杭州市雨水花园竹类植物资源应用现状与优化策略

武文婷,王依敏,覃鑫姿,隋 艳,任 彝

(浙江工业大学 设计与建筑学院,浙江 杭州 310023)

雨水花园是海绵城市理念下的一项代表性雨水管理设施,它通过地形、植物等要素的共同作用,促进初期雨水的消纳和净化循环[1-3]。在雨水花园中,植物不仅有非常重要的雨水管理作用,还能够起到美化景观环境的作用[4]。目前的雨水花园植物以草本植物为主,存在植物种类相似,景观层次低矮的问题。竹类植物具有极高的观赏价值,自古就有“无园不竹”的说法,可以极大地增色雨水花园植物景观,增加植物景观层次的丰富性,拓展雨水花园竹类植物资源和丰富配置模式。此外,一些竹类植物适应性较强,能够耐短期的水淹和干旱,其根系也有一定的固土保水能力,对于海绵城市和雨水花园建设具有一定的景观和生态意义。

国外对雨水花园的理论研究较早,最早见于2002年,主要侧重于雨水花园的土壤水文渗透研究、软件模型构建研究、各种植物配置与水文的关系、建造应用研究等方面[5]。植物方面的研究主要是植物的雨水处理能力、植物类型的选择、植物动态监测分析与比较等内容,例如,Jeon等[6]通过监测评估雨水花园植物在去除污染物和减少水量方面的性能,初步开发基于长短期记忆(LSTM)架构的水质预测模型;Kumar 等[7]实验观察不同植被密度的入渗率和流动条件,对雨水花园的入渗率进行建模,研究成果对于城市雨水花园的植物类型及其密度的选择有重大作用;Johnston等[8]监测了不同植被处理后的雨水输入、排水输出和土壤湿度数据,表明植被可以改变雨水花园的水文动态。国内关于雨水花园的研究起步较晚,开始于2005年,经过多年发展,研究逐步深入,重点研究了雨水花园发展的历程、优秀案例分析、相关建设技术、现场试验和实践应用等领域,对城市雨水花园的植物配置略有涉及[9-11]。例如：马逍原等[4]采用实地调研和数据分析相结合的方法,对上海共康雨水花园植物配置进行研究,发现常用植物以耐旱涝、根系发达的植物为主;高红娟等[10]通过样地调查,提出应系统考虑植物的耐涝性及适应积水情况,再根据海绵设施的不同区域进行种植;贾文慧[11]基于西安地区的雨水花园草本植物种类调查,从功能类型、观赏特性、空间结构3个方面归纳出多样的配置模式和立面形态特点。总体而言,国内外的雨水花园植物研究主要集中在植物选择、植物养护、去污能力等方面,竹类植物在雨水花园中的应用和相关研究专题基本空白,有待深入研究探讨。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

杭州市地处长江中下游,全年降水较为充沛,但各月份降水差异较大,其中,5、6月多有长时间的梅雨困扰,8、9月易受台风强降雨侵袭。当前,城市下垫面大部分硬化[12],在降雨集中的月份,易导致较为严重的城市内涝问题。杭州市雨水花园主要分布在海绵城市建设改善区和建设示范区,其中建设改善区的面积范围约为735 km2,占市区面积的15%,建设示范区面积约为539 km2,占市区面积的11%[13],具有良好的雨水花园建设基础。

1.2 调研对象和内容

通过文献调查与咨询有关部门,得出杭州市主城区已建成的城市雨水花园的分布情况。根据绿地类型和分布情况,选取了官方公布的主城区内25个典型的雨水花园作为调研对象,其中综合公园类15个,社区公园类5个,道路附属绿地类5个。对各个公园绿地的竹类植物资源应用现状进行实地调研,主要调研指标为竹类植物资源名录、科属种组成、生长状况、应用区域、配置模式等。

1.3 调研方法

调研时间集中在2021年10月至2022年8月,调研分为前期准备阶段和正式调研阶段。前期准备为文献资料分析和初步实地考察,查阅《中国竹类图志》、IllustratedFloraofBambusoideaeinChina、《竹类植物资源与利用》、《杭州植物志》、《杭州园林植物》、《富阳竹类植物图鉴》等书籍,检索相关竹类植物特性的实验论文以及调研地区气候地理条件等资料。正式调研阶段,对25个雨水花园中所见的竹类资源进行拍摄记录,通过现场鉴定、植物标本采集、专家咨询为主,软件和书籍鉴定为辅的方式确定竹类植物种类,最后使用Excel 2019软件和SPSS 22.0软件对数据进行整合分析,展开问题探讨,提出相应的优化策略。

