城市森林建設(shè)的景觀生態(tài)學(xué)思考
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2009-08-04
來源:景觀中國網(wǎng)
應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的原理和方法,評述了城市森林的景觀生態(tài)特點,以及城市森林的建設(shè)原則,提出在城市森林建設(shè)中要以城市為對象進行布局,尊重城市自然地理布局進行復(fù)合交錯式林業(yè)體系建設(shè);普及森林知識,建設(shè)開放型的城市森林;強調(diào)充分考慮城市森林類型的特點和發(fā)展趨勢,促進城市森林經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的共同發(fā)展。
城市森林是一種新型的、以服務(wù)城市為主旨的森林體系,既包括人工生態(tài)系統(tǒng),也包括自然生態(tài)系統(tǒng)。而景觀生態(tài)學(xué)乃是研究景觀的空間結(jié)構(gòu)與形態(tài)特征對生物活動、人類活動影響的科學(xué)。它集生態(tài)學(xué)、現(xiàn)代地理學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)各門理論,研究景觀及其空間要素,考察景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、演變規(guī)律及與人類社會系統(tǒng)的相互作用,并進而探討景觀優(yōu)化利用及管理保護的原理的途徑[1]。作為自然與人類文明高度結(jié)合的景觀,借鑒景觀生態(tài)學(xué)的研究成果和學(xué)術(shù)思想,用景觀生態(tài)學(xué)的原理研究城市森林,分析城市森林建設(shè)中的景觀特點,使城市景觀更符合生態(tài)學(xué)意義,將推進城市森林的建設(shè),緩解城市環(huán)境危機,有助于城市資源,環(huán)境發(fā)展問題的解決.
1 城市森林的概念及相關(guān)研究
“城市森林”最早出現(xiàn)于1962年美國肯尼迪政府的戶外娛樂資源調(diào)查報告中[2];1965年,加拿大Erik Jorgensen教授提出城市林業(yè)概念[3],自此,城市林業(yè)與城市森林先后在北美、歐洲乃至全球掀起了研究熱潮。美國學(xué)者Rowantree(1974)指出:如果某一地域具有5.5~28 m2/hm 的立木地徑面積,并且具有一定規(guī)模,那么它將影響風(fēng)、溫度、降雨和動物的生活,這種森林可被稱為城市森林[4];德國Flack(1996)提出了廣義的城市森林的概念,即“城市森林包括城市周邊與市內(nèi)的所有森林。”我國引入城市森林雖然較晚,也有許多專家對城市森林的內(nèi)涵進行了廣泛的探討。由于深受中國古典園林思想的影響,我國學(xué)者對城市森林的定義更多體現(xiàn)了一種大森林觀點。如劉殿芳認為城市森林是具有一定規(guī)模、以林木為主體,包括各種類型(喬、灌、藤、竹、層外植物、草本植物和水生植物等)的森林植物、栽培植物和生活在其間的動物(禽、獸、昆蟲等)、微生物以及它們賴以生存的氣候與土壤等自然因素的總稱。城市的園林(人文古跡和園林建筑除外)、水體、草坪以及凡生長植物的其它開放地域均應(yīng)納入城市森林總體,成為其中的一個組成部分[5]。張慶費認為城市森林建立在改善城市生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上,借鑒地帶性自然森林群落的種類組成、結(jié)構(gòu)特點和演替規(guī)律,以喬木為骨架,以木本植物為主體,藝術(shù)地再現(xiàn)地帶性群落特征的城市綠地[6]。馬錦義認為城市森林是指在城市及其周邊范圍內(nèi)以喬木為主體,達到一定的規(guī)模和覆蓋度,能對周圍的環(huán)境產(chǎn)生重要影響,并具有明顯的生態(tài)價值和人文景觀價值等的各種生物和非生物的綜合體[7]。
