全文刊登于《風景園林》2019年第02期 P88-93
李倉拴，劉暉，楊伊婷，李云昀．西北干旱城市破碎化綠地生境的植物群落設計途徑研究[J]．風景園林，2019，26（2）：88-93．
李倉拴
1989年生/男/甘肅人/西安建筑科技大學建筑學院在讀博士研究生/研究方向為半干旱區(qū)城市生態(tài)設計、植物群落設計
劉暉
1968年生/女/陜西人/博士/西安建筑科技大學建筑學院教授、博士生導師/本刊編委/研究方向為西北脆弱生態(tài)環(huán)境景觀規(guī)劃設計理論與方法、中國地景文化歷史與理論
楊伊婷
1994年生/女/陜西人/西安建筑科技大學建筑學院在讀碩士研究生/研究方向為風景園林規(guī)劃設計
李云昀
1993年生/女/重慶人/西安建筑科技大學建筑學院在讀碩士研究生/研究方向為風景園林規(guī)劃設計
摘要
中國西北干旱城市建成環(huán)境綠地生境主要特征表現(xiàn)為破碎化、規(guī)模大、尺度小和生境多樣化，但在現(xiàn)實中其設計方式單一，綠地空間和生境資源被浪費，亟待找到適宜的生態(tài)設計途徑。以西安建筑科技大學 2 個生境花園的實踐和實驗研究為例，提出以 1m×1m 作為基本尺度單元的“生境營造 + 地被群落” 設計模式。“生境營造”以光照和水作為主導生境因子劃分生境類型，并在場地設計時優(yōu)化生境條件?！暗乇蝗郝洹痹O計可以師法西北地區(qū)多樣化的自然草地群落原型，結(jié)合 8 種群落設計的基本模式，營造多樣性、動態(tài)性的城市植物群落景觀，降低管理維護成本，提高群落的生態(tài)效益和可持續(xù)性。
關鍵詞
西北干旱城市；城市破碎化綠地；生境多樣性；生境營造；植物群落設計
西北地區(qū)是中國水資源最匱乏的地區(qū)。城市建設帶來的綠地面積的增加，加劇了城市供水負擔。西北地區(qū)城市化與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾和脅迫作用尤為突出，嚴重制約了城市生態(tài)建設的進程?？焖俪鞘谢瘞砹舜笠?guī)模破碎化的小尺度城市綠地，成為環(huán)境建設的發(fā)展趨勢之一。隨著城市雙修、城市微更新等理念的提出，破碎化綠地的價值成為近年來關注的熱點。但在西北城市建成環(huán)境現(xiàn)實實踐中，由于缺少適宜的設計方法，這些綠地單元常以單一化種植簡單填充，其生態(tài)功能和美學價值無法充分發(fā)揮。基于此，本文作者通過實驗與實踐研究探索具有普適性的西北城市破碎化綠地生境的適宜性設計途徑。
1?西北干旱城市破碎化綠地生境現(xiàn)狀與問題
西北干旱城市破碎化綠地生境現(xiàn)狀與問題主要表現(xiàn)為以下四點：一、 破碎化，生態(tài)功能被阻斷；二、尺度小，缺少適宜的設計實踐途徑；三、多樣化，但設計方式單一，生境資源被浪費；四、規(guī)模大，但潛力常被忽視。
2?解決多樣化訴求的生境營造與植物群落設計途徑
2.1?“生境營造+地被群落”設計模式
“生境+群落”是自然生態(tài)系統(tǒng)的基本組成單位，此模式同樣適宜于城市生態(tài)系統(tǒng)，有潛力作為城市綠地生態(tài)設計的基本單位。生境的選擇和優(yōu)化可以介入場地設計程序中，而植物群落可以通過人工設計和建植。課題組提出“生境營造+地被群落”設計模式，并按照此理論將校園中2個破碎化綠地單元改造為東樓花園和南門花園。
1 南門花園 18㎡ 蕨類植物引種區(qū)，現(xiàn)有 15 種鄉(xiāng)土植物穩(wěn)定存活
2 由破碎化綠地改造而成的東樓花園
3 由破碎化綠地改造而成的南門花園
2.2?“1m×1m”的基本尺度單元
生境破碎化是一種與尺度極其相關的過程，不同的尺度下所描述的生境破碎化不盡相同。群落生態(tài)學的研究表明，1m×1m即可包含一個完整的地被植物群落生態(tài)系統(tǒng)。1㎡的光照和水為植物群落的生長提供適宜的條件，能夠孕育出完整的草本群落生態(tài)系統(tǒng)。群落生態(tài)學領域中地被群落調(diào)查與研究中常用1m×1m作為最小樣方和基本尺度。為了便于在城市生境中單元中的可復制性和應用性，課題組對于場地生境類型劃分及植物群落設計模式研究均以1m×1m作為基本尺度。
