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生态学在现代风景园林设计中的应用

大字 日期:2019-02-10 来源:未知

  20世纪60~70年代以来,人们从工业时代的富足梦想中逐渐醒来,开始意识到环境和能源危机,风景园林设计流露出了对人与自然关系的关注,这是对自然和文化的一种全新认识。1969年麦克哈格《设计结合自然》的问世,将生态学思想运用到风景园林设计中,产生了“设计尊重自然”,把风景园林设计与生态学完美地融合起来,开辟了生态化风景园林设计的科学时代,也产生了更为广泛意义上的生态设计。

  生态主义的设计早已不是停留在论文或图纸上的空谈,也不再是少数设计师的实验,生态主义已经成为风景园林设计师内在的和本质的思考。尊重自然发展过程,倡导能源与物质的循环利用和场地的自我维持,发展可持续的处理技术等思想贯穿于风景园林设计、建造和管理的始终。在设计中对生态的追求已经与对功能和形式的追求同等重要,有时甚至超越了后两者,占据了首要位置。

  生态学思想的引入,使风景园林设计的思想和方法发生了重大转变,也大大影响甚至改变了风景园林的形象。风景园林设计不再停留在花园设计的狭小天地,它开始介入更为广泛的环境设计领域,体现了浓厚的生态理念。

  生物多样性理论不仅反映了群落或环境中物种的丰富度、均匀度等,也反映了群落的动态结构与稳定性,以及不同的环境条件与群落的相互关系。城市中的生境条件比较恶劣,环境资源比较匾乏,物种通过本身一系列的相应变化来增加自己的适合度,以充分利用有限的环境资源,从而保持系统的稳定。群落中物种多样性尤其是遗传多样性越高,物种对环境的适应能力就越强,群落抗干扰的能力和维系自身动态平衡的能力也就越强。景观生态学中强调景观的异质性可提高物种总体共存的潜在机会。因此在现代风景园林的构建过程中以生物多样性原理为指导是其最基本的前提。

  生态位理论已在种间关系、种的多样性、种群进化、群落结构、群演替以及环境梯度分析中得到了广泛应用。但生态位的概念不同的学者有不同的看法。主要有格林尼尔的“生境生态位”;埃尔顿的“功能生态位”;哈奇森的“超体积生态位”。在这里我们主要引用马世骏的生态位概念:是指一个物种在生态系统中的功能作用以及它在时间和空间中的地位,反映了物种与物种之间、物种与环境之间的关系。城市园林绿化植物的选配,实际上取决于植物生态位的配置,这直接关系到园林绿地系统景观审美价值的高低和综合功能的发挥。

  在现代风景园林规划过程中,应充分考虑物种的生态学习性与生态环境条件,利用不同物种在空间、时间和营养生态位上的差异,合理地选配植物种类,避免种间或种内的直接竞争,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,以利于种间互补,既充分利用光、温、水、气及养分等环境资源,又保证了群落和景观的稳定性。

  互惠共生又称互利共生,是指两个物种长期共同生活在一起,彼此相互依赖、相互共存、双方获利。如地衣即是藻与菌的结合体,豆科、兰科、杜鹃花科、龙胆科中的不少植物都有与真菌共生的例子:一些植物种类的分泌物对加一些植物和生长发育是有利的,如黑接骨木对云杉根的分布有利,皂英、白蜡与九里香等在一起生长时,互相都有显著的促进作用;但另外一些植物的分泌物则对其他植物的生长不利,如胡桃能分泌一种叫胡桃醒的物质,它能抑制其他植物的生长,因此在胡桃树下的土表层中一般是没有其他植物的;如:丁香、洋槐、薄荷、月桂、稠李、风信子等都会分泌一些不利于其他植物生长的物质,在园林中的植物配植时胡桃与苹果、松树与云杉、白桦与松树等都不宜种在一起,森林群落林下蕨类植物狗脊和里白则对大多数其他植物幼苗的生长发育不利。在生态园林建设过程中应用植物间的这种相互关系,能有效地促进群落的稳定。

  生态平衡是生态学的一个重要原则,其含意是指处于顶极稳定状态的生态系统,此时系统内部的结构与功能相互适应与协调,能量的输入和输出之间达到相对平衡,系统的整体效益最佳。在生态园林的建设中,强调绿地系统的结构和布局形式与自然地形地貌和河海湖泊水系的协调以及城市功能分区的关系,着眼于整个城市生态环境,合理布局,使城市绿地不仅围绕在城市四周,而且把自然引入城市之中,以维护城市的生态平衡。近年来,我国不少城市己开始了城郊结合、森林与园林结合、扩大城市绿地面积走生态园林建设的道路,如上海、北京、合肥、南京、深圳、厦门等。

  生态调控是生态系统研究的一个重要理论,主要研究以人为中心的社会一经济一自然复合的城市人工生态系统。自然生态系统的中心事物是生物群体,它与外部环境的关系是消极地适应环境,并在一定程度上改造环境,因而自然生态系统的动态、演替,无论是生物种群的数量、密度的变化,还是生物对外部环境的相互作用、相互适应,均表现为“通过自然选择的负反馈进行自我调节”的特征。而在人工生态系统中,尤其是在城市生态系统中,是以人类为中心的,人类与其外部环境的关系是人积极地、主动地适应环境和改造环境,其系统行为很大程度上取决于人类所做出的决策,因而它的调控机制主要是人为的而不是负反馈的调节。生态园林是城市生态系统的一个子系统,要使其具有合理的结构、能最大限度地发挥其功能,系统本身可以自我调节,达到良性循环的生态系统,就需要以生态调控原理作为指导,使整个系统实现循环再生、协调共生、持续自生。在生态园林这一生态系统中,由于人的社会性与能动性,表明了它同自然生态系统间的重大区别,它可以通过人类进行有限度的协调,使系统的生态效益最高,使各组成成分之间相互协调,使系统更加适应外部环境。

