LA专题 | 刘晖 许博文 陈宇 | 城市生境及其植物群落设计——西北半干旱区生境营造研究

全文刊登于《风景园林》2020年第4期 P36-41

刘晖，许博文，陈宇.城市生境及其植物群落设计：西北半干旱区生境营造研究[J].风景园林，2020，27（4）：36-41.

城市生境及其植物群落设计——西北半干旱区生境营造研究

刘晖

女 / 博士 / 西安建筑科技大学建筑学院教授、博士生导师 / 本刊编委 / 研究方向为西北脆弱生态环境景观规划设计理论与方法、中国地景文化历史与理论

许博文

男 / 西安建筑科技大学建筑学院在读博士研究生 / 研究方向为风景园林规划设计

陈宇

男 / 西安建筑科技大学建筑学院在读硕士研究生 / 研究方向为风景园林规划设计 

摘要：城市生态系统服务功能对人类健康具有重要贡献，其效能依赖于城市绿色空间中的生物多样性水平。以城市“生境+植物群落”模式的景观建构互适性内在机制作为关键科学问题，强调在生态学介入城市规划设计的空间尺度匹配关系中，小尺度绿地生境及网络的系统性和可实践性的生态价值。通过课题组在西北半干旱区城市场地生境营造与地被植物群落设计的实验性研究及街区单元生境网络格局建构的探索，提出城市生境及其植物群落景观建构研究的3个核心问题，即生态学与建筑类学科之间研究与设计变量的转换、理论与实践转化的实验性研究方法和城市建设与城市生态系统之间的空间匹配关系。 

关键词：风景园林；城市生境；植物群落设计；场地设计；街区生境单元；生境营造 

城市生物多样性依赖于城市绿色空间的质量、规模和空间结构，其持有的生态系统服务功能对人类福祉具有重要价值。笔者基于风景园林实践中相关生态学理论方法应用层面的系统梳理，结合课题组在西北半干旱区城市场地生境营造的理论与实验性研究探索，提出城市生境及其植物群落设计的关键问题，探讨指向设计实践的风景园林生态学研究方法。

1 城市生境特征及其营造途径

1.1 城市生境内涵及特征

以城市生态学研究视角来解释城市生境的概念，可理解为3个方面：

（1）城市生境可以表现为城市的植被、植物群落或生态系统。大量的城市生态系统研究从植被的角度切入分析城市生境的形成和特征。城市生境与自然界的生境特点一样，相同的生境类型可具有相同的植被类型。

（2）城市生境以城市绿色空间为载体，呈分散、破碎和孤立的分布状态，但并不代表其生物多样性的丧失。同时，城市生境具有典型性强、重复性高的特征。

（3）城市生境由独立绿化场地及其空间网络共同建构。城市生境既包含城市建设用地中的绿地系统，也包含其他人工绿化形式，如屋顶绿化等。

1.2 城市小尺度生境及其网络的生态价值

城市生境尺度依托于建成环境绿色空间的形态和结构，具有一定的空间单元层级性和系统性，然而城市生境的破碎化和不连续性，加之城市小尺度生境斑块的多样性和复杂性，使得城市物种更多地依赖于城市小尺度环境的生境空间体系。在小尺度范围内，生境特征、植被结构、管理强度和土壤微环境等因素可能是决定物种分布的关键因素。研究表明，小尺度花园互相联系所构成的绿色空间网络能够在城市尺度上对生物多样性发挥保护作用。

1.3 城市“生境+植物群落”模式

“生境+群落”是自然生态系统的基本组成单位，城市绿化场地及空间格局的“生境”与人工干预下的“植物群落”构成了城市生态系统的基本生境单元。城市“生境+植物群落”模式中，绿化场地生境条件可以通过工程技术措施介入场地设计，植物群落可通过人工设计和建植形成。城市建成环境场地生境的类型化特征可使其被划分为多种生境类型，而其异质性特征则为多样化的植物群落建构提供条件。设计师能够通过植物的种类、配置、组构和演替创造出与生境具有互适性，且兼具功能性、美观度和低维护成本的植物群落景观。

1.4 城市生境及其植物群落设计研究框架

生态学科关注生物多样性及其生境和群落，建筑类学科关注城市绿色空间系统中的场地和植物景观设计，二者共同指向城市生物多样性及其带来的城市生态系统服务功能（图1）。场地生境条件的评价与改善，以及生境的空间网络建构，可以作为城市绿色空间设计营建与城市生物多样性评价保护之间转化的桥梁。课题组基于群落生态学与场地设计的相关性，提出“生境营造”的概念：基于城市绿化场地中光照和水文等因子主导下的生境类型多样性和异质性评价，通过竖向和土壤的设计改善，优化生境条件，人工建构适宜的植物群落，并连续2~3年进行群落演替评估和持续性干预，使植物群落达到一定稳态和景观效果的设计方法。

1 城市生境及其植物群落设计研究框架

2 半干旱区城市场地生境构建实验性研究

2.1 场地生境类型划分

城市场地生境类型划分及营造可通过光照、水文、地形、道路铺装和建构筑物的布局与优化设计来控制。生境类型划分依据主要为日照和土壤含水率的参数变化对植物群落演替的影响。在城市建成环境中建构筑物和乔木分布使得场地呈现出高度的光照异质性，而其下垫面特点和竖向关系使场地中的降水进行再分配，从而在场地形成明显的干湿分区。

