服务于城市公园的生物多样性设计

王敏 宋岩

服务于城市公园的生物多样性设计

王敏 宋岩

面对城市生物多样性逐步丧失和城市生态危机的加重，在物种多样性保护的同时强化生物多样性的载体——生境多样性的规划营建是实现城市生物多样性再生的关键技术之一。梳理城市公园生境要素单元分类的基础上，文章阐述基于生境单元的城市公园生物多样性评估方法，分析游憩活动对于公园生境的干扰与分区管理策略，并通过后湾沼泽地、布鲁克林大桥公园、米勒生态公园和圣路易斯森林公园4个典型案例解读，探讨城市咸水沼泽生境、城市浅水（淡水沼泽）生境、城市草原生境、城市森林生境这4种主要城市公园异质性生境设计、建造与管理要点，最后从一般设计流程和核心设计控制指标两方面提出基于生境单元分类体系的城市公园生物多样性设计框架。

生物多样性保护；生物多样性设计；生境单元；异质性生境

Foundation item: The Twelfth Fiveyear Science and Technology Support Plan by National Ministry of Science and Technology“key techniques of high density space efficiency optimization of City cluster”(2012BAJ15B03); Key Laboratory of High Density Habitat Ecological Environment and Energy Saving of National Education Ministry“the biodiversity design framework of High Density Habitat in city ”(20140101)

1 引言

生物多样性是城市生态系统稳定性的基础，可提高城市的景观异质性[1]。根据联合国“生物多样性公约”（1992），“生物多样性（biological diversity或biodiversity）是指所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体；包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”城市生物多样性（urban biodiversity），作为全球生物多样性的一个特殊组成部分，是指城市范围内除人以外的各种活的生物体，在有规律地结合在一起的前提下，所体现出来的基因、物种和生态系统的分异程度[2]。相比于广义上的生物多样性，城市生物多样性有如下4个特点：1）物种丰富度从城郊向市中心逐步递减，中心区域生物种类匮乏；2）优势物种数量突出，外来物种入侵严重，甚至若干生物占据该区域生态系统统治地位；3）适于乡野生境（如森林）下的特殊物种濒危甚至消失[3]；4）生物多样性受人为干扰程度较强。

近年来，我国持续快速城镇化引发城市空间格局和生态图底关系的巨大变化，高强度、高密度的城市空间利用方式已经严重影响城市中心区生物多样性。分析其中主要原因，一是城市化导致的环境均质化倾向，二是人为活动加剧对自然生态的严重干扰。按照温彻·詹姆斯德（Wenche E. Dramstad）等的观点，物种多样性和生境多样性常常呈正相关；多样化的生境可能包含更多适宜物种生存的条件，特别适宜那些多生境物种的生存[4]。城市公园作为城市中心区的重要自然斑块，是打破高密度城市化区域均质化人工环境、营造异质性自然生境的关键生态战略点。城市园林作为小型生态系统[5]，对于营造适于生物生存的多样化生境有着重要的作用。异质性生境的增加，即生境多样性程度的丰富，一方面会导致大型斑块数目及斑块内部物种数目的减少，降低了单一物种统治生态系统的概率；另一方面，根据“廊道—斑块—基质”理论，斑块的边缘往往是生物种类最丰富的区域，会引起斑块的边缘生境面积的相对扩大以及边缘物种数目的增加，进而提高了潜在的总物种的共存性。因此，服务于城市公园的生物多样性设计，不能仅依据普适生物多样性营造手段，停留在现阶段城市绿地系统规划和公园设计普遍采取的

物种规划层面，还应针对城市特殊环境进行有别于城市人工环境的异质性生境营造。如何在城市中营建出适于生物生存的区域，同时针对游憩活动引发的生态干扰进行有效管理，从而实现公园生物多样性已经成为越来越多当代风景园林设计师着眼的问题之一。

