土地开发对自然进化的影响

作者：(美)阿尔弗雷德·维克 单位：美国风景园林师协会会员

1背景介绍

土地开发是一项对现有景观的结构和功能有着巨大影响的人类活动，这些影响或多或少干扰或削弱了场地和相邻地块，或是功能上连在一起的大地景观的自然进化过程。美国大自然保护协会证实由于开发所引起的生态栖息地恶化是美国生物多样性的最大威胁，至少85%的物种经确认受到严重影响。近年来，开发项目对土地的影响比以往任何时候都大。根据美国环保总署(EPA)的报告，土地开发增长率是人口增长率的2.65倍，这是一个土地消耗无序扩张蔓延的信号。不仅越来越多的未开发地带或绿色区域受到这种无序开发的影响，而且这种影响较之过去任何时代都严重。美国的《风景园林》(LandscapeArchitecture)杂志上最近一篇名为《为什么郊区再也不会有高大的树木：现代建设方式使大树在种植之前就在劫难逃》(WhySuburbsWillNeverHaveTallTrees:ModernConstructionMethodsDoomTreesBeforeThey'veEvenBeenPlanted)的文章对此观察发现，北美很多老的社区为树的生长提供了适合的条件，并最终形成了都市森林；而现代的城市开发区则由于场地的条件恶劣，使得其上的树木勉强生存、寿命短暂、生长不良，或是有病虫害。现代建设所使用的机械设备对形成这么困难的植物生长条件负有部分责任，但更重要的是，我们的现代装备使原先不太适合开发或根本就不适合开发地段的发展变成了可能。最早的城镇和社区的开发商受设备性能或成本效益的限制而不能完成的一些困难的工作，如开发陡峭的斜坡，移走大量的土方，改善原先排水不畅或受侵蚀的土壤等，今天都能很容易做到，并且一些原来位于价值效益边缘的土地往往因为它们具有优美的景观、巨大的面积和可开发性而备受开发商青睐。在这个大趋势下，开发商和土地规划者必须学会尽量减轻土地开发给自然景观留下的痕迹。生态学、地形学以及其他学科的进展让我们能对所涉及的场地之上或周边的自然过程有更深的认识。风景园林师、景观生态学家、规划师和其他专业设计师通过一系列的创新实践表明，在发展的同时保护好场地的自然过程是完全有可能的。本文旨在概述一个“具有健康自然过程的地域”对人类的益处，并勾勒出一套低影响的土地开发方法。

2健康自然植被的益处

地球上的部分地区至今仍保留着功能上完好的生态系统和自然更替过程，为所有生物提供基本的生命支撑系统。这个生命支撑系统所包括的免费生态服务系统主要由稳定适宜的大气、活水和气候所组成。除此之外，这些区域还为居住或访问该地的人提供休闲、精神和教育等方面的机会。

2.1树木和植被能管理自然雨水树冠会在雨水到达地面之前拦截掉一部分水分，在有森林覆盖的区域这部分水量甚至达到年降雨量的50%。树冠的蒸腾作用能从土壤里吸收水分，为未来暴雨季节额外的水分渗透过滤提供空间。美国森林协会(AmericanForest)的一项研究发现，华盛顿特区的城市森林(46%的覆盖率)的雨水量价值47亿美元。越来越多的地方政府认识到树木的特殊地位并开始颁布相应的保护条例通过树木净化后雨水的质量对地下水的质量也有积极的影响。减少水流的同时也能减轻对小溪渠道的破坏，能够减少河道的水土流失或避免渠道变宽、变深。

2.2树木能改善空气质量树木，包括它们的叶子、枝条、根系和周围的土壤，都能吸附污染物。它们从大气中移除、隔离或代谢污染物。湿度和光照会影响植物吸收污染的能力，在土壤湿度较低，如干旱的条件下，能力会降低。土壤则通过微生物、物理和化学的过程移除污染气体。研究发现，健康的土壤比退化的土壤更能发挥吸附作用。树木从大气中吸收大量主要的温室气体——二氧化碳。一棵健康的乔木每年吸收2.6t二氧化碳，那么1英亩(4046m2)绿地吸收的二氧化碳相当于驾车26000英里(41842km)所产生的废气量。树木和其他植物还为人类和其他生物的生存提供必需的氧气。

