植物园——城市的地标和专用绿地

张 德 顺

陈陆琪瑶

李 科 科

姚 驰 远

城市的地标有很多类型，但真正象征一个城市上层建筑范畴的不外乎博物馆、图书馆、歌剧院和植物园四大内容。植物园是城市绿地体系的专用绿地类型，是一个城市生态系统服务功能发挥的引擎，是风景园林学与城市规划学、建筑学等学科融合发展的标志，是生态学、生物学、植物学、农学、林学、园艺学、医学科研水平的象征，是市民科技素养和文明程度的展现，更是一个城市文化的缩影，地域特征的外貌和历史气质的自然流露。植物园如此重要，那么它是如何演变的？主要构成是什么？如何规划？如何成为科学的平台、科普的场所、中外交流的桥梁和老少咸宜的乐园？如何引领城市绿化和种植设计水平的提高？本文从园林艺术景观演变、规划需要解决问题、元素核心构成、植物园规划的国内外蓝本等方面结合实际案例进行分析。

1 植物园的历史演变

根据世界知名植物园专家Ve r n o n Heywood的观点，植物园历史可以追溯到中国汉代的上林苑，其两千多年的历史可以被分为五个发展阶段[1-3]。

①史前至文艺复兴前：植物园雏形的出现；②16—17世纪：文艺复兴推动了植物园规划设计和园林艺术发展；③18世纪：植物分类学与古典园林的融合发展；④19世纪：科学与艺术融合成为植物园建设的范式；⑤20世纪以来：植物园成为科学内涵的载体和知识传播交流的平台。

2 植物园规划要解决的核心问题

植物园是一个城市的地标，是一种专用绿地类型但又不同于一般的城市绿地，它要解决的基本问题包括五方面的内容。

①植物园是一个科研教学的机构；②植物园是科学知识普及教育的场所；③植物园是国内外科技与文化交流的桥梁与纽带；④植物园是老少咸宜的乐园；⑤植物园是风景园林绿化素材的基因库。

图1 植物园规划需要解决的核心问题

图2 专业的规划设计知识体系

图3 A. Cronquist 被子植物系统进化图

图4 APG III被子植物系统发育关系图

作为一种专用绿地类型，植物园也具有园林绿地的通用特征。一个城市园林发展的水平是由生产性绿地的水平决定的，生产性绿地的水平是由植物园的水平决定的。没有了植物园，园林绿化就成为了无源之水、无本之木。植物园收集的植物种类是园林持续发展的基因库，植物配置是城市绿化种类结构的前瞻示范，专类园的意韵是地域文化展示的名片。

为了表达出上述功能，植物园规划设计要考虑的核心问题和表述的知识结构就应具有多样性和复杂性。植物园规划首先要有科学的分类系统，以此为结构框架服务植物科研，为收集、培育、保护的植物创造生境空间；在规划构思立意上要凸显区域植物和相近的植物区系的特征，将科技内涵渗透到植物景观中；植物园要体现植物科普示范展示功能，收集和展示各种活植物及标本，通过保证植物正常生长或完整储存的方式，供科学家、教育工作者和公众使用；植物园以区域植物为骨架，高观赏、高经济价值特色植物为支撑，结合地形变化，串联山体和水体，达成区域植物种类与园林类群结构配置和工程措施与生物措施的统一；科研、科普、游憩要寓教于乐、寓学于乐、寓知识于乐是提升科技认知、引导求新知识的独特平台[4-6]。其核心问题和规划设计知识框架见图1和图2。

3 植物园的核心构成

中国的古典园林可以解构成建筑、山水地形、植物种植和园路四个部分，城市绿地体系可以分类成公共绿地、居住区绿地、单位附属绿地、防护绿地、生产绿地以及风景林地等。那么植物园如何解构呢？一个植物园要发挥其科研、科普、游憩的基本功能，其应该解构为植物进化区、专类园区、温室展示区、科研中心、科普馆、植物收集区等组成部分，下面将逐一分述植物园的核心构成组分。

3.1 植物进化区

原始生命自形成以来，生命体开始沿着植物和动物两个方向不断地演化发展，形成适应不断变化的气候条件和生境条件的生命体。到现今地球生物圈各种生境中生活的30多万种高等植物、100多万种动物以及各种菌类、原核生物等，都经历了漫长的进化、演化历史。遵循着从低等到高等、水生到陆生、单细胞到多细胞的生物进化规律。经历了菌藻时代、裸蕨植物时代、蕨类植物时代、裸子植物时代和被子植物时代五个主要发展阶段[7-9]。

