刘媛媛,蔺银鼎,李晓利,刘家涛
(山西农业大学 林学院,山西 太谷 030801)
园林植物景观设计与营造的生态稳定性问题
刘媛媛,蔺银鼎,李晓利,刘家涛
(山西农业大学 林学院,山西 太谷 030801)
良好的植物景观应该拥有稳定植物群落,能够发挥自净能力。深刻理解物种多样性、遗传多样性、种间关系、化感作用、生态位等理论知识,系统阐述这些理论与构建稳定园林植物群落的关系,从而解释园林中存在的一些不合理现象并寻求解决问题的方法,包括对荒山绿化、矿区绿化等绿化项目提供理论指导与解决办法。
园林植物;景观配置;生态;生态园林;生态稳定
植物景观设计在城市建设中意义重大,一方面丰富了人们的视觉,另一方面改善了居民的生活环境。在20世纪80年代末我国提出要走生态园林的发展道路。生态园林是指以生态原理为指导(如互惠共生、生态位、物种多样性竞争、化学互感作用等)所建设的园林绿地系统,在这个系统中乔木、灌木、草本、藤本植物被因地制宜地配置在一个群落中,种群间相互协调。[1]生态园林的建设必须将环境保护与园林绿化相结合,将美学特征与植物群落构建相结合。[2]运用生态园林理论进行植物配置形成稳定的生态系统,确保群落和景观的整体稳定性。
园林植物配置不仅是应用乔木、灌木、藤本及草本植物的本身形体、线条、色彩等自然美来创造视觉艺术效果的景观,其结果也应该形成具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的生态系统。[3]遵循生态学原理,形成合理稳定的复合人工植物群落,建立人与自然共存的和谐生态空间,如何利用生态学提高园林植物群落的稳定性是值得我们思考的。
(一)构建群落的复层结构
群落(生物群落)是指生活在一定的自然区域内,相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。在一个稳定的群落中,各种群对群落的时空条件、资源利用等方面都趋于互相补充而不是直接竞争,系统越复杂其稳定性越高,自我恢复能力越强。同时,良好的人工植物群落有利于吸引鸟类栖息,能给人们带来优美的视觉感受和悠扬的听觉享受。不同的植物对光照具有不同的适应能力,根据植物对光需要的差异,可以形成不同的植物层次。这种情况下植物群落对光的利用处于较高状态,竞争关系较小,植物群落较稳定。园林设计者必须了解各种植物对光的需求情况,合理进行植物配置。如广州兰圃公园的植物分为5个层次,上层植物包括小叶榕、棕榈和粉箪竹等;中层植物包括荔枝和棕竹等;下层植物包括龟背竹等;地被植物层包括卷柏和冷水花等;藤本植物层包括合果芋和瓜子金等。[2]复层群落创建可以保证植物生长良好,并且景观层次丰富。
(二)利用物种、遗传、生境多样性
物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。通过植物、动物和微生物相互协调作用,系统的稳定性加强。物种多样性不仅反映群落组成中物种的丰富程度,也反映不同自然地理条件与群落的相互关系,以及群落的稳定性与动态。Tilman等人对人工菜地实验群落的研究表明物种多样性高的样地对维护群落生产力的稳定有利,也对群落经受干旱干扰的生产力的恢复有利。[2]一般认为,群落结构越复杂,物种多样性和丰富度指数就越大,群落越稳定。
广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。遗传多样性是遗传基因的多样性。任何一个物种或生物个体都保存着大量的遗传基因,是一个基因库。一个物种所包含的基因越丰富,它对环境的适应能力越强。狭义的遗传多样性主要是指物种内基因的变化,包括物种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异。[2]应依据遗传学的知识,加强地带性植物生态型和变种的筛选和驯化,培育乡土植物中具有较高观赏价值、抗病虫害、吸收有害物质、有生态保健功能的品种。从而丰富园林植物,增加园林植物的成活率,为维护人工植物群落的稳定性做出贡献。
