全球气候变化对北京地区风景园林植物景观规划设计的影响

陈宇峰，李少晨，郦 春，张凌之，董 旭，冯小强

（1.北京林业大学 园林学院，北京 100083；2.北京林业大学 材料科学与技术学院，北京 100083）

1 引言

气候是决定植物分布的主要因素之一，随着人类活动对气候影响的加剧，全球变暖、降水格局改变、极端气候事件频率增加以及“厄尔尼诺”、“拉尼娜”等气候事件的不断发生发展正在重新安排着全球植物分布规律，而一个地区新的植物分布特征将左右当地绿化树种的选择与配植。

北京城市历史悠久，人口的总数已经超过2200万人。与不断涌入的人口相伴随的是资源总量的持续减少，特别是水资源，在连续12年干旱的大背景下，已经逼近了供应极限，人均水资源量只有120m3，不足世界缺水标准线的1／10，属于极度缺水地区。气候变暖，蒸发量增大；降水减少，补给量不足；人口骤增，消耗量增大。园林绿化用水趋于紧张，因此从选种开始就要限制植物的需水量，主选耐旱树种。

2 全球气候变化对北京地区风景园林植物景观规划设计的影响

2.1 气候变暖

自工业革命以来，人类加速改变生活方式的同时，也加速了大气成分的改变。温室气体的大量排放，使100年来全球平均气温明显上升。IPCC第4次评估报告提出，过去100年，全球平均气温升高约0.74℃。而气温上升的幅度在不同地区是有显著差异的，中高纬地区气温上升相对较快，而低纬地区气温上升相对较慢。过去几十年，中国增暖趋势尤为显著，预计2050年中国平均气温升高约2.3～3.3℃［1］。气候变暖会导致诸多树种分布带向北位移，特别是由于中高纬地区气温上升相对较快，树种分布带北沿向北位移的幅度会更加明显。

近40多年来，我国北方极端最低气温普遍上升了5～10℃，冬季寒潮强度明显减弱，次数也有所减少。北京位于北纬40°线上，年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温均有升高的趋势，但升温幅度并不对称，年平均最低气温的增温幅度最大，为0.48℃／10年，年平均最高气温的增温幅度仅为0.12℃／10年。从各季节的变化趋势来看，升温幅度又以冬季为最大，达0.54℃／10年，其次是春季，为0.43℃／10年，夏、秋季相对较弱。表明北京区域气候增暖主要是由于冬、春季最低气温的增加造成的［2］。

温度是决定植物分布区域的主要气候因子之一，积温的高低影响着植物的长势，而极端最低气温的高低和出现低温天数的多少往往决定着某一树种在某一地区是否能够露地越冬。近年来北京极端最低气温的显著升高，出现低温天数的有所减少，使一大批边缘树种在这里种植成活并维持良好长势成为可能。梅花、蜡梅、火棘、女贞、蚊母、枫杨、珙桐等在北京均属于边缘树种，如今低温的限制逐渐减弱，实际上是通过自然的“改地适树”来保证边缘树种的成活。杨、柳、榆、槐、椿等乡土树种之所以能够在北京的气候条件下保持良好长势是遵循了“适地适树”的种植原则。在气候变暖的背景下，充分利用原本就适应当地气候条件、生态效益好的乡土树种，并引种驯化能够适应当地气候条件、景观效果好的边缘树种是营造美好园林氛围的一条新路子。

2.2 极端气候事件频率增加

在气候变暖的背景下，暖冬发生频次显著增多，冬季平均气温接近常年或出现冷冬的频次有所减少。但一旦出现冷冬，其偏冷的幅度却又较为明显。就近10年来说，冬季平均气温明显升高，必然会反映到常年冬季平均气温升高这一结果上来，这就使出现原本正常的冬季平均气温表现为偏冷，而出现原有标准下的冷冬表现为更冷。到特别是对边缘树种来说，在适应了长年暖冬的气候以后，偶然某年出现冷冬，其造成的冻害又往往更为严重。

