城市森林群落结构构建理论与景观优化途径分析

来源 :南京林业大学学报(人文社会科学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeyayuqiya
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  摘 要:城市森林是人工生态系统,其功能系统能否实现良性循环依赖于人工植物群落稳定性与否。人工植物群落构建应师法自然理念,遵循近自然式景观设计、乡土化植物景观设计和保护性景观设计等相关理论。城市森林植物群落结构应体现景观观赏性与艺术性、生态服务功能以及群落组成结构合理性等多方面需求,在人工植物群落景观构建上应充分利用当地植物资源营建地域特色景观。通过模拟地带性植被特征进行科学合理配置,结合植物季相变化创造时空意境,依据不同功能要求创建适宜景观特色,并利用适宜营林措施调控群落演替,优化植物群落景观结构,营建出结构优化、功能强大、景观美化的城市森林景观。
  关键词:城市森林;群落结构;景观优化
  植物群落结构的稳定与否决定了城市生态功能的好坏,但如何构建稳定的群落结构呢?树种该如何选择呢?这问题困扰了不少城市绿化管理者。许多人的做法是大量引进外来树种,构建所谓奇花异草景观,有些则是大量利用草坪构建所谓的“稀树草原”景观,或是大量移植大树营建景观,这些均存在不少问题。下面以厦门为例,论述城市森林群落景观优化途径。
  一、城市森林群落结构优化构建的理论
  (一) 近自然式设计与植被恢复理论
  自然式设计是与传统的规则式设计相对应,通过植物群落设计和地形起伏处理,从形式上表现自然,立足于将自然引入城市的人工环境2。城市森林植物群落营建的目的是从生态的角度将自然引入城市,营建适宜的人居环境。自然式设计源于18世纪,为了将自然引入城市,突破由于工业革命和城市化造成人口密集与自然隔绝的单一环境而在英国形成并盛行。自然群落是在长期的历史发育过程中,在不同的气候条件及生境下自然形成的群落,各自然群落都由自己独特的植物种类组成,具有一定的外貌、层次、结构和季相变化等特征。一般情况下,环境条件越优越,群落中的植物种类就越多,群落结构也就越复杂。自然式设计要求“在自然界中选择最美的景观片段加以取舍,去除所有不美的因素”,依附城市的自然脉络——水系和山体,通过开放空间系统的设计将自然引入城市,形成城市开放空间系统1。
  日本生态学家宫胁昭在城市近自然式森林的恢复途径方面提出了一种新理念,以生态学潜在自然植被群落演替的基本理论为依据,选择当地自然植被主要乔、灌木种类(乡土树种),利用容器育苗和近自然苗木种植技术,超常速、低造价地建造以地带性森林类型为目标,群落结构完整,物种多样性丰富、生物量高,趋于稳定状态,后期遵循自然循环规律的“少人工管理型”森林,即以后期自然生长为主,运用“模拟自然”的手法营造在种类组成和群落结构上与区域自然森林接近的人工森林。2上海植物园以草本花卉进行色块组合,利用多树种进行近自然设计与配置,营建丰富多样的景观结构,如图1所示。扬州瘦西湖公园利用景观林下种植石蒜,营造景观,显得和谐自然,如图2所示。
  (二)乡土化植物景观设计理论
  乡土化景观设计是通过对基地及其周围环境中植被状况和自然史的调查研究,使设计切合当地的自然条件,善于保存与发掘文脉并反映当地的景观特色3。20世纪初约翰·O.西蒙兹提出了“向自然学习如何种植”的全新设计理念,指出设计不是“想当然地重复流行的形式和材料,而要适合当地的景观、气候、土壤、劳动力状况及其他条件”,其设计主要以运用乡土植物群落展现地方景观特色为特点。1哈普林则认为:景园设计者应从自然环境中获取整个创作灵感,自然环境为人们提供了一个具有艺术感召力的背景环境,并认为“在任何既定的背景环境中,自然、文化和审美要素都具有历史必然性,设计者必须先充分认识它们,然后才能以之为基础决定此环境中该发生什么”2。以森林公园原有山体植被为背景,利用红花系列的木棉、碧桃营造特色景观,如图3所示。上海新江湾城公园选择当地野生草本植物黄金菊、琉黄菊和山桃草构成优美自然的乡土特色,并利用高大乔木进行围合空间,结合自然道路设计,形成独特的乡土野趣自然景观(图4)。