2.3树木能够减少能量消耗并减缓城市发展带来的热岛效应因为树冠覆盖率的减少和不透水材料对热量的吸收，城区的温度通常要高于城郊4℃~5℃。大树和植被通过给地表遮温、将太阳能转变为碳水化合物及能量、蒸腾作用等来降低温度。美国森林协会的一项研究发现，根据居民的空调账单估计，亚特兰大地区的城市树木价值在280万美元。亚特兰大树木部门的报告称，有意识地种植一些遮荫树，能减少居民30%～40%的夏季降温费用。上面提到的树木的优点对一些开发商或业主来讲可能是抽象的。能源节约对直接付电费的人有好处，但对发展商却不一定。也许对开发商而言，植物给他带来的最重要影响是地产价值的变化。树木能使已开发地段的地产价值提高12%，而新开发的地段则可上升27%。汤普森和索维格也提供了类似的数据，说明拥有健康植被地区的地产价值通常比建设过程中植被被完全清除且推平的地产高5%～20%。

3低影响的土地开发策略

在发展需求与环境保护之间寻求平衡不是一个全新的概念。奥姆斯特德在设计纽约中央公园和曼彻斯特波士顿后湾沼泽地的修复项目时就很清醒地意识到将这2个概念融合的必要性；麦克哈格在他1969年出版的《设计结合自然》一书中为规划行业带来了一种新思路和方法，即基于恰当的多用途的土地规划。许多其他从业人员也在这些有价值的技术、实践和方法指引下，努力用一种生态敏感、社会功能齐全以及经济效益良好的方式来开发土地。本节综合了保护规划、低影响开发、雨水处理、景观生态和可持续设计等多方面的原则，将低影响的土地开发分成6个步骤。

3.1明确和理解场地周围的生态和文化背景为了对场地的未来做出负责任的决定，应彻底理解影响场地发展的变量。为场地做一个清晰的现状调研和分析，从不同的角度来审视场地。熟悉你所处的法律监管环境。了解客户和其他会使用或影响该项目的投资人的需求。在现有环境大背景下，清楚界定能结合未来使用的场地开发计划，考虑谁会提供长期的管理和维护服务及如何提供。

3.2维护自然进化过程的职能现代的发展已经侵入了原先被认为不适合建设或对自然区域的完整存在威胁的地区，保护这些区域能为周边社区提供更加便利的设施并提高生活质量。不仅如此，保护现有的植被还能为建造商和客户省钱，节约在处理泥沙、土壤流失和最终绿化上的费用。在亚特兰大的UPS总部，小心翼翼的规划和建造仅仅整治了建筑的足迹和狭长的脚手架区域，却使新办公大楼像是嵌进了一片森林里。虽然因为要使建筑适应场地的限制条件而做了些调整，使建造费用比平常高了3%~5%，但这些花费几乎可以抵消后期的绿化费用。下面是场地在保护过程中必须优先考虑的部分：1)成片的乡土植物，连接和营造连续水岸栖息地保护区域；2)自然排水肌理，包括溪流、漫滩和湿地；3)地下水补给区域；4)渗透效率高或肥沃的优质土壤；5)植被覆盖的陡坡或容易侵蚀的斜坡；6)高质量或稀有的生态系统或栖息地；7)大片的主要野生动物栖息地，能营建或连接连续的保护区域；8)生产性的农田。