2 结果与分析

2.1 竹类植物应用比例分析

通过实地调研统计,选取的25个城市绿地雨水花园中只有5个雨水花园种植了竹类植物,分别是春华公园、长桥溪水公园、太子湾公园、保俶路口绿地、古苑公园(图1、表1)。种植竹类植物的雨水花园占有比例为20%,应用竹类植物的雨水花园较少。其中,综合公园类型的雨水花园有4个种植竹类植物,占比最多(80%);道路附属绿地类型有一个种植竹类植物,占比较小(20%);社区公园类型没有种植,占比0。

表1 杭州市雨水花园竹类植物应用场地和种类调研表

图1 调研的雨水花园竹类植物资源应用现状图Fig.1 A survey of bamboo plant resources in rain garden

2.2 竹类植物科属种组成和垂直结构分析

由调查的雨水花园竹类植物科属种数据(表2)可知,应用的竹类植物仅有属数为3,分别为簕竹属、箬竹属和刚竹属;种数为3,分别为小琴丝竹、箬竹和刚竹,种类较为单一。综合公园类的雨水花园应用的竹类植物种类相对较多,其他类型应用相对较少：15个综合公园中有2个公园的雨水花园种植了小琴丝竹(属于禾本科簕竹属),有1个公园的雨水花园种植了刚竹(属于禾本科刚竹属),有1个公园的雨水花园种植了箬竹(属于禾本科箬竹属);5个道路附属绿地中有1个绿地的雨水花园种植了小琴丝竹。

表2 杭州市雨水花园竹类植物科属种和垂直结构统计

从垂直结构上看,我国只有木本竹种,分为乔木类和灌木类。杭州市雨水花园应用的主要竹类植物为乔木类,占比约80%;灌木类次之,占比20%。由此可知,目前杭州市雨水花园竹类植物的种类非常单一,群落层次也较为单调,例如春华公园、古苑公园、长桥溪水公园和保俶路口绿地只有乔木类竹类植物,太子湾公园只有灌木类竹类植物,缺少乔木类与灌木类的组合搭配形式。因此,有必要拓展竹类植物种类,增加乔木类和灌木类的竹类植物,另外也需要注重与其他植物的搭配,形成多样丰富的植物景观层次。

2.3 竹类植物生长状况和冠幅投射面积分析

根据现场观察的竹叶和竹竿的色泽、形态、茂盛状况,将竹类植物的生长状况分为好、良好、一般、差4个等级。综合公园类型的雨水花园竹类植物长得较好,枝繁叶茂,竹叶色泽尚佳,能与别的植物群落形成小生境;道路附属绿地类型的竹类植物长得较差,竹叶有发黄的迹象,数量稀疏,可能由生长环境狭窄、日常养护不到位导致(表3)。

表3 杭州市雨水花园竹类植物生长状况统计

从冠幅投射面积上看,春花公园雨水花园的小琴丝竹冠幅较大且成片生长,有较好的截留和延缓雨水速度的作用;长桥溪水公园雨水花园的刚竹冠幅相对较小,种植也较为稀疏,延缓雨水速度能力相对较弱;太子湾公园雨水花园的箬竹枝叶密集且占地面积大,冠幅截留作用较强;保俶路口雨水花园的小琴丝竹枝叶枯黄,种植较孤立,冠幅投射面积较小,截水能力较弱;古苑公园雨水花园的小琴丝竹枝叶稀疏,对雨水截留作用较弱(图2)。

图2 不同雨水花园竹类植物冠幅投射面积分析图Fig.2 Canopy projection area analysis of bamboo plants in different rain gardens

2.4 竹类植物应用区域与配置模式分析

根据现状调研结果发现,雨水花园竹类植物应用区域多集中于边缘区,少量集中在缓冲区,蓄水区中没有应用。主要的配置模式有片植和丛植,其中,春华公园是片植,以成片的竹林作为主景,其余的雨水花园竹类植物大多是丛植,与设施、景观石搭配,起到障景、点景的作用(表4)。

