基于生物多样性的城市草本植物群落景观设计方法探究

2019-10-24吴军

智能建筑与智慧城市 2019年10期

吴军

（苏州大学）

1 引言

生物多样性是人类赖以生存的物质基础，也是城市生存的根本条件，它对维持区域和城市的生态平衡、可持续发展具有十分重要的意义[1]。在新的城市设计风潮下，重新思考人类与自然的关系和人类与动植物的关系，在设计中遵循景观不仅是为了人类而设计，也是为了城市环境中的动植物而设计的。目前，许多城市为了追求景观效果，同时缺失动植物生境和植物群落营造技术，只为追求某一季的观赏效果而使用单一品种，在单纯的大面积的色块种植的同时，不仅导致了极高的养护成本，更是忽略了城市中本土植物资源的使用，以及城市生态系统和生物多样性的构建。

草本植物群落是城市植物景观的基本组成单位。单位面积内，除草本植物本身的物种丰富度远高于乔木和灌木外，其所支持的生物物种的丰富度也远高于乔木和灌木群落，草本植物群落具有调节气温、增加湿度、吸收二氧化碳、释放氧气等生态功能，草本植物群落景观在改善城市微气候、保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、减少温室气体排放等方面具有重要的环境保护意义[2]。因此草本植物群落景观设计手法是否科学，植物群落结构配置是否合理、植物品种的选择是否恰当等，这些因素都会直接影响到城市植物多样性的保护、城市绿地景观的稳定性和植物群落生态效益的发挥。

2 草本植物群落景观的概念

在过去的几十年里，生态科学的发展革新了人们对植物的认知：理解植物在自然、半自然乃至人工群落中生长、竞争与繁衍的方式，以及植物在整个过程中如何受环境压力与干扰因素的影响[3]，由此产生了以生态学为导向，结合美学、园艺学、景观设计学等学科来成功营造稳定、可持续的草本植物群落的理念，这一理念要求在充分了解多年生草本植物的生态学习性和生物学特性的基础上，运用科学的手法来合理的配置各种草本植物，形成具备生态性及可持续性、景观美学性和具有一定社会价值的草本植物群落景观。天然植物群落是物竞天择的结果，或是由附近植物的种子生长而来，或是由相邻植物群落扩展而来。对于一棵幼嫩的植株来说，长至成熟的过程可谓危险重重，事实上大部分植物正是在这期间被自然淘汰的[4]。基于这一认知，如何正确认识植物群落中各种植物之间的相互关系和影响及植物群落如何应对周围的环境成为了当下景观设计师们能否成功营建持续稳定的城市植物景观的关键。然而在城市快速发展的今天，景观设计师们普遍养成了急于求成的心理，人们更希望运用那些在短时间内通过简单的设计就可以形成一定景观效果的植物，这是导致目前城市植物设计千篇一律的主要原因；同时，相关领域内的研究者们往往只专注于自己领域内的研究，如园艺学家们往往只关注于植物的各种形状及表现，通过短时间内的研究就做出结论而非从长期的生态学角度进行观察判断，生态学家们更多的关注于大尺度区域内的植物对环境的影响，但很少关注植物的个体，不愿去了解单一物种的特征，同时也不愿将其所在的整个植物群落作为生命有机体来看待。景观设计师的加入，给城市草本植物景观种植设计的研究注入了新的动力，注重植物群落稳定性的营造和城市生物多样性的保护。

