基于生物多样性的城市绿地植物群落构建原则与方法

基于生物多样性的城市绿地植物群落构建原则与方法

 

 

随着全球范围对生物多样性保护达成广泛共识，各国纷纷建立了生物多样性评估指标体系。有学者通过分析国际上广泛使用的新加坡指标[26]、日本指标[27]，以及后来发展的中国指标[28]，提取出城市街区尺度的生物多样性评价指标，包含：本土生物多样性（鸟类、蝴蝶、维管植物物种）、外来入侵物种的比例、休闲教育及生态服务功能、养护管理制度、投入预算 5 项评价指标[29]。

 

再结合植物群落生态学理论，提出 6 项城市绿地植物群落构建原则：

1）具备鸟类、蝴蝶等动物栖息的条件；

2）外来物种比例适宜；

3）景观构成丰富多样；

4）突出地域性生物多样性风格；

5）群落稳定性高，可高效发挥生态功能；

6）满足低维护管理需要。

 

2  构建方法

 

 

本研究在遵循植物群落构建原则（即提升生物多样性）的基础上，基于生物多样性对城市绿地植物群落稳定性的作用机制，从生物多样性角度提出城市绿地中高稳定性的植物群落的构建方法（表 2）。

 

2.1  基于生物途径的构建方法

 

 

乡土植物经过长期的自然选择及物种演替后，在特定地区的环境中有高度生态适应性[30]，其特有的性状在竞争中具有绝对优势。其果实成熟期与本土动物迁徙期或繁殖期基本一致，因此能为本土动物提供如花蜜、果实、汁液等较优的食宿资源，经过长期的自然选择，动物更倾向于在乡土树种上取食、栖息和停留[31-32]。因此，运用乡土植物能营造出生物多样性更高的生境。同时，利用原生乡土植物还可以突出植物景观的地域风格。

 

2.1.2  选择可保证多种性状协同发展的植物种和结构

 

1）实现草本植物间的性状协同 — 控制种植密度

性状单一的植物群落抗性较差，群落要实现长期的生存、繁衍，须多种性状协同。就草本植物而言，当前多数设计师经常会持有教条化的生态主义观点，如精心设计株距，虽然使得每一株植物都有足够的生长空间，但植株之间缺失了关联，致使外观上缺乏生机。

 

植物设计时可通过撒播等形式营造观赏性草本植物群落[33]，推广使用近自然式的草本植物群落种植方式（图 2）。使植物群落可利用种间相互关系进行“自我稀疏”式演替，维持群落稳定适宜。同时在选择植物种类时，要注意保证其生产力大致等价，且生产力明显较高的植物使用量需控制在较低水平[34]，以减少后期人工维护。

 

2）实现外来植物与乡土植物的多性状协同—合理引种

引进生态位相似的外来植物代替本地某些具有生长缓慢、病虫害严重等缺陷的劣势植物，与本地优势植物物种性状相协同促进物种共存。但须注意引入恰当的植物种类，防止造成外来物种迅速扩散，威胁城市生物多样性的后果[35]。

合理选用外来植物，应充分考虑气候、地理条件、季节等要素，克服引种外来植物的盲目性，提高引种驯化的成功率[36]。此外，在栽植外来植物之前，需要对将要引种的苗木进行检疫[37]，并调查其逸出状况。

 

 

3.2.2.1  选择可实现群落中动植物高效利用资源的结构

 

1）实现树木高效利用资源—控制乔木种植密度。各类种内、种间的不利关系可能会引发植物对营养空间的激烈竞争，进而造成树木分化和死亡等，为避免这一现象，园林树木的配置应采取较大的种植株距。低密度的生长空间可使园林树木迅速生长并保持良好的树形[38]，更利于植物种子的传播。大量喜光的先锋植物种随机迁入到较小郁闭度的植物群落定居，有利于群落物种丰富度及稳定性的提高[39]。

 

2）实现林下动、植物高效利用资源—预留人工林窗。由于林下植物常被成排种植的高大乔木遮挡，环境资源利用率较低。林窗作为植物群落中的一种小尺度干扰机制 , 是促进群落演替更新，加快养分循环的主要动力[40]，对维持群落生物多样性具有重要作用。改善林窗的光照及温湿度条件，可提升林下植物利用资源的效率，为植物生长发育提供适宜的条件，更有利于高位芽植物的定居生长，同时为动物及鸟类提供重要的活动条件，实现生态位互补[41]。

 

林窗面积是限制林下植物生长发育的主要条件，林窗面积越大，到达树林下层的光照越多，对林下生境多样性的促进作用就越大[42]。同时，林窗面积越大，内部空间就越复杂，林下环境异质性也越高，且其具有强烈的边缘效应来丰富资源生态位，使阳生与半阴生植物在林窗内得以共存[43]，提高了群落稳定性。因此，在城市绿地植物群落的构建时，应结合立地条件，预留大小不一且形状多样的人工林窗，丰富资源生态位，提高群落的稳定性（图 3）。

