植物園營(yíng)建技術(shù)及對(duì)策分析

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當(dāng)時(shí)，辰山植物園基址的土壤現(xiàn)狀是質(zhì)地黏重的水稻土很難滿足來(lái)自不同國(guó)家、地區(qū)、生境來(lái)源植物的生長(zhǎng)需求，各專類園(以分類單位、場(chǎng)地特征、服務(wù)對(duì)象和研究類群為聚類特征)建設(shè)對(duì)土壤要求各異，項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中原有土壤翻騰擾動(dòng)嚴(yán)重。為了創(chuàng)造多樣的地貌結(jié)構(gòu)，更為難解的是200萬(wàn)m3全部客土構(gòu)成綠環(huán)的實(shí)施，大量來(lái)源不明的土方運(yùn)到園區(qū)，土質(zhì)理化性質(zhì)復(fù)雜且指標(biāo)低下。因此，為滿足植物園景觀營(yíng)造和植物種植的需求，建設(shè)過(guò)程及開(kāi)園以后需持續(xù)檢測(cè)土壤質(zhì)量，并結(jié)合種植物的立地要求加以改良。植物是植物園的主角，如何科學(xué)配置各類植物，營(yíng)建優(yōu)美的景觀，展現(xiàn)各專類園的植物種植特色，體現(xiàn)其豐富的文化與科技內(nèi)涵，一直是風(fēng)景園林不斷探索的問(wèn)題。辰山植物園設(shè)置的30多個(gè)植物專類園，可分為4種類型，第一類是世界各地普遍設(shè)置的植物園，按照植物的季節(jié)特性和觀賞類別集中布置展示的園區(qū)，如月季園、鳶尾園、銀蓮花園、百合園、金縷梅園、纖維植物園、能源植物園等；第二類是為增加植物園趣味性，吸引某類特殊人群或?yàn)橛慰瓦M(jìn)行科普活動(dòng)設(shè)置的園區(qū)，如兒童植物園、盲人園、綠色劇場(chǎng)等；第三類是結(jié)合植物園的研究方向和生物多樣性保護(hù)，以專類植物收集和植物新品種引進(jìn)展示為主的園區(qū)，如配合桂花品種國(guó)際登錄而建設(shè)的桂花種質(zhì)資源展示區(qū)；收集華東地區(qū)3000種原生植物建設(shè)的華東植物收集展示區(qū)等；第四類是根據(jù)辰山植物園的場(chǎng)地特征營(yíng)建的特色園，如沉床花園、水生植物展示園、巖石藥用植物園等。這樣，如何滿足特色植物專類園區(qū)景觀的營(yíng)建與維護(hù)需求，既構(gòu)建出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的植物群落，又能與園區(qū)周圍的環(huán)境相融合而形成安全健康的生態(tài)系統(tǒng)，需要從選擇植物種類開(kāi)始進(jìn)行科學(xué)配置，并從實(shí)施適宜的保育措施入手。園區(qū)景觀的主體結(jié)構(gòu)——綠環(huán)，規(guī)劃打造成植物的“聯(lián)合國(guó)”，種植與上海氣候帶相近，匯集世界5大洲的植物類群而形成別具風(fēng)格的國(guó)際樹(shù)木園，與綠環(huán)內(nèi)“華東地區(qū)鄉(xiāng)土樹(shù)種收集區(qū)”的植物形成對(duì)比。同時(shí)，也可利用溫室等收集并展示國(guó)內(nèi)外的代表性植物，為游客展現(xiàn)一個(gè)豐富多彩的植物世界。而外來(lái)物種，尤其是洲際代表植物，由于生境變化因種而異，如何在辰山生存需要對(duì)其生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行研究，并根據(jù)其科學(xué)文化內(nèi)涵進(jìn)行合理的配置與景觀營(yíng)建。華東區(qū)系擁有珍稀瀕危植物400余種，辰山植物園作為華東地區(qū)的一個(gè)綜合型植物園，對(duì)區(qū)域珍稀植物資源保護(hù)負(fù)有不可推卸的責(zé)任。規(guī)劃中設(shè)立的珍稀植物收集與展示區(qū)，可在建設(shè)初期從對(duì)少數(shù)旗艦瀕危物種開(kāi)展保育生物學(xué)研究入手，制定出相應(yīng)的遷地保護(hù)策略，從而為園區(qū)收集保護(hù)其他眾多珍稀植物資源提供技術(shù)參考。

主要技術(shù)對(duì)策