3 基于生物群落多样性的城市草本植物群落景观的功能

3.1 城市植物多样性的保护和利用

城市的发展与建设对城市的植被系统造成了严重的破坏，增加建筑物和其他硬质地面，压缩了动植物的生存空间，同时人类根据自己的意愿，盲目的选择种植在城市中的植物种类，使得许多原本生存在城市中的植被类型大量减少。根据数据显示，在发达国家的一些城市边缘的植物种类每平方千米减少400种以上，在欧洲中部城市的市中心植物种类每平方千米少50种[5]。在中国，这一现象更为严重，由于长期的无意识的规划与设计及人们审美观念的单一等等导致城市绿化演变为了简单的乔木和灌木绿篱的组合搭配。大量的植被类型的消失意味着城市植物多样性的降低，进而导致城市野生动物栖息地的破坏，城市生态系统的稳定性降低。人们越来越意识到城市中的植物设计不仅要为人类服务，也要为生活在其中的野生动物服务，这种意识首先出现在小国之中，因为那里没有大片的土地，人类必须和自然分享同一片土地。的确对于许多大型野生动物来说城市密集的人口很难给它们提供合适的栖息地，但如果拥有足够的食物和栖息地，这对于许多小动物来说并不是问题，例如无脊椎动物，小型哺乳动物，爬行动物，两栖动物和许多鸟类。目前有许多人都认可了这样一种意识，但他们的这种意识却忽略了植物设计所应体现的美观，设计师缺乏相应的植物设计方法，并且热衷于尝试教育人们去喜欢这种单一的设计而不是改变自己的设计方式，这也是导致我们的城市植物设计过于单一的原因之一。

在现代园林景观设计中，麦克哈格（Ian McHarg）认为景观应由“仿生”向生态自然拓展，而在综合性生态规划思想指导下的生态园林城市建设，丰富植物的多样性显得尤为重要[6]。自然界中草本植物的种类十分丰富，远远高于其他物种，在植物设计中更多的使用草本植物能够有效的增加城市中的植物多样性，更加丰富的植物多样性则可以有效的支撑起城市生物多样性的发展。因此多年生草本植物群落景观设计将成为提高城市生物多样性的一种有效途径。

3.2 海绵城市建设的景观化途径

海绵城市的研究与建设目前正如火如荼的在我国各地城市进行当中，相关的政府文件及理论指导也已颁布，城市水管理是海绵城市建设的重要目标，而海绵城市建设的景观化途径是实现这一目标的方法之一。植草沟作为一种常见的海绵城市开发措施，主要应用于道路沿线，一般靠重力流收集雨水，并通过截留、入渗、沉淀、过滤、植物吸收及生物降解等作用，达到雨水径流削减和污染控制的目的[7]。在植草沟的植物材料选择中，要求植物既能够耐短时间内的水涝，又能承受一定程度的干旱土壤环境。经过筛选与实践检验，耐受性较强的草本植物成为了植草沟设计中的主要植物。雨水花园也是城市可持续雨洪管理的景观化方法之一，雨水花园中通过精心设计的植物群落来拦截、贮存和净化城市地表径流，除此之外，这一植物群落的营造还要求发挥可持续性的观赏价值，并且能够提高植物多样性，降低养护管理的成本。低影响开发绿色雨水设施同样是海绵城市建设的重要途径，低影响开发绿色雨水设施在建设过程中需要因地制宜，结合具体的城市环境，草本植物是绿色雨水设施的重要组成因素，是保证绿色雨水基础设施可以维持长期功能的关键，考虑水分、淹没时间、场地限制等因素，合理的配置草本植物，从而起到控制雨水径流和净化水质的作用。草本植物的耐受性强，其根系具有吸附土壤中的重金属离子的能力，可以起到过滤城市雨水的作用，因为草本植物的这些特点使其在海绵城市的建设中备受关注。而基于新自然主义的多年生草本植物群落景观是以生态为导向，在注重运用草本植物本身的特点的基础上，通过艺术的手法来营造多年生草本植物群落景观的，除了符合海绵城市的建设要求外，还可以提供持续的丰富的具有季节变化的植物群落景观。由此可见新自然主义多年生草本植物群落景观将在我国的海绵城市建设浪潮中大有发挥。

