定量调研方法在城市公园景观优化中的应用——以福州左海公园为例

张育茂 张春英 李圣岚 江璐妍

(福建农林大学 艺术学院 园林学院(合署)，福建 福州 350002)

近年来，风景园林专业飞速发展，所用的技术与工具也在不断优化，包括各类环境因子的检测仪器也在不断精确化、普及化。精密的物质检测分析仪器不再是遥不可及，信息获取的渠道变得更丰富。当前风景园林、城乡规划等领域的研究大多是依赖设计师的洞察力、逻辑判断能力的定性分析方法[1]，相对而言，风景园林专业中设计的科学性、合理性、切合度等问题更依赖于设计师团队的分析能力[2]。更甚的是，现在存在设计与场地分离的现象，设计师通过他人对场地调研的描述从而得到关于场地的二手资料，信息传达的准确性得不到保证，这样得到的设计方案质量也就无法保障。而定量化调查将定性的问题描述变成定量的数据结果，保证信息传递的不变，结合传统的定性调查，能够做出更加契合场地实际情况的方案。

环境可以视为一个系统，任意的场地都可以视为各环境要素的集合体[3]，这样，我们就可以人为地筛选景观规划与设计中所需要考虑的要素及其对场地整体环境的正负面影响能力。利用定量化方法就能轻易调查并分析所需要素的具体信息。定量化调查方法主要是利用便宜工具得出客观准确的结果，减少设计师亲身参与实地调查的依赖度，解放更多时间用于创新设计。利用定量化调查方法更准确详实、更科学合理的优势可以有效掌握公园生态系统各环境要素的现状以及判断其演变趋势，从而提出更切合场地实际情况的优化策略。调查时所获得的任何内容都可能成为景观规划与设计的依据[4]，因此在调查过程中，要时刻强调调查内容的全面性和条理性，其目的是使生态优化设计始终建立在尊重原有生态系统的基础上而得到不断深入[5]。在这样的前提下，利用定量调查方法比起定性的调查方法可以更快捷、更准确地得出场地数据，进而依照数据分析场地。

本研究以福州左海公园为例，通过定量化前期调查为公园生态优化设计奠定设计基础。福州左海公园历来是周边居民的休闲乐土，因此其生态环境质量关乎大量市民的身心健康。公园生态优化设计基于对公园宏观、中观以及微观三个层面信息的调查，找出公园生态环境的关键性问题并藉此做针对性优化设计。

1 研究区域概况

福州左海公园于1990年兴建，是福州唯一的游乐公园，聚集了大量的人气。公园位于福州市鼓楼区西北侧，是福州市区面积最大的公园，又与西湖公园紧密相连，二者构成了福州市中心地区最大的休闲绿地，服务半径覆盖整个鼓楼区；并且二湖相通，是福州最大的城市内湖，是满足市民亲水要求的重要滨水空间。因此，“大西湖”的生态环境质量关乎广大市民的生存质量，更是福州“山、水、城”景观格局的重点所在。

而今左海公园的游乐设施大都老旧，逐渐“冷清”，公园开始入不敷出，日常维护也处于半瘫痪状态，以致环境恶化。恰逢福州市政府环境政策扶持，有意出台公园的更新计划，基于此，建议改造公园的同时应融入生态优化设计，以提升公园生态环境。

2 方法与内容

整个公园的生态环境可以看作是一个完整的系统，包含各个环境要素。因而通过宏观、中观、微观三个层面分层次、分类别地收集复杂的场地信息更为科学合理，进而保证优化设计所需信息。宏观尺度主要调查场地的生态系统类型、植被类型、土壤类型、土地利用类型及其组合的结构；中观尺度主要调查场地内的动植物资源，包括动植物的种类、数量、生长量、栖息地现状等；微观尺度则调查水质(参考国家五类水标准)、土壤理化性质(参考林地土壤调查)等。

3 结果与分析

3.1 植物群落调查结果与分析

在一定空间内有规律地聚居在一起的植物为植物群落，而某一区域内植物群落的总和称为植被。植被是地表环境中能量的流动和物质循环的重要环节[6]，因此，植物群落对于生态环境的协调优化有着重要作用。