盡管對城市森林的理解不同,但各國學(xué)者都強調(diào)城市森林的環(huán)境服務(wù)功能,注重發(fā)揮森林的多種功能,特別是把森林的生態(tài)功能放在首位;在范圍上超越了傳統(tǒng)的城市綠化范圍,把市區(qū)、郊區(qū)及遠郊區(qū)作為一個整體來考慮城市森林的建設(shè);在城市環(huán)境建設(shè)的理念上,突出強調(diào)了樹木、森林的主體地位;認為城市森林是一門新興的學(xué)科,是現(xiàn)代林業(yè)的一個分支,是涉及林業(yè)、園林、水利等多行業(yè)、多學(xué)科的綜合學(xué)科體系[8]。
因而,城市森林主要是指在城市地域內(nèi),以樹木為主體的植被及其所處的自然環(huán)境所構(gòu)成的森林生態(tài)系統(tǒng),它是城市生態(tài)系統(tǒng)十分重要的一個組成部分。從生態(tài)化城市建設(shè)來看,城市森林有著十分豐富的內(nèi)涵,它是以城市為載體,以森林植被為主體,以城市綠化、美化和生態(tài)化為目的,以人為本,森林景觀與人文景觀有機結(jié)合,改善城市生態(tài)環(huán)境,加快城市生態(tài)化進程,促進城市、城市居民及自然環(huán)境間的和諧共存,推動城市可持續(xù)發(fā)展[9] 。
2 相關(guān)的景觀生態(tài)學(xué)原理
2.1 景觀異質(zhì)性
景觀異質(zhì)性是景觀的重要屬性之一,也是景觀生態(tài)學(xué)的核心,是指一個景觀對一個種或更高級生物組織的存在起決定作用的資源(或某種形狀)在空間(或時間)上的變異程度(或強度) [10]。景觀異質(zhì)性包括景觀的異質(zhì)性、景觀功能的異質(zhì)性以及景觀動態(tài)的異質(zhì)性,異質(zhì)性大、則密度高、穩(wěn)定性大。在景觀這個層次上,異質(zhì)性的主要起源于自然干擾、內(nèi)部演替和人類活動。景觀的結(jié)構(gòu)和功能是相輔相成的,景觀的異質(zhì)性使人類居住的生態(tài)系統(tǒng)具有長期的穩(wěn)定性和必要的抵御干擾的柔韌性。
2.2 斑塊一廊道一基質(zhì)模式
組成景觀的結(jié)構(gòu)單元有三種:斑塊、廊道和基質(zhì)。斑塊泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同,但又具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間部分。廊道是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu),其重要結(jié)構(gòu)特征包括:寬度、組成內(nèi)容、內(nèi)部環(huán)境、形狀、連續(xù)性以及與周圍斑塊或基質(zhì)的作用關(guān)系。廊道常常相互交叉形成網(wǎng)絡(luò),使廊道與斑塊和基質(zhì)的相互作用復(fù)雜化。廊道類型的多樣性,導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)和功能方法的多樣化?;|(zhì)是指景觀中分布最廣、連續(xù)性也最大的背景結(jié)構(gòu)。
2.3 景觀格局和過程
景觀生態(tài)學(xué)中的格局,往往是指空間格局,即斑塊和其它組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置等。與格局不同,過程則強調(diào)事件或現(xiàn)象發(fā)生。格局從結(jié)構(gòu)上可以分為:點格局、線格局、網(wǎng)格局、平面格局、立體格局。從定量分析的角度來看,景觀的空間格局可包括如下幾個方面:① 景觀的組成和結(jié)構(gòu)即景觀的空間異質(zhì)性;②景觀中斑塊的性質(zhì)和參數(shù)和的空間相關(guān)性即空間相互作用;⑧景觀格局的趨向性即空間規(guī)律性或梯度;④ 景觀格局在不同尺度上的變化即格局的等級結(jié)構(gòu)。
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3 我國城市森林的景觀生態(tài)學(xué)特點及建設(shè)原則