3.3 为美丽中国建设服务

美丽中国建设要求人与自然和谐、平等共处的理念已经逐渐的深入人心，而且人们对其生存的环境质量和生活质量提出了更高的要求。20世纪70年代以来的英国城市自然运动推动了英国从单一的以常绿植物为主的城市植物设计向精细的运用具有丰富色彩的花境式植物设计发展，并最终形成了现在的以生态为导向的草本植物群落景观设计，证明了单一的以常绿植物为主的城市植物设计不能满足现在城市和生态发展的要求。另一方面城市化的快速发展，人为的破坏了城市原生植被的完整性，割裂了城市中各种生物赖以生存的生态廊道。目前城市绿色基础设施的理念开始在城市的建设过程中扮演起重要的角色，绿色基础设施是指一个相互联系的绿色空间网络，由各种开敞空间和自然区域组成，包括绿道、湿地、雨水花园、森林、乡土植被等，这些要素组成一个相互联系、有机统一的网络系统。该系统可为野生动物迁徙和生态过程提供起点和终点。要使这些绿色网络系统有效的发挥作用，新自然主义多年生草本植物群落景观将成为必不可少的手段，新自然主义多年生草本植物群落景观以提高城市植物多样性为目标，利用园艺学、艺术学、群落生态学及景观设计学等多学科的交叉综合，来重新定义植物群落景观设计，在提高城市植物设计美观度的同时，也能够修复受损的城市生态廊道。如城市发展中遗留下的大片棕地，城市废弃地，屋顶花园等。其在城市中的应用形式多种多样，可以用来代替城市中的修剪平整的草坪、绿地林下空间中一层不变的灌木绿篱、道路隔离带中大面积的色彩拼凑的花境等，相比于这些传统的植物种植方式，新自然主义多年生草本植物群落景观可以支持更多的生物多样性，做到城市中的植物设计不仅是为了生活在其中的人类也是为了生活在其中的各种动物微生物而设计的。这一植物设计方法符合我国在生态文明建设中提出的美丽中国建设的理念，是这一理念的实现方法之一。

4 草本植物群落景观典型案例分析

高线公园（High Line Park）是一个位于纽约曼哈顿中城西侧的线型空中花园。原是1930年修建的一条连接肉类加工区和三十四街的哈德逊港口的铁路货运专用线，后于1980年功成身退，一度面临拆迁危险。在纽约FHL组织的大力保护下，高线终于存活了下来，并建成了独具特色的空中花园走廊，为纽约赢得了巨大的社会经济效益，成为国际设计和旧物重建的典范[8]。高线公园是一个回收利用高架铁路建成新的城市公园的先例，促进了生态可持续发展，城市更新和改造再利用的适时原则。保护与创新相结合，建立了一个栖息地、野生动物和人共用的城市走廊。这段土地经历了铁路时期（1847-1980）、荒废时期（1980-2005）以及重建时期（2006至今），如今迎来新的生命和活力。

4.1 用地现状

高线公园（High Line Park）是一个位于纽约曼哈顿中城西侧的线型空中花园。高线公园项目总面积2.87hm²，横跨22个街区，总长度2.3km。高线上土壤的pH值约为7.1～7.5，土壤平均厚度为38cm，纽约市年降水量为1063mm/a，URDA 为 7a/7b[9]。

4.2 设计策略

设计者从这种自然中获得灵感，创造出“自然－人工”（Argri-Tecture），在这里自然与人工：象征自然的乡土杂草与代表人工的铺地相互交融。从100%的铺地到100%的绿化，公园的硬质铺装和绿化摈弃了传统园林景观中道路与绿化全然对立的模式，彼此相互融合，这种质朴的铺装划分不仅使空间颇具亲和力，而且最大限度地满足了不同区域的功能要求(见图1)。为使用者们带来了丰富的空间体验。结合高线周边的土地利用现状，景观设计师旨在将这条曾经非常重要的城市运输线转变成后工业时代的休闲空间，创造“高线之美”。对如此大规模的原生生态系统进行改造是一项十分艰巨的任务，其改造宗旨为：要让其继续保持自然生长的野生生存状态，尽量隐藏“经过设计”的迹象（见图 2）。

图1 高线公园植物设计手稿

图2 高线公园上的“植-筑”景观

4.3 植物品种

Oudolf试图对原生生态环境进行模仿和再现。原生植物是高线植物景观设计的灵感来源。设计中选择了其中的20种原生植物进行保护并将其保留在原有位置，高线公园上因为土壤瘠薄，土壤环境恶劣，所使用的植物品种需要进行仔细的筛选，多年生草本植物对于这一环境有很好的适应性，因此高线公园上使用了大量的多年生草本植物经过精心的设计后来进行植物群落的营造。最终确定在高线公园上所运用的植物种类达到210种[10]（见表1～表4）。这些植物所形成的群落景观可以保证高线公园上一年四季都有不同的景色，在春夏季节开花植物群落可以营造出一番色彩丰富的自然景观，即使到了秋冬季节，因为选用的植物都具有坚韧的质地，其地上部分虽然枯黄但依然矗立，体现出了自然的野趣。通过植物群落的混合以建立一个本土化、富有弹性、维护成本低和能够在现有基础上自播繁衍的景观（见图 3）。