3?城市破碎化綠地生境多樣性分區(qū)與優(yōu)化設計
3.1?城市破碎綠地生境多樣性分析與分區(qū)
場地設計時，合理的生境分區(qū)有利于為場地匹配適宜的植物群落。課題組通過對城市生境條件的模擬表明，城市生境中異質(zhì)性程度最高、變化最明顯的主導生境因子是光照和水，因此本研究以此作為生境分區(qū)的依據(jù)。場地設計時，結(jié)合光照條件和水分條件對場地進行生境分區(qū)。
4 夏至日實驗場地正午陰影的正投影與植物的分布明顯相關
5 實驗場地降雪后雨水分布呈現(xiàn)異質(zhì)性
3.2?城市破碎綠地生境優(yōu)化設計
城市破碎化綠地場地生境條件與自然環(huán)境的生境條件不盡相同，城市綠地具有更多樣的、可優(yōu)化的、適宜地被植物群落棲息演替的生境條件。而展示城市環(huán)境中土地的自然力量，需要借設計營建助其一臂之力。設計可以在很大程度上改變場地的原有生境條件，和場地設計直接相關的生境條件包括光照條件、水分條件和土壤條件。結(jié)合場地的現(xiàn)狀生境條件，通過優(yōu)化布局與設計等人工介入的方式營造更加豐富的城市生境多樣性格局。
4?基于生境多樣性的植物群落設計途徑
4.1?多樣化的西北地區(qū)自然植物群落原型
植物群落設計可以師法西北地區(qū)自然群落原型。內(nèi)在秩序和外在秩序是植物群落的2類特征。學習自然群落的內(nèi)在秩序可以賦予人工群落生態(tài)的內(nèi)涵，增強植物群落的生態(tài)功能和穩(wěn)定性。抽象提煉自然群落的外在秩序可以再現(xiàn)公眾對于自然群落的共同記憶 。多樣化的自然群落可以作為群落設計的原型，設計師可以以此來塑造既具生態(tài)服務功能又符合城市公眾審美訴求的植物群落景觀。
表 1? 西北地區(qū)自然群落原型及對應的城市
4.2?多種植物群落設計模式
植物群落是復雜的自組織系統(tǒng)，群落的設計是個抗解性問題，因而只有自然參與演替和種間競爭后的人工群落才是真正意義上的群落。本文作者按照群落建植過程中人力與自然力的分工，將群落設計分為8種模式：1）模式一：自生群落—自生演替—不管理，其設計和管理過程均由自然力完成，即城市自生植被，但公眾接受度較低；2）模式二：自生群落—自生演替—人工管理，通過管理使得城市自生群落轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑徝纼?yōu)勢的植被，以柏林工業(yè)大學Norbert Kühn教授為代表；3）模式三：自生群落—人工改良—不管理，以應用生態(tài)學領域的牧草改良和生態(tài)修復實踐為代表；4）模式四：空白場地—自生演替—不管理（與模式一相似，但場地由人工準備）；5）模式五：空白場地—自生演替—人工管理（與模式二相似，但場地由人工準備）；6）模式六：空白場地—人工實驗篩選—低維護，通過實驗篩選穩(wěn)定性較高和抗雜草入侵性的植物群落，以謝菲爾德大學James Hitchmough 和Nigel Dunnett教授為代表；7）模式七：空白場地—人工設計—人工管理，通過人工設計和管理創(chuàng)造彈性可持續(xù)群落，以美國學者Thomas Rainer和Claudia West為代表；8）模式八：自生群落—人工改良—人工管理，通過在自生群落中增加園藝植物來提高群落的美學價值，以柏林工業(yè)大學Norbert Kühn及Leonie K. Fischer教授為代表。
課題組選擇模式七（人工植物群落組構）和模式八（自生群落改良設計）進行實驗性研究。模式七采用“結(jié)構層+季節(jié)主題層+地面覆蓋層”的3層垂直結(jié)構，模式八采用“限制設計層+美學特征改良層+生態(tài)功能改良層”的分層改良設計方式。經(jīng)過2.5~3.5年的連續(xù)性觀測，證明這2種模式在西北城市建成環(huán)境是可行的。設計模式的多樣性是城市植物群落多樣性的基礎，不同的設計模式其生態(tài)功能、外貌、建植方式、成本不同，設計時可以根據(jù)場地訴求做出選擇。
6 課題組目前實驗的群落設計模式七
7 課題組目前實驗的群落設計模式八
4.3?多樣性動態(tài)性的城市植物群落景觀
