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恢复生态学的研究对生态园林建设的指导
作者:陈芳清等    文章来源:蓝天园林双月刊 总第22期    点击数:    更新时间:2006-9-11

     摘要 文章在分析了生态园林理论和恢复生态学的相互之间的联系与区别后,介绍了生物多样性、目标生态系统、外来种等三个恢复生态学研究热点的研究动态,并结合国内外城市园林建设的现状,从这三个方面对生态园林建设的一些理论和实践提出了一些探讨。文章认为采用丰富的物种多样性、选择合适的目标生态系统、少用或不用外来种是构建生态园林所必须遵循的基本原理。
     关键词:生态园林;恢复生态学;生物多样性;目标生态系统;外来种

     随着城市化进程和经济发展步伐的加快,人们对生态环境质量的要求越来越高。我国许多城市都把建设生态城市作为自己建设的目标。园林绿地是城市生态系统的重要组成部分,它既是城市生态系统的初级生产者,也是城市生态平衡的调控者[1]。目前我国绝大多数城市在绿地面积及质量上离生态城市的要求仍相差极远。因此加快城市园林绿地的建设已成为我国城市建设的重要内容。生态园林的建设就是应此需求而在上世纪八十年代产生于我国的,目前已从理论探讨进入了实践与应用[2,3]。恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学,是当前应用生态学的一个重要发展方向。由于生态园林也是一种生态系统的重建,在较大程度上恢复生态学的理论和研究成果对生态园林的理论和建设有着重要的参考和指导意义。生物多样性、生态恢复目标和外来种是当前恢复生态学争论较多的几个内容,科学理解它们的含义与应用规律,对我国生态园林建设的进一步开展有着积极的意义。

     1 生态园林理论与恢复生态学之间的区别与联系

     恢复生态学和生态园林理论均正式诞生于上世纪八十年代。两者都是应用生态学的分支学科。但是生态园林则是园林学与生态学的交叉与结合,而恢复生态学是生态学与环境科学及工程学的交叉科学。两者之间既有所区别,又有密切的联系(见表1)。

     生态园林的研究对象是园林,是一种主要分布在城市的人工生态系统。一般认为生态园林有三个方面的内涵。一是具有园林的观赏性,能创造景观,美化环境,为人们提供休憩、游览和文体生活的环境;二是具有改善环境的生态效应性,通过植物的光合、蒸腾、吸收和吸附作用,调节小气候,吸收固定环境中的有害物质,衰减噪音,防风降尘,维护生态平衡,改善城市生活环境;三是具有生态结构的合理性,它应具有合理的时间结构、空间结构和营养结构,与周围环境一起组成合谐的统一体。因此生态园林的目标便是建设能满足这三种内涵人工绿地系统[4,5]。生态园林理论既包含着对生态园林的正确理解,主要是生态园林的生态学原理及其美学与文化原理的探讨,也包含着生态园林建设的技术体系的研究。前者主要包括园林的群落组成、水平与空间结构,园林的物质与能量流动,园林的景观格局,园林的生态效应及其对外界干扰的响应等,还包含着园林的美学价值与文化底韵。后者主要是与前面相适应的园林设计和构建技术和方法,如景观设计、物种配置、树形修剪等。
 
     恢复生态学的研究对象涉及自然界所有的退化生态系统,研究范围极广。恢复生态学的研究包括理论与实践两方面。理论上主要研究干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制,包括退化生态系统结构与功能,退化生态系统内在的生态学过程相互作用机制、退化生态系统的稳定性、多样性和抗逆性,以及退化生态系统的生产力和恢复力等[7]。应用技术方面主要包括生态系统结构与功能的优化配置与重建及其调控技术,环境规划与景观生态规划技术,物种与生物多样性的恢复与维持技术等。

内容 生态园林理论 恢复生态学
     研究对象与范围 人工园林,城市绿地系统 自然界的退化生态系统 恢复或重建原则 美学原则;社会生态效应原则;文学与艺术原则;生态学原则 地理学原则;地带性原则;生物学原则;系统原则;社会经济技术原则;美学原则
     目标 新建能改善城市生态环境、供居民休闲的生态系统 恢复和重建原有或自然、稳定、可持续的生态系统
     具体要求 新建植被;美化城市景观;休闲与娱乐;调节小气候;改善城市环境;具有和谐的空间结构与自我维持能力 恢复植被和土壤;增加种类组成和生态多样性;实现生物群落的恢复,提高系统的生产力和自我维持力;减少和控制环境污染;增加视觉和美学感受