3.3尽可能控制发展的规模和程度为了使步骤2中所明确区域的保护成为可能，有必要通过谨慎的规划来限制场地开发部分向外扩散。

3.3.1规划设计阶段如果可能，发展的足迹应该限制在场地先前的开发部分。在绿色场地上，最小化发展足迹的核心策略是集中开发。理想的情况是，在(规划的)分区条例里将地块的大小和密度分离。换句话说，面积分区允许2英亩(8093m2)一个单元的密度并不要求每个单元都分配2英亩大的地块。这种灵活的做法能鼓励集群式发展，并改善保护自然区域。许多社区力图利用“坡度规则”来控制(开发时)被清理场地的面积。汤普森和索维格建议，场地平整及场地清理的则例应该首先明确一个最小受保护的植被覆盖地区，或划定可能受干扰的最大范围。中列举了4个社区，其对不受扰动土地所占比例的最小值是根据地块坡度制定的。这样的则例可以达到以下3个目标中的一个：1)控制开发；2)保护环境；3)管理灾害。当颁布这些则例时，必须同时建立一个程序以在辖区内划定斜坡，或为整个辖区的斜坡管理准备一张地图，这张图的作用同制定程序一样，是遵守地盘的发展规划，并强制执行上述则例。当开发用地的地形确实有斜坡时，应尽量减少挖方和填方的可能。大路往往需要大动土方以满足坡度安全标准。场地规划时应设计一个高效的路网，既要最大限度地满足通达需要，也要最大限度地减少路线长度。建筑物的设计应适合该场地，而不是让场地去适应建筑平面。建筑物的长轴最好平行于等高线或台地平面。如果需要关注自然光和太阳能的利用，在考虑最小化平整时还必须仔细在二者间取得均衡。泊车位可置于一层或地下层，应与房屋一起设计，若停车场置于斜坡上，各车位可设计成位于不同标高地面上的小港湾，这比搞成一块大平面要好得多。不应该在场地规划之后才考虑公用设施的附属构筑物、施工通道及脚手架。只要有条件，公用设施可集中置于公用管沟或附属构筑物里。此类附属构筑物应尽量和其他需要从林中清理出空地的设施(如公路、多功能小路)结合在一起。如果有可能，可以只设一条施工通道，并将通道和脚手架设在未来的道路或开发场地上。