2 基于生境单元的城市公园生物多样性评估与管理

2.1 城市公园生境单元分类与生物多样性评估

城市公园内的生境单元可以看作是由点、线、面3种不同的要素单元所组成。公园内丰富的生境是由不同的要素单元相拼接、耦合、叠置而成。比利时学者马丁·赫米（Martin Hermy）和约翰尼·科尔奈丽丝（Johny Cornelis）对城市公园和郊区公园进行生物多样性评估时，按照要素组成将生境分为许多生境单元（habitat unit）[6]，并主张在此基础上主要从生境多样性（habitat diversity）与物种多样性（species diversity）两个有效指标展开公园生物多样性综合评估。其中，生境多样性评估包括测评生境单元的分异程度、生境饱和度（即实际测定的多样性指数和最大可能的多样性指数之比）及生境多样性趋势指数（即实际测定的生长良好物种指数与总物种指数之比）[7]。物种多样性评估选择维管植物（包括本地种、移植种和外来种, 以及品种和变种）、蝴蝶、鸟类和两栖动物4个不同的物种群体进行测定。

本文参考赫米和科尔奈丽丝生境单元命名及分类方式，将城市公园内的生境单元归纳为面状要素32种、线状要素18种、点状要素3种，具体分类及典型生境单元图示见表01、表02和表03。

2.2 游憩活动对于公园生境的干扰度分析与分区管理

依据游憩活动的开展方式与活动强度，可以将城市公园内对生境的人为干扰由高至低划分为5个等级：无监管游憩活动—限定游憩活动—教育科普活动—生态科研活动—纯自然状态。由此城市公园内生境单元分为5种不同分区管理方式：游憩开放—活动组织—路线引导—行为控制—生态保育。不同生境单元对应的管理方式见表04。在城市公园的生境单元组合中，要充分考虑到不同管理方式的衔接，将干扰程度高与低的不同区域进行有效分隔及组合，使各个生境单元都可以得到良好的管理及发展。

3 城市公园异质性生境营造典型案例解读

由城市公园生境单元分类可知，混交林、游憩草坪、灌木丛等生境单元在现有城市公园设计中已大量实施，而城市公园作为城市中心区异质性斑块的重要区域，更应着重加强营造异质性自然生境斑块来增强整个城市的生境多样性从而提升城市整体生物多样性丰富度。依据城市公园内现有生境类型来看，城市公园需要补充发展的异质性生境主要包括城市水生境、城市草原生境、城市森林生境3大类，其中水生境又可分为城市咸水沼泽生境及城市浅水（淡水沼泽）生境2种。通过典型案例解读，对这4种城市公园异质性生境设计、建造、管理等方面进行分析。

3.1 后湾沼泽地（Back Bay Fens）：城市咸水沼泽生境设计

后湾沼泽地公园位于美国波士顿泥河（Muddy River）下游与查尔斯河（Charles River）的交汇处，设计师为F. L. 奥姆斯特德，是他主持规划设计的波士顿公园系统（Boston Park System）中的重要一环。这座公园面积约60hm2，是美国19世纪英式风景园林运动的典范。但后湾沼泽地公园主体河流泥河的前身是美国工业化时期波士顿城市扩张所形成的一条污水河，大量的生活及工业污水通过泥河排入到查尔斯河中。而由于泥河入海口位于查尔斯河下游，大西洋的海水使这里成为了一片咸水区域，很多城市中普通湿地植物在这里无法生存，只有少数咸水沼泽植物在这里勉强存活。在奥姆斯特德的设计中，对场所进行生态改造，保留了大量原有咸水沼泽生境，营造出了与周围公园不一样的生境环境。