在對(duì)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)狀況進(jìn)行調(diào)查和評(píng)估的基礎(chǔ)上，以園內(nèi)封閉景觀水體的水質(zhì)維護(hù)利用為核心，研究與景觀相結(jié)合的人工濕地生態(tài)處理措施和輔助性的人工強(qiáng)化處理措施，以保障景觀水體的水質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上形成了技術(shù)集成和工程示范，保證了園區(qū)內(nèi)景觀水體的水質(zhì)安全、構(gòu)建了穩(wěn)定且健康的水生生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)資料收集和現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)辰山植物園周邊水系的水體狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和分析，探索周邊河道水文、水質(zhì)及水量的變化規(guī)律，為景觀水體的生態(tài)修復(fù)與建設(shè)提供了基礎(chǔ)資料；對(duì)植物園水體的功能定位和水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，為水體凈化和生態(tài)處理提供了應(yīng)對(duì)策略。對(duì)景觀水體的補(bǔ)充水量、蒸發(fā)量、滲透量和循環(huán)量等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了研究，選擇合適的水體復(fù)氧技術(shù)[1]；研究了人工濕地處理系統(tǒng)、植物—水土界面契合體系、水生植物處理系統(tǒng)等不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)的作用機(jī)理、適用條件、處理效果和成本，篩選出了合適的水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)(具體措施另文介紹)[2-3]。建立起了以生態(tài)修復(fù)技術(shù)為主，人工強(qiáng)化處理措施為輔的水質(zhì)整體維護(hù)方案、運(yùn)行機(jī)制和管理措施，并進(jìn)行工程示范。針對(duì)辰山植物園中瘠薄土壤和不明性質(zhì)客土對(duì)未來(lái)植物種植的壓力，進(jìn)行了土壤質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和重點(diǎn)區(qū)域的土壤改良措施對(duì)比研究，確定“適地適樹(shù)”植物的合理種植方案以及“改土適樹(shù)”土壤改良的技術(shù)措施。針對(duì)工程建設(shè)需要，選取不同利用方式下的土壤類型，進(jìn)行了0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~90cm、90~120cm5個(gè)層次的采樣，分析土壤的pH、EC值、有機(jī)質(zhì)含量、容重、通氣孔隙度、質(zhì)地、水解性氮、有效磷、速效鉀等理化指標(biāo)，摸透了辰山植物園雜合土壤存在的生態(tài)本底值。針對(duì)土壤的實(shí)際狀況，根據(jù)典型植物生長(zhǎng)需要的條件，制定適合辰山植物園綠化工程的土方質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)了各個(gè)地段和環(huán)節(jié)的具體施工，形成了辰山植物園土壤改良的詳細(xì)施工方案。當(dāng)時(shí)選擇了植物園具有代表性的10個(gè)典型植物群落，如牡丹園、木蘭園、杜鵑園、玫瑰園等，在進(jìn)行pH、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等常規(guī)指標(biāo)測(cè)定的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)能敏感反映各植物群落土壤質(zhì)量或生境系統(tǒng)土壤生物學(xué)變化的指標(biāo)，進(jìn)行定期和長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)土壤酶(脫氫酶、磷酸酶、尿酶和轉(zhuǎn)化酶等)、微生物量碳、微生物量氮、微生物總量、水溶性碳和土壤呼吸等的變化，分析預(yù)測(cè)不同群落土壤生境生態(tài)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)了不同群落土壤質(zhì)量演變的趨勢(shì)。