根据森林群落调查的方法，以样方法为主，辅以目测估计法，将乔灌草分层调查，分别在左海公园划定的“较大”区域内随机设置面积为10m×10m的样方3个，记录植物属性相关指标。这些指标包括乔木(胸径≥4 cm)的树种品类、胸径(1.3m 处)、树高、株数等信息；而后在每个乔木样地内再设置一个5m×5m的小样方，记录灌木层植物的种名、多度、高度等信息；再在每个灌木样地内取出一个1m×1m的更小样方，记录其草本植物的品类、平均密度、高度、相对多度等信息。

调查记录整合结果(三个样方调查结果按层次已整合在同一个表中)如下：乔木大都长势优良，又以小叶榕为最，原冠幅在600—800cm在短短数年已经有1 000cm以上，乔木之间枝干交错，形成浓荫层盖，遮挡阳光，导致其他多种植物的萧条(如石楠、桂花、小叶榄仁等小乔木大都不复繁盛，大面积落叶)。在建园至今近30年的考验中充分筛选了其乔木品种的适地性，又以小叶榕、樟树(取样范围外)以及黄葛树长势最好。因此，乔木需要的优化仅仅是修枝整形，管理养护，营造雅致树下空间(详见表1)。而灌木与草本则因乔木层茂盛而阳光减少，导致大部分灌木生长状况不佳，除女贞、茉莉等生命力较为旺盛或阴生植物存活，其余花叶灌木多已死亡，只剩枯枝烂叶。而部分适应阴生的植物(如瓶尔小草、黄鹌菜、铁线蕨、马蹄金、狗牙根等)则竞争到更多的生存空间，加之缺少人为的干涉，其草种散布，四处“争夺”生存空间，如狗牙根就成片蔓延，而铁线蕨、黄鹌菜、翅果菊、瓶尔小草等则是参杂其间，更有如黄葛树幼苗一般由乔木种子发芽生长而来，更添“混乱”，因而呈现出杂乱不堪、荒野凌乱的气象(详见表2、表3)。另一方面，水生草本植物的生长状况大都不佳，如鸢尾、菖蒲等品相极差，烂叶极多，芦苇、旱伞草、香菇草等又竞势而起(详见表5)，“霸占”局部水域。其结果便是福州本土草本缺乏限制，跨区域疯长，而景观草本(多为外来种)则竞争力较弱，生存空间遭到压缩。而被践踏的部分又土壤裸露，土质夯实，百草不生。

表1乔木和藤本

表2灌木

表3草本

3.2 水样分析

水体采用布点采样法。考虑左海公园水面较广，将其虚分成11个小区块，再在每个小区域内随机选择50cm深度水体取样点(根据实地取样条件，取样点位置略微靠近湖岸、桥边等，降低取样难度)，如在进水口水闸附近设取样点，获取湖水的进水质量；对游船码头和亲水步道附近水体取样，以检测公园亲水区域内水质状况及其是否影响人体健康等。

水质检测指标主要参考国家环境保护总局与国家质量监督检验检疫总局发出的五类水标准，并主要通过本校生态学院相关仪器进行检测。其中部分指标在现场就可以完成

检测，诸如pH、水温等利用pH试纸、温度计等轻便仪器就能测出；至于颜色、浑浊度、气味等则主要依据观察法调查，人为判断，由调查员共同商定检测结果。当然对于DO、浊度、总氮等理化性质主要依靠实验室大型检测仪器分析，比如以有机碳分析仪来检测TOC总量。

图1、表4、表5分别为取样点分布图、检测结果以及调查样表。按照检测结果，比对五类水标准，不难发现左海公园部分水体有一定程度的污染：总氮的检测结果11处有7处超标，甚至其中有一处严重超标，是国家五类水标准的2倍，达到4.254 mg·L-1；还有铁元素亦是7处超标；锰元素5处超标；硼元素、钡元素、钛元素全部超标。不过这些超标的指标中只有总氮超出较多，其他几项都属于微量超标，数值上大都趋近于第五类水标准值。结合湿地调查时现场检测结果：11处水体取样处pH值都在5.5到6.0之间波动，水质偏酸性；水生植物少数优势种蔓延，多数生长不佳；据BOD数据可知，水体溶氧量在60%到100%不等，因取样水质差异而起伏较大，3号水样溶氧量最低仅有65%，而位于湖心广阔水域处的6号、7号水样则能达到101%、109%的高值，其余样本多在80左右(详见表4)。