 

 

1）为动物构建适宜生境 — 增选食源植物、构建乔灌草复层结构。植物群落作为生态系统中的生产者，丰富的植物种类能为动物提供良好的食物来源和生存环境，而动物的生存活动也影响植物生长发育的全过程。土壤中的动物通过粉碎、翻动土壤和分解有机质，有利于提高植物对土壤养分的利用效率[44]。

有些动物以树木的种子为食，同时成为种子的传播者，因此动物与植物的良性互动循环有利于群落维持稳定。考虑增加蜜源、食源植物种类，以吸引鸟虫[45]，并适当增加常绿型食源树种的比例[46]，同时注意食源植物在空间范围内的均匀分布，保证物质供应在时间和空间上的均衡性[47]。

 

树种多样的阔叶林能形成高低不同的林冠层，为鸟类提供了更多的生存空间，提高鸟类群落的多样性[48]；林下丰富的草本植物和灌木则为各类昆虫提供了多样的食宿场所，因此，复层垂直群落结构对植物群落的生物多样性具有重要意义。在种植设计时可通过植物分层来实现植物群落的功能多样性和弹性缓冲。可模拟天然植物群落结构，注意考虑各类植物的生态习性，合理配置，确保所选植物种在垂直空间中的和谐共生关系。

 

2）为植物构建适宜的小生境—塑造立地条件。无机环境的改变会通过光照、温度、土壤养分等生态因子影响各植物种的生长发育及空间分布，进而影响群落生产力[49]。而在同一气候区，植物的立地条件在很大程度上决定了各生态因子的不同。地面起伏变化形成不同的坡向和坡位，再加上风向、水分等微气候条件的影响，使表层土土壤特性不同，从而在小范围内形成明显的异质性生境，有利于局部区域范围内植物群落生物多样性的形成与维持[50]。

阳坡光照强度大，地表温度高，表层土壤水分蒸发较快，不利于大多数阴生及半阴生植物的生长和发育[51]；阴坡土壤水分和养分条件则相对较好，因此，具有微地形的阳坡更适合设置供人活动的大草坪，而阴坡可种植多种喜阴植物，营造生物多样性丰富的植物群落景观。

 

就坡位而言，有研究表明，坡顶的土壤腐殖质层厚度低，受干扰程度强，不利于植物生长发育[52], 在坡顶部天然生长的植株通常比坡中、下部矮小，因此植物群落的设计中，可在坡顶部种植抗逆性较强的植物，在坡中、下部种植抗逆性稍弱但景观效果好的植物，同时结合缓坡与平地，缩减条件恶劣的坡顶部区域（图 4），即克服上坡位的不利条件，利用下坡位的有利因素，塑造更适宜植物群落生长发育的立地条件，提高植物群落的稳定性。

 

 

抗干扰能力强的群落更稳定。年龄结构表示各年龄段植物在群落中的位置及数量情况。当上层空间中的老龄植物衰老或遭受干扰死亡时，下一层次中处于预备状态的中幼树能够迅速生长并代替上层植物，使受干扰的群落恢复如初，这种可避免上层植物组成发生颠覆性更替的群落结构便称为年龄冗余结构[53]。显然，年龄冗余结构使得植物群落具有较高的恢复力和抵抗力，对维持群落的稳定性具有重要作用。

 

因此，植物设计师有必要考虑在优势种之下的层次中安排一定数量的“中幼群”，构建年龄冗余结构，使得植物群落在必要时能进行有效的“自我复制”，以维持稳定。

 

4  挑战与总结

 

4.1  挑战

 

园林工作者在城市中推行这一群落构建方法，可能会面临以下两方面的挑战。一方面是苗木供应商和施工企业理念固化，他们更关注于装饰性、珍稀品种苗木的运用，种植设计师应通过与其耐心沟通、宣传教育等方式，逐步转变其固有观念，使其认识到生态性和功能性植物品种的重要性；另一方面，城市化的快速发展，使得城市居民较难获取长时间接触自然的机会，难以欣赏纯自然的野性美。设计师可在构建生态植物群落时兼顾植物群落的观赏性，如通过适当加入季节性色彩植物、降低视觉凌乱度等，循序渐进地引导公众改变审美偏好。

 

4.2  总结

 

本研究从生物多样性的角度出发，提出高稳定性城市绿地植物群落的构建方法，对实现城市绿地植物群落高效发挥生态功能意义重大，也在根本上响应了国家对于生物多样性的保护政策。但本研究的探讨相对较为宽泛，今后还需进行更为细致的研究。

 

如对不同类型的生境（城市湿地、城市棕地中的修复型生境等）展开详细研究；精确研究针对特定绿地的植物种类、年龄、数量等，以期为城市绿地植物群落构建提供更坚实的研究基础。