  在风景园林设计中,应用生态学原理进行设计,保护自然环境不受或尽量少受人类的干扰,现有场地往往经过很长时间已经形成了新的动植物生态系统。在景观改造时,根据生态平衡原理,要充分的保护利用,尊重场地原有的自然环境的生态特征,尽可能将原有的有价值的自然生态要素保留下来并加以利用,组织到园林景观的设计中去。主要手法有:

  乡土植物是指经过长期的自然选择及物种演替后,对某一特定地区有高度生态适应性的自然植物区系成分的总称。它们是最能适应当地大气候生态环境的植物群体。除此之外使用乡土物种的管理和维护成本最少,能促使场地环境自生更新、自我养护。还因为物种的消失已成为当代最主要的环境问题。所以保护和利用地带性物种也是时代对风景园林设计师的伦理要求。

  现代人的需要可能与历史上该场所中的人的需要不尽相同。因此,为场所而设计常常不会模仿和拘泥于传统的形式。但是从生态学理论来看,新的设计形式仍然应以场所的自然过程为依据,依据场所中的阳光、地形、水、风、土壤、植被及能量等。设计的过程就是将这些带有场所特征的自然因素结合在设计之中,从而维护场所的健康。作为风景园林设计者应尽量保留原场所的自然特征,如泉水、溪流、造型树、已有地被、及名树、古木、水、地形等,这是对自然的内在价值的认识和尊重,这样既能在一定程度上降低投资成本,又能避免为了过分追求形式的美感, 对原有的生态系统造成无法弥补的破坏。

  生态调控原理中的循环再生,倡导能源与物质的循环利用贯穿于现代风景园林设计的始终,生态的风景园林设计要尽可能使用再生原料制成的材料,尽可能将场地上的材料和资源循环使用,最大限度地发挥材料的潜力,最大限度地减少了对新材料的需求,减少了对生产材料所需的能源的索取。

  在风景园林设计中,植物是必不可少的要素,因而在设计中选择适合植物生长的土壤就显得很重要。主要考虑土壤的肥力和保水性。分析植物的生态学习性,选择适宜植物生长的土质。特别是在风景园林的生态恢复设计模式中,土壤因子很重要,一般都需要对当地的土壤情况进行分析测试,选择相应的对策。常规做法是将不适合或者污染的土壤换走,或在上面直接覆盖好土以利于植被生长,或对已经受到污染的土壤进行全面技术处理。采用生物疗法,处理污染土壤,增加土壤的腐殖质,增加微生物的活动,种植能吸收有毒物质的植被,使土壤情况逐步改善。如在美国西雅图油库公园,旧炼油厂的土壤毒性很高,以至于几乎不适宜作为任何用途。设计师哈格没有采用简单且常用的用无毒土壤置换有毒土壤的方法,而是利用细菌来净化土壤表面现存的烃类物质,这样既改良了土壤,又减少了投资。

  根据生态位理论,在进行植物配置时,应充分考虑物种的生态位特征,合理选择配置植物种类,避免各个物种对空间和营养的争夺,种间互相补充,既充分利用环境资源、生长良好,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,又能形成具有良好视觉效果的园林景观。根据各种植地不同的实际情况(如干旱、贫瘠、土壤密实、污染严重、病虫害严重等),有针对性、有侧重点的选择植物种类,尤其是高大乔木优势种的选配,直接决定了园林生态效益的发挥程度。园林生态设计中要求利用不同物种在空间和营养生态位上的分异来配置植物,充分利用空间、营养,各个种才能协调共生。

  因此,在植物材料选择时,应该因地制宜,发挥不同植物的各自优势,最大限度地满足植物生长所需要的生态条件,根据实际情况的不同,进行相应的选择。

  不同的树种其生态作用和效益也不相同,有的相差很大。因此,为了提高植物造景的生态效益就必须选择那些与各种污染气体相对应的抗性树种和生态效益较高的树种。

  物种多样性主要反映了群落和环境中物种的丰富度、均匀度、群落的动态与稳定性,和不同的自然环境条件与群落的相互关系。生态学家认为,群落结构愈复杂,系统也就愈稳定。因此,风景园林设计过程中,设计多个种组成的植物群落,比单物种中群落更能有效利用资源,具有更大稳定性,即保持各物种多样性如动植物种资源多样性、各种文化特质多样性等,具有重要深远的生态环境意义。

  在风景园林设计中从生态因素方面对水的处理一般集中在水质的清洁、地表水循环、雨水收集、人工湿地系统处理污水、水的动态流动以及水资源的节约利用等方面。在风景园林设计中充分利用湿地中大型植物及其基质的自然净化能力净化污水,并在此过程中促进大型动植物生长,增加绿化面积和野生动物栖息地,有利于良性生态环境的建设。

  随着公众生态意识的不断增强和技术手段的不断改进,生态学的理念将日益深入人心,并不断渗透到人们的日常生活之中,同时对生态学理论在风景园林设计中的深入和对设计手法的探索与拓展也必将更进一步。工程技术的支持、多学科、各专业的合作是未来生态设计发展的必然趋势。

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