表4 杭州市雨水花园竹类植物应用区域与配置模式

从观赏效果看,综合公园比社区公园和道路附属绿地的植物种植效果更好,但雨水花园中竹类植物仍存在种植区域不足、配置模式较为单调的问题,没有很好的展现出竹类植物景观的造景效果。

2.5 综合分析与问题探讨

根据杭州市25个雨水花园现状调查结果,在不同的公园类型中竹类植物应用频率不高,并且差别较大。应用竹类植物的5个雨水花园中,综合公园类应用竹类植物相对较多,生长状况尚佳;道路附属绿地类应用竹类植物极少,生长状况较差,说明较缺乏基础的养护管理,导致叶色枯黄;社区公园类没有应用。古人云,“宁可食无肉,不可居无竹”。因此,可在生活居住范围内适当增植竹类植物,展现文人雅趣。在应用种类和配置模式上,3种类型的公园绿地应用的竹类植物种类均较单一,以小琴丝竹为主,形态上以乔木状为主;配置模式也不丰富,主要为片植和丛植,其中,太子湾公园雨水花园的竹丛与置石组合效果稍显杂乱,竹石关系交代不明确。

整体上看,春华公园、长桥溪水公园和太子湾公园的雨水花园竹类植物应用情况相对较好,但仍存在竹类植物与景观融合的效果单调、种类较少、管理欠佳的问题,没有很好地发挥出竹类植物资源的潜力。

3 优化策略探讨

根据杭州市雨水花园竹类植物资源应用现状调查结果显示,存在竹类植物资源应用比例低、科属种类较少、有些绿地竹类植物生长状况不佳、种植区域和配置模式单调等问题。以下,针对这些问题展开相应的优化策略探讨。

3.6 髋关节的应用 MWM技术可减轻关节疼痛，增加关节活动范围，改善肌肉骨骼生理功能。Beselga等[41]人评估MWM对髋关节骨关节炎(OA)的影响。结果是实验组的疼痛NRS下降，屈髋增加，内旋转增加，功能测试在临床有改进。结论为 MWM在老年患者髋关节OA应用后，疼痛立即减轻、髋关节屈曲ROM和身体活动能力立即提高。所观察到的即刻变化具有临床相关性，未来的研究需要确定这种干预的长期效果。

3.1 竹类植物多样性提升策略

目前雨水花园中竹类植物的种类应用极少,主要有小琴丝竹、刚竹和箬竹,在植物搭配种植时可选择的竹种很少。竹类植物作为观赏性极佳的园林植物,有其独特的形态美、色彩美和意境美,有必要拓展竹类植物资源,对竹类植物的多样性提升展开研究。

我国竹类植物种类极为丰富,按株型分有大型乔木状、大型灌木状、中型乔木状、中型灌木状、小型乔木状和小型灌木状;按生长型分有散生竹和丛生竹。在雨水花园种植设计时应注意不同类型竹种的特点,根据场地需要选择适合的竹类植物,如孝顺竹、红壳竹、青皮竹等生长速度快,可以快速成竹林;佛肚竹、碧玉间黄金竹等的竹竿极具特色,隐于绿叶中自成一景;菲白竹、钓丝单竹、铺地竹等的叶色独特,具有很高的审美价值;凤尾竹、小琴丝竹、箬叶竹等种植于曲折通幽处,具有空间冥想性等(表5)。此外,在满足雨水花园景观造景的前提下,也应考虑优先选择符合当地条件的本土竹类植物,少量适宜地引种竹类植物,以避免外来物种的入侵[15-17]。

表5 杭州市雨水花园适用的竹类植物资源推荐一览表

雨水花园植物景观还需要考虑与其他乔灌草植物的合理搭配,共同组成高中低层次的景观结构。竹类植物作为上层景观,可以成片种植形成高大乔木层景观;作为中层景观,可选用体型较小的竹种,搭配其他高大乔木;作为下层景观,可选用矮小丛生竹或地被竹,与其他地被植物相互结合。以此共同形成生物多样性高、植物层次丰富的雨水花园复层群落结构。

3.2 竹类植物生态适宜性策略

在现状调查研究中发现,竹类植物存在生长状况不良的问题,有必要对其生态适宜性策略展开研究探讨。这一方面有助于现有竹类植物的养护管理和提升其生长状态,另一方面也有利于竹类植物多样性和配置模式的拓展。