  (三)保护性植物景观设计理论
  形式自然的设计并不一定具有生态的科学性,保护性景观设计将生态学与园林艺术紧密联系在一起,通过对区域生态因子和生态关系进行科学研究分析,合理设计以减少对自然的破坏,保护现状良好的生态系统3。保护性设计遵循生态伦理观,人类是自然的有机组成部分,其生存离不开自然,必须限制人类对自然的伤害行为,并担负起维护自然环境的责任。20世纪50年代,英国景观建筑师海科特认为,对整体景观环境进行研究是设计工作的必要前提,所谓整体景观环境应包括“土壤、气候及能综合反映各种生态因子作用情况的唯一要素——植物群落”4。麦克哈格在1969年出版的《设计结合自然》一书中直观地揭示了景园设计与环境的内在联系,其主要观点包括:(1)肯定自然对景观的作用,认为人类只有充分认识自然作用并参与其中才能对自然施加良性影响;(2)推崇科学而非艺术的设计,强调依靠全面的生态资料解析过程获得合理的设计方案;(3)强调科学家与设计人员合作的重要性。如图5,上海新江湾城保育区原是废弃的军用机场,现改造为一个生态公园,传统做法是先将原建设区域范围内地面以上部分的一切包括树木、花草都除去,夷为平地后,才挖湖堆山,植树种草,按图新建,而生态公园则在对原有植被、鸟兽动物等自然环境作详细调查基础上,尽可能地做好保护、保育规划,再进行修复、重建。开创了建设、养护成本低,生态环境好,景观自然野趣的城市森林建设途径。如图6,厦门市鼓浪屿注重保护原有自然生态系统、湿地景观和人文景观,整个岛屿体现了“林在城中、城在林中”独特的城市森林景观。
  [\&\&图5 上海新江湾城保育区\&图6 厦门鼓浪屿森林植被景观\&]
  二、城市森林植物景观结构优化设计途径
  城市森林营建时必须考虑以下三个方面的功能:一是具有观赏性和艺术性,能美化环境,创造宜人的自然景观,为城市居民提供游览、休憩的娱乐场所;二是具有改善环境的生态作用,通过植物的光合、蒸腾、吸收和吸附,调节小气候,防风降尘,减轻噪音,吸收并转化环境中的有害物质,净化空气和水体,维护生态平衡;三是具有生态结构的合理性,通过植物群落的合理配置,满足各种植物的生态要求,从而形成合理的时间结构、空间结构和营养结构,与周围的环境组成和谐的统一体。因此,城市森林景观结构优化设计时应从以下七个方面入手:   (一) 充分调查当地植物资源
  在对城市森林植物群落合理规划营建之前,应对植物群落种植区及上文所提到的树种选择借鉴途径、土地结构、地质地貌、现状植被和自然气候等自然条件进行充分调查,按比例选出适生树种,按照群落学原理进行种类搭配,为营建具有多功能性植物群落结构提供依据。首先,应对当地自然条件进行调查,主要调查植物生长的各种生态因子,如气候、土壤、植被、污染等,尤其是一些会导致植物死亡的灾难性因子。如厦门属南亚热带海洋性季风气候,极端最低温度2 ℃,极端最高温度38.4 ℃,厦门的土壤含盐量较高,在海岸边缘与滩涂分布着盐土与风沙土,在海岸应选择抗台风、耐盐碱、耐高温、抗污染的树种,如高山榕、小叶榕、黄槿、黄葛树、麻楝等1。其次,调查现有郊区自然植被的位置、面积、群落类型、结构、种类组成、林龄、长势、景观效果等,认知地带性植被和隐域植被,利用其群落结构、树种组成等特征,体现“师法自然”。2第三,对城市各类绿地现有树种及比例的调查,根据不同气候条件、不同功能类型的绿地,确定乔木、灌木、草坪的配置比例和常绿乔木与落叶乔木的比例。