針對(duì)典型土壤改良措施下不同群落土壤生態(tài)的演變趨勢(shì)，系統(tǒng)分析植物的長(zhǎng)勢(shì)和潛在的問(wèn)題，對(duì)不同改良方案下植物的生長(zhǎng)狀況、植物本身對(duì)土壤改良的適宜性進(jìn)行分析，確立了合適的植物種植技術(shù)和土壤改良對(duì)策。通過(guò)世界5大洲各植物地理區(qū)的植物配置技術(shù)研究，為植物園內(nèi)不同植物專類園區(qū)的營(yíng)建提供技術(shù)參考。另外通過(guò)開(kāi)展代表性的瀕危植物或旗艦物種的保育技術(shù)、植物養(yǎng)護(hù)與病蟲(chóng)害防治等的研究，為園區(qū)的植物配置、生態(tài)管控提出了切實(shí)可行的決策參數(shù)。通過(guò)抗性生理和生態(tài)習(xí)性的實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展洲際代表植物的引種馴化、選育、安全性預(yù)測(cè)及應(yīng)用配套技術(shù)研究。根據(jù)各種洲際植物的科屬特征、原生群落特點(diǎn)和當(dāng)?shù)孛褡屣L(fēng)情，確立各大洲代表植物的配置方案，塑造出別具5大洲植物區(qū)系風(fēng)格的國(guó)際樹(shù)木園。1)園區(qū)洲際代表植物的選擇與栽培。選擇景觀效果好、具有一定文化或科學(xué)研究?jī)r(jià)值的美洲、歐洲、澳洲和非洲主要的代表性植物在辰山引種栽培。在為這些植物創(chuàng)造適宜生長(zhǎng)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行馴化試驗(yàn)。通過(guò)觀察洲際代表植物的生長(zhǎng)發(fā)育節(jié)律，檢測(cè)其生態(tài)適應(yīng)性的強(qiáng)弱以及是否存在生態(tài)安全隱患。2)洲際代表植物的生態(tài)適應(yīng)性研究。對(duì)引種的洲際代表植物進(jìn)行抗性生理和生態(tài)習(xí)性實(shí)驗(yàn)，找出限制植物生長(zhǎng)的不利環(huán)境因子，提高植物的生態(tài)適宜能力。通過(guò)相似優(yōu)先比的方法尋找到了世界各地植物引種到上海適應(yīng)度的優(yōu)化鏈[4-6]。3)五大洲植物配置技術(shù)研究。以洲際代表植物的文化和科學(xué)內(nèi)涵為基礎(chǔ)，根據(jù)不同地形條件下植物景觀特色營(yíng)建的需求，確定了基調(diào)植物和園林搭配種類。根據(jù)植物的生態(tài)習(xí)性，確定了植株體量參數(shù)與植物種植密度的關(guān)系，進(jìn)行合理配置。運(yùn)用種群生態(tài)學(xué)、生殖生物學(xué)和保育遺傳學(xué)等研究手段，以我國(guó)特有的珍稀瀕危植物為研究對(duì)象，多角度、多層面分析研究目標(biāo)種天然群體的時(shí)空分布格局、遺傳變異水平與系統(tǒng)進(jìn)化路線、以及它們?cè)诓煌持械纳鷳B(tài)適應(yīng)性與分子進(jìn)化機(jī)制，找出了其瀕危原因，并提出相應(yīng)的遷地保護(hù)與復(fù)壯措施，以此提高植物園的科研水平與國(guó)際影響力。以大果青杄(Piceaneoveitchii)和天目木姜子(Listeaauriculata)為例，二者均為我國(guó)特有的珍稀瀕危植物，雖原產(chǎn)地與上海氣候條件各有差異，辰山植物園作為這些物種的遷地保護(hù)場(chǎng)所，具體實(shí)施策略如下：首先，采用“相鄰格子樣方”法進(jìn)行野外定點(diǎn)調(diào)查，深入了解大果青杄和天目木姜子現(xiàn)有的種群數(shù)量、種群規(guī)模、種群結(jié)構(gòu)、地理分布式樣、瀕?，F(xiàn)狀及保護(hù)狀況，查明其瀕危過(guò)程中的種群生態(tài)學(xué)表現(xiàn)特征，建立了反映種群全部生活史的生命表(包括各年齡組或生活態(tài)、出生率、死亡率等)，預(yù)測(cè)自然種群的發(fā)展趨勢(shì)。