于 澤 張云路
北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 北京 100083
城市廢棄地是指曾經(jīng)作為工業(yè)生產(chǎn)用地或與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的交通、運輸、倉儲等用地以及廢置不用的場地,如廢棄礦山、工廠、碼頭、工業(yè)廢料或垃圾的傾倒場等[1]。城市廢棄地產(chǎn)生的主要問題是環(huán)境污染[2],其不但占用了城市稀缺的土地資源,還對城市的生態(tài)環(huán)境以及人居環(huán)境造成了極大的破壞:一是破壞土壤的生態(tài)平衡,場地垃圾本身含有的有害物質(zhì)通過降水或堆積擠壓等各種外力作用滲透土壤,對土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)造成破壞;二是污染周圍水域,場地垃圾自身的發(fā)酵和雨水對場地垃圾的浸泡、滲濾而產(chǎn)生的臟水,會對周圍地表和地下水造成嚴重污染;三是危害空氣質(zhì)量,場地垃圾揮發(fā)所產(chǎn)生的有機酸等有害氣體對人們居住環(huán)境造成危害[3]。因此,對城市廢棄地進行改造迫在眉睫,如何使其從消極狀態(tài)轉(zhuǎn)化為積極狀態(tài),變 “廢品”為 “珍寶”,在不斷更新的城市秩序中獲得新生,是目前世界上眾多國家城市建設(shè)中面臨的重大課題[4]。
西方發(fā)達國家的一些學(xué)者從20世紀60年代起開始關(guān)注廢棄地[5],現(xiàn)已進入成熟階段,并有許多成功實例。1972年美國西雅圖煤氣廠公園原場地為從煤中提取汽油的工廠,土壤污染嚴重,設(shè)計師哈格建議對場地土壤環(huán)境進行分析,引進能分解這些污染物的物質(zhì)逐步清除污染,充分尊重工業(yè)廢棄地原貌和歷史,挖掘工業(yè)廢棄地的藝術(shù)性,使 “垃圾島”變成工業(yè)垃圾的 “文物展覽館”;紐約高線公園原場地為城市廢棄高架鐵路,公園植被選用場地原生的野生植被,采取植-筑的形式,將保護與創(chuàng)新相結(jié)合,形成了漂浮在曼哈頓空中的 “綠毯”。中國近年在城市廢棄地修復(fù)利用方面發(fā)展迅猛,北京第九屆園博會場地范圍有大面積的生活垃圾場,場地通過地形的處理以及植被群落的構(gòu)建等手段對場地進行生態(tài)修復(fù),使場地形成具有多重功能的生態(tài)型公園;上海世博會后灘公園原為一片建筑垃圾遍地的填埋場,特別是黃浦江水污染嚴重,場地通過人工濕地的營造以及基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建形成了具有綜合生態(tài)服務(wù)功能的城市公園。
目前城市廢棄地的植物景觀營造方式普遍從景觀效果出發(fā),忽視植物對生態(tài)環(huán)境的修復(fù)作用,由于生態(tài)環(huán)境沒有得到修復(fù),場地環(huán)境提供不了植被生長所需要的養(yǎng)分,因而植被景觀效果不能長久,從而造成建設(shè)成本的浪費。
本文提出的城市廢棄地植物景觀營造是從改善生態(tài)環(huán)境出發(fā),利用植物景觀的營造手段,對城市廢棄地生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)。該方法不僅有利于城市廢棄地構(gòu)建持續(xù)性強的植被景觀,還能改善土壤的結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分狀況和微生物環(huán)境,進而促進整個生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)[6]。此方法確保最終形成穩(wěn)定、持久的植物景觀效果,達到一勞永逸的目的,減少重復(fù)建設(shè)對資源和成本的浪費。
生態(tài)系統(tǒng)演替理論 (又稱 “群落演替理論”)認為,演替的動力主要是生物之間及生物與環(huán)境之間的相互作用,最早定居的植物改造了環(huán)境,從而有利于新物種的定居生存,這一過程一再發(fā)生,直到頂級群落產(chǎn)生為止[7]。植物群落演替根據(jù)其基質(zhì)性質(zhì)的不同分為原生演替(primary succession)和次生演替(secondary succession)兩種類型[7],原生演替是指植被在裸地上的形成和建立過程的演替,次生演替是指植被在受到內(nèi)外干擾后的恢復(fù)或重建演替,無論何種演替,其實質(zhì)是群落的重新組織。植物種群作為生態(tài)群落重組的基礎(chǔ),其生命演化進程、種群動態(tài)、競爭的相互作用、營養(yǎng)動態(tài)、群落的組織結(jié)構(gòu)變化構(gòu)成了群落演替理論的基石。
