植物园营建技术及对策分析

当时，辰山植物园基址的土壤现状是质地黏重的水稻土很难满足来自不同国家、地区、生境来源植物的生长需求，各专类园(以分类单位、场地特征、服务对象和研究类群为聚类特征)建设对土壤要求各异，项目建设过程中原有土壤翻腾扰动严重。为了创造多样的地貌结构，更为难解的是200万m3全部客土构成绿环的实施，大量来源不明的土方运到园区，土质理化性质复杂且指标低下。因此，为满足植物园景观营造和植物种植的需求，建设过程及开园以后需持续检测土壤质量，并结合种植物的立地要求加以改良。植物是植物园的主角，如何科学配置各类植物，营建优美的景观，展现各专类园的植物种植特色，体现其丰富的文化与科技内涵，一直是风景园林不断探索的问题。辰山植物园设置的30多个植物专类园，可分为4种类型，第一类是世界各地普遍设置的植物园，按照植物的季节特性和观赏类别集中布置展示的园区，如月季园、鸢尾园、银莲花园、百合园、金缕梅园、纤维植物园、能源植物园等；第二类是为增加植物园趣味性，吸引某类特殊人群或为游客进行科普活动设置的园区，如儿童植物园、盲人园、绿色剧场等；第三类是结合植物园的研究方向和生物多样性保护，以专类植物收集和植物新品种引进展示为主的园区，如配合桂花品种国际登录而建设的桂花种质资源展示区；收集华东地区3000种原生植物建设的华东植物收集展示区等；第四类是根据辰山植物园的场地特征营建的特色园，如沉床花园、水生植物展示园、岩石药用植物园等。这样，如何满足特色植物专类园区景观的营建与维护需求，既构建出结构稳定的植物群落，又能与园区周围的环境相融合而形成安全健康的生态系统，需要从选择植物种类开始进行科学配置，并从实施适宜的保育措施入手。园区景观的主体结构——绿环，规划打造成植物的“联合国”，种植与上海气候带相近，汇集世界5大洲的植物类群而形成别具风格的国际树木园，与绿环内“华东地区乡土树种收集区”的植物形成对比。同时，也可利用温室等收集并展示国内外的代表性植物，为游客展现一个丰富多彩的植物世界。而外来物种，尤其是洲际代表植物，由于生境变化因种而异，如何在辰山生存需要对其生态适应性进行研究，并根据其科学文化内涵进行合理的配置与景观营建。华东区系拥有珍稀濒危植物400余种，辰山植物园作为华东地区的一个综合型植物园，对区域珍稀植物资源保护负有不可推卸的责任。规划中设立的珍稀植物收集与展示区，可在建设初期从对少数旗舰濒危物种开展保育生物学研究入手，制定出相应的迁地保护策略，从而为园区收集保护其他众多珍稀植物资源提供技术参考。