课题组通过实验观测，验证并界定影响日照因子的参数，借助AutoCAD计算机设计软件平台，采用C++编程设计工具箱，模拟日照因子影响下的生境分区。同时通过对实验场地设定监测点对其土壤含水率进行监测，按照土壤含水率的监测数据，以25%的土壤含水率为分界线，将场地划分为湿地和旱地两大类。通过对日照和土壤含水率分区进行叠加，划分得到12种典型的城市生境类型。

2.2 地被植物群落组构设计

地被植物群落是城市生态系统中的重要成分，同时根据西北半干旱区生境原型特征调查，结合实验研究的可行性，课题组选取地被植物群落作为研究对象。根据地被植物群落研究尺度，并参照场地设计及人体工程学尺度，选取1m×1m为基础样方。

根据植物群落建植过程（场地准备、植物群落建植、群落演替及管理维护）中人力与自然力的参与方式，植物群落可总结为8种模式。课题组选择“人工地被植物群落组构（空白场地—人工设计—自然演替—人工管理）”和“自生地被植物群落组构（自生群落—人工改良—自然演替—人工管理）”两种进行实验性研究（图2、3）。

2 人力与自然力的分工下的8种地被植物群落设计模式

3 南门花园人工地被植物群落与自生地被植物群落组构实验场地

人工地被植物群落组构是一种以景观效果为主、生态功能为辅的地被植物群落设计模式，适宜于校园绿地、居住区绿地以及城市开放空间等以景观效果要求为主、生态功能诉求为辅的场地。

自生地被植物群落组构采用“限制设计层+美学特征改良层+生态功能改良层”的分层改良设计方式，以植物群落设计美学原理和种间竞争原理为依据，向演替中的城市自生植物群落中引入栽培植物，并按照分层的方式对群落进行改良。自生地被植物群落组构能够在有效利用城市自生植物群落生态功能的同时兼顾其美学特征。

通过对西北地区典型城市不同生境条件半自然植物群落物种丰富度调研，结合相关研究成果，课题组提出人工地被植物群落1 m×1 m样方物种数确定为3~8种。每个样方群落实验中选择1个建群种作为结构层植物，搭配2~3种季节主题层植物。目前，课题组正在以一种“人工生境岛”的理论模型和设计实验，开展“人工地被植物群落组构”的应用性研究。“自生地被植物群落组构”正在通过河道滩面生态修复、湿地营造、LID设施种植、屋顶绿化等大量实践中进一步实证和修正。

2.3 街区尺度城市生境空间格局构建

街区生境单元是城市生境网络的重要组成部分，具有典型性、类型化、重复性和可实施性等特点。城市生态学家指出，整个城市可以看作是一个生态系统，而城市中的一部分亦然。典型街区的尺度（100~500m）与景观生态学研究中最小景观镶嵌的尺度（1km×1km）范围相吻合。相比于自然和乡村景观，城市街区景观镶嵌体包含的要素较为复杂，其生境主要依托于街区单元绿色空间体系，与建构筑物、道路铺装等人工覆盖物构成空间图底关系（图4）。

4 3种1km×1km不同土地空间景观格局比较

通过城市街区空间格局、规划控制指标及生境条件的理论研究和案例调研，初步筛选出3类街区生境单元和7种空间格局单元类型。同时，针对街区单元中生境绿地率指标、生境绿地空间分布、水文空间过程、城市小气候分布及土壤类型分布特征的影响因子，对街区生境单元中的生境构成要素与场地设计影响因子进行分析，并揭示生物多样性与典型空间要素的相互关系（图5）。

5 城市街区绿色空间生境网络构成及其影响因子评价模型

3 结论与思考

城市生物多样性的研究存在于多个学科和实践领域中，针对中国城市绿化建设特点及需求，城市生境及其植物群落设计可作为风景园林学科介入城市生物多样性研究的切入点，该领域研究的核心问题在于：

1）生态学与风景园林学之间研究范式的转化，需要将生态学研究变量及变量关系转化为设计变量及变量关系，即设计要素和要素之间的关系。在实践应用中需将生态系统在规划设计中的空间机制予以表述，因此基于设计的生态学知识原理转化研究显得尤为重要。学科交叉的研究范式必须进行桥梁式的转换，寻找“桥梁”是该领域研究的关键。课题组提出的城市建成环境的生境营造研究方法将生态学研究变量及变量关系转化为设计变量及变量关系，旨在人工营建适宜生物群落自然演替的场地生境条件及城市基本生境单元，从而构成多样化的城市绿地空间。

2）“生境+植物群落”景观建构的实验性设计研究方法是理论与实践之间的转化的途径。风景园林是注重实践的学科，其根本的使命在于实践。实验性研究是设计研究中“设计即是研究”的一种类型。以实验性设计为基础的空间建构与针对未来发展需求的设计，是风景园林专业的强项与核心，也是能够和其他学科对接的焦点。

3）城市建设与城市生态系统之间的空间匹配关系，强化城市绿色空间体系规划设计的生态效益。在研究和实践中，需加强生态规律的内在组织尺度与规划设计的空间嵌套尺度的结合与转换。

图片来源 (Sources of Figures)：

图3-1由李仓拴拍摄，其他图片均由作者绘制或拍摄。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

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文章编辑 祖笑艳

微信编辑 刘芝若

微信校对 刘玉霞

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