城市生态绿地建设的理论基础与途径探索

2011-04-12鲁敏王菲杨盼盼

山东建筑大学学报 2011年4期

鲁敏，王菲，杨盼盼

(山东建筑大学艺术学院，山东济南250101)

0 引言

城市绿地在改善城市生态环境、调节城市气候、美化城市景观等方面具有重要作用，城市绿地建设的质量已经成为衡量一个城市发展状况的重要指标。城市生态绿地建设是城市生态环境的重要组成部分，是城市景观生态规划设计的主体。传统的城市绿地系统建设，重在挖掘规划单体的景观功能效应，而城市生态绿地建设是应用生态学、景观生态学原理，融合交叉学科的研究成果［1］，构造新型的城市生态绿地，充分发挥绿地系统在现代城市绿地建设中的应用，在城市建成区范围内建立人与自然共生存的良性生态空间，遵循景观生态学原理，建立合理的人工群落，保护生物物种多样性，建立人类、自然、社会和谐共存的城市生态环境［2］。城市生态绿地建设就是研究城市绿地及其相关事物的科学，最终目的就是为了城市绿地在城市生态环境可持续发展中发挥积极作用［3］。详细地说就是在改善城市环境，满足城市居民生存需要，协调人类与自然的关系。在全球性建设低碳城市、打造森林城市的影响下，我国的各个城市都已经开始重视城市绿地系统的规划和建设，更有一些发达城市开始了城市生态绿地建设的景观生态规划与设计研究。

1 城市生态绿地建设的理论基础

由于生态系统的复杂性，功能过程中也涉及众多因素，其作用可归纳为几个基本的生态变量:物质、能量、时间、空间、多样性。因此城市生态绿地建设需要与之相关的科学理论来指导。

1.1 生态学理论

城市环境中生物与生物、生物与环境之间的相互关系，生态绿地能否成为恢复城市生物多样性的载体，能否发展为稳定的生态绿地系统。首先取决于城市生态绿地内部各组的关系以及绿地与城市环境之间的关系组合是否恰当。因此生态学原理是城市生态绿地建设形成过程中的一项重要指导理论。

1.1.1 城市生态位理论

生态位概念的核心是物种的生态需求，在一个特定的生态群落中与其他物种相关联的位置。这个理论对于识别物种内部种间竞争、植物群落结构以及物种演替的生理生态机制的研究具有重要的意义。竞争排斥现象是普遍存在的，其结果是导致物种群落内生态位相似的生物单元部分死亡或分化后得以生存［4］。

在特定的城市生态环境条件下，应将抗旱耐寒、抗病虫害、抗污吸污、耐粗放管理等的植物作为植物选择的标准。在城市绿化工作中，应以乡土植物为基调树种，适当引进适于本地区生长条件的野生植物和外地植物［5］，例如已驯化好的国内外栽培植物品种，建设观赏型、保健型、环保型、文化科普型、生产型等等生态园林群落类型［6］。

1.1.2 城市绿地群落演替理论

生物群落的演替就是一个群落替代另一个群落的过程，是群落内部关系与外界环境中各种生态因子综合作用的结果［7］。城市绿地群落在动态演替过程中，无论是形成、更新还是演替都是在人为条件的干预下进行的，群落演替就是偏途演替或逆行演替，因此城市绿地群落是一种偏途演替顶极。具体应用表现在绿地物种组成、土壤改良、群落类型的确定和前期形成提供依据，并引导群落动态发展方向以及形成后期的管理。建立植物群落时，就应考虑经过一段时间发展后的状态。例如上层的乔木由于竞争、衰老等原因死亡之后，更新后的树种能否跟上，如何调整灌木层、地被层使适应乔木层树种改变后的新环境。