该公园的异质性生境规划设计重点体现在：1）奥姆斯特德“无为”思想（neglect，即顺应自然）的体现。在公园设计的竞标中，设计师极力反对工程师约瑟夫·戴维斯（Joseph P. Davis）把该地区改造成公园传统的砖石结构的蓄水池的设想，提议尊重大自然最原始的风貌，创造有别于其他公园的新模式。公园整体设计采用英国风景园林运动式风格，设计师在现有环境基底上除了营造出混交林、草坪、灌木丛、林中草地等生境，同时对该地区原有的咸水沼泽区域尽可能多的保留，从而营造出城市咸水沼泽生境。2）公园设计中减少建筑建造，为生境扩展留出足够的空间。后湾沼泽地建造过程中，首先将池底被污染淤泥挖出并重新替换；其次进行平均3.5英尺（约1.07m）的碎石蔓延式铺设，这样不仅提供浅水生物的庇护所，同样为沼泽的新的池底表面提供稳定的结构；最后通过排水管道的设置将原本靠潮汐和河流的波动来提供水源的死水沼泽成为一个与外界联通的活水区域。3）在不同生境之间的分区管理方面，减少营造人类活动干扰较强的生境，所选择的人类活动空间均属于对生境干扰较小的场所（如教堂、研究中心、战争纪念馆等），且这些建筑群类生境单元均沿公园边缘分布。在后期游憩活动的设计中，设计师将植物作为“人和水之间的隔墙”，保持人与水之间的距离，减少了不同干扰承载能力生境区域之间活动的干扰。4）将异质性斑块纳入城市生态系统中，整个生境系统稳定性得以增强。一般来讲，只有大型自然植被斑块才可能涵养水源，连接河流水系和维持林中物种的安全和健康，庇护大型生物并使之保持一定的种群数量，并允许自然干扰的发生[8]。位于波士顿公园体系中的后湾沼泽地，生物流得以充分循环，使该地区异质性斑块不是孤立的个体，充满活力。5）在公园建成后，公园管理者仍然对生境状况进行目标监控并且根据反馈信息对生境进行及时调整。例如后湾沼泽地后期由于查尔斯河大坝的修建使得沼泽地内部生境水环境产生改变，由于潮汐作用定期会有淡水涌入。后期公园的修建设计对河岸两侧水生植物进行调整，增加了淡水湿地植物，与原有的咸水湿地植物混合种植，咸水沼泽生境与淡水沼泽生境相结合，形成了更为复杂的混合沼泽生境系统。这样在不同的水环境中均有适应该环境的植物存活，为淡水及咸水两种环境下生物多样性发展提供适宜的生境环境。

3.2 布鲁克林大桥公园（Brooklyn Bridge Park）：城市浅水生境设计

布鲁克林大桥公园位于美国纽约布鲁克林大桥（Brooklyn Bridge）下，原址位于为荒废的滨水区，占地85英亩(约34 hm2)，拥有长达1.3英里(约2 092m)的滨水岸线，是将荒废的滨水工业区改造成社会效益和生态效益俱佳的城市公园的典范案例。通过设计使这个地方在社会多样性、灵活性和心理范畴方面有了很优秀的表现。这个项目规划很流畅的把多种项目目标结合在一起，其中包括：综合性、环境可持续性、经济效益、城市连通性和社会活跃性等。该项目由于出色的设计荣获美国风景园林师协会（ASLA）2009年专业设计奖——分析与规划荣誉奖。

