沈達理 李佩雯 段芳瑤
摘 要 我國目前大多數(shù)的景觀草坪基本停留在美學(xué)概念上,但隨著全球氣候變化的影響,行業(yè)內(nèi)外對諸如草坪雨洪管理等氣候適應(yīng)性設(shè)計手法也提出了一定的要求?;诖?,根據(jù)我國亞熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)的氣候特點,對景觀草坪展開一定論述,初步總結(jié)景觀草坪的適應(yīng)性策略。
關(guān)鍵詞 景觀草坪;氣候變化;適應(yīng)性策略
1 現(xiàn)狀與概況
1.1 景觀草坪現(xiàn)狀
草坪是重要的園林設(shè)計要素,其最早可追溯到公元前的波斯宮廷庭院的綴花草坪,我國漢代時期的上林苑也曾應(yīng)用[1];直到16、17世紀(jì)歐洲古典園林的出現(xiàn),草坪才成規(guī)模地被使用。目前,草坪已發(fā)展成各種用途。其中,園林觀賞性草坪的建設(shè)還需要面對人類工業(yè)文明所導(dǎo)致的各種情況,特別是氣候變化方面,如在強降雨天吸收過多的地表徑流等。如今的草坪承擔(dān)著更加復(fù)雜的作用。
1.2 研究區(qū)氣候現(xiàn)狀特點
我國亞熱帶季風(fēng)氣候主要集中在秦嶺淮河以南的地區(qū)(除極少數(shù)熱帶沿海城市),氣候特點是夏季高溫多雨、冬季寒冷干燥;由于全球氣候變暖,氣候特征逐漸往極端方向變化:特別是進入21世紀(jì)后,近20年的氣候特征極值相比20世紀(jì)最后20年的極值極端程度都有顯著提升。研究顯示,這種變化會一直繼續(xù)持續(xù)幾十年,且由于滯后效應(yīng),即便當(dāng)下人類在一定程度上緩和了工業(yè)污染,也難以馬上控制住這種形勢的發(fā)展[2]。
2 影響景觀草坪中的氣候要素
一般認(rèn)為氣候?qū)Σ萜旱挠绊懸乜梢詺w為植物學(xué)領(lǐng)域中的非生物因素,筆者初步篩選出以下7點因素:光照、溫度、濕度、土壤水分、土壤養(yǎng)分、二氧化碳濃度和pH值[3-7],而其中與氣候變化有直接關(guān)系的只有光照、溫度與水分。
2.1 光照
光是植物賴以生存的必需品,其量化標(biāo)準(zhǔn)是輻射強度和輻射通量。輻射能為草坪提供必要的光照條件和適宜的溫度環(huán)境。除此之外,可見光中的紅、橙、黃、藍等光可以被草坪吸收促進生長,而綠光幾乎不被吸收;不可見光中的長波光(紅外光)可以為植物提供熱量,但短波光(紫外光)則對草坪植物有致命影響。
2.2 溫度
對于草坪等植物,土壤溫度(一般是土層下0~15 cm)會比空氣溫度影響更加明顯:如果地區(qū)積溫顯著下降(<0 ℃),那么草坪很可能會提前進入枯黃期,于植物來講,冬季會更長,越冬率、反青率均會下降,發(fā)芽期延遲到來,大大提高草坪維護成本,同時觀賞效益也不足;相反如果土壤溫度(積溫)能夠保持在較高水平(>5 ℃),那么草坪的越冬率可以大大提升[7],進而對其他方面帶來積極作用。
2.3 水分
與溫度類似,對草坪產(chǎn)生主要影響的仍是土壤含水量,而非空氣濕度,且同樣是土壤表層下0~15 cm深度[8]。另外,草坪對土壤水分的變化有一定的耐受能力,其原理是通過蒸散量實現(xiàn),部分草種(如狗牙根、高羊茅)的蒸散量可以隨土壤含水量的變化而發(fā)生改變[9]。
3 景觀草坪的適應(yīng)性策略
依據(jù)對草坪與氣候影響要素的分析,分別論述景觀草坪對地區(qū)內(nèi)光照、溫度、水分的適應(yīng)性策略。
3.1 地形與坡向差異對光照的影響
影響光照(或者說是太陽輻射量)的因素較多,在大氣外一般有太陽直射角、地日距離、日照時間3種要素;而大氣內(nèi)則會加上大氣介質(zhì)的各種影響,如云量,膠體或其他顆粒的散射、透射、反射能力等。這其中,能夠通過人為景觀手法控制的只有太陽直射角度,即地形營造。地面太陽高度角越接近于90°,太陽輻射量越多,所吸收的熱量越多,地表溫度也越高;地面太陽高度角越小則反之。