因此,依據(jù)群落演替理論進行人工干預(yù)加速植被恢復(fù)可避免在生態(tài)環(huán)境條件不成熟的情況下,試圖一步到位將退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到退化前的水平,避免群落間競爭關(guān)系紊亂、促進效率低下等問題造成的資源浪費。進而促使修復(fù)中的植物群落能夠減輕干擾而向頂級方向發(fā)展,恢復(fù)其原有的結(jié)構(gòu)和功能,最后演變?yōu)榉€(wěn)定的頂級群落。
群落在演替過程中呈現(xiàn)出不同物種相互替代,由此產(chǎn)生群落在結(jié)構(gòu)組成和功能等方面的差異[8],群落每時每刻在空間、結(jié)構(gòu)上均發(fā)生著改變,是一個動態(tài)開放的生命系統(tǒng),群落演替的終點是頂層群落的形成與穩(wěn)定,該群落在出生率與死亡率、能量輸入與輸出等方面達到均衡[9]。因此,利用植物群落的演替對城市廢棄地進行植被景觀營造將是不斷變化的過程,場地內(nèi)植物生長條件也在不斷改善,不同的恢復(fù)階段對植物種植的要求也不一樣,要對植被重建分階段進行,一般根據(jù)植被生長狀況分為前、中、后3個時期,先對場地的植物生長條件進行詳細的調(diào)查分析,再依據(jù)不同植物的生長習(xí)性合理分配種植時期,循序漸進地進行分期建設(shè),促進城市廢棄地的生態(tài)恢復(fù)與景觀綠化。
1)前期。城市廢棄地由于受到長期污染,土壤環(huán)境的破壞程度也較為嚴重,在初期不宜對場地進行過多的人工干預(yù),應(yīng)充分利用自然做工和尊重自然,同時適當?shù)厝斯ひ攵箍浦脖缓涂剐暂^強的鄉(xiāng)土草本植物,以幫助土壤進行改良,為中后期引入植物創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境[10]。根據(jù)場地污染程度的不同,修復(fù)時間為1~2年不等。
2)中期。經(jīng)過前期的恢復(fù),土壤毒性減輕、肥力增強,土壤環(huán)境得到一定程度的改良,具有大面積種植適應(yīng)性較強的草本植物和灌木的能力,此時可進行草本和灌木的大面積種植,且可適當引入少量抗性強的淺根系鄉(xiāng)土喬木樹種和次生演替較快的先鋒樹種。同時,還可進行景觀效果的打造,構(gòu)建植物景觀基礎(chǔ)。植被栽植時需注重喬灌草搭配的景觀效果,可適當栽植觀賞性植被以及進行大規(guī)模的景觀綠化,修復(fù)時間為2~5年。
3)后期?;謴?fù)后期場地的整體環(huán)境得到改善,新的生態(tài)系統(tǒng)已初步形成,此時選擇具體的樹種時要充分考慮到樹種特性和廢棄地生態(tài)恢復(fù)后的最終綠地用途等,構(gòu)建以自然群落栽植為主的近自然或類自然植物景觀[11],以有效推進廢棄地植被群落的發(fā)展與穩(wěn)定。
項目地位于北京石景山區(qū)衙門口,是石景山區(qū)重要的公園綠地,地塊面積98.63 hm2。項目實施場地為北京城市廢棄地景觀營造的試點地區(qū)。由于場地原為棚戶區(qū),生活垃圾的不正確排放本就對土壤環(huán)境以及植被生長環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的破壞,拆遷后產(chǎn)生的建筑垃圾長時間的堆疊更加重了破壞程度,場地內(nèi)部幾乎無喬木生長,僅存少量的灌木以及地被,且生長狀態(tài)不佳。場地內(nèi)部亟需進行植被景觀營造。
所謂植被是指在地表覆蓋的植物群,通常指一片植物 ,是一個地區(qū)植物群落的總體[12]。植被是營造植被景觀的基礎(chǔ)工具,衙門口綠地規(guī)劃項目擬選取鄉(xiāng)土樹種和潛在自然植物相結(jié)合的方式進行植物群落搭配。
鄉(xiāng)土植物作為與當?shù)刈匀粭l件 (尤其是氣候、土壤條件)及培育環(huán)境具有天然適應(yīng)性的樹種[13],具有較強的抗逆性,而且成本低、種類多、易栽培,在生態(tài)建設(shè)中具有其他植物不可替代的優(yōu)勢[14],一些鄉(xiāng)土植物甚至還有提高土壤肥力的功效。應(yīng)用鄉(xiāng)土樹種進行綠化,可以打造地方性景觀,形成地方性特色。