该公园的异质性生境规划设计重点体现在：1）营建不同的异质性生境区域，将不同生境单元重新组合形成公园整体生境多样性格局。公园通过对6个码头的分别设计，引入包括海滨灌木带生境、淡水湿地生境、海岸森林生境、野花草地生境、沼泽生境等浅水生境区域。不同生境为更多生物提供了栖息地。2）以鸟类视角为出发点，创造出适宜鸟类栖息的生境区域。自公园建成后，已经在其中发现超过50种鸟类，整个公园针对鸟类及其余野生动物建立不同的陆地生境，特别是针对纽约大都会地区常见的鸟类种群。如1号码头淡水湿地生境吸引了众多涉水鸟类，而在6号野花草地生境各种陆地鸟类相对较多。3）后工业遗址是人类创造出的有别于自然的另一种生境形式。而在工业建筑更多选择限定游憩活动及科普教育活动的生境游憩安排。设计师充分考虑到了6个码头的特征，现存的河岸工业建筑尽可能地保留和再利用，针对公园的不同地区分别选择相适宜的用途，例如：高地和半岛状的1号码头可以支持较厚的土壤，在内部区域借助土壤优势进行植树，而在滨水区域利用水资源创建湿地生境；部分码头顶棚根据物尽其用原则得到了再充分利用。从周边场地和纽约市其他地方拆除建筑或构筑物中回收来的建材，更是在公园中有广泛的应用。4）在城市公园生境营造过程中，设计师充分考虑到基地现有的基底特征，通过对小气候和人体舒适度植物群落的营造使公园成为更加宜人的生境。通过遍布公园的植物，人们可以根据日照和需要屏蔽的风的方向进行游憩活动区域的调整，从而在最大程度上保证公园中人的舒适。依据季节的不同和特定场地的特定问题，选用不同的景观元素：南北向绵延不断的小径和树墙可以遮挡夏日午后水体反射的阳光；地形和建筑保证了冬季的光照，同时又以多种

不同的方式遮挡了来自各个方向的寒风；人造的山丘在提供抬高的观景点的同时，还可以吸收来自布鲁克林——皇后高速公路的交通噪音，保证了公园内部的清静舒适。

3.3 米勒生态公园（Miller Ecological Park）：城市草原生境设计

米勒生态公园位于美国俄亥俄州莱巴嫩市区西北部，是该市具有特色的生态公园之一。在1993年，当地富豪艾德文·米勒（Edwin Miller）以低价将这块土地卖给政府，作为交换，这块地以其父母威尔（Will）和哈利艾特·米勒（Harriet Miller）的姓氏命名。在2008年莱巴嫩市的城市公园总体规划中，决定将米勒公园将建设成为一个生态公园。米勒生态公园原是农业土地，后经改造成为了以草原生境为景观的场所。

该公园的异质性生境规划设计重点体现在：1）本土植物的大量使用营造出城市草原生境。在公园草原生境的景观营造中，遵从基地赋予的原有基底特征，设计师充分运用本土植物作为造景要素。草原生境作为该地区的最原始生境状态，对于当地土壤条件及温度有最佳的适应性。同时，本土植物会为本土动物、鸟类、昆虫等提供食物和栖息地。2）关注内部生态演替进行。原有公园内部植物多为适宜日照及开敞环境的花草，很多都是一年生或二年生植物（如芥菜和三叶草）及多年生植物（如金银花和黑莓），靠生产大量的种子来繁衍。设计者在设计中将优势植物（如金银花）进行修剪，许多本土种类野花得以存活并在公园内蔓延。植物和动物分别逐渐取代原有农业人工种植物种，在连续的阶段序列遵循一个明确的、有序的演替。从先锋植物到中间植物再到最后本土动植物组成的顶极群落。每一阶段的演替都为下一阶段提供条件。3）生境内部外来物种监控。草原生境由于生物多样性较低（经普查该地区仅有35种草类、65种野花、32种乔木、35种鸟类及13种哺乳动物）并且在城市生境系统中处于异质性生境，极易因为外来物种入侵而造成生态系统的破坏。因而公园管理层对于内部外来物种有着严格的监控制度，定期向社会发出外来物种监控信息报告，公园现已将金银木（Amur Honeysuckle）及翡翠灰螟（Emerald Ash Borer）作为外来物种入侵的重点监控对象。4）在公园生境后期

的管理中，联合相关研究机构加强对草原生境的动态监控。公园管理部门积极与野生动物部门相配合，要求其对该区域草的种类及生长状况进行定期勘察，并根据草场不同的现状为管理部门提出不同的管理提案。例如在2012年对于公园中部的小草原区域的勘查中，分析指出它是由草原杂类草所组成，竞争力较低，因而野生动物部门对管理人员提出“继续监控，暂不做人为干涉”的管理提案。