因此,當(dāng)?shù)貐^(qū)內(nèi)的草坪景觀越冬率、反青率較低時,可以計算其冬季的太陽高度角,使南向的地形坡度盡量與冬至日(或大寒日)正午的太陽入射光線垂直,增加地表與土壤的熱吸收量,提高越冬率。而對于需要通過改變地形來降低太陽輻射、降低溫度來保證植物在正確的時間進入越冬期的地區(qū)則應(yīng)采取相反的思路。
我國的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)緯度跨度較大,太陽輻射的南北差異也大,因此應(yīng)結(jié)合不同的正午太陽高度角設(shè)計草坪的坡度和朝向。在冬季均溫接近或低于0 ℃地區(qū)的草坪,應(yīng)該盡量使草坡地形與太陽高度角垂直,以便更好地吸收太陽輻射的熱量;而冬季均溫高于15 ℃的地區(qū),應(yīng)使太陽高度角與坡度的角達成較小夾角,以減少熱量過多對草坪越冬造成的不適[6]。
3.2 不同溫度下的草坪適應(yīng)性策略
我國的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域廣大,緯度分布不同,太陽輻射、下墊面性質(zhì)差異較大,總體上草坪生態(tài)在區(qū)域內(nèi)形成了南過渡帶、云貴高原帶、溫暖潮濕帶和熱帶亞熱帶4種類型[10],且草坪對于溫度較為敏感。因此,對于不同地區(qū)溫度,應(yīng)采用不同品種的草坪。
南過渡帶包括成都平原和湖北省北部、江蘇省以及安徽省的部分地區(qū),年均溫6.5~16.0 ℃,1月均溫-3~8 ℃,7月均溫14~29 ℃。夏季潮濕且溫?zé)?,冬季降水稍足且溫暖,所以不依賴人工澆灌也可以種植草坪,但要切實考慮草坪冬季越冬的能力。這一帶適合種植中華結(jié)縷草(Z.sinica)、狗牙根(Cynodon dactylon)等。
云貴高原帶位于云貴高原地區(qū)和周邊部分地區(qū),年均溫3~22 ℃,1月均溫-8~13 ℃,7月均溫10~22 ℃。該帶冬季會出現(xiàn)零度以下低溫,但總體溫暖,夏季涼爽。該地區(qū)適合冷季型草和暖季型草搭配種植。可以種植冷季型草地如早熟禾、多年生黑麥草、高羊茅等;以及暖季型草地馬蹄金(Dichondra repens)、溝葉結(jié)縷草(Z. matrella)和中華結(jié)縷草。
溫暖潮濕帶位于北回歸線以北,長江流域及以南地區(qū),年均溫16~26 ℃,1月均溫1~9 ℃,7月均溫25~29 ℃。氣候溫暖,雨水充足。冬天氣候溫和,可選用養(yǎng)護水平要求較低的暖季型草,如假儉草(Eremochloa ophiuroides)、地毯草(A.xonopus compressus)等。
熱帶亞熱帶位于北回歸線地區(qū)及以東以南的沿海地區(qū),年均溫18~25 ℃,1月均溫8~21 ℃,7月均溫27~35 ℃。溫度常年較高,雨水充足,四季較不分明。該地區(qū)適種狗牙根、假儉草、地毯草、鈍葉草(Stenota phrum hel feri)和兩耳草(Paspalum conjugatum)等。
3.3 雨洪管理
根據(jù)草坪對土壤水分的適應(yīng)并結(jié)合當(dāng)下海綿城市的理念,草坪對土壤水分的適應(yīng)策略可以體現(xiàn)在雨洪管理上。
草坪的雨洪管理一般要求能夠適應(yīng)并處理各種瞬時高降水量天氣,同時保證周邊地區(qū)一定程度上免受影響,比較常見的就是自然排水系統(tǒng)[11]。通過將草坪營造成各種類溝狀、池狀結(jié)構(gòu),在暴雨初期可以將來不及下滲的水量先積蓄,之后再慢慢吸收下滲,過多的水量還可以結(jié)合地下盲管排出。自然排水道相比傳統(tǒng)的城市管網(wǎng)排水可以用更加美觀的園林手法來達到排水效果,同時還能保證低廉的成本。例如,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的“紅軸”校園景觀[12],就是利用草坡地形營造隱形蓄水的匯水洼地,在洼地向下滲水的同時再結(jié)合排水管網(wǎng)設(shè)置隱蔽的橫向出水口,緩沖了校園的排水壓力。