基于以上植物選取原則,本項目在植被景觀營造中選擇的植物種類如下:1)常綠喬木——油松、白皮松、華山松、檜柏、側(cè)柏、青杄、白杄、龍柏、矮紫衫、遼東冷杉;2)落葉喬木——槭樹類 (元寶楓、色木槭、茶條槭、復(fù)葉槭、雞爪槭)、櫟類 (蒙古櫟、遼東櫟、麻櫟、栓皮櫟、槲樹、槲櫟)、椴樹 (紫椴、蒙椴、糠椴)、梓樹、楸樹、黃金樹、絲棉木、刺槐、國槐、臭椿、香椿、千頭椿、白蠟類 (絨毛白蠟、小葉白蠟、洋白蠟、大葉白蠟)、楊樹雄株、流蘇樹、燈臺樹、毛梾木;3)亞喬及灌木——忍冬類 (金銀木、郁香忍冬、韃靼忍冬、雪果)、衛(wèi)矛類 (栓翅衛(wèi)矛、膠東衛(wèi)矛)、繡線菊 (三椏繡線菊、菱葉繡線菊、華北繡線菊、粉花繡線菊、噴雪花)、栒子類 (平枝栒子、水栒子)、丁香類 (巧玲花、小葉丁香、藍丁香、歐洲丁香、華北紫丁香、波斯丁香、裂葉丁香、白丁香、紅丁香)、山桃稠李、紫葉稠李、山楂、山桃、山杏、白花山碧桃、毛櫻桃、山荊子、八棱海棠、圓葉鼠李、山茱萸;4)藤本——南蛇藤、金銀花、扶芳藤、大瓣鐵線蓮、野薔薇、山葡萄、凌霄、地錦;5)草本地被——委陵菜、活血丹、蛇莓、澇峪苔草、青綠苔草、酢漿草、紫花地丁、筋骨草、百里香、車前草、大葉鐵線蓮、地黃、甘野菊、藍花棘豆、藿香、黃芩、毛茛、桔梗、紫菀、夏枯草、蒲公英、二月蘭;6)新優(yōu)彩葉——銀紅槭、銀白槭、彩葉豆梨、密枝衛(wèi)矛、金葉接骨木、金葉風(fēng)箱果、紫葉風(fēng)箱果、‘紫霞’黃櫨、 ‘金園’北京丁香、京綠白蠟、‘麗紅’元寶楓、‘雷舞’窄葉白蠟、‘京黃’洋白蠟。
群落演替是以群落結(jié)構(gòu)變化為表現(xiàn)特征的,群落物種數(shù)隨演替進行呈上升趨勢,組成結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜,其中,演替中后期物種最多[10]。適宜的群落物種搭配可以加快土壤質(zhì)量的改善進程,為了更好地發(fā)揮不同植被間的協(xié)同作用,最大程度地發(fā)揮植物在城市廢棄地綠色更新的作用,植被栽種時應(yīng)注重植物群落結(jié)構(gòu)[15]。本項目運用異齡、復(fù)層、混交的種植手法,依據(jù)場地及功能需求的不同,力求營造以下3種基本的群落結(jié)構(gòu)。
1)近自然異齡林。指由某一優(yōu)勢樹種為主體、結(jié)合少量伴生樹種形成的片林類型,模擬自然群落中優(yōu)勢種群的生長模式。宜選用規(guī)格相異的同種異齡喬木為主體,優(yōu)先選擇高干樹種或分支點較高的苗木,保證林下充足空間。林下不種灌木,撒播耐陰鄉(xiāng)土地被組合,可逐步對游人開放林下活動 (圖1)。
圖1 近自然異齡林模式圖
2)近自然混交林。指由多種喬木作為骨干樹種混交而成的片林類型,模擬自然群落中種群間的組合生長模式。每種喬木均占有一定比例,數(shù)量相互平衡,無絕對的優(yōu)勢種。宜采用株間混交與不規(guī)則塊狀混交相結(jié)合的混交方式。同時應(yīng)注意協(xié)調(diào)不同混交樹種的高度及分枝點高度,形成多層次的林冠線和豐富的林下空間 (圖2)。
3)近自然復(fù)層林。指模擬自然環(huán)境中群落演替所形成的復(fù)層群落,由多種喬木、灌木及地被相互搭配所形成的,既具備水平層次的自然混交,又具備多層次豎向結(jié)構(gòu)的片林類型。宜由高到低逐層營建:首先,選擇多種高大喬木相互混交,形成森林整體的骨架及空間關(guān)系;其次,選擇環(huán)境條件適宜,光線較充足的區(qū)域,適當加大樹木種植的間距,同時選擇小喬木、大灌木、中小灌木等不同層次的灌木合理搭配,形成相互嵌套的灌木組團,豐富中下層林木空間;最后,于林下空地撒播耐陰鄉(xiāng)土地被組合 (圖3)。
圖2 近自然混交林模式圖
圖3 近自然復(fù)層林模式圖
基于植被演替理論的城市廢棄地植物景觀營造是在掌握城市廢棄地特殊環(huán)境條件、了解植物生長習(xí)性和群落演替相關(guān)理論的前提下,提出的一種集生態(tài)修復(fù)、環(huán)境優(yōu)化為一體的可持續(xù)的城市廢棄地植被景觀營造路徑。對比傳統(tǒng)廢棄地植被景觀營造方式,科學(xué)的植被群落構(gòu)建效果更加穩(wěn)定、可持續(xù)。本項目以期能為我國城市廢棄地植物景觀可持續(xù)營造提供一定的理論參考和實踐指導(dǎo),為推進城市生態(tài)修復(fù)和綠色修補工作提供了新的思路與方法。