丰富多彩的被子植物是在植物园规划展示的核心内容，著名的分类进化系统有德国的恩格勒（Adolf Engler）系统、英国的哈钦松（John Hutehinson）系统、前苏联的塔赫他间（Armen Takhtajan）系统和美国的克朗奎斯特（Arhur John Cronquist）系统。传统上北方植物园规划多采用恩格勒系统，南方植物园规划多采用哈钦松系统，上海植物园、济南植物园、潍坊植物园规划时采用了克朗奎斯特分类系统（图3）[10]。

1998年以来，依据分子生物学数据构建的APG（Angiosperm Phylogeny Group）分类系统逐渐流行起来。为了加强新的科学知识的普及，跟踪国际植物学研究的最新动态，济南新的植物园在规划之时就采用了这一系统，其框架结构见图4[7-9]。

3.2 专类园区

植物专类园是植物园的重要组成部分，是展现植物园物种多样性，体现植物园特色的重要场所，也是进行科学研究及科普教育的重要基地。现存植物专类园种类繁多，可大致分为以下五类[11-13]：

①按植物分类系统（科、属、种）分类；②按原生生境分类；③按特定服务人群分类；④按照特殊区域或者特殊功能分类；⑤根据园林类型分类。

3.3 温室展示区

温室具有调控温度、湿度、光照、通风的闭合系统、有可以迅速提高温度的加热系统、夏季遮阳冬季保温的帘幕材料、灌溉施肥系统、二氧化碳气肥系统以及一系列检测温室内小气候条件的传感器和相应的计算机控制系统。总体而言它可以调控温度、湿度、光照、空气、二氧化碳浓度等几乎所有与园林植物生产相关的小气候因子。

以目前世界上最大的温室——新加坡滨海花园的玻璃温室为例，其设有两座独立结构以分别容纳干冷生物群落和湿冷生物群落。干燥温室“花之穹顶”再现地中海气候型，潮湿温室“云之森林”模拟热带高山地区的气候，展示着除南极洲外的约1000多种植物，营造出一种侏罗纪复兴奇幻景象，回应了“远古的重生”和“未来的定位”两大主题。图5是20世纪是80年代中国最大的温室——济南植物园温室[14]。

3.4 科研中心

园林科研机构建设是中国风景园林界探索了数十年的话题，时至今日，园林的研究水平尚需提高，尤其是整合管理机制、构筑科研平台、组建科技团队、把握科研方向、立项攻关课题。以开放的思维模式构建园林科研机构，从而壮大园林的科研队伍，提升园林的研究能级，为学科的发展做出更大贡献[15-16]。

图5 1989年济南植物园温室设计图

图6 茌平植物园按APG III系统布局的总体规划图、功能分区图和种植设计图

图7 济南植物园竹专类园的总平面图、景点设计图和曲水流觞地形图

图8 济南地理标识趵突泉、济南植物园温室平面图和植物园温室仿泉建筑设计图

图9 济南园林科研中心的设施平面图、建筑效果图和剖面图

图10 光合作用叶绿素工作原理解构图

高水平的科研和科技人才的积聚离不开基础设施和技术平台的支撑，科研平台的建设将极大促进科研资源的优化重组、高效配置和系统利用，是提高科技创新能力和增强科研竞争力的基础。科技平台的构筑应以风景园林规划设计、植物造景、园林植物引种选育、植物保护、绿地生态和城市土壤为研究基础，同时还要满足植物园标本室、种子库、BG-Base等特殊要求。

3.5 科普馆

通过现代多媒体科普解说系统和游客服务系统，结合旅游设施及活动，吸引广大市民和游客参与，达到环境教育、提高国民科学素养的目的。

3.6 植物收集区

植物资源是人类共有的资源宝库，是维系人类社会和经济可持续发展的根本保障。植物引种驯化已有数千年历史，推动了人类社会文明进步，在促进农业发展、经济社会进步中发挥了不可比拟的重要作用。植物收集区主要是野生植物收集、栽培驯化、科学研究和保护利用的区域，是国家植物多样性保护和可持续利用、相关产业发展的植物源头和资源保障库，也是国家宏观决策及公众教育的重要试验、示范和开放场所，潜在的园林应用植物收集栽培将会在园林和各方面发挥巨大的作用。

3.7 特色展示区

由于国家、区域、历史文化、气候特征、土壤性质、规划师、建设队伍以及管理人员素质的差异，植物园自身特色也有所区别，特色挖掘展示成为了植物园的重要课题。上海植物园的盆景园、爱丁堡植物园的岩石园、北京植物园的曹雪芹纪念馆、邱园的温室和布查特园的沉床花园等均展示了各自城市的园林特色。