3.4 圣路易斯森林公园（Saint Louis Forest Park）：城市森林生境设计

圣路易斯森林公园是一座综合性质的集合环保和旅游于一体的多元化森林公园。公园位于圣路易斯市区西部，占地1 400英亩（约557hm2），面积比纽约市的中央公园还大。曾作为1904年美国圣路易斯世博会的场址，后经改造成城市森林公园。园内包括科学中心（Science Center），杰佛逊纪念馆（Jefferson Memorial），历史博物馆（History Museum），谬尼歌剧院（Muny Opera），艺术博物馆（Art Museum）及圣路易斯动物园（St. Louis Zoo）等。公园内部的森林生境主要集中在西南角的肯尼迪森林（Kennedy Forest）中，除圣路易斯动物园外，公园的森林生境为超过700种动植物提供了栖息地。

该公园的异质性生境规划设计重点体现在：1）选择森林生境单元，并且维持其纯自然状态与人为干扰相隔离。通过植物的群落设计，设计和营造栖息地，创造出城市当中适宜森林动植物生存的森林生境区域。在这样的环境下，野生动物专家已经在森林公园发现以前未知的14种植物及数种城市公园中罕见的物种，如美国蟾蜍（American Toad）、蜘蛛蜂（Spider Wasp）、美洲狗鱼蛙（Pickerel Frog）、东部伏翼蝠（Eastern Pipestrelle Bat）等。2）充分发挥城市森林异质性生境的科普教育功能。联合生物专家及市民学生，定期对公园内部生物进行考察。自2004年以来，每两年公园管理人员会联合科学家及市民学生搜索公园内部昆虫、爬行动物、两栖类、鸟类、啮齿类动物和哺乳动物以及树木、花草等。设置了生物多样性数据库来监控公园内部森林及草地的多样性动态变化。3）与上述3个城市公园不同，圣路易斯森林公园由于其占地较大，设计者可以规划出适度的无监管游憩活动区域，通过商业运作及市民捐款为该公园生境管理提供资金来源。森林公园东部为人群主要活动区域，每年创办如热气球活动等对生态干扰度较低活动，迎接超过1 300万世界各地游客，适度的商业运作可以为森林生境的管理维护提供资金来源。同样当地慈善基金组织每年也会为公园森林的维护提供资金支持。

4 基于生境单元分类体系的城市公园生物多样性设计框架

4.1 一般设计流程

生境单元要素分类基础上，通过对以上4个典型案例的分析，可以总结出基于生境单元分类体系的服务于城市公园的生物多样性设计流程一般包括7个步骤（图01）。1）制定目标。通过调查分析公园内部场地现有概况，对场所内部生境设计目标进行确认，并且根据目标监控反馈及地点考察结果对既定目标进行实时修改优化，得到最适于该场所的生境多样性设计方案。2）场所分析。依据景观生态学理论及周围生境情况分析该场所的生态环境，结合国家及当地政策选择合适的发展方案，从宏观分析层面对提高生物多样性提出合理的分析意见。3）地点考察。对要创建的生境地点进行成分调查，了解现有的生态学特征[9]。考查内容包括现有动植物种类、地形、水文、小气候、土壤特性等方面，并根据考察结果提出合理的生境设计方案。4）生境单元选择。结合生境单元分类列表，选择合理的生境选择组合，依据不同参与度下的生境单元，通过重新组合优化营造适于该城市公园的多样性生境组合方式。5）准备工作。通过优化地形、污染物清理、建筑拆除、农业耕作清理等手段对该场地进行前期优化，力争将场地恢复到最初原有生态本底状态。6）生境营造。从当地遗传基因库及土壤水文特型2个方面综合选择生境单元内部的植物配置，通过对自然群落的调整来设计出生境单元内部最优物种配置方式。7）目标监控。生境建成后，要依据其所表现出来的发展趋势进行目标监控，对于发展不佳及逆向发展的生境要进行及时调整，随时根据目标监控结果进行新一轮的生境设计循环。