如北京市园林科研所陈自新等3提出了乔、灌、草配植的适宜比例为1∶6∶20∶29(即在29 m2的绿地上应设计1株乔木、6株灌木、20 m2草坪),西安兴庆公园乔灌木比例仅为1∶0.56;北京紫竹院公园共有130种植物,选择4块绿地调查,乔灌木比例仅为1∶1.084。第四,进行古树名木调查。古树是当地最合适的树种,可以成为树种规划中的基调树种或骨干树种;名木是指当地或国家保护的珍稀树种或从外地引入的名贵树种,也包括一些国内外国家领导人或名人手植的树木。第五,进行历史资料调查。通过查阅县志、府志了解各地的气候条件、树种选择及植物景观记录和描述中对植物的应用。如武汉园林局查阅了《江夏县志》、《汉口小志》、《汉口丛谈》。其中提到:“水边杨柳一时青,梅花过尽桃花谢”、“楝子花开草带烟”、“半窗疏竹斜通径,一路垂杨直到门”。很多古迹是用植物命名的,如桃洞、柳塔、松亭、竹斋、榆溪、梅岩等5。
  (二) 保护性地进行科学合理规划
  良好的植物群落结构能最大限度地利用土地及空间,使植物能充分利用光照、热量、水湿和土肥等自然资源。植物群落营建时应根据土壤结构、地形变化和功能类型等不同的要求,进行科学设计、合理规划。首先,应对要营建的城市森林的植被划分其主要的植被类型,采取保护、保育、恢复、修复与重建等措施,利用潜在的植被类型和群落演替规律,选择适宜树种进行科学合理规划配置。其次,应根据景观生态学原理,对构建植物群落的前期和后期效果进行科学预测,采取片状、块状、斑块状等群落镶嵌配置形式,利用植物色相和季相变化,通过植物个体和群体的合理配置,营造不同的绿地空间。最后,还应全面考虑地形变化的因素,既有景象空间微观的景色效果,也要有不同视距和不同高度宏观的景观效应。蒋有绪曾对风景林研究提出:“风景林的景观功能设计,应由视点出发,分成近景、中景和远景。其中,在数百米内所见的近景林,要求有不断变化的单元,丰富的色彩、形态、季相变化;中景林由视点距离1 km到5 km以内,色彩(花、叶)季相变化鲜明和树姿秀挺的乔木是理想的材料;远景林距视点5 km以外,要求自然、粗犷,起大背景的作用。”1
  (三) 利用乡土树种营建地域特色景观
  植物群落营建应根据当地气候、土壤等生境条件,结合本地区森林植被区域的自然规律,充分开发乡土植物种类,有节制地引进外来植物种类,通过引种、驯化和推广工作,丰富城市绿化植物多样性,这已成为绿化管理部门的共识。乡土植物适应本地环境,更能适应自然条件较为恶劣的山地,有利于提高苗木成活率,有利于减少病虫害,降低林相改造的建设费用,还能突出地域特色和个性特征,形成鲜明的可识别性,维持良好的群落稳定性。应充分利用筛选优化的乡土树种作为城市绿化骨干树种或基调树种,优先占有生长空间,并相应地营造出其他植物适宜的生存空间,利用这些环境条件栽植适应性较差的景观树种,逐步演替形成群落多样性和物种多样性。在实际中,灌草层乡土植物应用往往被人们所忽略,而其恰恰更能体现物种多样性,也为野生动物提供良好的栖息环境。对厦门市人工林、次生林和天然林植物群落对比分析可知,南亚热带地带性植被灌草层种类繁多,特别是草木层,物种丰富,植物群落构建中应充分选育、驯化和推广应用灌木层、地被层乡土树种,其对丰富城市人工林地被物种种类以及减少管护成本具有重要意义,也可形成美丽的景观。
  (四) 应用结构变化创造时空意境
  植物群落景观的观赏价值和游憩价值主要取决于树种的组成和群落呈现多姿多彩的林相及季相变化。植物随着季节的变化表现出不同的季相特征,把不同花期的植物搭配种植,使得同一地点在不同时期产生某种特有景观,给人不同的感受,春季繁花似锦,夏季绿树成荫,秋季硕果累累,冬季枝干遒劲。水平结构上的疏密变化会带来相应的光影变化和空间形态上的开合变化。大片的草坪地被,四面没有高出视平线的景物屏障,视野十分空旷,空间开朗,极目四望,令人心旷神怡,适于观赏远景,如图7所示。高大乔木体现秋冬落叶萧条植物景观,背景竹林翠绿欲滴展现春夏季相,高大乔木林下草木花卉展示一片春意盎然,构成了不同季相的时空意境,如图8所示。