城市建成環(huán)境的異質(zhì)性帶來的生境多樣性是群落多樣性的“容器”，在不同的生境類型下可以選擇不同的植物群落設計模式。此外，植物群落可以選擇不同的裝置如鋼板花池、花壇，結(jié)合綠籬、草坪等園藝種植，覆以礫石、松鱗、陶粒等覆蓋物，產(chǎn)生豐富變化的植物景觀。
8 群落設計模式七（右）、模式八（左）植物群落景觀
任何基于生態(tài)學理論的種植方式都必須充分體現(xiàn)變化的概念，地被群落的形態(tài)、色彩、質(zhì)感及物種多樣性處于周期性動態(tài)變化過程中。南門花園中2類群落設計模式模擬西北地區(qū)自然群落原型，春季群落的色彩以綠色為主，點綴少許開花植物；夏季色彩豐富且有變化，開花植物較多；秋季色彩以秋色葉的黃色為主，開花植物減少；冬季部分植物枯而不倒，有景可觀。植物群落的多樣性和動態(tài)性可以塑造自然群落的“空間”與“時間”，帶給城市公眾持續(xù)而完整的自然體驗。
9 東樓陰生生境花園植物群落實驗與景觀設計
10 東樓陰生生境花園中植物群落景觀
11 兩類群落設計模式季相變化
12 模擬西北地區(qū)自然原型的植物群落帶給公眾多樣化的自然體驗
4.4?低成本高效益的彈性可持續(xù)群落
群落的管理維護成本與其“非自然”屬性成正比。相比一般的園藝種植，群落式種植可以降低苗木購買與建植、澆水和除草3個部分的成本。選用的鄉(xiāng)土植物能夠適應本地自然降雨條件，顯著減少澆水量。通過群落的結(jié)構設計減少空白生態(tài)位，增加群落的抗雜草入侵性，從而降低除草成本。2類群落設計模式在應對極熱、極寒、極旱等氣候變化時具有一定的韌性。創(chuàng)造性管理中人力與自然力交互作用于群落，是一個再創(chuàng)造的過程，以達到可持續(xù)性的目的。
同時，物種豐富度的增加能夠提高草本群落的生態(tài)服務功能，群落建植2.5~3.5年后，模式七群落物種豐富度為3，模式八群落物種豐富度最小為5，最大為14，平均為9.2。2類群落模式具有維持更多鄉(xiāng)土物種的潛力，其中模式七鄉(xiāng)土植物比例為66.7%，模式八為76.4%。群落建植后為無脊椎動物提供了食物和棲息地，2類群落模式吸引大量無脊椎動物如點玄灰蝶（Tongeia filicaudis）、黃鉤蛺蝶（Polygonia c-aureum）、斐豹蛺蝶（Argynnis hyperbius）、柑橘鳳蝶（Papilio xuthus）、長喙天蛾（Macroglossum corythus luteata）等。
5?結(jié)語
1m×1m的“生境營造+地被群落”作為生境營造的基本單元，可以成為城市生態(tài)系統(tǒng)的“細胞”，在破碎化的城市生境中生長、復制、連接、擴散，在城市生態(tài)系統(tǒng)的不同尺度和層級上發(fā)揮更大的效益。適宜不同生境的多種群落模式可以充分利用異質(zhì)性的城市生境，塑造多樣化動態(tài)化的城市植物群落景觀，降低管理維護成本，提高群落的可持續(xù)性和生態(tài)服務功能。同時，群落的美學設計需將西北城市公眾的審美需求和景觀偏好融入植物群落設計實驗和實踐中，營造具有地域特色的植物景觀。
注釋：
圖1由陳宇攝，圖2~3、5~12由李倉拴攝，圖4由馮敬攝，圖9由李倉拴設計群落實驗、李莉華設計植物景觀并繪圖；表1由李倉拴根據(jù)中國植被區(qū)劃和中國地圖整理，其中表1中區(qū)劃編號為中國植被區(qū)劃中對區(qū)劃類型的編號，植被區(qū)劃類型為森林的，其自然原型為林下草本群落。
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參考文獻(References)：
[1]國家統(tǒng)計局．中國統(tǒng)計年鑒[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2017．
[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．中國城市建設統(tǒng)計年鑒—2016[M]．北京：中國計劃出版社， 2017．
[3]劉濱誼，王南．應對氣候變化的中國西部干旱地區(qū)新型人居環(huán)境建設研究[J]．中國園林，2011（6）：8-12．