在设计中我们要因地制宜,适地适树,根据不同的场地情况,设计不同的植物群落。同时根据现有条件,增加生境类型。 以生境多样性为基础的群落系统可以满足多种类型动植物的需求,是栖息地多样性保护与设计的重要依据。根据场地环境类型可以划分出阳坡地、阴坡地、下潮地、旱地、水田、岗地、洼地、滩地、湿地、水体、沙地、盐碱地、砾石、黄土、高寒冻土等,每一种生境都决定了相应的动植物群落。[4]所以在设计中我们要充分掌握植物的形态特征,了解其生态习性,善于归纳总结不同类型的植物。如耐水湿的植物:菖蒲、芦苇、慈姑、泽泻等,可以运用到湿地和水体的设计中。丰富的生境有助于植物种类的增加,形成稳定的生态系统。
在植物品种的选择中除要根据生境的不同选择不同的植物类型,还应根据植物的遗传多样性、物种多样性以及生物学特性选取和培育景观效果良好以及符合园林不同需求的植物品种。
(三)减少人为干扰
绿地中的死树、割后的草堆,甚至腐朽的木屑都可能成为特殊的昆虫、土壤动物和微生物的栖息地。人们因为清除了这些所谓的“垃圾”,破坏了群落中的环境,降低了其本身的自净能力。无论是在城市景观设计中还是乡村景观设计中我们都应该争取减少人为干扰,避免对生态系统的破坏,使其按照自然规律有序发展,发挥其自我调节能力,增加群落的稳定性。并且在设计中要保护原有地被和地貌,在此基础上进行改造。继承和发扬中国传统园林中“因高堆山、就低挖湖”的思想。充分利用场地中现有的东西,尤其是植物。减少干扰避免了对生态系统的破坏,形成稳定的群落结构。
(四)充分利用种间关系
我们要充分利用植物、动物、微生物之间的关系,合理进行植物配置,形成一个最佳的植物群落。在植物配置设计中要充分考虑种间的竞争关系、互利共生关系、捕食等。如胡桃与苹果,松树与云杉,白桦与松树之间易形成竞争关系,使其中一方甚至两方生长不良或者死亡。所以进行植物配置时我们要避免出现类似的问题,达到增加植物的成活率及减少人工管理费用的目的。[5]豆科、兰科、杜鹃花科等植物,都能以一些真菌共生。植物的关系协调了,稳定的生态系统才能形成。
(五)利用植物的化感作用
植物的化感作用指的是植物在分泌代谢过程中向体外产生的化学物质,对其他植物产生直接或间接的影响。植物的化感作用是植物群落演绎的重要内在因素,植物群落的种类组成受植物的化感作用影响,在构建稳定园林植物群落具有重要意义。研究者根据观察和实验分析,已经对一些植物因为化感作用引起的生长不良做出了结论。如:薄荷、月季分泌的芳香物质对邻近花卉的生长有抑制作用;松树和接骨木栽植在一起会抑制松树生长;丁香与铃兰一起引起丁香萎蔫。植物的化感作用对形成稳定的园林植物群落有重要意义。[6]探索植物之间相互促进或相互抑制的化感效应仍然是我们努力的方向。
(六)运用生态位理论
Whittaker认为生态位是指自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。[7]在自然界稳定的群落中,每一个物种都有它自己独特的生态位,一个群落是种间相互作用、生态位分化的机能系统。园林设计中各物种生态位构成不同,园林结构外貌就不同,所形成的景观效果不同,所产生的生态功能也不同。在进行植物配置时尽量选择生态位重叠较少的物种,以提高群落内物种的存活率。生态位宽度表示某物种利用资源的程度。生态位越宽表示生存活动空间越广,适应能力越强。生态园林设计应充分考虑各物种生态位,利用乔木、灌木、草本植物、攀缘植物、附生植物在生态位上的差异进行合理搭配,构成一个稳定的长期共存的生态系统。