     技术体系 工程技术+园林技术+生物技术+生态技术 生态技术+生物技术+工程技术

     综上所述,生态园林与恢复生态学除了研究对象的不同外,在具体的恢复目标、指导原则、技术体系上也都有所差异。但由于生态园林的建设也是基于退化生态系统之上,因此生态园林的建设事实上是一种特有退化生态系统的恢复与重建。与恢复生态学相比,它们之间的差异只是侧重面的不同。因此恢复生态学的主要原理和方法实际上大多能应用于生态园林的建设中,为之提供参考。
     2.恢复生态学的研究动态及其对生态园林建设的指导

     2.1 生物多样性
     物种多样性与生态系统的稳定性和功能的关系是目前恢复生态学的一个重要研究内容。目前多数生态学家支持物种多样性对生态系统的稳定和功能的行使有着促进作用[6,7]。许多研究表明物种多样性能促进退化生态系统的恢复和重建,防止外来种的入侵[8,9],有生态学家因此建议在退化生态系统植被的起始恢复过程中增加植物的物种多样性,以加快生态恢复过程[11,12]。但是也有一些生态学家主张物种的多样性与生态系统植被和功能及稳定性的恢复关系并不显著,生态系统功能群的多样性与系统的功能与稳定有关,而不是物种数量。不同的物种在生态恢复中所发挥的作用是不一样的,有驱动种和乘客种之分,应重视物种的作用[13]。许多人工林恰恰忽略了天然林对异质性的要求,所种植的是单一物种、同年龄结构,还常常成行成列等间距地排列。这样的树林难以形成高低错落、层次丰富的生态结构,也不是退耕还林的初衷。
 
     正确理解物种多样性对生态系统的作用对于生态园林的建设有着十分重要的意义。物种的多样性是植物群落多样性的基础,在城市园林营造过程中增加植物多样性,能加快园林的形成过程,及时改善城市环境,同时还能提高园林的抗干扰能力和稳定性。增加城市生态系统的环境效应与园林的观赏价值。生物多样性在生态园林中的另一个表现是群落与系统的多样性。城市功能的区划,要求不同城市区域的绿地生态系统的组成与结构有所不同,以适应不同的生态功能需求。与此同时不同的立地条件对生态园林的植物群落提出了多样性的要求。天然的生态系统具有物种组成上、空间结构上、年龄结构上以及资源利用上的多样性,这就是生态系统的异质性。这些异质性为多种动植物的生存提供了各种机会和条件,也利于提高整个群落与系统的生物多样性水平。植物群落是生态园林的主体结构,也是生态园林发挥其生态作用的基础,通过合理地调节和改变城市园林中植物群落的组成、结构与分布格局,就能形成结构与功能相统一的良性生态系统-生态园林。不同绿地类型单位面积物种多样性大小依次为:公园绿地>居住区绿地>文教区绿地>交通绿地[1]。在构建城市园林系统时,应注重规模化的效果,尽量构建面积大的生物多样性高的复层群落结构,提高单位绿地面积的生物多样性指数,绿地群落以针阔混交林、常绿阔叶林和常绿针叶型为主。
     只有丰富的物种多样性才能形成缤纷多彩的群落景观,满足人们的不同审美要求,丰富城市居民的生活,减少因城市的拥挤及建筑物的高大及单调所带来的压抑感;也只有丰富的物种多样性才能构建具有不同生态功能的植物群落,改善城市的生态环境。
      据了解我国有高等植物3万余种,一般认为其中的15%左右,也就是4000多种植物可用作园林绿化植物。目前我国常用的园林植物只有400来种,大多数城市常用的绿化植物只有100种左右[3],与自然界成千上万的植物种类相比,种类实在太少,许多的野生及外来植物种类正等待着我们去进行引种、驯化和栽培。
 