4.4 景观效果和生态效益

在高线公园的植物设计中Piet Oudolf运用新自然主义设计的理念，尊重场地上的原生植物结合本土植物和外来植物一起成功营造了多种多样的植物群落，使其形成浑然一体的景观效果，展现出了具有自然野趣且富有变化的四季景观（见图4）。

运用大量经过精心设计的植物群落的组合，通过精妙的植物组团之间的重复和对比形成了蜿蜒流动的植物群落，在高线公园中，植物种植是混杂无序的，其形成的景观更像是一幅美丽的自然风景画，而不是一个巧妙的植物排列。这些引人入胜的自然景观中所包含的柔软的植物，复杂的色彩和周围的钢筋混凝土大厦及锈迹斑斑的铁轨形成了鲜明的对比。而这些元素组合所形成的流动性的线性空间就像在叙述一个美妙的故事一样不停的变换，小乔木和灌木的搭配形成了围合的封闭空间，而草本植物种类的增加，创造了大量的半开放和开放空间，给人们带来非同一般的景观体验。

表1 高线公园上耐瘠薄的浅根性植物

表2 高线公园上耐旱、抗寒植物

表3 高线公园上的美国乡土植物

Oudolf希望赋予高线公园中的植物群落以智力，比如其中的多年生草本植物群落，在开花前，其具有坚韧的质地和分明的结构，开花时具有鲜艳的色彩，衰败时其枝叶可以作为动物的食物，这一系列的过程都是由植物群落本身自发完成的，并不需要过多的人为干预，随着时间的推移，植物群落会自发的扩张和演替，高线公园中的植物多样性不断提高，在丰富季相演绎的同时，逐步促进较稳定的生态群落的形成，最终建立处于动态平衡的植物生态群落。

5 苏州新自然主义多年生草本植物群落景观的营造

5.1 用地现状

试验用地位于苏州大学建筑学院园艺学实践基地内，用地西侧为学校建设用地，南侧临学校园路，用地原为园艺专业花境实践用地，场地内面临的主要问题包括：

①受学校建设用地内生长的芦苇群落的影响，其根茎已蔓延到试验用地内，在夏季芦苇生长发育的时期，会对本实验用地造成影响，

表4 高线公园上的非原生适生植物及长花期植物

图3 高线公园原生植物夏冬季景观

图4 高线公园夏秋季节植物群落景观

②本实验用地在更早以前为农业用地，土壤中农用化肥的含量依然较高，重金属离子和N、P、K等元素的含量超标。

③因此试验用地已荒置一段时间，用地内杂草丛生，主要杂草有菟丝子、加拿大一枝黄花等。

5.2 设计方法

本次种植试验采用oudolf的艺术生态混植法，以自然、艺术和时间为核心理念。采用分层叠加的设计手法，将紫松果菊（Echinacea purpureaLinn. Moench）和美国薄荷（Monarda didyma L.）等具有鲜艳色彩和明显结构特征的植物作为主要植物，将千屈菜（Lythrum salicaria L.）、重金柳枝稷（Panicumvirgatum‘Heavy Metal’）、墨西哥羽毛草（Stipa tenuissima）、大布尼狼尾草（pennium orientale‘Tall'）等作为基调植物，以鼠尾草（Saiviaofficinalis）、美丽月见草（Oenothera speciosa）等为自发性植物来构建整个植物群落，强调场地与自然的有机结合，营造出一个随季节变化而变化的动态的植物群落景观，在试验中保留了大部分原有的野生植物如美丽月见草（Oenothera speciosa）、日光菊（Heliopsis helianthoides）等，还从颜色、质感等方面挑选了耐受性强、适应性、多样性强和具有季节性变化的植物，例如鼠尾草（Saiviaofficinalis）、柳叶马鞭草（Verbena bonariensis）、美国薄荷（Monarda didyma L.）等，这些植物大都引自草原或者其它恶劣的气候环境[11]。这些植物随着季节的变化而呈现出不同的形态，从萌芽，绽放，直到枯亡，这种四季交替、生老病死则正是大自然的魅力所在。在整个设计过程中作则也会跟踪不能适应环境的植物品种，将其清除掉并替换上其他能够适应的品种[12]（见图5、图6）。