不僅如此,我國中大型城市的“熱島效應(yīng)”明顯(許多發(fā)達城市恰好集中在我國南方,即亞熱帶氣候區(qū)),其主要成因就是城市下墊面硬化。硬質(zhì)鋪裝將過多的熱量又重新反射回了大氣之中,同時也阻擋了地面徑流的水分下滲,使得地下水供給缺乏,間接加劇水土流失,惡性循環(huán)。而草坪則剛好可以解決此類問題,其本身就可以成為地面徑流的吸收面,同時草坪中大量的草根可以保水固土。
4 結(jié)語
我國亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)降水量普遍較高,部分沿海地區(qū)甚至?xí)r常遭受暴雨,而內(nèi)陸地區(qū)也會偶爾受到臺風(fēng)的影響形成強降雨。因此,相比于光照和溫度,水分對我國亞熱帶地區(qū)的草坪影響較大。相應(yīng)的,草坪的適應(yīng)性策略也應(yīng)該著重在雨洪管理方面,其主要還是在強降水時期,通過地形營造進行蓄水,結(jié)合周圍管網(wǎng),緩沖城市緊張的排水系統(tǒng);但同時也不能完全忽視光照和溫度的影響,光照可以與前者的蓄水地形營造相結(jié)合,而溫度則主要體現(xiàn)在選種方面。
參考文獻:
[1] 馬軍山,戚賢軍.園林草坪發(fā)展概況及景觀設(shè)計[J].浙江林學(xué)院學(xué)報,2004(1):63-66.
[2] 吳東,張起義.氣候變化——當(dāng)代風(fēng)景園林面臨的挑戰(zhàn)與變革機遇[J].科技展望,2016,26(5):71.
[3] 周興元,曹福亮,陳志明,等.遮蔭對幾種暖地型草坪草成坪速度及其景觀效果的影響[J].草原與草坪,2003(2):26-29.
[4] 羅永清,趙學(xué)勇,王濤,等.植物根系分解及其對生物和非生物因素的響應(yīng)機理研究進展[J].草業(yè)學(xué)報,2017,26(2):197-207.
[5] 王振南,楊惠敏.植物碳氮磷生態(tài)化學(xué)計量對非生物因子的響應(yīng)[J].草業(yè)科學(xué),2013,30(6):927-934.
[6] 孫松林.基于氣候因子分析的風(fēng)景園林設(shè)計策略研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2015.
[7] 晏海.城市公園綠地小氣候環(huán)境效應(yīng)及其影響因子研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2014.
[8] 宋雪楓.冬季覆蓋對草坪土壤水分、溫度及綠期的影響[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2010.
[9] 高凱,劉自學(xué),胡自治,等.不同草種單播草坪蒸散量的研究[J].草原與草坪,2004(2):43-46.
[10] 劉卓成,韓烈保.基于ArcGIS的中國草坪生態(tài)氣候區(qū)劃研究[J].草業(yè)科學(xué),2018,35(5):1030-1039.
[11] 趙彩君.城市風(fēng)景園林應(yīng)對當(dāng)代氣候變化的理念和手法研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2010.
[12] 周晨,周江,龍岳林.城市綠地中隱形蓄水系統(tǒng)模式——湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園“紅軸”景觀設(shè)計[J].中國園林,2009,25(11):24-30.
(責(zé)任編輯:劉昀)