图1 左海水样、土样调查取样点

表4左海水质元素检测结果

注：报告编号(Report ID)：20180410-100

表格数据为节选，删除了部分极微量元素，不影响分析结果

表5水域实地调查结果

注：采样时间：20180409；天气：晴；气温：12—26℃；风力：≤ 2级；风向：东南风；压强：1 018hPa

参考以上结果，可在左海中找到水体严重富营养化区域及其他被污染区域。根据实际调查的结果，发现水体富营养化区域属于水生植物密集区域，依靠湖底淤泥疯长成片，并且因缺少养护导致水体流动极缓，导致现状为一角死水，有轻微恶臭，水体浑浊，水生动物匿迹。

3.3 土质分析

福州左海公园作为城市中心的公园之一，虽然缺乏养护，但环境保持较为洁净，未出现白色污染或化学污染等严重破坏现象，但植物生长状况优劣不一，土质存在差异，包括部分外来土是建筑渣土，影响植物生长。鉴于此，对左海土壤质量的物理性质进行调查，采用环刀法取地下30cm和60 cm左右土样4份(两个位置，每个位置取30和60cm深度土样，位置见图1)，并借助学校实验室检测分析。主要选择了土壤容重、最大持水量、毛管持水量、田间持水量、非毛管孔隙、毛管孔隙、总孔隙度等与植物生长密切相关的指标[7]。

根据实验室回馈的数据制成图表(图2)，查看图表反映的土质状况，推断应有的土质表象，比对研究区域该块土壤的现状问题以及植物生长状况，其结果基本吻合，可以推测其检测报告基本合理。比对数据可得左海公园土质状况：1号样是1号取样位置30cm深度土样，土壤容重过大，达到1.501 755 g·cm-3，最大持水量与田间持水量都较低，非毛管孔隙度与总孔隙度低下，说明土壤孔隙度较小，土壤夯实，通气性差，蓄水性弱；2号样是1号取样位置60cm深度土样，其比1号样情况稍好，土壤容重偏大，约有1.2 g·cm-3，最大持水量与田间持水量高于1号样，分别为381.941 021 g/kg、298.701 298 7 g/kg，但非毛管孔隙度、毛管持水量低下，分别只有7.7%、39.561%，总孔隙度与1号样相仿，都在47%，不利于土壤储水；3号样是2号取样点30cm深度土样，土壤容重约为1 g·cm-3，而最大持水量较之1号样上涨到490.863 333 g/kg，毛管持水量涨至343.144 764 2g/kg，非毛管孔隙度飞跃至16.2%，其物理性质总体上呈现良好状况；4号样是2号取样点60cm深度土样，是最优土样，其中土壤容重0.969 84 g·cm-3，土壤质量含水量388.888 888 9 g/kg，最大持水量633.259 094 3 g/kg，毛管持水量419.821 826 3 g/kg，田间持水量388.888 888 9 g/kg，非毛管孔隙度与总孔隙度分别达到20.7 %、61.416 %。然而，参考林业用地土壤物理性质标准，左海公园的土壤状况并不让人满意。土壤孔隙是土壤含水的重要位置，是保障植物根系吸收和土壤蒸发的水分来源。林木所在土壤的总孔隙度在52%—60%时生长最佳, 非毛管孔隙度10 %以上, 植物能保持正常生长，若能达到20%—50 %则更为有利。并且土壤各因子间是相互作用的，如总孔隙度越大毛管持水量也越大，因此左海公园的土壤质量有待提高[8-9]。

图2 左海公园土壤检测图表

3.4 空气质量调查与分析

一定面积的生态设计可以达到改善局部区域小气候的效果，因此，设计师在设计之初就要对研究区域的空气质量有所了解，清楚地知道空气中各项指标的变化趋势，判断其变化的原因，对症设计，达到生态治理。

