植物園營建技術及對策分析

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當時，辰山植物園基址的土壤現狀是質地黏重的水稻土很難滿足來自不同國家、地區、生境來源植物的生長需求，各專類園(以分類單位、場地特征、服務對象和研究類群為聚類特征)建設對土壤要求各異，項目建設過程中原有土壤翻騰擾動嚴重。為了創造多樣的地貌結構，更為難解的是200萬m3全部客土構成綠環的實施，大量來源不明的土方運到園區，土質理化性質復雜且指標低下。因此，為滿足植物園景觀營造和植物種植的需求，建設過程及開園以后需持續檢測土壤質量，并結合種植物的立地要求加以改良。植物是植物園的主角，如何科學配置各類植物，營建優美的景觀，展現各專類園的植物種植特色，體現其豐富的文化與科技內涵，一直是風景園林不斷探索的問題。辰山植物園設置的30多個植物專類園，可分為4種類型，第一類是世界各地普遍設置的植物園，按照植物的季節特性和觀賞類別集中布置展示的園區，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為游客進行科普活動設置的園區，如兒童植物園、盲人園、綠色劇場等；第三類是結合植物園的研究方向和生物多樣性保護，以專類植物收集和植物新品種引進展示為主的園區，如配合桂花品種國際登錄而建設的桂花種質資源展示區；收集華東地區3000種原生植物建設的華東植物收集展示區等；第四類是根據辰山植物園的場地特征營建的特色園，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景觀的營建與維護需求，既構建出結構穩定的植物群落，又能與園區周圍的環境相融合而形成安全健康的生態系統，需要從選擇植物種類開始進行科學配置，并從實施適宜的保育措施入手。園區景觀的主體結構——綠環，規劃打造成植物的“聯合國”，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格的國際樹木園，與綠環內“華東地區鄉土樹種收集區”的植物形成對比。同時，也可利用溫室等收集并展示國內外的代表性植物，為游客展現一個豐富多彩的植物世界。而外來物種，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其生態適應性進行研究，并根據其科學文化內涵進行合理的配置與景觀營建。華東區系擁有珍稀瀕危植物400余種，辰山植物園作為華東地區的一個綜合型植物園，對區域珍稀植物資源保護負有不可推卸的責任。規劃中設立的珍稀植物收集與展示區，可在建設初期從對少數旗艦瀕危物種開展保育生物學研究入手，制定出相應的遷地保護策略，從而為園區收集保護其他眾多珍稀植物資源提供技術參考。