北京地区为例自2000年以来，经历了8个暖冬后，在“厄尔尼诺”与“拉尼娜”事件的分别作用下，2009～2011年的2个冬季各自呈现“湿冷”和“干冷”的特点［3］。“冷冬”出现的年份，寒潮次数多、强度强，而一般年份偶尔出现一次强寒潮天气也可能导致植物大面积受冻，这就要求风景园林植物景观规划设计在选用边缘树种时要充分利用小气候作为天然屏障，对风口处的植物要设立风障，干皮薄、易受冻的树种要采取树干涂白等越冬防寒措施，确保树木在严寒天气下不致遭受冻害。

以北京林业大学校园植物配植为例，在西北家属楼南侧植有一排石榴树（图1）。石榴为边缘树种，原产中亚，广泛栽培与我国黄河流域以南大部地区，喜光，喜温暖气候，能耐-16℃以上低温［4］。在经历了上述-17.6℃的最低气温后，位于家属楼南侧靠西一侧的石榴树被冻死，而靠东一侧的石榴树得以越冬。实地观测发现，每遇西北大风时，楼南靠西一侧为一风口，其风力明显大于靠东一层，风寒效应明显，导致植株受冻致死。另外，学校基础楼及生物楼为“倒U”型平面布局（图2），其南侧为一避风向阳、小气候良好的区域，栽植有腊梅、玉兰等名贵树种，春花烂漫，长势喜人。

图1 家属楼南侧石榴树的定植位置

图2 生物楼南侧的小气候

另外，不同地形地貌条件下受灾程度不尽相同。北京位于华北平原北端，北靠燕山，西抵太行山，并分布有一定水系。由于水的比热容较大气大的多，在寒潮来袭时，河湖水体遇冷结冰时会放出大量潜热，所以靠近河湖的植物受冻较轻；由于山谷地形在山谷处冷空气下沉堆积，发生“冷湖”效应，而山顶辐射降温相对明显，所以植物受冻程度表现为山谷最重，山顶次之，山坡最轻（图3）。在风景园林植物景观规划设计时，应避免将名贵树种或边缘树种定植与山谷洼地或山脊临风处，避免遭受冻害损失，影响树木长势和景观效果。

图3 霜冻程度与地形的关系

2.3 降水有所减少

伴随着气候变暖，近50年来，华北和东北大部分地区年平均降水量约减少10%～30%，华北地区最近20多年中有8年发生干旱，干旱发生之频繁、干旱范围之广、损失之大，是1886年来最严重的。在水资源奇缺的北京，园林绿化树种选择必须以耐旱、耗水量少的植物为主。

在20世纪90年代，钱学森先生提出了“山水城市”构想，一时间“挖湖堆山”在风景园林行业蔚然成风。实际上，“做园林就是做山水”的思潮完全是对“山水城市”的片面理解，“山水城市”的真正含义是充分因借当地地形、地貌、气候和土壤条件，形成独特的风景园林景观特征和适合的植物配植［5］。例如在江西九江，山水城市就是自然山水与现代城市的完美结合，因为当地本身就是山峦叠翠，河汊纵横。而在北京，山水城市就是以西山、军都山作为绿色背景，结合当地地貌，是湿地就做湿地，是平原就应对平原上的风景园林和相应的植物景观规划设计。

挖湖堆山不仅仅是土方量大、工程花费高的问题，其弊端更在于对原生态的破坏。挖湖堆山使凸起区与凹陷区的表土都变成了无法种植树木的“生土”，风和流水的侵蚀、搬运和堆积作用会对其进行不断地削高补低，为保证山丘有一定的稳定性，必须对堆土进行砸实，而过于密实的土层又会使定植其上的树木根系难以下扎，通气不良。最重要的是由于北京地区年降水量有所减少，其与年蒸发量的差距逐步加大，封闭湖或内流湖的水盐因不能外泄而不断积累，当水分蒸干后，湖床会留下盐渍，并使周边土壤沙漠化、盐碱化，对植物造成严重影响。由于北京地区的地下水位在人为破坏中逐年降低，甚至可以说是深不可测，自然湖底水分的下渗使河湖干枯的过程进一步加速。为了填补水分损耗，园林工程需要向水体补充中水，而中水的含盐量远比大气降水和地下水要高的多，这就使湖区盐碱化成为了恶性循环（图4）。所以在北京地区的风景园林规划设计中应尽量避免盲目挖湖堆山，如确实遇到本身就是低洼盐碱地的地块，则可集中进行水域规划，并考虑引用盐湖植物。