1.1.3 城市生态绿地协同进化与物种间的相互作用

协同进化是生态学的中心思想之一［8］。生物与环境及其相互制约、相互影响、相互促进的矛盾运动是系统发展的根本动力。伴随着植物群落的恢复和物种多样性的发展，群落内部的其他生物协同发展，这是人工绿地向地带性植被演变的功能机制。因此植物多样性的发展是其他生物多样性发展的基础。动物、微生物的多样性会随着植被的成熟而增加，同时也影响着植物群落的许多其他的功能过程［9］。

1.1.4 城市生态绿地营养结构原理

生态系统就是从细胞到最复杂的生物群落的能量转换器，最基本的热力学三大定律，同样适合生命的能量转换过程。能量分层多级利用应用于城市生态绿地建设表现为增加物种多样性和食物链的营养级，例如昆虫、鸟类、爬行动物、微生物等等增加能量的流动环节和途径，提高能量的利用率和系统的负反馈调节能力，促进系统向稳定成熟发展。

1.2 景观生态学理论

景观生态学以整个景观为对象，注重景观的空间布局研究。景观生态学将景观定义为一个空间异质性的区域，由互相作用的斑块或者生态系统组成，以相似的形式重复出现。景观是由景观单位元素组成。景观单位元素是地面上相对于同质的生态要素或单元，其中包括自然因素或人文因素，可以视之为生态系统。景观生态学中“斑块”、“廊道”、“网络”、“结点”等概念为城市生态绿地建设的整体描述提供了手段，把城市绿地与整体的城市景观联结起来，给城市绿地规划赋予了新的内涵。

1.2.1 斑块与物种保护的关系

景观生态学认为斑块与生物多样性有着密切的关系，主要表现在斑块面积大小、形状、多样性等方面。其中的面积大小是最重要最基本的因素。斑块的面积越大，其生境多样性就越高，所能容纳的物种就越多，越能提高碎裂种群的存活率，更有能力的维持和保护基因的多样性。同一类的景观破碎化程度越高，就会容易造成物种间的隔离和小种群的形成，不利于基因和物种的保护。但是小型斑块可提高景观多样性，起到临时的栖息地的作用。斑块的类型由组成斑块的植被类型来决定，乔木为主的斑块和灌草型为主的斑块在物种保护的对象和保护效果上存有差异。乔木型斑块比较有利于鸟类和小型兽类的保护，灌草型斑块则更有利于昆虫与微生物的保护。

1.2.2 廊道与物种多样性的关系

廊道具有线状或者带形的景观类型，对于物种多样性的影响主要表现在:为某些生物物种提供特殊的生境或者暂栖地来增加生境斑块的连接性，促进斑块之间营养交换与物质流动［10］，给缺乏空间扩散能力的物种提供一个连续的栖息地网络，增加了物种重新迁入的机会;为外来物种的入侵提供通道。由于廊道对物种的保护具有双重功效，在城市绿廊的设计中必须谨慎考虑如何使廊道有利于绿地斑块的物种保护。

1.2.3 斑块边缘效应的双重作用的关系

景观的边缘效应就是斑块边缘由于受到外围影响而表现出得与中心部分不同的生态学特征现象。据研究表明，斑块周界边缘部分常具有较高的物种丰富度和第一性生产力。但另一方面表明，不同斑块的交界处或过渡地带受到的干扰作用愈强烈，容易使物种遭到破坏，而离边缘处越远的距离，就越安全。边缘效应的正面作用出现于同质斑块间，例如河流与绿地、农田与林地之间，副作用则在于不同质量的斑块间:城市绿地与附近的污染源。在城市绿地的规划中应注意恰当地利用这种双重作用。

2 城市生态绿地建设的遵从原则

2.1 坚持以生态平衡为主导原则

生态平衡是生态学的一个重要原则［11］，其内容是指生态系统位于顶极稳定状态，稳定状态的系统的内部结构与功能相互适应与协调，输入的能量和输出的能量之间达到相对的平衡，系统的整体效益为最佳。生态平衡应包括生态结构上的稳定、功能上的稳定和能量输出输入的稳定，达到一种动态平衡。［12］在城市绿地的生态建设中，使城市绿地系统的结构与布局形式和其自然地形地貌与河湖水系相协调［13］，着眼于整个城市的生态环境，合理布局，使城市绿地不仅围绕在城市四周，而且应把自然引入城市之中，以维护城市的生态平衡。

