LA研究 | 李仓拴 刘晖 杨伊婷 李云昀 | 西北干旱城市破碎化绿地生境的植物群落设计途径研究

全文刊登于《风景园林》2019年第02期 P88-93

李仓拴，刘晖，杨伊婷，李云昀．西北干旱城市破碎化绿地生境的植物群落设计途径研究[J]．风景园林，2019，26（2）：88-93．

李仓拴

1989年生/男/甘肃人/西安建筑科技大学建筑学院在读博士研究生/研究方向为半干旱区城市生态设计、植物群落设计

刘晖

1968年生/女/陕西人/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

杨伊婷

1994年生/女/陕西人/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

李云昀

1993年生/女/重庆人/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

中国西北干旱城市建成环境绿地生境主要特征表现为破碎化、规模大、尺度小和生境多样化，但在现实中其设计方式单一，绿地空间和生境资源被浪费，亟待找到适宜的生态设计途径。以西安建筑科技大学 2 个生境花园的实践和实验研究为例，提出以 1m×1m 作为基本尺度单元的“生境营造 + 地被群落” 设计模式。“生境营造”以光照和水作为主导生境因子划分生境类型，并在场地设计时优化生境条件。“地被群落”设计可以师法西北地区多样化的自然草地群落原型，结合 8 种群落设计的基本模式，营造多样性、动态性的城市植物群落景观，降低管理维护成本，提高群落的生态效益和可持续性。

关键词

西北干旱城市；城市破碎化绿地；生境多样性；生境营造；植物群落设计

西北地区是中国水资源最匮乏的地区。城市建设带来的绿地面积的增加，加剧了城市供水负担。西北地区城市化与生态环境之间的矛盾和胁迫作用尤为突出，严重制约了城市生态建设的进程。快速城市化带来了大规模破碎化的小尺度城市绿地，成为环境建设的发展趋势之一。随着城市双修、城市微更新等理念的提出，破碎化绿地的价值成为近年来关注的热点。但在西北城市建成环境现实实践中，由于缺少适宜的设计方法，这些绿地单元常以单一化种植简单填充，其生态功能和美学价值无法充分发挥。基于此，本文作者通过实验与实践研究探索具有普适性的西北城市破碎化绿地生境的适宜性设计途径。

1 西北干旱城市破碎化绿地生境现状与问题

西北干旱城市破碎化绿地生境现状与问题主要表现为以下四点：一、 破碎化，生态功能被阻断；二、尺度小，缺少适宜的设计实践途径；三、多样化，但设计方式单一，生境资源被浪费；四、规模大，但潜力常被忽视。

2 解决多样化诉求的生境营造与植物群落设计途径

2.1 “生境营造+地被群落”设计模式

 “生境+群落”是自然生态系统的基本组成单位，此模式同样适宜于城市生态系统，有潜力作为城市绿地生态设计的基本单位。生境的选择和优化可以介入场地设计程序中，而植物群落可以通过人工设计和建植。课题组提出“生境营造+地被群落”设计模式，并按照此理论将校园中2个破碎化绿地单元改造为东楼花园和南门花园。

1 南门花园 18㎡ 蕨类植物引种区，现有 15 种乡土植物稳定存活

2 由破碎化绿地改造而成的东楼花园

3 由破碎化绿地改造而成的南门花园

2.2 “1m×1m”的基本尺度单元

生境破碎化是一种与尺度极其相关的过程，不同的尺度下所描述的生境破碎化不尽相同。群落生态学的研究表明，1m×1m即可包含一个完整的地被植物群落生态系统。1㎡的光照和水为植物群落的生长提供适宜的条件，能够孕育出完整的草本群落生态系统。群落生态学领域中地被群落调查与研究中常用1m×1m作为最小样方和基本尺度。为了便于在城市生境中单元中的可复制性和应用性，课题组对于场地生境类型划分及植物群落设计模式研究均以1m×1m作为基本尺度。

3 城市破碎化绿地生境多样性分区与优化设计

3.1 城市破碎绿地生境多样性分析与分区

场地设计时，合理的生境分区有利于为场地匹配适宜的植物群落。课题组通过对城市生境条件的模拟表明，城市生境中异质性程度最高、变化最明显的主导生境因子是光照和水，因此本研究以此作为生境分区的依据。场地设计时，结合光照条件和水分条件对场地进行生境分区。

4 夏至日实验场地正午阴影的正投影与植物的分布明显相关

5 实验场地降雪后雨水分布呈现异质性

3.2 城市破碎绿地生境优化设计

城市破碎化绿地场地生境条件与自然环境的生境条件不尽相同，城市绿地具有更多样的、可优化的、适宜地被植物群落栖息演替的生境条件。而展示城市环境中土地的自然力量，需要借设计营建助其一臂之力。设计可以在很大程度上改变场地的原有生境条件，和场地设计直接相关的生境条件包括光照条件、水分条件和土壤条件。结合场地的现状生境条件，通过优化布局与设计等人工介入的方式营造更加丰富的城市生境多样性格局。

4 基于生境多样性的植物群落设计途径

4.1 多样化的西北地区自然植物群落原型

植物群落设计可以师法西北地区自然群落原型。内在秩序和外在秩序是植物群落的2类特征。学习自然群落的内在秩序可以赋予人工群落生态的内涵，增强植物群落的生态功能和稳定性。抽象提炼自然群落的外在秩序可以再现公众对于自然群落的共同记忆 。多样化的自然群落可以作为群落设计的原型，设计师可以以此来塑造既具生态服务功能又符合城市公众审美诉求的植物群落景观。