土地盐碱化对于多数植物来讲是致命性的，其危害在于因其植物生理干旱，导致水分从根细胞外渗，植物枯萎死亡。其改良方法最简单的就是客土，而客土工程量大，且必将导致另一地区原生态的破坏，故如能引用能适应盐碱地的植物覆盖地表才是应对本题的良解。盐土植物分为聚盐类（真盐生）植物：岩角草、碱蓬、滨藜、盐节木、盐穗木、黑果枸杞、西伯利亚白刺；泌盐（耐盐）植物：通过盐腺，将多余盐分排出，如柽柳、大米草、补血草、红树；不透盐（抗盐）植物：盐地紫菀、蒿属、盐地风毛菊。北京地区风景园林植物景观规划设计中常用的耐盐碱植物包括紫穗槐、合欢、皂荚、紫藤、刺槐、白蜡、锦鸡儿、铅笔柏、大齿杨等［6］。

图4 盐湖形成的机理

另外，导致土地沙漠化、盐碱化，最显而易见的机制就是由于气候变暖，蒸发量增大，降水量减少，土壤变得松散而容易使粒径较小的粉尘被风吹起并最终沉积，沉积形成的土层遇水后就地板结，毛细作用强烈，使土壤迅速失水，而在这样的土地上，除了水体蒸干形成的盐分累计以外，毛细作用导致的盐分上泛更加快乐土壤的沙漠化和盐碱化［7］。为应对这些不利局面，在风景园林植物景观规划设计中可考虑借鉴内蒙古浑善达克沙地“草方格”治沙法的成功经验。

笔者在任北京市海淀区中小学生气象协会副主席和北京市第20中学气象小组组长期间，2004年7月曾随队赴内蒙古锡林郭勒盟考察防沙治沙情况。考察发现：草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的风速，而无草方格固定的地面则处于风蚀状态；在草方格形成的风积环境条件下，细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来，便于植物种子的萌发生长［8］。

草方格的主要作用是防沙治沙（图5），其本身并没有什么景观效果，但在受到沙漠威胁趋势逐渐显露的北京地区，其应用前景十分广阔，目前可以在荒裸沙地，干涸河床等区域的风景园林改造中进行试点，在铺设草方格的同时在方格中央进行种植设计，如耐干旱瘠薄、冠大荫浓的悬铃木和洋白蜡可做树阵，耐盐碱、白花满树的文冠果可做园景树，还可把草方格当作种植堰，设计月季专类园，方格中种植树桩月季、壮花月季或丰华月季，草带上种植藤本月季。

图5 草方格治沙的原理

北京地区年降水量的减少，集中表现在微量降水的频次明显减少，而初夏东北冷涡不断分裂南下造成的短视强降水及盛夏受副热带高压及其西北侧雨带的影响产生的持续降水占全年降水量的比例进一步升高，夏季集中的降水仍可导致低洼地区一定程度的积涝，所以我们不能因为表面上年降水量的减少就减少对忌涝树种如牡丹、月季、碧桃、玉兰等定植环境的考虑。以肉质根树种为代表的忌涝植物在种植选址上应当选择地势高燥、通气性强、排水良好的土壤。

值得一提的是，近13年来，酸雨区范围总体扩大，北方酸雨区扩大更明显，传统上为非酸雨区的北京地区出现强酸雨。这不折不扣的是由人类一手造成的灾难，工业废气如碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物溶于雨水之中，其对植物的危害不言而喻。

3 北京地区风景园林植物景观规划设计对全球气候变化的反馈

3.1 低碳、节约型景观植物配植

随着I P C C对气候变化归因的认识不断深化，人类活动是造成过去50年全球气候变暖的结论更具说服力［9］。既然人类活动才是气候变化的罪魁祸首，那么从我们身边的点滴小事做起，节约能源，绿色生活，必将积极反馈全球气候变化，使其速率逐渐放缓。对风景园林行业来说，大力发展低碳、节约型景观植物配植就是绿色理念在风景园林规划设计中的实践。

