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充分且有效利用环境压力
传统农作物和园艺观赏植物管理的常规操作之一是通过给 予充足的养分、水分和阳光来优化植物生长状况。这种方法通常成功应用于孤植植物或在低竞争强度下的植物栽植, 可达到“枝繁叶茂花满枝”的观赏效果。这样健康且有吸引力的植株通常能很好地迎合主流的公共价值观念。人们长期以来对这一形式的关注更加深了对这一形式的推崇和应用。这些文化影响可能是人类固有的(直到被其他文化影响超越)。但如今,公共资源(尤其是水资源)短缺,使得城市绿色基础设施中园林植物的生长状况不尽如人意。这也将成为许多发达国家应对全球变暖问题的主要挑战。
但是,传统农业的常规操作并不适用于多物种混合栽植的群落。正如研究表明,虽然它们是大小不均的个体,但当它们接触到生长所需的充足的养分和水分时,它们的竞争优势会相应提高。能够更好利用额外资源的物种,生长迅速,会逐渐荫蔽慢生物种,导致后者数量减少,以至消失。提供给该种植群落的养分越多,这一过程发生的就越快。草本植物群落通常具有较高的播种密度,但速生物种对慢生物种的逐渐淘汰一般会持续至第二个生长季。
为了保留大部分原先通过种植或以撒播形式建立的物种,使其形成稳定的植物群落,就需要将整个植物群落置于环境压力之中。
关于环境压力的定义各不相同,许多生态学家将其定义为在栽植环境中,植物生长所需资源的不足或过剩。因此,可以人为改变环境压力,如给予植物群落较少的水分和养分或过多的水分和养分,但过量的水分和养分可能会最终导致植株的死亡(如水分太多会造成土壤中含氧量不足),而水分和养分的短缺则会导致增长放缓,但很少导致死亡。这种缓慢的增长限制了所有物种的竞争能力,尤其是那些进化的只能在资源充足的环境中才能占据竞争优势的物种(原先竞争力极强的优势物种)。
因此,环境压力有利于为非竞争优势物种创造足够的阳光来维持正常生长。
一个物种在该植物群落中生长的环境压力强度,取决于群落中所有物种生长所需的资源量。倘若在成形的植物群落中引入新的物种,栽培养护条件的干草原植物。但在栽培养护和实际运用当中,这类干草原植物同样能适应不同的环境。例如,北美高原草甸的一些高草物种己经进化得可以适应降水丰富 且土壤肥沃的环境,在中等土壤生产力的环境中亦能生长良好。
这个现象引发了各种关于园艺的问题,事关植物个体和植物群落,甚至对于植物个体和植物群落可以找出次优的植物表型。
在植物群落中,植株变小和枝叶减少在某种程度上是由植物种植密度较大引起的。但是在群落中,多大的植物算是足够大,多强健的植株算是足够强健,多茂密的枝叶算是足够茂密?在实践中的判断标准又是什么?在单位草本植物群落中,是5株每株只开一朵花的(由于生长环境压力颇大而纤细的)紫松果菊(Echinacea purpurea)吸引人,还是一株由于生长环境压力较小而强壮的开了5朵花的紫松果菊更吸引人?我们期待这些问题能在今后的研究中得到解答。
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群落种植设计中,对植物生产力、植物结构形态与植物物候的认知与应用
在实践中,生态景观种植设计能更好地利用资源,生态景观种植设计和管理比传统园艺更具挑战性,需要掌握更多的理论知识和实践经验。在传统园艺种植设计中,不同的物种所需的管理维护措施也有所不同,所以通常需要大量的管理维护。不过这也意味着在物种选择上,不需要过多地考虑基本气候和土壤条件。而生态景观种植设计在植物选择上需花费更多的精力,以便其能与植物群落中的其他物种共存,但不需要大量的管理维护来控制种间竞争。理论上,当组成植物群落的物种满足以下条件时,植物群落将达到最大程度的稳定性:
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大多数物种具有大致等价的生产力;
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植物生产力明显低于群落平均值的物种通常需具有一定耐阴性,并不吸引蛞蝓与蜗牛;
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植物生产力明显高于群落平均值的物种使用量必须被控制在较低的数量,以减少其对周围植物的荫蔽影响。
其实这些“整合搭配规则”相当简单,但同时必须关注植物形态结构和植物物候,这样才能建立具有可持续性的植物群落。
不论植物茎叶的数量有多少(地上部分的植物生产力),它们的空间形态特征才是影响这一物种在群落中持续生长能力的主要因素,这同时也对与之毗邻的其他植物产生不同的影响。植株矮小且横向伸展的物种通常适合土壤生产力较低的自然环境,在这里,他们的生长不大可能被毗邻的高大植物产生的荫庇所影响。除非这类植物是高度耐阴的,否则在士壤生产力较高的环境中,种间竞争就会将其轻易淘汰。与之相反的,植株高大但纤细的物种(如某些腹水草属的植物,Veronicatrum viginicum), 在不超过临界密度时,可以和群落中植株矮小且耐阴的物种共存。植物的冠层结构与植物生长力的关系也受植物物候(即植株在群落中成功建立的时间)的影响。