表 1  西北地区自然群落原型及对应的城市 

4.2 多种植物群落设计模式

植物群落是复杂的自组织系统，群落的设计是个抗解性问题，因而只有自然参与演替和种间竞争后的人工群落才是真正意义上的群落。本文作者按照群落建植过程中人力与自然力的分工，将群落设计分为8种模式：1）模式一：自生群落—自生演替—不管理，其设计和管理过程均由自然力完成，即城市自生植被，但公众接受度较低；2）模式二：自生群落—自生演替—人工管理，通过管理使得城市自生群落转变为具有审美优势的植被，以柏林工业大学Norbert Kühn教授为代表；3）模式三：自生群落—人工改良—不管理，以应用生态学领域的牧草改良和生态修复实践为代表；4）模式四：空白场地—自生演替—不管理（与模式一相似，但场地由人工准备）；5）模式五：空白场地—自生演替—人工管理（与模式二相似，但场地由人工准备）；6）模式六：空白场地—人工实验筛选—低维护，通过实验筛选稳定性较高和抗杂草入侵性的植物群落，以谢菲尔德大学James Hitchmough 和Nigel Dunnett教授为代表；7）模式七：空白场地—人工设计—人工管理，通过人工设计和管理创造弹性可持续群落，以美国学者Thomas Rainer和Claudia West为代表；8）模式八：自生群落—人工改良—人工管理，通过在自生群落中增加园艺植物来提高群落的美学价值，以柏林工业大学Norbert Kühn及Leonie K. Fischer教授为代表。

课题组选择模式七（人工植物群落组构）和模式八（自生群落改良设计）进行实验性研究。模式七采用“结构层+季节主题层+地面覆盖层”的3层垂直结构，模式八采用“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。经过2.5~3.5年的连续性观测，证明这2种模式在西北城市建成环境是可行的。设计模式的多样性是城市植物群落多样性的基础，不同的设计模式其生态功能、外貌、建植方式、成本不同，设计时可以根据场地诉求做出选择。

6 课题组目前实验的群落设计模式七

7 课题组目前实验的群落设计模式八

4.3 多样性动态性的城市植物群落景观

城市建成环境的异质性带来的生境多样性是群落多样性的“容器”，在不同的生境类型下可以选择不同的植物群落设计模式。此外，植物群落可以选择不同的装置如钢板花池、花坛，结合绿篱、草坪等园艺种植，覆以砾石、松鳞、陶粒等覆盖物，产生丰富变化的植物景观。

8 群落设计模式七（右）、模式八（左）植物群落景观

任何基于生态学理论的种植方式都必须充分体现变化的概念，地被群落的形态、色彩、质感及物种多样性处于周期性动态变化过程中。南门花园中2类群落设计模式模拟西北地区自然群落原型，春季群落的色彩以绿色为主，点缀少许开花植物；夏季色彩丰富且有变化，开花植物较多；秋季色彩以秋色叶的黄色为主，开花植物减少；冬季部分植物枯而不倒，有景可观。植物群落的多样性和动态性可以塑造自然群落的“空间”与“时间”，带给城市公众持续而完整的自然体验。

9 东楼阴生生境花园植物群落实验与景观设计

10 东楼阴生生境花园中植物群落景观

11 两类群落设计模式季相变化

12 模拟西北地区自然原型的植物群落带给公众多样化的自然体验

4.4 低成本高效益的弹性可持续群落

群落的管理维护成本与其“非自然”属性成正比。相比一般的园艺种植，群落式种植可以降低苗木购买与建植、浇水和除草3个部分的成本。选用的乡土植物能够适应本地自然降雨条件，显著减少浇水量。通过群落的结构设计减少空白生态位，增加群落的抗杂草入侵性，从而降低除草成本。2类群落设计模式在应对极热、极寒、极旱等气候变化时具有一定的韧性。创造性管理中人力与自然力交互作用于群落，是一个再创造的过程，以达到可持续性的目的。

同时，物种丰富度的增加能够提高草本群落的生态服务功能，群落建植2.5~3.5年后，模式七群落物种丰富度为3，模式八群落物种丰富度最小为5，最大为14，平均为9.2。2类群落模式具有维持更多乡土物种的潜力，其中模式七乡土植物比例为66.7%，模式八为76.4%。群落建植后为无脊椎动物提供了食物和栖息地，2类群落模式吸引大量无脊椎动物如点玄灰蝶（Tongeia filicaudis）、黄钩蛱蝶（Polygonia c-aureum）、斐豹蛱蝶（Argynnis hyperbius）、柑橘凤蝶（Papilio xuthus）、长喙天蛾（Macroglossum corythus luteata）等。

5 结语

1m×1m的“生境营造+地被群落”作为生境营造的基本单元，可以成为城市生态系统的“细胞”，在破碎化的城市生境中生长、复制、连接、扩散，在城市生态系统的不同尺度和层级上发挥更大的效益。适宜不同生境的多种群落模式可以充分利用异质性的城市生境，塑造多样化动态化的城市植物群落景观，降低管理维护成本，提高群落的可持续性和生态服务功能。同时，群落的美学设计需将西北城市公众的审美需求和景观偏好融入植物群落设计实验和实践中，营造具有地域特色的植物景观。

注释：

图1由陈宇摄，图2~3、5~12由李仓拴摄，图4由冯敬摄，图9由李仓拴设计群落实验、李莉华设计植物景观并绘图；表1由李仓拴根据中国植被区划和中国地图整理，其中表1中区划编号为中国植被区划中对区划类型的编号，植被区划类型为森林的，其自然原型为林下草本群落。

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文章编辑 遆羽静

微信编辑  缪琳

微信校对 刘玉霞

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