[4]方創(chuàng)琳，徐建華．西北干旱區(qū)生態(tài)重建與人地系統(tǒng)優(yōu)化的宏觀背景及理論基礎[J]．地理科學進展，2001，20（1）：21-28．
[5]劉暉，李莉華，徐鼎黃．自然環(huán)境條件影響下的西北城市綠地生境營造途徑[J]．西安建筑科技大學學報（自然科學版），2016，48（4）：556-561．
[6]劉暉，徐鼎黃，李莉華，等．西北大中城市綠色基礎設施之生境營造途徑[J]．中國園林，2013（3）：11-15．
[7] HUANG C, YANG J, LU H, et al. Green Space as an Indicator of Urban Health: Evaluation Its Changes in 28 Mega-Cities[J]. Remote Sens, 2017(9): 1266.
[8]陳靜．基于生物群落多樣性的高密度城區(qū)微綠地設計探討[J]．風景園林， 2014（1）：59-62．
[9]仇保興．2011城市發(fā)展與規(guī)劃大會主題報告：生態(tài)城市規(guī)劃建設的新原則[J]．建設科技，2011（13）：10-11.
[10]仇保興．重建城市微循環(huán)：一個即將發(fā)生的大趨勢[J].城市發(fā)展研究，2011（5）：1-13．
[11]武晶，劉志民．生境破碎化對生物多樣性的影響研究綜述[J]．生態(tài)學雜志，2014，33（7）：1946-1952．
[12]王云才，韓麗瑩，王春平．群落生態(tài)設計[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．
[13]楊芳，賀達漢．生境破碎化對生物多樣性的影響[J]．生態(tài)科學，2006，25（6）：564-567．
[14]常娜．珠三角高密度城市微綠地空間研究[D]． 楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2017．
[15] CARBó-RAMíREZ P, ZURIA I. The value of small urban greenspaces for birds in a Mexican city[J]. Landscape & Urban Planning, 2011, 100(3): 213-222.
[16] HATFIELD R G, LEBUHN G. Patch and Landscape Factors Shape Community Assemblage of Bumble Bees, Bombus spp. (Hymenoptera: Apidae), in montane meadows[J]. Biological Conservation, 2007, 139(1): 150-158.
[17]DANIELS B, ZAUNBRECHER B, PAAS B, et al. Assessment of Urban Green Space Structures and Their Quality from a Multidimensional Perspective[J]. Science of the Total Environment, 2018, 615: 1364-1378.
[18]毛齊正，馬克明，鄔建國，等．城市生物多樣性分布格局研究進展[J]．生態(tài)學報，2013，33（4）：1051-1064.
[19]劉暉，王晶懋，吳小輝．生境營造的實驗性研究[J]．中國園林，2017（3）：5-9．
[20] MARK A, GODDARD M A, DOUGILL A J, et al. Scaling up from Gardens: Biodiversity Conservation in Urban Environments [J]. Landscape and Urban Planning, 2009, 93: 31-37.
[21] KOWARIK I. Novel Urban Ecosystems, Biodiversity, and Conservation[J]. Environmental Pollution, 2011, 159(8-9): 1974-1983.