主要技術對策

在對區域內的水質狀況進行調查和評估的基礎上，以園內封閉景觀水體的水質維護利用為核心，研究與景觀相結合的人工濕地生態處理措施和輔助性的人工強化處理措施，以保障景觀水體的水質，并在此基礎上形成了技術集成和工程示范，保證了園區內景觀水體的水質安全、構建了穩定且健康的水生生態系統。通過資料收集和現場取樣，對辰山植物園周邊水系的水體狀況進行了監測和分析，探索周邊河道水文、水質及水量的變化規律，為景觀水體的生態修復與建設提供了基礎資料；對植物園水體的功能定位和水質進行科學評估，為水體凈化和生態處理提供了應對策略。對景觀水體的補充水量、蒸發量、滲透量和循環量等關鍵參數進行了研究，選擇合適的水體復氧技術[1]；研究了人工濕地處理系統、植物—水土界面契合體系、水生植物處理系統等不同生態修復技術的作用機理、適用條件、處理效果和成本，篩選出了合適的水體生態修復技術(具體措施另文介紹)[2-3]。建立起了以生態修復技術為主，人工強化處理措施為輔的水質整體維護方案、運行機制和管理措施，并進行工程示范。針對辰山植物園中瘠薄土壤和不明性質客土對未來植物種植的壓力，進行了土壤質量的動態監測和重點區域的土壤改良措施對比研究，確定“適地適樹”植物的合理種植方案以及“改土適樹”土壤改良的技術措施。針對工程建設需要，選取不同利用方式下的土壤類型，進行了0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~90cm、90~120cm5個層次的采樣，分析土壤的pH、EC值、有機質含量、容重、通氣孔隙度、質地、水解性氮、有效磷、速效鉀等理化指標，摸透了辰山植物園雜合土壤存在的生態本底值。針對土壤的實際狀況，根據典型植物生長需要的條件，制定適合辰山植物園綠化工程的土方質量標準，指導了各個地段和環節的具體施工，形成了辰山植物園土壤改良的詳細施工方案。當時選擇了植物園具有代表性的10個典型植物群落，如牡丹園、木蘭園、杜鵑園、玫瑰園等，在進行pH、有機質、氮、磷、鉀等常規指標測定的基礎上，重點針對能敏感反映各植物群落土壤質量或生境系統土壤生物學變化的指標，進行定期和長期的監測，重點監測土壤酶(脫氫酶、磷酸酶、尿酶和轉化酶等)、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，分析預測不同群落土壤生境生態的發展動態，預測了不同群落土壤質量演變的趨勢。針對典型土壤改良措施下不同群落土壤生態的演變趨勢，系統分析植物的長勢和潛在的問題，對不同改良方案下植物的生長狀況、植物本身對土壤改良的適宜性進行分析，確立了合適的植物種植技術和土壤改良對策。通過世界5大洲各植物地理區的植物配置技術研究，為植物園內不同植物專類園區的營建提供技術參考。另外通過開展代表性的瀕危植物或旗艦物種的保育技術、植物養護與病蟲害防治等的研究，為園區的植物配置、生態管控提出了切實可行的決策參數。通過抗性生理和生態習性的實驗，開展洲際代表植物的引種馴化、選育、安全性預測及應用配套技術研究。根據各種洲際植物的科屬特征、原生群落特點和當地民族風情，確立各大洲代表植物的配置方案，塑造出別具5大洲植物區系風格的國際樹木園。1)園區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研究價值的美洲、歐洲、澳洲和非洲主要的代表性植物在辰山引種栽培。在為這些植物創造適宜生長條件的基礎上，進行馴化試驗。通過觀察洲際代表植物的生長發育節律，檢測其生態適應性的強弱以及是否存在生態安全隱患。2)洲際代表植物的生態適應性研究。對引種的洲際代表植物進行抗性生理和生態習性實驗，找出限制植物生長的不利環境因子，提高植物的生態適宜能力。通過相似優先比的方法尋找到了世界各地植物引種到上海適應度的優化鏈[4-6]。3)五大洲植物配置技術研究。以洲際代表植物的文化和科學內涵為基礎，根據不同地形條件下植物景觀特色營建的需求，確定了基調植物和園林搭配種類。根據植物的生態習性，確定了植株體量參數與植物種植密度的關系，進行合理配置。運用種群生態學、生殖生物學和保育遺傳學等研究手段，以我國特有的珍稀瀕危植物為研究對象，多角度、多層面分析研究目標種天然群體的時空分布格局、遺傳變異水平與系統進化路線、以及它們在不同生境中的生態適應性與分子進化機制，找出了其瀕危原因，并提出相應的遷地保護與復壯措施，以此提高植物園的科研水平與國際影響力。以大果青杄(Piceaneoveitchii)和天目木姜子(Listeaauriculata)為例，二者均為我國特有的珍稀瀕危植物，雖原產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場所，具體實施策略如下：首先，采用“相鄰格子樣方”法進行野外定點調查，深入了解大果青杄和天目木姜子現有的種群數量、種群規模、種群結構、地理分布式樣、瀕?，F狀及保護狀況，查明其瀕危過程中的種群生態學表現特征，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、出生率、死亡率等)，預測自然種群的發展趨勢。其次，在全面收集大果青杄和天目木姜子多個居群及個體的基礎上，運用分子標記手段，系統分析其遺傳多樣性，揭示不同居群間的系統進化關系和種群瀕危的遺傳機理。條件具備時，利用播種、扦插、組織培養等多種繁殖手段對大果青杄和天目木姜子進行繁殖實驗，借此擴大種群數量，避免種群滅絕。經過該研究，推動了大果青杄在最近的國際裸子植物瀕危等級評估中，成為東亞最為瀕危的物種，引起了國際自然保護聯盟物種保存委員會的高度重視。從植物個體、小景觀到整體景觀等不同尺度、不同視角，研究維護園區標志性景色需要的病蟲害防治技術，對新引進的植物病蟲害開展監測，制定園區病蟲害防治月歷以及維持園區景觀效果的植物季節性調控計劃。構建有害生物入侵的預警機制，將有害生物控制在園區以外[7-8]。

回顧與展望

本項目運用多學科手段，對園林設計和工程實施中的要點和難點進行了研究，解決了辰山植物園建園過程中出現的難題，推動了項目建設進程，為植物園按時開放打下了堅實的基礎，贏得了業內的贊許。針對園區封閉景觀水體修復和水質保障技術的研究，直接應用于辰山植物園景觀水體的建設中，對提升了園區的水環境質量，減少徑流水量和面源污染，其水位調控水平和水質園林凈化技術融合了市政水環境和河道水環境處理的優勢，摸索出一種工程措施和生態技術整合的優化模式。針對植物園綠環200萬m3客土來源不明的難題，選取不同利用方式下的土壤類型，進行不同立地剖面5個層次的采樣，通過分析土壤的pH、EC等10余項理化和生理指標，找出在土壤中種植不同植物存在的實際問題。確立了因地制宜的土壤改良對策，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”和“選樹適地”的綜合處理措施。根據“歷史引種調查”和“模糊相似有限比”的模型分析法，對北美洲、歐洲、地中海地區、澳洲、南美洲、非洲地區和亞洲各地與上海地區引種的相關性進行研究，基本確立了五大洲植物引種的范圍，明確園區擴大引種的種源地和引種對象。大果青杄是東亞地區瀕危級別最高的裸子植物，通過立地調查和對瀕危機制的探討，找出了瀕危的原因，提出了針對該物種的保護措施和行動計劃。天目木姜子是長三角地區有影響力的特有物種，通過自然生境的研究和分析，提出了就地保護和遷地保護的綜合保育策略。現在，辰山植物園已對公眾開放，為缺乏地形變化的上海地區增加了一個集自然山體、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、科學普及的課堂、老少皆宜的游憩場所和中外科技交流的橋梁。

本文作者：張德順工作單位：同濟大學建筑與城市規劃學院