3.3.2施工阶段施工会导致高水土流失率。这些泥沙从建筑工地最终流到附近的溪流和其他地表水体，破坏水生生物栖息地，改变溪流形态。水土流失不仅造成下游的环境问题，也是建筑工地的重大资源损失。适当的侵蚀和沉积控制应在场地开始清理和分层之前或开工之后立即建立，并直到施工和最终的绿化彻底完成。对大型项目而言，必须要有阶段性的措施来控制土壤在任何一个时候在空气中的时间。水土流失不是施工期间土壤退化的唯一原因，分级分层整理场地的做法也破坏了土壤的层次，改变了土壤的结构和化学特性。施工过程中的压实也会改变土壤结构，土壤板结使土壤的密度增加，使之不易被根系穿透，也限制了氧气和二氧化碳在根系和大气之间的交换，并减少了水分渗入率。重型机械往往是造成土壤板结的罪魁祸首，但即使是步行也会造成较大程度的压实。一些对策可以帮助减少由于施工引起的不必要损失。首先也是最重要的是，绝不允许投机性的开荒和漫无目的的发展。开发场地的植物清理必须在包含所有建筑的最终详细规划平面的基础上进行。规划应包括拆迁计划、分级规划和其他承建商可用于现场工作的计划等所涵盖的主要清理范围。确定场地清理的限制范围应根据最合用的施工设备的能力，并认真考虑步骤1和2得出的结果。一些出版物提供了对场地平整的具体限制。在房屋或其他构筑物外表面的周围划定一个确定的范围以限制开发的做法，通常称为足迹清理、足迹或封装清理。今天，对许多规划不够细致的开发来讲实行这种办法限制很大，大型的集群建筑往往要求大量的挖方、填方，从而超过这些限制。因此，足迹清理鼓励将建筑物置于场地最合适的部分，并根据场地的改善而改进建筑物的设计，让建筑适应土地。足迹清理的另一个积极结果是它能间接地适应不同密度的发展。建议的土地保护战略不应该与在合适的地区进行高密度发展的规划冲突。足迹清理遵循这一在最严格的低密度绿色区域发展的规则，其中干扰限制是必须真正地保护现有的植被。另一方面，在允许清理限制重叠的高密度发展地区，清理密集建筑物之间和场地内部空间还是被允许的。清理范围之外、受干扰外部界限之内的小块土地将成为开发中植被的宝贵遗存。显示了在3个不同密度的居住区运用足迹清理效果的简单比较。对比设定为从一个完全被植物覆盖的场地开始，显示了1440平方英尺(133m2)的房屋轮廓和12英尺(3.65m)宽的车道。同时，一个关于3个密度社区足迹清理与完全清除的费用成本比较见。比较表明，在3种密度的开发中，都有一定程度的费用节约，而低密度发展是最节约的。可以合理地得出这样的结论：足迹清理是一个极具成本效益的发展战略，同时还对环境有益。如果想要保留场地现有的植被，那么在场地施工期间就要进行保护。最有效的程序涉及3个层次的保护。首先，使用颜色鲜艳、有足够规模的围栏建立起视觉上很明确的保护地区——4英尺(121cm)高的橙色施工围挡通常是行之有效的。这个区域至少要保证能保护所有树木的根系区。关键的根系区范围在以树干直径的1.25倍为半径画一个圆的范围内，围挡应该在施工开始前就搭建好，并一直保留到最后竣工验收时。第二，培训在场地中施工的承建商。让所有的承建商理解树木保护的重要性是非常关键的，而不仅仅是针对场地清理和地形整理承建商。其他的活动如搭脚手架、材料堆放甚至简单的驾驶穿越场地都会对树木产生重大的影响。提供标识牌以说明栅栏设置的目的，为设备操作员召开现场工作会议，在适当的时候，为场地的承建商提供相关培训。树木保护区域必须禁止的活动包括：1)施工交通(车辆或行人)；2)材料堆放；3)地形整理；4)挖沟；5)设备清洗或建筑材料丢弃(混凝土、油漆、塑料等)；6)任何建造活动。最后，将给承包商的经济奖励纳入合同和协议的考虑范围，以鼓励遵守。可适当奖励坚持遵守建设限制的承建商。更常见的是，对侵占保护区域的行为要进行处罚。通常采取加倍处罚的办法。例如，侵犯到指定的树木保护区每平方英尺(0.09m2)罚一美元，或按被损毁树木的粗细每英寸(2.54cm)罚一美元。在某些情况下，重要的个别树木种类需要得到保护，可以考虑根据损坏树木的价值个别征收。确定老树价值所需的信息可从树木及园景估价理事会获得。

3.4利用已建成的表面增加场地的健康程度在建造材质方面的研究和实践使得营造多功能的表面变得容易，并使得材料除了能满足基本功能外，还能与自然过程融合。例如，在停车场使用透水砖来管理雨水。透水铺装为交通提供必要的结构荷载，但同时保持土壤和降水的联系，允许雨水和地面、植被层以及地下水之间的过滤渗透。把屋顶作为雨水收集系统的集中区域，收集场地上的雨水并将其用作灌溉或其他用途。屋顶的另外一个用处是为屋顶植被提供框架，即融合庇护、雨水处理、减轻热岛效应、野生动物栖息地和可能的人的娱乐为一体的设计解决方案。尽可能地将植被引入硬质铺装表面。结构性的土壤允许场地的充分使用，同时还能为种植的树提供根系生长空间。