城市森林是經(jīng)人為加工改造的自然生態(tài)系統(tǒng),是受自然環(huán)境和社會環(huán)境雙重影響的生物群體。與一般森林景觀相比在結(jié)構(gòu)與功能上有著明顯區(qū)別不同,它存在于城市建筑群和人海之中,林相簡單而規(guī)整,林內(nèi)清潔而整齊,種群較簡單,結(jié)構(gòu)由人為組合且有明顯的栽培性特征。在構(gòu)成上,主要三類景觀構(gòu)成,人工景觀單元如道路、建筑物;人為干擾下的半自然景觀單元如公共綠地、農(nóng)田、果園;自然景觀如自然河流、自然林。功能上,城市森林改善城市生態(tài)環(huán)境,保證城市居民的生活品質(zhì)[11]。城市森林的結(jié)構(gòu)和功能決定了其自身的特點。
(1)功能化特征明顯。城市森林的服務(wù)對象是城市,要滿足城市的多功能需求。城市的環(huán)境狀況具有高度的異質(zhì)性,在任何一個城市中,不管是歷史悠久的文化名城,還是新興的工業(yè)城市(鎮(zhèn)),都可以根據(jù)主要用途的差異把整個城區(qū)劃分成不同的功能區(qū),或者可以根據(jù)污染程度的差異劃分成不同的污染區(qū)。城鎮(zhèn)本身生態(tài)環(huán)境的異質(zhì)性要求與之相匹配的城市森林,能夠提供特殊的與城市環(huán)境相匹配的生態(tài)功能,如具有較強的抗污染能力,甚至是抗某種特定的污染物的能力。
(2)維護費用較高。與其它地域的森林類型相比,城市森林非常脆弱。一方面,城市森林要承受城市非常惡劣的自然環(huán)境,承受城市因大氣、土壤、水等污染及熱場等特殊環(huán)境所造成的壓力;同時,城市森林受人為因素干擾很大,人口密集、交通擁擠、環(huán)境污染等一系列問題不可避免地會對城市森林造成影響,使城市樹木呈現(xiàn)各種受害癥狀,甚至枯萎死亡。因此,要使城市森林維持正常的運行,相應(yīng)要花費更多的維護費用。
(3)結(jié)構(gòu)單一,生物多樣性減少。城市森林受人為因素影響明顯,人類的審美觀與行為直接或間接作用于城市森林。用人類干預(yù)替代森林自我演替,對影響城市美觀以及人們視線的樹種加以人為清除,而種上較為統(tǒng)一的符合人們審美眼光能夠極快生長的樹種,在其迅速占領(lǐng)空間后不進行樹種替換,使其長期成為優(yōu)勢樹種,而使其他的對城市生態(tài)環(huán)境改善有重要作用的樹種沒能有效生長,不符合人類審美觀的鄉(xiāng)土植物的生長受到抑制,限制了城市森林生物多樣性的發(fā)揮。
在城市森林的構(gòu)建中,主要須遵循以下幾條原則。
(1)以生態(tài)功能為基礎(chǔ)原則。應(yīng)注重森林的防風(fēng)、降塵和水源涵養(yǎng)方面的功能,同時強調(diào)環(huán)境保護,應(yīng)該把保持大氣中碳氧平衡、有效緩解熱島效應(yīng)和溫室效應(yīng)、吸收和固定大氣中的有毒有害物質(zhì)、減輕城市噪音和電磁波污染、調(diào)節(jié)城市小氣候環(huán)境等生態(tài)功能作為構(gòu)建的基礎(chǔ)。
(2)以人為本的原則。城市森林構(gòu)建的最終目的是為居住其間的人類提供舒適宜人的生活環(huán)境,保證人類的健康發(fā)展。從城市森林樹種的配置到色彩的以及森林結(jié)構(gòu)模式的設(shè)計都應(yīng)從人的需求出發(fā),體現(xiàn)出人文關(guān)懷,要努力為居民營造舒適美好的城市森林景觀。
(3)可持續(xù)發(fā)展的原則。城市森林建設(shè)是以可持續(xù)發(fā)展思想為指導(dǎo),合理組織空間,配置資源,保證城市森林眼前的生態(tài)效益和長遠經(jīng)濟利益的持續(xù)發(fā)展。要立足眼前,兼顧長遠,滿足城市和人的可持續(xù)發(fā)展。
(4)因地制宜的原則。采用適地適樹的種植原則,選用鄉(xiāng)土樹種。