     2.2 目标生态系统
     目标生态系统的选择和确定是退化生态系统的恢复与重建的开始。最初的恢复生态学把生态恢复的目标定义为恢复与重建其原有的生态系统。由此而引来了较多的争议,由于生态系统处于不断的演替和变化之中,一个地区有着多种处于不同演替阶段的生态系统,究竟应该选择哪一种作为目标生态系统?同时由于生态系统的退化往往是生态环境的退化和改变,有些改变常常是不可恢复的。要想恢复与重建原有生态系统是不可能的。因此现在对退化生态系统生态恢复的理解是恢复重建其原有或健康可持续的生态系统。生态系统的稳定性与抗干扰能力也是确定目标生态系统时所必须考虑的问题。因此目标生态系统的选择和确定,常以区域范围内一些与退化生态系统的生态环境较为接近的自然生态系统为参照物。目标不宜定得过高,在技术上和经济上要有较强的可行性。
     由于追求艺术性和欣赏性,常规园林建设目标的随意性显得更大一些。生态园林把园林的艺术与欣赏性同生态效应与生态学原理结合起来,虽然其目标生态系统不宜进行限定,但是生态效应的追求和生态学原理的遵循给予了它更丰富的内涵,也使得其建设目标更为具体化。那就是生态园林所建设的生态系统必须满足城市园林的生态目的,必须具有健康、稳定和持续的特征。具体而言就是象自然生态系统一样具有稳定的植物群落结构、合理的空间分布、和谐的食物链条以保证生态系统能量、物资与信息的正常流动,以维持生态系统的稳定发展。也正因为如此,就必须改变传统园林的面积小、人工建筑多、功能区划不明确、游乐设施多、群落规模小、结构简单的缺点。在我国城市建设中,很多公园实际上成了一个小型游乐园,缺乏生态型的公园。这对于人口密度大、空气与水污染较严重的我国的绝大多数城市来说是不太相宜的。也与生态型城市的目标背道而驰。发达国家自20世纪60年代提出建设"森林型生态城市",森林生态城市在园林上的具体要求便是规模与质量的变化,不仅要求具有一定的森林面积,还需要乔灌草形成一个稳定的生态系统。其公园一般强调回归自然,以生态型的公园为主。具有面积大、园林分布结构合理、功能区划明显的特点,多以大面积的草地和配置较好的乔灌木群落为主要组成部分,且有游乐区与生态核心区之区划,即使在游乐区也少有人工雕琢的园林建筑及游乐设施。

     2.3 外来种
     外来种是指在一定区域内历史上没有自然发生分布而被人类活动直接或间接引入的物种。在退化生态系统的生态恢复实践中,由于外来种本身具有较强的生长能力并缺少扑食者,在不少生态恢复工程都使用了外来物种,以加快生态恢复进程。从而使得从森林到水域,从湿地到草地,到城市居民区,都可以见到这些生物"外来者"。但是有不少生态学家认为外来种对生态恢复有抑制当地种在退化生态系统定居的作用以及影响到整个生态系统的结构和功能的恢复与演替,而反对使用外来种[14]。大米草在我国沿海滩涂的泛滥,便是恢复生态学中因外来种的使用产生生态学灾害的一个极好的例证。
     园林植物的引入是外来种的另外一个主要进入途径。由于我国园林植物品种繁殖技术及其投入的相对滞后,目前引进了大量的外来种。从珍稀特异的观赏植物到大面积使用的草坪植物都不乏其例。而其中又以草坪植物可能产生的危害为大。草坪植物一旦逃逸到我国农田,其爆发危害的可能性极大。
     外来种与外来入侵种具有不同的含盖范围,前者仅指物种是传入或引入的,没有明确其对传入地的利害关系,而后者则强调这种外来种对传入地带来了生态等方面的危害。外来入侵种有别于普通外来种的最大的特征是它对本地生态系统带来的"侵入"后果,入侵种往往对生态系统的结构和功能产生不良影响,危及本地物种特别是珍稀濒危物种的生存,造成生物多样性的丧失。有的入侵种还对本地经济、社会构成了巨大危害。因此外来种与入侵种的概念的差异只是一件事物的不同性质。
     到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害?据《中国生物多样性国情研究报告》,我国至少有300种入侵植物。其中至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害,而这些外来有害植物中,超过一半是人为引种的结果。物种引进成为生物入侵的"主渠道"之一。生态恢复和园林建设作为目前我国外来种引进的主要方式,如果不注意分析利用本地种,仍然大量引入外来物种,很可能导致入侵物种种类增加,导致一场生态灾害。

1.(三峡大学生物系,宜昌 443002)
2.(三峡大学环境工程系,宜昌443002)

文章录入:ahaoxie    责任编辑:ahaoxie 
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