以北京林业大学为例，2号宿舍楼被同学们习惯地称为“绿楼”，不是因为它的饰面材料绿，而是因为它被我们常见的爬山虎所包裹。由于“绿墙”对太阳辐射的吸收和反射，使楼体温度的上升速率明显放缓，身处室内根本无需开空调。楼房穿上了绿衣裳，对攀缘植物来说增大了受光面积，增强了植物长势；对建筑来说，减轻了温差对于楼体结构及饰面的破坏；对人来说则降低了室内温度，增加了舒适度；对生态环境来说，则是减少了碳排放，从而为缓和全球气候变化出了一份力。实际上“绿墙”行动的进行尚存在很大的阻力，很多人认为爬山虎上墙会使蚊虫大量滋生。这确实应当重视，应解决的问题，但在这里必须强调的是，事物皆有两面性，人类只是大自然中的一分子，如果只是为了自身表面上的舒适而不尊重自然规律，放弃绿色的生活方式，大肆破坏生态环境，则是真正的要把自己推向万丈深渊。

低碳、节约型景观植物配植乍一听很玄妙，实际上只要风景园林工作者了解植物的生态习性，秉承“适地适树”的种植原则［10］，乔、灌、草结合，并充分利用地形与建筑营造的小气侯及树种之间互利共生的关系，减少起苗、运输、种植以及后期养护管理环节中所需耗费的资源及产生的碳排放，中小型植物园不要盲目兴建温室，就基本上完成了一个“生态”的种植设计［11］。

3.2 园林绿色教育与园艺疗法

社会生产及人口生活方式高污染、高能耗、高浪费，“三高”问题在全国政经文教中心首都北京尤为突出。随着与全球气候变化互为因果的生态环境恶化，人民生活环境综合质量大不如前，直接导致幸福指数降低。越来越多的人开始意识到金钱不是万能的，他们开始有意减慢生活节奏，放弃过重的工作，开始走进公园，走近自然。这就为风景园林行业用植物景观规划设计的方法开展绿色教育与园艺疗法提供了便利条件。

这里所说的园林绿色教育不同于一般意义上的绿色宣传，而是通过景观植物种植设计在公园游线上的变化，让游人看到在全球气候变化作用下植物群落特征的变化以及生态环境退化与其改良方法，让游人看到我们付出的努力，也看到自己都对人类赖以生存的生态环境做了什么，以一种体验的方式来反省自己，从而从根本上使群众改变“三高”的生产生活方式，减少温室气体排放，减缓全球气候变化。

如今的京城，人民群众对健康的重视程度已经达到了空前的水平，园艺疗法也在悄然兴起。工作压力大、缺乏锻炼、不接触自然，是导致现代城里人身心疾病或亚健康的普遍诱因。园林疗法旨在通过人们亲身参与园艺劳动，体会植物的生命力和劳动的乐趣，并获得成就感和满足感，从而改善自己的身心状态［12］。园艺疗法有益于人类身心健康，更有助于使人的思想爆发绿色革命，开始绿色生活，点亮绿色人生。

4 结语

全球气候变化对北京地区风景园林植物景观规划设计的影响主要包括两个方面：第一，全球气候变化改变了北京地区的生态环境，更加干暖的气候使种植设计必须紧跟变化，把握趋势，从选择树种和改造环境两方面采取相应的应对措施，从而营造出季相丰富、意境优美的风景园林植物景观；第二，全球气候变化改变了北京人的生存理念，使种植设计走上了绿色道路，与建筑、道路、河湖等园林要素结合起来，进行低碳、节约型设计，越来越重视植物景观的生态效益，也逐渐发现了背后隐藏的经济、社会效益，用园林的方法积极反馈全球气候变化，并为减缓京城的热岛效应、温室效应乃至全球气候变化做出自己的一份贡献。

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