2.2 坚持遵从生态位原则

生态位是指一个物种在生态系统中的功能作用及其在时间和空间中的地位，反映了物种与物种之间、物种与环境之间的各种关系。［14］例如城市园林绿化植物的配置与选配，直接关系到绿地系统景观价值的高低和生态与环保功能的发挥。在城市绿地系统建设中，应充分考虑物种的生态位特征、合理配置植物种类、避免植物物种间直接竞争，达到结构合理、种群稳定的复层群落结构，既能充分利用环境资源，又能形成优美的景观。

2.3 坚持物种多样性与近自然群落相互构建的原则

生物物种多样性是城市生态绿地建设的一个重要标志［15］。在一个生物群落中，生物物种多样性不仅反映了群落中物种的丰富程度和均匀程度，同时反映了群落中的动态特点与稳定性以及在不同的自然环境条件下与群落的相互关系［16］。

近自然群落是关于植被恢复的一种新理念，学科依据为生态学的潜在自然植被和群落演替的基本理论，选择乡土树种［17］，运用“模拟自然”的手法和技术，通过植被自然生长和人工营造相互结合，以超常速、低造价地建造地带性植被类型为目标，群落结构完整、物种丰富多样、生物量高、状态稳定、人工营造完全遵循自然循环规律，营造“少人工管理型”绿地［18］。概括定义为:以植物后期自然生长为主，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顶级群落接近的人工植物群落［19］。

3 城市生态绿地建设的构建途径

城市生态绿地建设是在城市绿地系统规划、城市绿地系统景观现状分析以及评价的基础上，合理的规划城市绿地景观空间，将绿地斑块、绿色廊道、绿色网络等景观要素的数量、空间分布格局及景观外貌进行优化设计，使城市景观充分发挥功能，维护生态平衡，创造优美城市环境，为居民提供便利健康的休闲场所。

3.1 绿地斑块的构建

绿地斑块分为公园绿地体系和缓冲防护体系。构建内容:确定斑块的划分等级、规模、形状及在城市中的分布位置。绿地位置的确定必须要满足城市地形、风向、温湿度要求以及居民生活的需求［20］。绿地斑块的规模和等级以能有效改善局部小气候和环境质量为准则。

3.1.1 公园绿地体系

一般按照居住人口密度和服务半径确定绿地的位置和面积［13］。一般在市区及近郊布置，要求同类公共绿地的服务半径要相互连接。

3.1.2 缓冲防护绿地体系

缓冲防护绿地体系包括为防止环境污染的防护性绿地，例如大型工业污染源附近的防污绿地以及卫生防护林;为消除交通噪声而建立的道路隔离绿地:生态敏感区(城市河流水系、滩涂、特有或稀有植物群落、野生动物栖息繁殖区)、资源利用敏感区(城市水源涵养地)和自然灾害敏感区(城市地震、洪水、空气污染易发地段)的保护性绿地。缓冲防护绿地的位置应该围绕污染源和保护地四周分布，最小面积以产生明显效果的封闭值为依据，在城市用地许可的范围内面积是越大越好。

3.2 绿廊的构建

绿廊景观的构建内容包括廊道的宽度、密度、走向和连通性。

3.2.1 绿廊的宽度

据景观生态学的研究成果表明，廊道必须要有足够的宽度才能发挥一定的作用。根据绿廊的具体功能和区域的实际情况，确定适宜的廊道宽度。对草本植物来说，12m的宽度是一个闭值，宽度大于12m，绿廊物种多样性明显增加。为保护城市河流设计的河岸植被绿带宽度至少在30m以上才能达到控制水土流失、有效过滤污染物、保护水生生物的功能。道路廊道宽要大于60m［21］，可满足动植物迁移和传播的要求，较宽的廊道还能为野生动物提供连续性的生境。在规划市区外缘，根据地形和可能条件，营造尽可能宽长的城市防护林，并和邻郊的农田防护林网相连接。