竖向的结构变化则取决于树种和树龄的变化。同属一个龄阶的纯林只形成一层林冠,其林冠线呈水平走向,因此表现为林相单调,缺少变化,异龄林混交林则呈现为复层的林冠结构,不同的林冠层是高低错落的,林冠线表现为起伏变化,因而层次丰富,非常耐看。在一定的范围内种植多种植物,以不同树龄及不同种类的树木混合种植会形成一定规模的城市森林,这种林地丰富多变,且易于同四周环境协调一致,但它们往往缺乏林分的显著特色,也不能取得大面积单一树种所带来的气势。因此在一定的区域内需营造单一树种或形态特征相似的几个树种组成的城市森林,能显示出树木特有的美丽风姿。
  (五) 模拟地带性特征科学合理配置   合理配置植物种类是形成稳定群落的关键,也是形成长期景观和发挥持续生态效益的前提1。利用潜在植被类型和群落演替规律,根据不同植物生态幅度,充分开发绿地空间资源,考虑群落的发展和动态演替规律,利用不同物种在空间、时间和营养生态位上的差异来配置植物,并通过密度或频度制约等方式调整群落种间关系;运用凋落物分解快的物种提高环境营养有效性,促进其他植物生长;在物种上应错开种间更新时间,使自然更新物种具有生存和繁衍空间,促使植物群落与潜在植被特征相接近,充分考虑植物的生长空间,使营建的植物群落逐渐向近自然结构方向调控,为动物、微生物提供良好的栖息和繁衍场所,确保群落空间结构、营养结构和时间结构的合理性,达到人工林植物群落最佳的稳定状态。在植物配置手法上基调鲜明,主题突出,意境深远,野趣天成;在植物的选材上要适地适树,以乔木林为主,乔、灌、草结合,落叶、常绿搭配,并在疏林草地中散植成丛、成块的花木,呈现自然浓郁的山林野趣,使人们尽享乡野林间浓郁幽静的情趣。同时,植物群落营建也应追求自然美,充分利用优势物种的群落外貌、空间形态和季相特征等优化组合,重视植物的美感、寓意和韵律效果,使之具有自然气息的美学价值和文化底蕴2。陈涛认为:“深圳市城市生态风景林建设,要以山地森林植被群落组成和结构调查为基础,选择地带性森林群落建群种和优势种作为骨干树种,具有明显层次、叶色、花色和果色等景观效果树种作为基调树种,以营造主题不同、功能各异的森林景观。”3
  (六) 依据不同功能要求创建适宜景观
  城市森林植物群落的构建不仅是恢复地带性植被的群落特征,更重要的是利用树种的生物学特性进行色彩和层次上的配置,使林相展现出季相变化明显的景观效果,达到生态效益和社会效益的统一。植物群落营建应根据所处的自然条件、社会环境以及原有植被类型进行综合考虑,确定主要的发展类型。对于厦门立地条件差的林地,应选择耐瘠薄、生长快的乡土树种优先占有生长空间,如厚荚相思、马占相思、黄连木、木荷、杨梅等;主要目标是改善区域光照、水分条件,恢复南亚热带物种多样性,同时,有意识地多种植适应性强的浆果类树种,如招鸟植物:山乌桕、鹅掌柴、土蜜树、盐肤木和重阳木等,提高野生动物的食物供给,并增加植物群落的野趣等休憩功能;对于厦门立地条件好的林地,应选择景观效果好的树种,以发挥生态效益和景观效益,如在立地条件较好的林地,我们选用观花树种如桂花、台湾栾树、凤凰木,彩叶树种如枫香、山杜英、无患子以及竹类树种如黄金间碧玉竹、佛肚竹进行景观改造,形成良好的视觉景观效果;对于沿海岸线构建的海岸带城市森林,应选择耐瘠薄、耐盐碱性、深根性和抗风性强的树种,在具备防护功能的基础上,应选择木麻黄、巨尾桉、厚荚相思等针阔叶树种以及加拿利海枣、伊拉克蜜枣、大王椰子、皇后葵等棕榈科植物来体现南亚热带海岸带风情。
  (七) 采取适宜营林措施调控群落演替