5.3 植物选择

在植物的选择上除了参照Oudolf的植物选择方法，也根据苏州本地的自然状况和人们的审美喜好适当选种本地植物品种（见表5）。

5.4 前期准备

1）整地

在试验区域将土壤深挖50cm左右进行翻土，将大土块敲碎，并及时清涂杂草、石块和其他垃圾。将对土壤有特殊要求的植物种植范围内的土壤进行换土。在土壤翻松后，加入适量有机肥等拌匀、细翻。然后将土壤的表面整平。另外，对于一些根蘖性、蔓延性强的植物如美丽月见草等在种植团块的边缘挖沟，埋入砖等硬质隔离以防影响其他植物生长。

2）放线

图5 新自然主义多年生草本植物群落景观设计图

图6 新自然主义多年生草本植物群落生长情况监测

根据绘制好的种植平面图按比例将植物群落设计平面放样到地面上。用网格法放线，在图纸上找出一个固定点，按一定间距在图纸上画出网格（在横向上以3m或5m为间距，在纵向上以lm为间距），然后再实地按比例先将方格网放样到种植床中，然后依据方格网，用细沙等将各个植物团块的外轮廓放样到种植床。

3）确定种植间距

对长势较高的竖线条植物如柳叶马鞭草（Verbena bonariensis）、天蓝鼠尾草（Saiviaofficinalis）、毛地黄（Penstemon laevigatus subsp. digitalis）等的种植间距按照其成熟高度的1/4来确定。高的丛生花卉如美国薄荷（Monarda didyma L.）、日光菊（Heliopsis helianthoides）等的种植间距按照它们成熟高度的1/2来确定。较低矮的水平线条花卉如宿根天人菊（Gaillardia aristata Pursh.）、八宝景天（Hylotelephium erythrostictum）等的种植间距为按照他们的成熟高度来确定。对于高度难以确定的植物根据其在植物群落中所处的位置大致确定它们的种植间距。种植在前缘、高度在0.3m以下的植物，其种植间距一般为0.2—0.3m。中等尺寸的植物种植间距为0.4—0.5m。株型较大的植物如观赏草、美人蕉等种植间距为0.5—0.7m，多数宿根花卉则以0.35—0.45m为种植间距。

4）按顺序种植

遵循先后顺序种植确定各个团块中需要种植的植物材料，在每个团块中放置一株植物或插上写有植物名称的牌子，指导工人种植。之后遵循先后顺序种植，首先种植基调植物，如先种植其中的灌木、大型观赏草等。因为这要挖掘较大的种植穴，先种植它们，就可避免从穴中挖出的土壤毁坏旁边的植物。然后按照一定的顺序从左往右依次种植其他的植物。基调植物与主体植物之间需要预留30cm～50cm的小通道，以便日后养护花境。

5.5 清理现场

待植物种植完成后，将施工现场修剪下来的枝条、清理出的草根和石块、多余的植物材料清理十净，保持植物群落所在的环境整洁。

6 结语

本次实证研究从色彩、形态、质地等多个方面选择了28种植物，采用Piet Oudlof的艺术生态混植法，进行了植物种植试验，通过一年多的观察与记录得出，植物整体长势良好，四季变化明显，建植与养护管理成本低，植物多样性丰富，形成了较为稳定的草本植物群落景观（见图7）。对于本次的植物群落种植试验来说，设计上做到周全的考虑是比较容易的，但在实践中却很难达到平衡。因为对于植物景观设计者来说，必须对植物的生长习性，各生长阶段的性状表现都十分了解才能做到对植物群落生长的完全把控[13]。本次实验的不足之处在于未能使用相关的本土多年生草本植物品种进行新自然主义多年生草本植物群落景观营造，因此在设计中仍然从国外常用的多年生草本植物中进行筛选，选择适合在苏州栽培且已有种植历史的植物品种，此做法的优点在于可以加快设计进程，能够迅速形成具有可持续性、稳定的多年生草本植物群落景观，但缺乏地域特色。这一问题的原因在于国内目前缺少相关的多年生草本植物引种、驯化、繁殖和培育的实践，而本次研究的时间有限，未能在草本植物的开发与利用上取得有效成果。