3.2.2 廊道的密度

确定绿地廊道密度，要综合考虑城市道路的密度、河流水系、城市化程度和功能定位等等的要求。对于链接城郊自然保护地之间的廊道，可同时设计2～3条同方向廊道，为物种的空间运动增加安全保护系数，这样多一条通道就意味着物种多一份生存机会，既能吸引郊外区的动物入城，又能在保证发生污染或自然灾害时帮助野生动物迅速转移。

3.2.3 廊道的植被构成

相邻绿地斑块利用不同类型，构成不同的廊道［22］。例如连接居民区与商业区的廊道多由道路和行道树构成，方便了人们的生活工作。然而连接市郊自然保护地的廊道最好由乡土植物种类组成，并与作为保护对象的残存绿地斑块相近似。一方面本土植物种类适应性较强，使廊道的连接度增大，有利于物种的扩散和迁移，另一方面有利于残存自然绿地斑块的扩大。

3.3 城市生态绿地网络系统的构建

城市生态绿地网络系统是指城市各类绿地斑块如何通过绿色廊道相互联系构成完整的统一体。通过绿色廊道和绿色斑块不同程度和不同等级的联结，构成城市生态绿地的网络系统，其中起关键作用的是绿廊的连接功能。形成绿色网络有助于避免“绿色孤岛”的形成，发挥绿地的整体生态功能，实现“1+1＞2”的功能效果，还有助于增加城市生物通道，促进城市与周边环境能量、物质的疏通。

4 结语

中国城市生态绿地建设的研究历程虽只有数年时间，但已经取得巨大成就，研究成果呈持续上升趋势;近几年中国学者针对城市生态绿地建设研究的主要方向涉及四大层面:理论层面、操作层面、评估层面和手段层面;中国城市生态绿地建设的研究主要集中在五大热点方向:系统观方向、生态观方向、协调观方向、技术观方向和目标观方向。在这样的生态系统中，以多样性、现代性、便利性为特征的城市环境和以自然性、情绪性、传统性为特征的农村环境融合在一起，没有明显的边缘界限，同时享受到优美的田园风光和便利、多样的现代化设施是生活在其中的任何居民的生活方式。

［1］鲁敏，杨东兴，刘佳，等.济南绿地生态网络体系的规划布局与构建［J］.中国生态农业学报，2010，18(3):600 －605.

［2］张庆费.城市生态绿化的概念和建设原则初探［J］.中国园林，2001，11(4):34 －36.

［3］鲁敏，李英杰.城市生态绿地系统建设［M］.北京:中国林业出版社，2005:46－49.

［4］张光明，谢寿昌.生态位概念演变与展望［J］.生态学杂志，1997，16(6):46 －51.

［5］鲁敏，王胜永，刘英军.城市植物的生态功能与选择依据标准［J］.山东林业科技，2003，37(5):78 －79.

［6］王祥荣.生态园林与城市环境保护［J］.中国园林，1998，14(2):14－16.

［7］ALAVI M.An assessment of the prototyping approach to information systems development［J］.Communications of the ACM，1984，27(6):556－563.

［8］赵平，彭少麟，张经炜.恢复生态学:退化生态系统生物多样性恢复的有效途径［J］.生态学杂志，2000，19(1):53 －58.

［9］高椿翔，高祯霞，朱成民.科技兴林建造合理的生态位结构［J］.防护林科技，2000，23(1):44 －45.

［10］周年兴，俞孔坚，黄震方.绿道及其研究进展［J］.生态学报，2006，26(9):3108 －3116.

［11］陈仲新，张新时.中园生态系统效益的价值［J］.科学通报，2000，45(1):17 －23.

［12］马振兴.生态学基础［M］.北京:中国时代经济出版社，2002:94－96.