多数是垂直于水面（图02），这种驳岸形式可能会隔断两栖动物向陆地横向迁移，不能为湖中动植物群落的物质流和能量流的交换提供一个过渡缓冲区[20]。还有一部分岸线是硬质化斜坡形式（图03），虽然这种岸线对动物的迁徙有一点缓冲作用，但是因为是人工

2.2 岸线生境主要问题

生境健全的滨水岸线是水陆间的重要过渡带和生态链上的重要枢纽，能为生物提供栖息地和营养源，形成陆地植被-湿地植被-水生植被的圈层结构，在保护湖泊生态平衡、防治水体富营养化等方面具有重要作用；另外，生境健全的岸线可以提高湖泊地带的蓄水能力，提高地下水位，防止水土流失[18]。然而，作为滨水旅游区的东湖，湖面区域已

图01 食物链 图02 硬直坡图03 硬斜坡

图04 实验设计框架图

确定青蛙和东湖地区为先期研究目标和区域

通过问卷和田野调查再度确认研究目标和锁定问题

利于成蛙上岸的相关岸线参数

结合当前驳岸提出新驳岸模型

图04

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Special / LANDSCAPE ARCHITECTURE ECOLOGCIAL PLANNING AND DESIGN

图05图06图07图08图09图10

修筑的，坡岸上并无水生植物及水草等植物群落，这严重威胁到了水生动物在迁徙过程中的安全。武汉夏季炎热，混凝土护坡的表面温度可达50℃左右，水生动物在迁徙的过程中就因为无水草等荫蔽而直接被晒死在坡岸上。调研初步结论表明，不适当的岸线类型是目前生境受到破坏的原因之一。如前所述，青蛙作为典型两栖动物，是水陆环境生态金字塔的基础部分和良好生境岸线建设的重要“监测者”，摸清目前岸线对青蛙的影响对于探索生态岸线的设计具有开拓价值，下面将以有利于青蛙生存的岸线形式研究作为恢复生境的一个重要起点。

将实验焦点集中到岸线类型设计研究方面。

实验将分两个阶段进行：第一阶段的实验拟证明岸线太高是导致青蛙灭亡的必要因素之一。该阶段在没有布置缓坡的1号水箱和布置有缓坡的2号水箱中分别培养蝌蚪，进而对比观察成蛙形成后上岸和存活情况。第二阶段的实验主动设计不同岸线类型并评估对青蛙上岸的适宜性程度，得出较佳岸线模式。该阶段直接利用上一阶段已培养成形的成蛙。

图05 驳岸及平台模型图06 1号水箱剖面图图07 2号水箱剖面图

图08 1号水箱因无法上岸死亡的青蛙图09 2号水箱中青蛙

图10 第4天，2号水箱中青蛙图11 斜土坡 图12 干砌块石

图13 浆砌块石（直坡）图14 浆砌块石（斜坡）

4 实验过程与初步结果

实验所用的是在田间捕捉的14只蝌蚪，它们被放在体积为长60cm，宽30cm，高35cm的玻璃容器内喂养，室温保持在20℃-25℃，液体PH值在6-7之间，并提供蝌蚪生存所需的水草、昆虫幼体等食物。

3 研究方法与实验过程

根据以上确定的研究目标、对象和区域，基于相关研究成果的启发，指定（图04）所示的主要研究方法和实验方案。

4.1 阶段一

3.1 问卷与田野调查

本次调查访问的对象主要是东湖风景区沿岸的常住居民，特别是田野一线的务农者，抽取不同区域的20位居民进行调查及访问，并将他们的调查访问数据进行记录与整理。结果发现在受访的人群中有65%的受访者认为近年在东湖地区未见青蛙，超过50%受访者认为现有硬质岸线阻碍成蛙上岸是可能原因之一。

4.1.1 实验内容

实验的目的是，实证考察适合成蛙上岸生存的岸线类型是青蛙生存的必要条件之一。在蝌蚪变态发育为成蛙之后，为验证岸线过高过陡是导致青蛙死亡的必要因素之一，在2号水箱中放置了模拟自然湖泊缓坡驳岸模型，与无缓坡的1号水箱进行对比，对比观测两个水箱中的青蛙活动状况和生存状态。

4.1.2 实验过程

将实验蝌蚪分为两组，每组7只，分别放进编号为1和2的玻璃水箱中，用摄像机和记录本记录蝌蚪的生长状态。观察发现，半个月后2个水箱中的蝌蚪已有部分发育为成蛙。制作辅助上岸模型前对幼蛙进行弹跳高度的测试，经观察和测量发现其跳跃高度相差不大，大约在6-8mm之间。据此制作完成该弹跳高度内的缓坡模型（图05），确保幼蛙能借

3.2 实验设计

为实证硬质岸线对成蛙上岸的实际影响效果和机制，拟在排除相关因素影响前提下，设计不同岸线类型，观察其对成蛙上岸的影响。在本次试验进行之前特地在研究区域抽取湖水样品作为试验的培养基质，以确保水质优良对青蛙成长无不良影响，确保将

风景园林生态规划与设计 / 专题

此模型上岸。该模型为模拟自然缓坡的台阶式，每级台阶高度为5mm(确保幼蛙都能跳到台阶上) 。制作好模型后，将模型放入2号玻璃水箱中，与1号水箱形成对比（图06-07）。

模型放入2号水箱后的第3天，无模型的1号水箱中的青蛙出现越来越多的沿垂直箱壁试图弹跳出箱现象，在屡试屡败后出现死亡现象，蛙体发白（图08），而2号水箱中青蛙生长良好，无死亡现象（图09）。第4天，1号水箱中7只成蛙全部死亡，2号水箱的青蛙全部存活，并在模型和水面之间活动跳跃(图10)。