  植物群落多样性恢复应以生态保育为主,采用群落镶嵌配置形式进行分类改造、分期实施。如对马尾松低质林分采取疏伐后采取林冠下套种、9 m宽带采伐更新和林窗口修枝造林等三种不同改造方式,研究结果表明1:9 m宽带采伐更新>林窗口修枝造林>林冠下套种,9m宽带采伐更新造林成活率达93%,三年后保存率达91%,平均树高生长量达62 cm/年,而林冠下造林效果最差,造林成活率仅为88%,三年后保存率仅84%,年平均树高生长量39 cm。在树种组成比例上,由于立地条件差,采用显效防护树种、景观树种和中试树种,按2∶1∶1比例进行合理配置。显效防护树种能适应厦门瘠薄的土壤,造林容易,生长快,占林相改造树种的1/2,如厚荚相思、银合欢、土蜜树、黄连木、木荷、杨梅等;景观树种为适应性强、绿荫量大、观赏效果较好的乔木树种,如榕树、高山榕、木棉、南洋杉、香樟、枫香、凤凰木、朴树、麻楝、丛生竹等,一般选择2~3种景观树种与显效防护树种进行合理混交配置,景观树种约占林相改造树种的1/4;中试树种即为有优良观赏价值的常绿乔木树种,其主要应用于现有林分的林中空地或林窗下造林,如红椎、细柄阿丁枫、柚木、青钱柳、福建含笑、红花木莲、海南木莲、乳源木莲、乐东拟单性木兰、多花山竹子等,约占林相改造树种的1/4。2
  [作者简介:洪志猛,福建省林业科学研究院园林高级工程师。]
  (责任编辑 古东)
  Construction Theory of Community Structure and Approaches of
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  Hong Zhimeng
  Abstract: Urban forest is an artificial ecosystem. The virtuous cycle of its function system depends on the stability of artificial plant community. The construction of artificial plant community should follow the law of nature, adopting the theories of close?to?nature, vernacular and conservative landscape design. The development of urban forest plant community should satisfy the needs of aesthetics, art, service and structure rationality. Local plants should be made full use of to design landscape of regional characteristics. To construct urban forest landscape with optimized structure, efficient function and beautiful scenery, designers should rationally allocate plants by simulating zonal vegetation characteristics, create landscape characteristics based on functional demands combined with seasonal dynamics of plants, and control community succession through appropriate silvicultural measures.
  Key words: urban forest;community structure;landscape optimization
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