其次，在全面收集大果青杄和天目木姜子多個(gè)居群及個(gè)體的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分子標(biāo)記手段，系統(tǒng)分析其遺傳多樣性，揭示不同居群間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系和種群瀕危的遺傳機(jī)理。條件具備時(shí)，利用播種、扦插、組織培養(yǎng)等多種繁殖手段對(duì)大果青杄和天目木姜子進(jìn)行繁殖實(shí)驗(yàn)，借此擴(kuò)大種群數(shù)量，避免種群滅絕。經(jīng)過(guò)該研究，推動(dòng)了大果青杄在最近的國(guó)際裸子植物瀕危等級(jí)評(píng)估中，成為東亞最為瀕危的物種，引起了國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟物種保存委員會(huì)的高度重視。從植物個(gè)體、小景觀到整體景觀等不同尺度、不同視角，研究維護(hù)園區(qū)標(biāo)志性景色需要的病蟲(chóng)害防治技術(shù)，對(duì)新引進(jìn)的植物病蟲(chóng)害開(kāi)展監(jiān)測(cè)，制定園區(qū)病蟲(chóng)害防治月歷以及維持園區(qū)景觀效果的植物季節(jié)性調(diào)控計(jì)劃。構(gòu)建有害生物入侵的預(yù)警機(jī)制，將有害生物控制在園區(qū)以外[7-8]。

回顧與展望

本項(xiàng)目運(yùn)用多學(xué)科手段，對(duì)園林設(shè)計(jì)和工程實(shí)施中的要點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了研究，解決了辰山植物園建園過(guò)程中出現(xiàn)的難題，推動(dòng)了項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程，為植物園按時(shí)開(kāi)放打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，贏得了業(yè)內(nèi)的贊許。針對(duì)園區(qū)封閉景觀水體修復(fù)和水質(zhì)保障技術(shù)的研究，直接應(yīng)用于辰山植物園景觀水體的建設(shè)中，對(duì)提升了園區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量，減少?gòu)搅魉亢兔嬖次廴?，其水位調(diào)控水平和水質(zhì)園林凈化技術(shù)融合了市政水環(huán)境和河道水環(huán)境處理的優(yōu)勢(shì)，摸索出一種工程措施和生態(tài)技術(shù)整合的優(yōu)化模式。針對(duì)植物園綠環(huán)200萬(wàn)m3客土來(lái)源不明的難題，選取不同利用方式下的土壤類型，進(jìn)行不同立地剖面5個(gè)層次的采樣，通過(guò)分析土壤的pH、EC等10余項(xiàng)理化和生理指標(biāo)，找出在土壤中種植不同植物存在的實(shí)際問(wèn)題。確立了因地制宜的土壤改良對(duì)策，采取普遍改良、局部換土和群落土壤生境自然演變的方式，提出“改土適樹(shù)”和“選樹(shù)適地”的綜合處理措施。根據(jù)“歷史引種調(diào)查”和“模糊相似有限比”的模型分析法，對(duì)北美洲、歐洲、地中海地區(qū)、澳洲、南美洲、非洲地區(qū)和亞洲各地與上海地區(qū)引種的相關(guān)性進(jìn)行研究，基本確立了五大洲植物引種的范圍，明確園區(qū)擴(kuò)大引種的種源地和引種對(duì)象。大果青杄是東亞地區(qū)瀕危級(jí)別最高的裸子植物，通過(guò)立地調(diào)查和對(duì)瀕危機(jī)制的探討，找出了瀕危的原因，提出了針對(duì)該物種的保護(hù)措施和行動(dòng)計(jì)劃。天目木姜子是長(zhǎng)三角地區(qū)有影響力的特有物種，通過(guò)自然生境的研究和分析，提出了就地保護(hù)和遷地保護(hù)的綜合保育策略?，F(xiàn)在，辰山植物園已對(duì)公眾開(kāi)放，為缺乏地形變化的上海地區(qū)增加了一個(gè)集自然山體、觀光河流和人工湖泊于一體的園林作品，也逐步成為了園林科研的基地、科學(xué)普及的課堂、老少皆宜的游憩場(chǎng)所和中外科技交流的橋梁。

本文作者：張德順工作單位：同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院