在雨水花园植物配置设计上,根据雨水花园的水位不同,应遵循竹类植物生长习性的要求,结合竹类植物对温度、耐水性、耐干旱性、土壤等因素的适应能力进行配植,优先选用适应能力强的竹种(表5)。降雨过后的蓄水区中水深一般在15～25 cm[14],直接种植竹类植物可能存活率较低,可以通过干式浮岛的形式种植相对耐水湿的篌竹、灰水竹、河竹、青皮竹、淡竹等竹种[15],使雨水花园的蓄水区景观层次更加丰富。在缓冲区中有一定的坡度,下雨时受雨水冲刷的影响,需要选择根系发达固土能力强的竹种,例如小型的菲白竹、红壳竹、箬竹、白哺鸡竹等[16]。在边缘区受降水和坡度的影响较小,可种植搭配的竹类植物较多,例如茶杆竹、小琴丝竹、孝顺竹等。

一般情况下,竹类植物需要温暖湿润的气候和肥沃排水性、透气性好的土壤,在雨水花园中要求土壤有一定的渗透率,这与竹类植物所需的土壤类型相符合。一些特殊竹种对光照、水分和土壤酸碱性等有特殊要求,例如铺地竹、鹅毛竹、菲白竹等的耐阴性比较强[17];早竹、金镶玉竹、黄槽竹等可以在严寒干燥的开阔地区生长;刚竹、淡竹等可在微碱性贫瘠土壤中生长等[15]。

在雨水截留方面,据研究显示单位叶面积越大对雨水的截留作用越好,枝条数量越多对雨水的截留作用越好,冠幅投影面积越大对雨水的截留作用越好[18]。因此,在地面上竹竿呈密集丛状的丛生竹具有天然优势,垂直结构的中层植物建议优先选用枝叶繁茂、冠幅较大的丛生竹,如凤尾竹、孝顺竹、小佛肚竹等;在地被层可选用箬叶竹、菲白竹、铺地竹等。这样可在一定程度上截留雨水,延缓雨水降落速度。

3.3 竹类植物种植区域与配置模式拓展策略

雨水花园根据降雨的水深程度和景观特色的差异,一般将植物配置区域分为边缘区、缓冲区和蓄水区[14](图3)。现状调研中,雨水花园竹类植物的种植区域集中在边缘区,配置模式主要为丛植和片植,针对应用范围小、应用模式单一的问题,根据不同区域的特性和竹类植物的生物学、生态学特性,对竹类植物在城市雨水花园中的配置模式进行探索。

图3 雨水花园种植分区示意图Fig.3 Sketch of planting zoning in rain gardens

蓄水区中雨水汇集的蓄水层深度一般在10～25 cm[7],并且聚沉了大多数的无机杂质,因此栽种的竹类植物需在雨季时有较强的耐水湿性、耐短期雨水浸渍能力和净化修复能力,在旱季时有一定的耐旱性。竹类植物在蓄水区拓展的主要配置模式有湿式浮岛和干式浮岛(表6)。

表6 蓄水区的主要配置模式

蓄水区中的湿式浮岛一般是指有载体的漂浮在水面并能在水中生长的岛状植物群组(图4)。湿式浮岛对于水体的水质净化有非常显著的作用,而且其制作简单、成本低廉,具有优美的水面景观效果。在水中能生长的竹类植物较少,竹类植物可以作为湿式浮岛的浮体,是一种实用、美观、环保的材料,其中空的特点能够很好得漂浮在水面上,而且外观上也更能贴合雨水花园的自然环境,具有极好的观赏性和生态性。

图4 蓄水区湿式浮岛示意图Fig.4 Diagram of wet-type floating island in water storage area

蓄水区中的干式浮岛一般是指有较大较厚的土壤层供植物生长的小岛(图5)。在蓄水区面积较大的雨水花园中,可以设计干式浮岛,虽然其净化水体的作用不及湿式浮岛,但是其提高景观美景度的作用更胜。在近水区栽植相对耐水湿的竹种,如篌竹、美竹、河竹等,不仅利于竹类植物的生长,也有利于后期的维护管理,而且其倒影摇曳的景致还可起到装饰水面的效果。