早春就开始萌发生长的物种通常比与其毗邻并具有较强植物生产力的其他物种更具竞争优势,因为后者在几周后才萌发生长,产生竞争力。在实践中,我们发现这种竞争的空档期会大大地有利于群落的成功建立。萌发期很晚的草本物种往往来源于土壤生产力较低的自然环境,由于环境资源短缺,它们和相同环境中其他物种的竞争也相应减弱,或受放牧因素的影响,抑制了现存生物量的积累。采用统一的措施来管理维护植物群落。
有多种理由可以解释为何设计中遵循生态原则的自然式草本或木本植物群落种植相对于传统园艺种植设计来说,通常具有较低的景观维护投入。
首先,由于具有较高的植被密度,生态景观种植设计通常较传统园艺种植个体的表现不明显,其更关注于群落的整体景观效果而非个体表现。而传统园艺种植却着眼于每个个体的最佳表现,并为植物的未来生长预留了较大的空间(以供这些园艺观赏植物接受定期的施肥和浇灌养护,从而逐渐生长并延展枝叶)。
与此同时,由灌溉与施肥所带来的土壤高生产力同样使得这些空间中杂草不断,通常杂草生长迅速且更具竞争力,这也大大增加了维护压力。其次,生态景观种植设计的物种选择往往具有严格的选择过程;并力图排除那些有特定维护需求且费时的物种。例如,需要加固与绑扎,或者在花期过后过于难看而需要修剪的物种。这将在实践中大大降低维护需求。
但是,在生态景观种植中降低维护成本的关键因素在于:植物群落在后期管理维护中,仅仅需要于同一时间对这个群落中所有的个体应用统一的维护措施。这和传统园艺的养护理念差别甚远。传统园艺后期管理维护通常可以概念化为满足独立物种需求的总和,即总维护= Σ (物种1+物种2+物种3+······+物种n)。举一些在实践中运用生态方法来管理维护的例子:如由冷季型草和草本植物所形成的欧洲野花草甸,仅需在每年7月到8月间对整个植物群落一次性修剪至植物基部,并将修剪物统一转移走。由暖季型草和夏秋季开花草本植物所形成的类高原草甸植物群落,仅需在每年3月初统一修剪至植物基部,并用丙烷火焰枪在表面进行闪烧。与高原草甸植物群落管理维护相同的措施也可应用于由夏季生长的暖季型草,球根植物和来自南非山区草本植物组成的植物群落。因为这些植被群落中少有空间间隙,一旦植物成功建 立并开始生长,就很难进入群落中进行维护,
因此,修剪和闪烧工作需在一到2周内完成。修剪和闪烧的目的在于运用微小但有周期性的外界压力影响植物群落,这将有利于群落中的植物有效抵御外来侵略性杂草的入侵。这些方法本质上是借用了自然保护区中维护半自然植被的方法。较传统园艺种植的维护方法而言,这种生态维护措施使处在低环境资源供给下的复杂植物群落的管理维护更为简便。希契莫夫和德·拉·福勒研究发现每年每100m2的北美高原草甸群落仅需花费不到7小时的维护时间, 便可使其产生极具吸引力的观赏效果。
在资源条件许可,且需要较为纯粹的植物最观时,额外的传统园艺管理维护措施也可以被使用,例如可用于清除某种在统一维护中没能得到有效控制的杂草。这些额外的投入也许只会增加几小时的维护时间,但却能更好地控制景观效果,并促进植物群落的可持续发展。
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结论
城市绿色基础设施的设计与管理需要在现有的传统园艺管理维护技术基础上引入一系列新的生态管理维护技术,同时使设计师和公众逐渐改变传统的景观植物价值观,从生态角度重新定义和定位植物景观种植设计。
否则,传统的设计和管理模式会在气候变化与可持续做主导的新的发展中越来越边缘化。倘若将现有的草坪转变成林地或是大规模草本植物群落和类荒野植物群落,将会更有利于汇集经自然沟渠、排水洼地、雨水花园和生态屋顶所收集的雨水,缓解城市变暖问题,提高城市生物多样性。
这些新的设计和管理措施并不是低估传统园艺管理维护技术,而是意图强调二者在未来城市绿色基础设施建设中同样重要。事实上,城市绿色基础设施的设计与管理在展现城市文化前景方面发挥着关键作用,本文所提倡的新的理念作为一种平衡因素,以对抗城市景观植物选用中越来越严重的只选用本 地物种的教条观念。
城市绿色基础设施的设计与管理将会不断受益于吸收和采用更为生态的理念,使其在现代与传统的强烈对比中获得政策与公众的支持,从而在未来城市景观中起到更为积极与建设性的作用。
文章来源于:詹姆斯·希契莫夫,刘波,杭烨.城市绿色基础设施中大规模草本植物群落种植设计与管理的生态途径[J].中国园林,2013,29(03):16-26.
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