4.1.3 实验结果简述

通过实验现象说明在相同物理环境、良好的水质和充足的食物条件下，2号水箱因有驳岸模型，使得从腮呼吸转为肺呼吸的幼蛙能成功上岸并生存，全部存活。相比之下，1号水箱的成蛙却因不能跳出水面而全部溺死。实验结果表明了岸线缺乏或过高是导致青蛙不能跳出水面呼吸氧气以至死亡的必要因素之一。

的，需将反面用小锯齿摩擦使其变粗糙以供2种情况下使用），实验过程中定时给青蛙补充水分和食物。

首先，用模型反面（粗糙面）进行实验，并用量角器调整模型与水平面的夹角，分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，测试不同角度下青蛙的爬行情况（表01）。再用模型正面（光滑面）进行实验，用量角器调整模型与水平面的夹角，分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，测试不同角度下青蛙的爬行情况（表02）。

4.2.3 实验结果综述

实验结果的两组数据表明：当跳板表面粗糙的情况下，青蛙可以顺利的从坡度小于等于60°的跳板跳出水面到指定平台上；当跳板表面光滑时，青蛙可以顺利的从坡度小于等于45°的跳板跳出水面到指定平台上。

综合以上2个阶段实验结果，当岸线与水面的坡度小于60°并在坡岸上人工种植水生植物或植物群落组合的坡岸类型是最有利于青蛙上岸的形式。

土护坡（挑出水面0.55m）、混合型、生态驳岸、涵洞（图11-19）。基于以上实验得出的最佳坡岸参数，推断出适合青蛙上岸的岸线类型有斜土坡、干砌块石、浆砌块石（斜坡）、生态驳岸、涵洞；反之，不利于青蛙上岸的岸线分别是浆砌块石(直坡）、浆砌块石（平+斜坡）、混凝土护坡及混合型。这些不同类型岸线在东湖地区的分布状况及所占比例如图20所示。从图上可知，有利于青蛙上岸的岸线占东湖岸线总长度的53.72%，大部分分布在未被开发或离城中村较近的区域；不利于青蛙上岸的岸线占46.28%，大部分分布在东湖中心湖区附近被开发的地区，并且其岸线类型多数为垂直的浆砌块石（直坡）。该部分区域是问卷调查中发现常年不闻蛙声的主要区域。

基于实验结论，笔者结合东湖沿岸不同区段特点，对不利于青蛙上岸的岸线类型提出了两个主要岸线改造模型。第一个是针对湖中路两侧土（斜坡）和混凝土护坡的改造建议（图21-22）；第二个是基于湖畔路浆砌块石（直坡）岸线改造模型（图23）。两个模型的斜草坡有利于恢复良好生境，改善青蛙及其它野生物的栖息环境。所建议的岸线类型考虑了吴迪等学者提出的对恢复湖泊生境有影响的几个生境因子[10]，其中缓坡和减

少硬质岸线的做法有利于提升水生植物覆盖

4.2 阶段二

4.2.1 实验内容

第二阶段的实验是基于第一阶段进行的，实验对象是阶段一中2号箱里存活的7只青蛙。通过实验分别测定在岸线不同坡度和粗糙情况下对其上岸能力的影响，以寻求青蛙上岸的最佳岸线模式。

4.2.2 实验过程

本阶段实验将测试7只青蛙能否顺利跳出不同坡度和粗糙度的岸线。实验分2种情况进行。第一种是设定坡岸材质为光滑的情况，控制岸线的坡度；第二种情况是设定坡岸材质为粗糙的情况，控制岸线的坡度。实验是在2号无水的玻璃箱中进行的，所用的跳板是阶段一所用的模型（模型正反面都是光滑

5 根据实验结果建议的岸线类型

通过实地调查，东湖当前的驳岸类型可大致分为以下几种类型，有斜土坡、干砌块石、浆砌块石(直坡、斜坡、平+斜坡)、混凝

表01 跳板表面粗糙

跳板与水平面的夹角能否爬上跳板

90°否

75°否

60°是

表02 跳板表面光滑

跳板与水平面的夹角能否爬上跳板

90°否

75°否

60°否

45°是

30°是

15°是

0°是

45°是

30°是

15°是

0°是

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率、恢复生境复杂度和减少人为干预程度这3个重要因子的改善。

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作者简介：

邬峻/华中科技大学景观系教授、博导（武汉 430074）林晓倩/华中科技大学硕士研究生（武汉 430074）张久芳/华中科技大学硕士研究生（武汉 430074）

6 结语

本文从实证的角度，以生境多样化代表的两栖类动物青蛙作为切入点，对驳岸生态化设计改造进行了起步研究，探讨了东湖沿岸部分岸线景观破碎化对动物生存的影响，以及具体作用机制。进而根据实验数据结合东湖现有岸线类型，提出了利于青蛙上岸的生态化岸线改造建议模型。

驳岸景观破碎化对动物生存的影响时一个复杂的系统工程，本文仅限于以青蛙为代表的两栖类动物，将来研究宜综合考虑更多物种、防洪水利、交通便利、开发项目等更多层面的相互影响，建立更加高级的岸线模型类型。

注释：

图01图片资料来源：维基百科，其余图片均为作者提供。

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图15 浆砌块石（平+斜坡）图16 混凝土护坡（挑出水面）图17 混合型图18 生态驳岸图19 涵洞

图20 东湖岸线类型的分布状况及所占比例图21-22 湖中路（斜坡）岸线建议模型图23 湖畔（直坡）岸线建议模型

图20图21图22图23