4.2 核心设计控制指标

城市公园生物多样性设计中的核心控制指标包括生境多样性评估和物种多样性评估两个方面，详见表05。

5 结语

面对城市生物多样性逐步丧失和城市生态危机的加重，在物种多样性保护的同时强化生物多样性的载体——生境多样性的规划营建是实现生物多样性再生的关键技术之一。景观生态学为城市生物多样性保护提供了新的视角，相比较于传统的保护生物学，它更多地关心通过生态流和过程的研究，更加侧重生物生境的较高组织层次的保护。风景园林师作为土地的守望者、资源的守护者和景观环境的营造者，是有效协调人地作用机理与从事生态规划设计的主体之一[10]。越来越多风景园林设计师正在通过在城市中营造适于相对应生物生存的生境来保护景观的生物多样性。在城市公园规划设计中，运用生境单元分类体系的生境多样性设计导入异质性生境营造的理念和方法，必将为城市生物多样性的保护及再生提供新的思路和视角。

[1]王云才,王敏.美国生物多样性规划设计经验与启示[J].中国园林,2011,(2):35-38.

[2]吴人韦.城市生物多样性策略[J].城市规划汇刊,1999,(1):18-20.

[3] Norbert Muller,Peter Werner,John G. Kelcey.Urban Biodiversity and Design[M].Oxford: Wiley-Blackwell,2010.

[4] Dramstad W E,Olson J D,Forman R T T.Landscape Ecology Principles in Landscape Architecture and Land-use Planning[M]. Washington,DC:Island Press,1996.

[5]肖蒙国际园林景观培训教育中心.未来花园快乐生物多样性的艺术[J].风景园林,2011,(3):86.

[6]陈波,包志毅.城市公园和郊区公园生物多样性评估的指标[J].生物多样性,2003,11(2):169-176.

[7] Hermy M,Cornelis J.Towards a monitoring method and a number of multifaceted and hierarchical biodiversity indicators for urban and suburban parks[J].Landscape and Urban Planning,2000,49 (3-4):149-162.

[8]俞孔坚,李迪华.城乡与区域规划的景观生态模式[J].国外城市规划,1997(3):27-31.

[9]Andrew S Pullin.Conservation Biology[M]. Cambridge:Cambridge University Press,2002.

[10]王云才.景观生态化设计与生态设计语言的初步探讨[J].中国园林,2011,(9):52-55.

王敏/1975年生/女/福建人/博士/同济大学建筑与城市规划学院景观学系/高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室/副教授/主要从事：城市景观规划设计教学、实践与研究（上海 200092）

宋岩/1990年生/男/内蒙古人/同济大学建筑与城市规划学院景观学系/风景园林学专业硕士生（上海 200092）

Biodiversity Design for Urban Parks

WANG Min SONG Yan

Facing the urban biodiversity loss and increased urban ecological crisis, the planning and construction of habitat diversity - the carrier of biodiversity - is one of the key technologies to achieve the regeneration of urban biodiversity. After identifying the basic elements of habitat units in urban parks, this paper discusses urban park biodiversity assessment methods based on habitat units and analyzes park habitat’s eco-disturbance from recreation activities and the partition management strategies. Based on four typical cases study of Back Bay Fens, Brooklyn Bridge Park, Miller Ecological Park and Saint Louis Forest Park, four main habitats in urban parks are discussed to conclude the main points for habitat heterogeneity design, construction and management, including urban saltwater marsh habitat, urban shallow water (freshwater marsh) habitat, urban prairie habitat, and urban forest habitats. At the end of the paper, the framework of biodiversity design for urban parks is proposed from the aspects of general design process and critical design control indicators based on the classification system of habitat unit.

Biodiversity Protection; Biodiversity Design; Habitat Unit; Habitat Heterogeneity

国家科技部十二五科技支撑计划“城镇群高密度空间效能优化关键技术研究”（2012BAJ 15B03）；高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室“高密度城区生物多样性框架研究”（20140101）资助

X176

A

1673-1530（2014）01-0047-06

2014-01-17

修回日期：2014-02-16