(5)整體性原則。充分考慮到城市整體地形與森林資源的基礎(chǔ)上,制定城市森林規(guī)劃整體框架,將環(huán)城林帶、城市生態(tài)隔離帶、綠色通道、森林公園等構(gòu)建形式有效利用,形成山水城林融為一體的生態(tài)城市。
4 城市森林建設(shè)的景觀生態(tài)學(xué)建議
城市森林作為位于城市之中的森林生態(tài)系統(tǒng),受城市高密度的人流、物流、能量流影響,景觀異質(zhì)性較弱;受人為因素等外部干擾影響,穩(wěn)定性較差.要承受城市環(huán)境帶來的各種壓力的同時,對其作用與功能要求又較其他森林更高。城市森林建設(shè)目標就是要建立一個高效的、能經(jīng)受一定強度人類干擾的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護體系,以保證城市以及生活其中的居民的健康與安全,同時保持城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
4.1 以整個城市為對象布局城市森林
城市森林建設(shè)一個主要的環(huán)節(jié)即為城市森林體系的建設(shè),其中城市森林結(jié)構(gòu)布局是城市森林實現(xiàn)城市生態(tài)化的一個重要內(nèi)容。從景觀系統(tǒng)整體性原理出發(fā),應(yīng)重視城市這一整體地理范疇概念。針對城市不同的地理條件,在充分考慮到城市生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上,以城市森林綠化中的斑塊為點,以河流道路,交通網(wǎng)絡(luò)為線,以城市不同地形條件與功能分為不同的區(qū)為面,構(gòu)建城市點、線、面、相結(jié)合的城市森林網(wǎng)絡(luò)布局框架。“點”的建設(shè)突出城市綠化中的散生木、人工林、片林、自然林的建設(shè),強調(diào)喬、灌、草、藤相結(jié)合的立體構(gòu)建方式,以增加綠量,最大限度發(fā)揮生態(tài)效益、增加生物多樣性?!熬€”為廊道,通過城市中的防護林帶、道路、河流、綠化建設(shè),連接城市中核心林地、林網(wǎng)、散生木等多種森林斑塊?!懊妗眲t立足于整個城市布局,充分發(fā)揮森林和水體在改善城市生態(tài)環(huán)境方面的主導(dǎo)作用。通過綠色真正實現(xiàn)“森林包圍城市,城市位于森林中”的生態(tài)城市目標。
隨著城市化的進一步發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴大,城鄉(xiāng)交錯帶也逐漸向市郊遷移延伸,城鄉(xiāng)交錯帶由于其自然環(huán)境處于過渡地段,所提供的生態(tài)位較多、生境多樣,因此森林在物種構(gòu)成、空間結(jié)構(gòu)、群落動態(tài)及功能效應(yīng)方面也具有不同的特征。城鄉(xiāng)之間有大片的過渡地帶,縱橫交錯的河渠、道路和眾多的湖塘,要充分利用這些水系、道路、建設(shè)防護林帶、環(huán)帶、林蔭大道、森林大道,形成綠色走廊和綠色網(wǎng)絡(luò),并使之與城區(qū)綠地系統(tǒng)貫通[11]。
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4.2 普及森林知識,開展多種城市森林活動
城市森林的建設(shè)者是人,城市森林歸根結(jié)底是為居住于城市的居民服務(wù)。城市森林建設(shè)的目的是要建設(shè)一個改善城市生態(tài)環(huán)境同時又和生活其間的居民息息相關(guān)的生活圈。受城市頻繁的人流、物流、能量流的影響,城市森林具有先天的脆弱性,它的健康發(fā)展,建立在全社會森林知識的普遍提高的基礎(chǔ)上。在森林知識的普及上,學(xué)校教育與社會教育缺一不可,森林知識普及以學(xué)校為切入點,從娃娃抓起,通過開展豐富多彩的森林知識宣傳,使他們從小認識到森林對于我們?nèi)祟惿畹闹卮笠饬x。社區(qū)加強城市綠化知識宣傳,小區(qū)的宣傳欄中分期講解有關(guān)知識以及森林保護、培育方面的知識,進而便全社會達成一致共識,保護森林,愛護自然生態(tài)環(huán)境.