空气质量指数AQI主要参考中国及美国两个标准。中国标准按照2016年1月1日实行的国家标准GB 3095-2012《环境空气质量标准》，由CO、PM2.5和O3等10个指标计算而来；美国标准则是2011沿用至今的由SO2、PM10和PM2.5等8个指标计算得来。其中中国标准的AQI值在低于200时存在一定问题，主要原因是中国的PM2.5 24h平均浓度限值评定标准较宽松；而美国标准对颗粒物的分级浓度限值随着空气质量标准的修订和相关健康风险评价以及美国空气质量实际情况的研究成果而不断更新且越来越严格。[10]

福州市平均空气质量一直以来都相对优异，宜居。调研三月份到六月份每天左海公园空气质量并记录(如图3为4月1日至30日空气质量变化)，主要以左海公园附近的杨桥西路气象站的监测数据为准。从统计情况来看,左海公园所在区域AQI指数参照中国标准最高峰值在100左右，属于良好范畴，甚至大部分时间都处于优，属于基本无污染状态；然而参考美国标准，峰值则能达到160左右，在中度污染范围。查看半年来的AQI指数记录，按中国标准大都处在优级别，而美国标准则大部分时段处在良级别，偶尔甚至波动到中级别。AQI指数一定程度上可以代表其他污染指数的情状，但部分指标诸如PM2.5、PM10等对人体影响明显的仍然具备观察价值。参考国家环境标准发现，虽然存在一定的波动，但都在优良级别，除了少数天气或其他原因导致不宜出行，多数时间的数值都表明福州左海公园空气质量属于生活合理范围内，不过仍然存在一定的优化空间。

注：图引用于绿色呼吸网站(www.pm23.com)

图3左海公园空气质量检测结果

3.5 福州风道规划及其影响

福州风道规划包括“一轴”“十廊”“一门”以及“多点”。左海公园属于福州通风格局规划中的“多点”(指城市降温节点，如大腹山、西湖公园、高盖山等)的范围，既是福州规划中的数个冷源之一，更是福州市区总体绿地系统的重要生态源地之一，对其有极高的绿地率要求，并且还要形成林内空隙，不影响风道疏通。

福州左海公园的风因子信息受城市的风道规划影响较大。本次调研在左海公园内选择26各代表性点位(通过平面与实地调查，选择左海公园风力风向发生变化或不同于他处的地方)，利用风速仪检测每个点位的风力风速与风向偏角度数，最后对比各点位风因子信息与通过资料查阅得到的公园的风力、风向等结果大致相同。由于调研的时间在春夏之交，检测结果多为东南风，风力在1级到2级左右，属于舒适宜人的自然风级别，总体上符合该线风道规划的结果，只有少部分林下空间风力较低，以及少数位置受建筑影响导致风向有异。

3.6 动物及其栖息地调查分析

福州左海公园内孔雀园濒临倒闭，动物稀少。除此之外，其他陆生动物亦是稀少，鱼类以及鸟类濒临绝迹，残存的鱼、鸟大都是环境适应能力较强的品类。生态规划的内容应当包括动物栖息地的重建，因此对于为数不多的动物，笔者也做了观测调查，并记录动物的种类以及生活习性。根据统计，左海公园现存动物：水中主要有鲫鱼、鲤鱼等鱼类，陆地动物有隐纹花松鼠、青蛙等，空中主要有鸽子、黄嘴白鹭、麻雀等鸟类。

实地调查公园动物栖息地位置，结合查阅该动物的惊动距离、捕食范围等，发现公园动物稀少主要原因有：受水质影响，水生动物稀少，导致鸟类食谱内容少，不宜鸟类长居；公园以游乐为主题，道路四通八达，少有动物能在人类活动频繁区域保持安全感，不宜动物营巢生活；公园各类构筑设施遍布，区域划分明显，生物廊道网络破碎化，对陆生动物如松鼠等影响更为明显，大大限制了其活动取食范围。

4 结论与建议

4.1 结论

生态优化手段以加速推进环境自然演变为主要手段，促进土壤、动植物等环境因子变化的方向和速度[11]。每个场地生态优化涉及的环境因子不同，需要设计者详细把握所使用的手段及人为干扰场地生态系统演变的尺度，其中关系把控只有经验丰富者方能做到举重若轻，实地判断需要人为干涉而优化的部分环境。通过定量化调查，对各项常见环境因子量化分析，则能让设计者对场地的实际状况、生态问题及其程度的判断更加明晰，针对环境因子调查结果，判断环境问题，进而采取省时省力、巧妙合理的方式加以解决。