图5 蓄水区干式浮岛示意图Fig.5 Diagrams of dry-type floating island in water storage area

3.3.2 缓冲区主要配置模式探索

缓冲区地势倾斜易受雨水冲刷侵蚀,有间期性积水,但对竹类植物耐水性的要求小于蓄水区,适合配置较耐水湿、较耐干旱、根系发达的竹类植物[16]。竹类植物在缓冲区拓展的主要配置模式有竹石式和植物混合式(表7)。

表7 缓冲区的主要配置模式

竹石之景,刚柔并济,动静协调,给人以蓬勃坚劲之感[20]。缓冲区与水的关系也较密切,由于降雨多,土壤湿润的环境很适合竹类植物生长,在场景营造上,可以设计自然式的山石水岸,种植一些小型丛生竹,如菲白竹、凤尾竹、箬竹等,不但整体体量统一,而且山石与竹类植物在颜色、肌理、形态上对比强烈,有助于丰富雨水花园缓冲区的景观生境。

植物混合式在地形坡度较大的缓冲区时,能够体现垂直高差上的景观视觉效果,需选择根系发达、固土能力优异的竹类植物[21](图6)。在丰富多彩的植物中,竹类植物的秆、色、叶等比起其它植物都有突出的特色和韵味,和其他植物进行搭配时,不单能更好地适应周围环境,更能给雨水花园带来独特的情境与意境,与开花植物相比显得谦虚质朴,与矮小灌木比显得高耸挺拔,与大型乔木比则更为秀丽清雅[16]。

图6 植物混合式示意图Fig.6 Diagram of plants mixed mode

3.3.3 边缘区主要配置模式探索

边缘区域的地形较为平缓,对植物的耐淹能力要求不高,限制很少,因此竹类植物配置应更加注意景观效果,在大小、形态、季相变化等方面进行考虑。目前,雨水花园中常用的为竹林式和竹丛式,拓展的配置模式有竹径式和设施组合式(表8)。

表8 边缘区主要配置模式

竹径式一般使用在面积较大的雨水花园边缘区中(图7),力求应用迂回的曲折变化来扩展雨水花园的有限空间,给人以小中见大、曲径通幽之感。一般适用在静谧的休息区,营造含蓄清雅的意境,常用慈竹、孝顺竹、早园竹等竹种。在夏季炎热的条件下,竹径幽深的环境也是避暑的好地方,还能降低周围环境的温度形成小气候[19,22],让人们在竹类植物的意境美中放松感受自然,体现了雨水花园的人文艺术价值。

图7 竹径式示意图Fig.7 Diagram of bamboo paths type

设施组合式应用在面积较大的雨水花园中,常见的有小品设施和小型建筑(图8)。建筑设施与竹类植物搭配给人以文人墨客的意境[23],竹类植物可以栽植在距设施有一定距离的一侧,

图8 设施组合式示意图Fig.8 Diagram of facility portfolio type

让设施立面的线条美和色调美充分地体现出来,也可遮挡一部分的设施,展现景观的含蓄美。根据雨水花园边缘区中建筑设施体量的不同,应选用不同类型的观赏竹,如小琴丝竹、小佛肚竹、茶杆竹等,可形成丰富生动的景观,缓和建筑设施僵硬的线条,营造生动自然的雨水花园景观。

4 结论

针对实地调研发现的当前雨水花园应用的竹类植物比例少、植物种类多样性不足、景观层次低矮、道路附属绿地生长状况不良、应用区域单调的问题,提出竹类植物多样性提升策略、生态适宜性策略和种植区域与配置模式拓展策略。根据雨水花园不同区域的水文特性,结合竹类植物的耐水性,可以适当搭配竹类植物,增强雨水花园景观的特色和雨洪生态功能,如在蓄水区选择篌竹、灰水竹、箬叶竹、青皮竹等耐水性好的竹种,选择湿式浮岛、干式浮岛应用模式;在缓冲区选择淡竹、白哺鸡竹、菲白竹、箬竹等耐水性、耐旱性较好的根系发达的竹种,选择竹石式、植物混合式应用模式;在边缘区选择刚竹、凤尾竹、碧玉间黄金竹等较有特色的竹种,选择竹林式、竹丛式、竹径式和设施组合式应用模式。雨水花园植物的选择与配置是目前研究的热点和难点,竹类植物应用有一定的拓展余地,可以加强相关领域的基础性和扩展性研究,发掘更多耐水、耐旱、耐污能力好的植物,丰富雨水花园植物的景观层次和生物多样性。