設(shè)計多種類型、適合不同年齡需要的開放城市森林,建設(shè)多種形式的城市森林娛樂活動場所。城市森林所處的地域是人口最為稠密的,與人的關(guān)系最為密切,它的建設(shè)使森林不再是遙遠的自然,不再只是假日郊游或遠足的奢求,直接改善人們的居住、工作、休閑環(huán)境,從而有益于人的身心健康[12]。簡單說來,城市森林的建設(shè)就是要為老年人提供散步休憩的場所,為年輕人提供談情說愛的地方,為孩子們提供玩耍嬉戲的場地。在保護的同時,最大限度的對公眾開放,“禁止入內(nèi)”、“不對外開放”之類的警告牌盡少出現(xiàn)在城市森林中,開展多種形式的森林活動,如花卉節(jié)、竹文化節(jié)等具有中國傳統(tǒng)文化色彩的活動,提供更多的使人們親近自然,走向自然的機會的同時,也提升了城市森林文化品位。
4.3 促進生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步增長
最大限度的發(fā)揮城市森林的生態(tài)效益,改變城市綠化建設(shè)中的“草坪熱”、“大樹進城熱”,采用喬灌草結(jié)合和鄉(xiāng)土植物種植。森林之所以具有其它生態(tài)系統(tǒng)所無法比擬的生態(tài)功能,其中很重要的一個原因就是因為森林具有復(fù)層結(jié)構(gòu)和很高的生物多樣性,是一種相互依賴,相互促進和整個效應(yīng)[13]。城市森林所處立地條件有限,對效益的要求更大,更應(yīng)該學(xué)習(xí)森林的這種復(fù)層結(jié)構(gòu),最大限度增加綠量,以有限空間取得最大的生態(tài)效益。而草坪不僅需要高額的建設(shè)成本和維護費用,且經(jīng)常會發(fā)生病蟲害,高昂的維護費用反而阻礙了城市發(fā)展。據(jù)測定,草坪養(yǎng)護投入的費用比喬灌草組成的復(fù)合群落大3~5倍,且草坪還需要消耗大量的水分和能源,也增添了市政基礎(chǔ)設(shè)施的壓力。要引入一些高大喬木(楓香,銀杏)形成巨大的傘狀樹冠,如果提高枝下高到8米左右,就可造成夏天降溫,冬天充分享受陽光的公共場所。鄉(xiāng)土植物已適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境,易于成活,為生物多樣性提供了條件。
城市人口密集,建筑密度大,生態(tài)問題突出,單純增加綠地覆蓋率只能帶來生態(tài)環(huán)境的改善與生態(tài)效益的提高,但經(jīng)濟發(fā)展才是一個城市最終追求的目標所在,如何在改善城市生態(tài)環(huán)境,提高城市森林生態(tài)效益的同時,實現(xiàn)經(jīng)濟的長足發(fā)展,綠色經(jīng)濟效益正是實現(xiàn)這一要求的體現(xiàn)。利用城市森林所帶來的環(huán)境效益開發(fā)城市森林能產(chǎn)生的最大經(jīng)濟效益,帶動房地產(chǎn)、商業(yè)、醫(yī)療服務(wù)、旅游等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)估算,一座完整的森林城市,可以為居民提供5O%的薪材,使糧食,蔬菜增產(chǎn)lO%~2O%,降低取暖費用lO%~2O%,坐落在森林城市中的住宅估價可比一般住宅高2倍,周圍有片林或公共綠地的住宅價值比一般住房高出5% ~2O%,有樹木的房導(dǎo)致價格增加5%~15%,在公園或公共綠地附近的住宅價格高15%~20%。城市森林可以為城市提供優(yōu)質(zhì)的飲用水,奧地利維也納市有約10萬hm2的城市森林,可以保證全市人口92%的飲用水,日供優(yōu)質(zhì)泉水37.3萬m3。
5 總結(jié)
從城市森林的概念和研究現(xiàn)狀出發(fā),結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)的基本理論,總結(jié)了城市森林景觀生態(tài)學(xué)特點和城市森林的建設(shè)原則,并就應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)城市森林建設(shè)問題提出建議,并通過城市森林布局、功能發(fā)展和管理上的分析,提出城市森林建設(shè)要依據(jù)城市整體布局,充分利用城市地理特點;加強森林知識的普及,提高城市居民的景觀美學(xué)特點;強調(diào)城市森林生態(tài)效益與經(jīng)濟效益相互促進,在提高城市森林覆蓋率的同時,發(fā)揮城市森林的經(jīng)濟效益.
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