4 植物园的规划实践

4.1 进化系统的创新

为了展示目前植物分类及进化的最新研究成果，完善植物种植布局的逻辑结构，在最近几年的植物园规划探索中采用了APG分类系统。整个布局分区现分为裸子植物和被子植物，被子植物区突破了单子叶植物和双子叶植物亚区的手法，按照木兰类植物（Magnoliids）、单子叶植物（Monocots）、真双子叶植物（Eudicots）、核心真双子叶植物（Core eudicots）、蔷薇类植物（Rosids）、豆类植物（Fabids）、锦葵类植物（Malvids）、菊类植物（Asterids）、唇形类植物（Lamiids）、桔梗类植物（Campanulids）重新布局。由于国外的经典植物园多已成型，中国借助于快速崛起的后发优势，在新建植物园中把分子水平的研究聚类结构逻辑展示出来。图6是山东省茌平植物园按APG系统布局的总体规划图、功能分区图和种植设计图。

4.2 专类园的规划要将文化和地域特征结合起来

专类园的设置是因地制宜的，文化与地域特征的融合可以创造出独具特色的专类园。自古有关竹子的诗歌、散文、图画美不胜收，尤其是在北方冬季常绿植物比较缺乏的地方，深入挖掘抗寒竹类的种植是丰富季相特色，逆转冬季萧条感受的重要对策。在多年的规划设计中，无关个人和地域背景，竹子坚贞、刚毅、挺拔、清幽和谦虚的品格使它成为了国人共同喜爱的植物。在原济南植物园种植设计3hm2的基础上，新的植物园规划扩大了引种范围，充实了文化内涵，根据竹子喜肥、水和温暖的特性，加强了与水体和地形的结合。济南植物园的竹专类园设计参见图7。

4.3 温室设计是地标表达的重要元素

温室是一种重要的保护地类型，其造型可以仿生植物也可以抽象地域景观特征，华南植物园的温室外形设计是四个造型各异的五边形温室彼此连接，是市树木棉花的仿生。在济南植物园温室设计时模仿了泉城代表趵突泉的形态特征，既是对城市的宣传，又使游客延展了文化—自然—地理要素的遐想，图8是植物园的空间构型设计。

4.4 结合各自城市的科技资源组建科研中心

中国植物园科研体系有三种模式，园管所、所辖园和所园并列三种，中国科学院的三园两所是中国植物学研究的核心机构，不同城市因科研力量不同，科研中心的规划目标、规划原则和功能分区也各不相同。济南科研中心设计规划之初要明确规划的目标是构建体系、技术创新、功能激活、生态修复和服务社会。功能上各区相对独立，科研技术研究区作为集中科研的区域，科研成果转化区作为对外展示的区域，植物保护培育区、绿色工程实验区、湿地生态恢复区和山体修复展示区作为科研专项研究区契合城市当前发展的科研需求（图9）。

4.5 与露地栽培相互呼应错位展示的科普馆

科普馆是植物园的一个重要组成部分，设计与植物园结构、功能相结合，形成一个相互补充、相互协调的一个科普园地，让观众完全置身于一个五彩缤纷的植物世界，感受植物的神奇及对人类的贡献，从而更加爱护植物，爱护环境和我们的家园。图10是潍坊植物园科普馆展示的光合作用示意图。

4.6 植物收集和特色展示

收集植物是植物园的日常工作，收集的活标本种植在园区或者温室，腊叶标本收藏于标本馆。特色展示中各园要因地制宜，著名植物园专家Peter Raven教授曾谈到类似加拿大的布查特花园（The Butchart Gardens）也应称为植物园，一是园子收集了20,000多种园林植物，再者其园区的功能分区、植物的布局形式、生态修复的巨大努力可称之为园林展览园（Exhibition Garden）。

结语

植物园景观规划在满足基本的科普、娱乐、展示功能的同时，力求挖掘其立足场地特征的文化性、本土性、生态性以及科技创新性，在全球化背景下，吸收最先进的科研成果的同时，使得本土文化的可持续传承延续。植物园作为专用绿地对其他绿地形式有引领作用，作为地标需要科技内涵、建筑造型、专类特色、科研水平、科普能级的总体软硬件的创造和维护。中国经济的快速发展、科技软硬件环境的不断改善使植物园发展走向了快车道，在国际植物园学会和植物园保护国际的话语权也在持续提升。“谁掌握了植物资源，谁就掌握着世界的未来”，是植物园界亘古不变的话题。

资料来源：

图3：参照1981年Cronquist的著作《有花植物的综合分类系统》有花植物分类法概述图；

图4：参照2009年被子植物种系发生学组（APG）发表的被子植物分类法概述图；

图10：潍坊植物园科普馆规划；

其余图片均为作者拍摄、绘制。