我们要明确的意识到植物群落不是简单的植物个体的拼凑,而是科学合理的组成。通过这种独具匠心的搭配使形成优美的、稳定的植物景观。使之不仅满足人们审美的要求,还要起到改善空气质量,调节小气候,保持水土,降低噪声,抗污染物等功能。[8]所以要以生态学为准则,结合植物学、美学等学科,创造美观稳定的植物群落。当达到物种的多样性时,稳定的植物群落才能形成,真正意义上的可持续发展才能实现;当达到造景形式的多样性,丰富多彩,引人入胜的园林景观才能形成。
在现代园林作品中,发现许多不得当的地方,例如大面积草坪的建设、奇花异草的引进、模纹花坛的出现以及湿地公园、荒山和矿区绿化中出现的问题等等。对于园林工作者,必须探究这些现象不合理的原因,并试着去解决这些问题,把建立可持续发展的宜人景观作为我们研究的目标和方向。依据生态园林植物配置原则进行设计是解决这些问题的关键。只有尊重自然,符合生态学的规律,对植物进行合理地植物配置,形成稳定的群落景观,才是长久的景观。
(一)大树移植
在园林事业发展与建设中,人们往往为了快速成景,而采用规格较大的苗木,大树移植风就自然而然地形成了。虽然通过大树移植可以在短时间内改变一个区域的自然面貌,提高景观效果,达到快速提高城市绿化和生态效益的目的。但是大树移植并不是形成长期稳定景观的有效措施并且大树移植存在很多问题。
首先,破坏了大树原生地的生态环境。宏观上,这使得城市以外的其它地区的绿色生态环境愈发破碎,原有的一些绿色斑块消失,绿色廊道断裂,绿色基底被蚕食。微观上,园林建设中绝大部分大树来自村落或者山区树林中,每一棵大树在生长过程中自身创造并维持一个稳定的生境,它与周围的土壤、微生物、植物、动物及其他环境条件构成了密切相关的共生体,植物主体被移走后,必然会破坏被移走大树周围的生态环境,周围微生物、动物、植物甚至会死亡,一个完整的生态系统被打破。原有地块缺少树冠覆盖和根系抓固的土壤,地面被雨水冲刷的程度提升, 还会引起水土流失、泥石流等自然灾害;同时遭受干扰和破坏的生态环境比原生自然生态环境更易受到外来种的入侵。生态系统的稳定性大大降低。
其次,移栽的大树很难在新的地方形成稳定的生境。由于树龄较大、适应性较差,往往成活率低,栽植后的大树往往枝条干枯、生长不旺盛,恢复力弱,甚至死亡,达不到预期效果,严重影响了栽植效益和绿化美化效果。许多大树在2~3年内靠树干内积蓄的营养物质存活,即使3~5年内确定存活,绝大部分也变成缺乏生机的老树了。由于大树移植死亡率较高,树冠修建造成的生态和景观破坏等问题对二次栽植地的生态系统产生破坏,生态稳定性受到影响。
此外,大树移植产生较大的施工费用。大树中古树名木的移植费用更高一些,但其成活率很低,往往不足百分之三十。这样工程的总体造价较高,不符合生态园林建设的要求。
解决措施:园林绿化是个循序渐进的过程,不是立竿见影的事情,大树移植这种劳民伤财的方式不可取。我们应该遵守大自然的规律,对植物进行科学合理配置,创造出美观、生态、实用的园林景观。在一个景观设计中,在枝下高没有要求的地方,可以选择树形优美的大灌木代替大的乔木,一方面也可以产生较好的生态效益和美化效应,另一方面可以节约成本。如果实在需要大树营造景观的情况下,可以鼓励当地苗圃培育一些树形美观、价值较高的大树,这样减少了对村庄、山区森林的破坏和长时间运输对大树的损害,同时常年在本地生长的树木有更好的适应性,大大增加了大树的成活率。为了景观效果很快被呈现,可以选择将速生树种与慢生树种相结合栽植。
(二)奇花异草的引进、南树北移
园林工作者在追新求异中不断的引进新品种,或者各种奇花异草来到中国,或者南树北移、或者北树南移 。但是这样做并没有达到设计师理想的效果。他们大多长势不好,不能呈现在当地的自然美,如:原产热带非洲的凤凰木,在当地生长十分旺盛,先花后叶并且花期长,引至海南岛南部,花期明显缩短,有花叶同放现象;[1]或者有植物入侵的现象出现,破坏了引进地区的生态平衡,影响其生态稳定性;或者不能抵抗自然灾害。