[22] THRELFALL C G, MATA L, MACKIE J A, et al. Increasing Biodiversity in Urban Green Spaces Through Simple Vegetation Interventions[J]. Journal of Applied Ecology, 2017, 54 (6): 1874-1883.
[23] KüHN I, BRANDL R, KLOTZ S. The Flora of German Cities is Naturally Species Rich[J]. Evolutionary Ecology Research, 2004, 6(5): 749-764.
[24] KNAPP S, KUHN I, SCHWEIGER O, et al. Challenging Urban Species Diversity: Contrasting Phylogenetic Patterns Across Plant Functional Groups in Germany[J]. Ecology Letters, 2008, 11(10): 1054-1064.
[25] MCKINNEY M L. Effects of Urbanization on Species Richness: A Review of Plants and Animals[J]. Urban Ecosystems, 2008,11(2): 161-176.
[26] GASTON K J, QUINN R M, BLACKBURN T M, et al. Species-range Size Distributions in Britain[J]. Ecography, 1998, 21(4): 361-370.
[27] ?CKINGER E, DANNESTAM A, HENRIK G S. The Importance of Fragmentation and Habitat Quality of Urban Grasslands for Butterfly Diversity[J]. Landscape and Urban Planning, 2009, 93(1): 31-37.
[28]王云才，楊眉，奉朝洋．高密度城區(qū)微綠地設計探討：以上海城隍廟片區(qū)微綠地為例[J]．南方建筑，2017（2）：29-33．
[29] RICHARD T．T．FORMAN，鄔建國，等．城市生態(tài)學-城市之科學[M]．北京：高等教育出版社，2017 ．
[30] DUNNETT N, HITCHMOUGH J. The Dynamic Landscape[M]. London and New York: Spon Press, 2004.
[31]劉暉，吳小輝，李倉拴．生境營造的實驗性研究（二）：場地生境類型劃分與分區(qū)[J]．中國園林，2017，33（7）：46-53．
[32] SOUTHON G E, JORGENSEN A, DUNNETT N, et al. Biodiverse Perennial Meadows Have Aesthetic Value and Increase Residents’ Perceptions of Site Quality in Urban Green-space[J]. Landscape & Urban Planning, 2017, 158: 105-118.
[33] R. H.懷梯克．群落與生態(tài)系統(tǒng)[M] ．姚璧君，譯.北京：科學出版社，1977．
[34]鄔建國．Metapopulation（復合種群）究竟是什么[J].植物生態(tài)學報，2000，24（1）：123-126．
[35]宋永昌．植被生態(tài)學[M]．北京：高等教育出版社，2017．
[36]方精云，王襄平，沈澤昊，等．植物群落清查的主要內(nèi)容、方法和技術規(guī)范[J]．生物多樣性，2009，17（6）：533-548．
[37]王晶懋，劉暉，吳小輝，等．基于場地小氣候特征的草本群落設計研究[J]．風景園林，2017（5）：16-21．
[38]中國自然資源叢書編撰委員會．中國自然資源叢書：草地卷[M]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1995．12．
[39] JIANG Y, TAO Y. Public Perceptions and Preferences for Wildflower Meadows in Beijing, China[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2017, 27.
[40] WEST C. Planting in a Post-Wild World: Designing Plant Communities for Resilient Landscapes[M]. Portland: Timber Press, 2015.
[41]李倉拴，劉暉，程愛云，等．尊重自然力啟示下的城市自生群落改良設計實驗[J]．風景園林，2018（6）：58-62．
[42] MARCO A, MENOZZI M J, LéONARD S, et al. Nature Sauvage Pour Une Nouvelle Qualité De Vie: Perception Citadine De La Flore Spontanée Dans Les Espaces Publics[J]. Méditerranée Revue Géographique Des Pays Méditerranées, 2016(3): 133-143.
[43] KUHN N. Intentions for the Unintentional: Spontaneous Vegetation as the Basis for Innovative Planting Design in Urban Areas[J]. Journal of Landscape Architecture, 2006, 1(2): 46-53.
[44] FISCHER L K, LIPPE M V D, RILLIG M C, et al. Creating Novel Urban Grasslands by Reintroducing Native Species in Wasteland Vegetation[J]. Biological Conservation, 2013, 159(1): 119-126.
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文章編輯 遆羽靜
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