通过对福州左海公园的定量化调查分析，本设计将公园原本的“以人文本”服务宗旨，转变为兼顾其他生命存在的生态环境。尊重生命，追求不同生命存在的和谐相处，并结合工程措施，完善公园基础设施建设，提高为各类生命存在提供相应服务的能力，竭力谋求人与自然的共处共荣，维持人与自然耦合而成的生态系统的稳定，以期人与动物在公园能够各行其道而不相互干扰。

4.2 建议

公园的生态优化设计总体上针对公园现存的环境问题，遵从“更新不重建”的思路，避免出现“大拆大建”甚至重建等高成本、激烈的手段，而是以较小的改造成本，精细化、准确化，由点及面“温和”地完成公园环境的生态优化。

(1)依照公园水体的检测结果，调整公园湖水进出口高程，改变岸线流线，加大与西湖水体交流区域，疏通湖水循环；铲除部分水生植物，增植净水植物，增加水体溶氧量，降低水体富营养化程度，提升公园水质；增加一些有利水体增加溶氧量的设施，诸如喷水、水瀑布、曝气设施等构筑或机器。

(2)驳岸是公园的重要生态用地，连接水体与陆地，是多种动物的栖息地，其生态性关乎公园的生态安全[12]。依据调查的公园动物种类、栖息地范围以及各栖息地受人类干扰程度，查阅文献资料了解公园气候适宜的动植物，因地制宜构建其栖息地环境，营造安全、优渥、舒适的生活区域。以水陆两生植物营造驳岸栖息地，一方面可以降低对环境的干扰破坏，使驳岸能协调地融入公园自然生态过程[13]；另一方面则可以吸引动物来定居。同时针对各栖息地分割孤立的情况，结合公园现有设施条件，以屋顶花园、垂直绿化、道路架空或高架绿廊等方式构造立体式公园生物廊道网络，以增进公园的生态流状况。

(3)福州市区的内涝问题由来已久，而城市内湖是缓解水涝问题的重要渠道，通过合宜的雨洪管理措施收集雨水，则能把雨水变为天然水资源[14]。利用左海湖的广大水域空间，结合透水材料利用公园基础设施收集雨水，将涝水引入城市大型排水系统，缓解城市内涝问题，从而达到管控雨洪的目的。

(4)依据对公园土壤质量及植物生长情况的调查，在土壤孔隙度低、含水量少的区域移除不适应而导致生长不佳的植被，换成根系发达，适应性强的本土植种，从而降低植物养护成本，使土壤更疏松。通过改变植物配置、引进松土生物或增加肥沃覆土(湖泥)来调整土壤配比等方式，改善部分由建筑渣土填埋的区域，以此达到自然治理的目的，以较少的代价恢复公园土质健康。

(5)在植物更替时则考虑种植点的空气颗粒物浓度，以及所处公园方位、风向等信息，进而选择具备颗粒物吸附能力的植物，如悬铃木、构树、栓皮栎、杜仲、紫叶李和紫叶桃等；结合风因子信息，可以通过风道的合理优化，利用自然风稀释颗粒物浓度，以降低或维持空气中的颗粒物浓度，达到优化的效果。

(6)在人性化优化设计上，建议在规划设计时可考虑降低林地郁闭度，疏通林下空间，空出风道，将人群活动频繁区域引入风道路线中，以便增氧散热；公园风向明确，与福州两季风向保持同调，分别是夏季东南风、冬季东北风，因此公园内部厕所等建筑当设置于西侧为佳，香味植物则可植于上风向。考虑风力较低，沿下风向种植香味植物当保持一定间距，不宜过于密集导致异香浓郁，过犹不及，结合花化、彩化植物营造公园温馨的气氛环境。

场地调查是景观设计过程中的首要任务，生态优化是人为地引导或加速自然演化的过程，而不同场地的生态系统是复杂多样的，要通过景观手段达到优化生态系统的目的[15]，这就更需要一套完善的场地调研方法。本研究仅从风景园林专业角度出发，以景观生态学理论和知识为基础[16]，以福州左海公园为例探究定量化调研方法在该类项目中的作用及意义。