主要技术对策

在对区域内的水质状况进行调查和评估的基础上，以园内封闭景观水体的水质维护利用为核心，研究与景观相结合的人工湿地生态处理措施和辅的人工强化处理措施，以保障景观水体的水质，并在此基础上形成了技术集成和工程示范，保证了园区内景观水体的水质安全、构建了稳定且健康的水生生态系统。通过资料收集和现场取样，对辰山植物园周边水系的水体状况进行了监测和分析，探索周边河道水文、水质及水量的变化规律，为景观水体的生态修复与建设提供了基础资料；对植物园水体的功能定位和水质进行科学评估，为水体净化和生态处理提供了应对策略。对景观水体的补充水量、蒸发量、渗透量和循环量等关键参数进行了研究，选择合适的水体复氧技术[1]；研究了人工湿地处理系统、植物—水土界面契合体系、水生植物处理系统等不同生态修复技术的作用机理、适用条件、处理效果和成本，筛选出了合适的水体生态修复技术(具体措施另文介绍)[2-3]。建立起了以生态修复技术为主，人工强化处理措施为辅的水质整体维护方案、运行机制和管理措施，并进行工程示范。针对辰山植物园中瘠薄土壤和不明性质客土对未来植物种植的压力，进行了土壤质量的动态监测和重点区域的土壤改良措施对比研究，确定“适地适树”植物的合理种植方案以及“改土适树”土壤改良的技术措施。针对工程建设需要，选取不同利用方式下的土壤类型，进行了0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~90cm、90~120cm5个层次的采样，分析土壤的pH、EC值、有机质含量、容重、通气孔隙度、质地、水解性氮、有效磷、速效钾等理化指标，摸透了辰山植物园杂合土壤存在的生态本底值。针对土壤的实际状况，根据典型植物生长需要的条件，制定适合辰山植物园绿化工程的土方质量标准，指导了各个地段和环节的具体施工，形成了辰山植物园土壤改良的详细施工方案。当时选择了植物园具有代表性的10个典型植物群落，如牡丹园、木兰园、杜鹃园、玫瑰园等，在进行pH、有机质、氮、磷、钾等常规指标测定的基础上，重点针对能敏感反映各植物群落土壤质量或生境系统土壤生物学变化的指标，进行定期和长期的监测，重点监测土壤酶(脱氢酶、磷酸酶、尿酶和转化酶等)、微生物量碳、微生物量氮、微生物总量、水溶性碳和土壤呼吸等的变化，分析预测不同群落土壤生境生态的发展动态，预测了不同群落土壤质量演变的趋势。针对典型土壤改良措施下不同群落土壤生态的演变趋势，系统分析植物的长势和潜在的问题，对不同改良方案下植物的生长状况、植物本身对土壤改良的适宜性进行分析，确立了合适的植物种植技术和土壤改良对策。通过世界5大洲各植物地理区的植物配置技术研究，为植物园内不同植物专类园区的营建提供技术参考。另外通过开展代表性的濒危植物或旗舰物种的保育技术、植物养护与病虫害防治等的研究，为园区的植物配置、生态管控提出了切实可行的决策参数。通过抗性生理和生态习性的实验，开展洲际代表植物的引种驯化、选育、安全性预测及应用配套技术研究。根据各种洲际植物的科属特征、原生群落特点和当地民族风情，确立各大洲代表植物的配置方案，塑造出别具5大洲植物区系风格的国际树木园。1)园区洲际代表植物的选择与栽培。选择景观效果好、具有一定文化或科学研究价值的美洲、欧洲、澳洲和非洲主要的代表性植物在辰山引种栽培。在为这些植物创造适宜生长条件的基础上，进行驯化试验。通过观察洲际代表植物的生长发育节律，检测其生态适应性的强弱以及是否存在生态安全隐患。2)洲际代表植物的生态适应性研究。对引种的洲际代表植物进行抗性生理和生态习性实验，找出限制植物生长的不利环境因子，提高植物的生态适宜能力。通过相似优先比的方法寻找到了世界各地植物引种到上海适应度的优化链[4-6]。3)五大洲植物配置技术研究。以洲际代表植物的文化和科学内涵为基础，根据不同地形条件下植物景观特色营建的需求，确定了基调植物和园林搭配种类。根据植物的生态习性，确定了植株体量参数与植物种植密度的关系，进行合理配置。运用种群生态学、生殖生物学和保育遗传学等研究手段，以我国特有的珍稀濒危植物为研究对象，多角度、多层面分析研究目标种天然群体的时空分布格局、遗传变异水平与系统进化路线、以及它们在不同生境中的生态适应性与分子进化机制，找出了其濒危原因，并提出相应的迁地保护与复壮措施，以此提高植物园的科研水平与国际影响力。以大果青杄(Piceaneoveitchii)和天目木姜子(Listeaauriculata)为例，二者均为我国特有的珍稀濒危植物，虽原产地与上海气候条件各有差异，辰山植物园作为这些物种的迁地保护场所，具体实施策略如下：首先，采用“相邻格子样方”法进行野外定点调查，深入了解大果青杄和天目木姜子现有的种群数量、种群规模、种群结构、地理分布式样、濒危现状及保护状况，查明其濒危过程中的种群生态学表现特征，建立了反映种群全部生活史的生命表(包括各年龄组或生活态、出生率、死亡率等)，预测自然种群的发展趋势。其次，在全面收集大果青杄和天目木姜子多个居群及个体的基础上，运用分子标记手段，系统分析其遗传多样性，揭示不同居群间的系统进化关系和种群濒危的遗传机理。条件具备时，利用播种、扦插、组织培养等多种繁殖手段对大果青杄和天目木姜子进行繁殖实验，借此扩大种群数量，避免种群灭绝。经过该研究，推动了大果青杄在最近的国际裸子植物濒危等级评估中，成为东亚最为濒危的物种，引起了国际自然保护联盟物种保存委员会的高度重视。从植物个体、小景观到整体景观等不同尺度、不同视角，研究维护园区标志性景色需要的病虫害防治技术，对新引进的植物病虫害开展监测，制定园区病虫害防治月历以及维持园区景观效果的植物季节性调控计划。构建有害生物入侵的预警机制，将有害生物控制在园区以外[7-8]。

回顾与展望

本项目运用多学科手段，对园林设计和工程实施中的要点和难点进行了研究，解决了辰山植物园建园过程中出现的难题，推动了项目建设进程，为植物园按时开放打下了坚实的基础，赢得了业内的赞许。针对园区封闭景观水体修复和水质保障技术的研究，直接应用于辰山植物园景观水体的建设中，对提升了园区的水环境质量，减少径流水量和面源污染，其水位调控水平和水质园林净化技术融合了市政水环境和河道水环境处理的优势，摸索出一种工程措施和生态技术整合的优化模式。针对植物园绿环200万m3客土来源不明的难题，选取不同利用方式下的土壤类型，进行不同立地剖面5个层次的采样，通过分析土壤的pH、EC等10余项理化和生理指标，找出在土壤中种植不同植物存在的实际问题。确立了因地制宜的土壤改良对策，采取普遍改良、局部换土和群落土壤生境自然演变的方式，提出“改土适树”和“选树适地”的综合处理措施。根据“历史引种调查”和“模糊相似有限比”的模型分析法，对北美洲、欧洲、地中海地区、澳洲、南美洲、非洲地区和亚洲各地与上海地区引种的相关性进行研究，基本确立了五大洲植物引种的范围，明确园区扩大引种的种源地和引种对象。大果青杄是东亚地区濒危级别最高的裸子植物，通过立地调查和对濒危机制的探讨，找出了濒危的原因，提出了针对该物种的保护措施和行动计划。天目木姜子是长三角地区有影响力的特有物种，通过自然生境的研究和分析，提出了就地保护和迁地保护的综合保育策略。现在，辰山植物园已对公众开放，为缺乏地形变化的上海地区增加了一个集自然山体、观光河流和人工湖泊于一体的园林作品，也逐步成为了园林科研的基地、科学普及的课堂、老少皆宜的游憩场所和中外科技交流的桥梁。

本文作者：张德顺工作单位：同济大学建筑与城市规划学院