解决措施:应该充分开发和利用乡土植物品种。根据设计地块的土质和环境,选择适合的植物材料,形成健康稳定的植物群并且突出地方特色。如华北的杨、柳、榆、槐、椿、油松、白皮松、五角枫、栾树、黄连木、白蜡、海棠等最适合华北的气候条件。[7]利用本地植物培育新品种。如若引进新品种,应该在充分了解该植物的生态习性,选取适应性较好的植物材料。进行引种试验后再大面积栽植。不要盲目的在设计中运用“新”植物,有时候同种植物在同一个省的不同地区植物也不能生存。比如:丁香是黑龙江省哈尔滨市市花,在哈市及其周边地区生长良好,但是在同属于黑龙江省的漠河却不能生长。一些在我国已经有一定适应性的树种还是可以利用的,如原产英国的悬铃木、原产德国的刺槐、原产印度、巴基斯坦的雪松。[9]
(三)模纹花坛,整形修剪
模纹花坛和整形修剪是我国园林设计中存在一个突出的问题。无论是市政公园建设、道路绿化设计,还是楼盘景观中,大多运用大量的灌木修剪成高低不同的色块,这种色块设计是中国从欧洲引进的理念。生态园林设计理念的引入正在冲击着这个不合理的产物。首先人为的经常修剪影响了植物周围生态环境,破坏植物周围小动物的生活地和植物的自我管理能力;同时植物的观赏特点被抹杀了,许多开花和结果的植物,由于总修剪看不到其开花和结果。其次对图案美的过分追求,导致景观形式僵硬刻板,缺乏自然美,忽略了生态群落的稳定性。再次将灌木当作地被植物和模纹花坛的特殊结构,维护问题较多。
解决措施:应该依据生态学原理进行植物配置,将中国园林与世界园林很好的融合,创造自然优美的园林植物景观。还应适当减少整形植物在这个规划中的比例,这样可以减少人工管理,节约成本,减少不稳定因素,提升植物景观价值。还可以选择与之有相同作用的植物栽植形式替代。在植物配置中还应考虑每种植物在不同生长时期的形态美,通过巧妙的设计,使人们观赏到植物不同时期的美。在植物配置中还可以考虑落叶和常绿相结合,深根和浅根配置,观花和观叶搭配,能使植物生长的更好,景观更加丰富,形成不同季节皆有景可观的效果。[10]
(四)矿区绿化
伴随矿区绿化的发展,矿区绿化建设中主要包括以下几个问题。注重办公区绿化,对矸石山、塌陷区考虑较少;注重平面绿化, 忽视立体绿化,绿化植物品种单;绿化成活率较低等。出现这些现象的主要原因是矸石山、塌陷区适合生长的植物较少;植物成活率低,主要因为缺水,煤矿为了安全生产, 大量抽排地下水, 导致煤矿周围的地下水位下降, 有些地段的地下水埋深已经低于植物根系分布的深度, 结果造成一方面绿化植物很难成活, 另一方面造成已有植被枯死。现实条件要求矿区绿化植物耐干旱、耐贫瘠、耐盐碱,对粉尘、二氧化硫、高温等有很强抗性,所以可以选择的绿化植物种类较少。[11]
解决措施:在植物种植时要对种植植物进行及时浇水,保证植物成活。其次加强植物的后期养护工作,保证植物的成活率。矿区绿化植物选择适应性、抗性较强的品种,有固氮能力的肥土树种,乡土树种和历经多年引种驯化适应栽培的树种,尽量丰富绿化植物群体,使其逐渐形成稳定的植物群落,建立可循环的生态系统。
(五)荒山绿化
荒山绿化中面临可供选择品种有限、水源不足、绿化效果不明显等问题。以山西省为例,大部分山为石质荒山,造林条件较差,可供栽植的植物有限。靠近路两侧的荒山大多片植桧柏,即使达到整齐的美观效果,但是单一的树种对植物群落成长不利,如遇病虫害,会造成毁灭性的结果。荒山绿化种植结构简单,一般只有一个层次,没有形成复层群落结构,直接影响群落的稳定性,同时树木底层仍然有裸土,景观效果不佳。
解决措施: 考察荒山上的情况后,首选本地区自然生长多年、耐干旱、耐高温、耐严寒、抗逆性强的树种。紫穗槐、柽柳是两种抗性较强的植物品种,在我过大部分地区都能生长,是良好的荒山绿化和矿区的植物材料。尤其柽柳的主侧根都极发达,主根往往伸到地下水层,最深可达10 m余,对于缺水的荒山是个很好的选择,同时萌芽力强,耐修剪和刈割。在满足生长良好的情况下,尽量增加荒山绿化的植物种类,形成稳定健康的植物群路。增加群落的蜜源植物,吸引大量的动物,增加害虫的天敌数量,减少大规模的病虫害,从而达到互惠共生的关系。适当栽植地被植物,遮盖裸露的土地,增加植物景观效果和群落丰富度。在选苗中,应以小苗为主,且掌握好苗木的大小。在土质较佳,地理位置较好的地方种植果林,使荒地创造更多的经济价值,改变荒山绿化“砸钱”的现象,使全民参与荒山治理,将生态与经济完美结合。