3.5减轻发展遗留下来的影响尽管开发中遵循了以上4个步骤，但依然会对场地的结构和自然进化的功能产生重大影响。下一个步骤包括评估这些影响，在场地之内减缓这些影响，避免破坏相邻和下游地区。在合适的地方，利用雨水最佳管理实践(BMPs)来模拟场地开发前的水流状况。必须认真规划生态保育、渗透盆地、长满植物的沼泽、雨水湿地和其他项目等，使其分布于场地之上，尽可能地将雨水留在场地内，为种植提供条件，及时补充地下水。在大部分开发区域，对自然地区的放手管理不是一个好的办法。被忽略的自然地段会因如下一些原因而被破坏：人们的过分行为；从相邻开发地区引入的入侵树种、动物和病虫害；小气候的变化；干扰源的变化；生存环境的破碎化；污染；过度开发以及其他影响。这些受保护的区域必须得到积极敏感的管理以战胜这些威胁。重要的是，理解自然演变的过程并且允许保护区域通过繁殖和补充有益的物种来部分维持原样。阻碍健康的生态系统演变和发展的园林实践，如铺草坪，应该尽量减少使用或只在功能上必需时才运用。比如说，修剪的草坪对于球场、举办大型集会的公共空间、小面积的私人休闲庭院是适合的，但是对于大面积未开发地块的绿化来说显然是不合适的。完美的园林设计应该能促进土壤进化、雨水的渗透、植物的再生和生物多样性的重建。有必要利用机械对土壤进行翻耕或翻晒。从其他场地直接引入表层土壤是一个不好的做法。非常有必要保持现有土壤的物理和化学性状，改良土壤，为植物的健康成长和水分的良好渗透提供条件。混合肥料是土壤改良的重要部分，可以通过风机卡车撒播到大面积的区域里。

3.6还原和整合自然过程，使之融入建成环境的每一个细节中20世纪以来，工业技术的提高改善了很多美国人的生活质量，但是对环境也形成了制约。空调、变色玻璃、改变的地形、工程基础设施和修剪过的园林绿化形成了一条鸿沟，阻断了我们和自然之间的联系，自然变得与很多人毫无关系。但是，自然依然是园林的一部分，天气和自然进化仍然影响着我们。规划设计开始改变这种断层。设计意识到与其他场地和尺度的连续性，如与水源地的连接，不再是“眼不见、心不想”的态度。保护自然过程的开发，像水循环，通过有创意的规划和吸引人的设计使水循环的过程可见，教育人们，帮助人们与所居住的自然环境重新发生关联。20世纪初期，土壤流失问题变成了一个困扰联邦政府的难题，以至于1930年成立了土壤保护中心。通过联邦政府、州政府、赠地高校、城市以及土地所有者的教育部门之间的通力合作，不断尝试新的技术，大量减少了土壤的流失，每个人和社区都接受了土壤保护的道德准则。不幸的是，随着关注度的减弱、工业化对农田的侵占和城市向郊区扩张带来的大尺度开发，20世纪70年代土壤流失的问题再次出现并愈演愈烈。尊重场地和区域特征的设计更能得到大众的认可。可以通过运用能反映地区色彩和历史肌理的本土建筑材料，或适应该地区气候、能为本地野生动物提供栖息场所的乡土植物，或是能适应当地气候、场地特征及社区需求的开发模式和建筑等方式来保持或加强场地的感觉。

4结论

前半个世纪的土地开发实践导致了自然景观的巨大变化，同时也影响了场地内的自然演变过程。在近几十年里，我们见证了许多发展带来的结果，这其中包括：土壤流失、植被破坏、栖息地退化、水和空气污染以及基于机动车的居住社区等。因此，我们正处在一个需要重新考虑建设方式的时代，必须以一个更加可持续的方式来适应还在不断增长的人口需求。我们对于1)不受干扰的和重新恢复的自然地区的价值；2)常规开发的影响；3)低影响土地开发实践和技术的深刻理解，促使每一个土地规划师和开发商都必须问自身下面这个问题：今天的土地开发是否会导致其他遗产的发育不良或功能不全？或者这种发展能否成为一个健康的景观，并为子孙后代未来的管理提供准则和启示？