构建稳定植物群落是发展生态园林的条件之一,为了营造稳定健康的植物群落。园林研究人员应该发掘当地具有景观价值或者抗性较强的植物品种,对耐干旱、耐盐碱非本地的植物品种进行引种驯化,为工矿区和荒山绿化提供更多植物品种。更多植物间的化感作用、种间相互关系有待研究者的进一步和论证。几种植物的组团能否生长良好还需要大量的实验和时间去验证,是一项值得实践的课题,这一课题的研究结果对植物景观设计有重要意义,将减轻园林工作者的任务量,有助于构建和谐稳定的植物景观。
我国应该重视对园林景观设计和管护人员的生态学理论知识的普及,在了解植物的形态特征和生态习性的前提下,充分结合园林生态学知识,构建美观、稳定的生态群落来保持景观生命力的长久。使植物景观充分发挥生态效益、社会效益、经济效益。
作为园林工作者,在设计中不应该盲目的跟风,充分遵循复层群落、多样性、种群关系、化感作用、生态位理论解决植物配置中出现的问题,利用美学知识和生态学知识,尊重场地,使植物、动物、微生物达到平衡,营造美观稳定的植物群落。生态系统的平衡得到了维持,这样使我们的城市发展、人类生活与自然环境协调发展,合理解决人与自然的矛盾。
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TheEcologicalStabilityProblemsoftheGardenPlantLandscapeDesignandConstruction
LIU Yuan-yuan,LIN Yin-ding,LI Xiao-li,LIU Jia-tao
(AcademyofForestry,ShanxiAgriculturalUniversity,TaiguShanxi030801,China)
Good plant landscape should have a stable plant community and possess self-purification ability. The paper has expounded the relationship between the theory on species diversity, genetic diversity, the relationship of varieties, allelopathy, ecological niche and a stable garden plant community systematically in order to explain some unreasonable phenomena existing in the landscape and seek the methods to solve the problems, such as providing theoretical guidance and solution to hills and mining areas greening.
Garden plant; Landscape configuration; Ecological; Ecological garden; Ecological stability
2014-08-11
刘媛媛(1987-),女(汉),黑龙江佳木斯人,硕士研究生,主要从事景观规划方面的研究。
TU986
A
1671-816X(2014)12-1287-05
(编辑:佘小宁)