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发表于 2003-8-6 01:11:49
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城市可持续发展与绿地生态建设研究*
—以上海、伦敦为例
王祥荣
(复旦大学环境科学与工程系,上海 200433)
摘要:文章论述了可持续发展思想和生态学原理对城市绿化工作的指导意义及绿地生态建设在城市可持续发展中的重要作用,并以上海和伦敦为例,研究了绿地调节小气候、改善环境质量、杀菌等方面的生态服务功能,提出了新世纪我国城市绿地生态建设的战略措施。
关键词:城市可持续发展、绿地生态建设、上海、伦敦
Studies on the Urban Sustainable Development and Ecological Construction for Green Space-----A case study of Shanghai and London
Wang Xiangrong (Department of Environmental Sciences and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China)
Abstract: This paper studies on the guidance of sustainable development thought and application of ecological principles in the working of urban green space. The ecological service function of green space are studied from the aspects of micro-climate regulating, environmental quality improving and killing bacteria. The countermeasures of eco-construction of urban green space for the 21st century in China are also put forward as well.
Key words: urban sustainable development, ecological construction of urban green space, Shanghai, London
1、引言
城市化的发展一方面推动了经济、文化、教育、科技和社会的不断发展,把人类社会的物质文明和精神文明推向新的阶段;另一方面也给人类社会的发展带来一系列问题和威胁。随着目前世界城市化进程的加速,城市人口不断增长、城市规模不断扩大,大城市和特大城市不断涌现,城市病已屡屡出现,其中环境问题最为突出。
绿地是城市生态系统中具有重要的自净功能的组成成分,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,一定数量和质量的绿地不仅是美化城市景观和市容的需要,更是减轻城市环境污染所必不可少的。绿色植物具有维持碳氧平衡、吸收有毒有害气体、吸滞粉尘、杀灭细菌、衰减噪声、改善小气候等多种功能,在促进城市可持续发展等方面起着十分重要的作用。随着世界范围内城市化进程的加速和环境问题的加剧,人们已越来越认识到加强绿地生态建设、改善城市环境质量的重要性,许多国家已将城市绿化发展制定为城市可持续发展战略的一个重要内容。在新的形势下,我国城市绿地生态建设的战略应如何规划与构建,才能面对21世纪的机遇与挑战?本文在探讨生态学原理应用的基础上,结合国际城市绿化发展的趋势和上海、伦敦等城市绿化工作的实例,就其战略措施进行了研究。
2、生态学原理与城市绿化可持续发展
为促进城市绿化工作的持续发展, 在绿地规划建设中应特别强调以生态学原理为指导,建设结构优化、功能高效、布局合理的绿地系统,在这个系统中,乔木、灌木、草本和藤本植物被因地制宜地配置在一个群落中,种群间相互协调,有复合的层次和相宜的季相色彩,具有不同生态特性的植物能各得其所,能够充分利用阳光、空气、土地空间、养分、水分等,构成一个和谐有序、稳定的群落,我国城市环境的严峻现实,迫使我们必须把城市绿化事业推向生态建设的新阶段。 本文认为,在当前我国城市绿地建设中,应特别重视以下一些生态学原理的应用:
2.1 遵循“生态平衡”原则,合理布局园林绿地系统
生态平衡(Ecological balance)是生态学的一个重要原则,其含义是指处于顶级稳定状态的生态系统,此时系统内的结构与功能相互适应与协调,能量的输入和输出之间达到相对平衡,系统的整体效益最佳。因此,在城市绿地规划设计时必须遵循生态平衡原则,应从生态平衡角度来考虑整个绿地系统的合理布局及与自然要素的协调,不仅应保留足够的空间用于绿地建设、使乔、灌、草结合的植物群落成为园林绿地系统的主体,还应根据植物的生态特性发挥其调节生态平衡及保护环境的功能,应注意充分利用城市的自然地形、地貌和水系,形成有“山”、有“水”、有“林”的绿色生态人居环境。只有以生态平衡为原则和目标来进行城市绿地的规划设计、建设管理,才可能真正实现城市绿化的可持续发展。
2.2 提高“物种多样性”,充分发挥绿地的生态服务功能
绿地具有的多种生态服务功能,是以物种多样性为重要前提条件的。物种多样性(Species diversity)是R.H.Fisher等(1943)最早提出,其后的学者又进一步完善了这个理论。它不仅反映了群落或环境中物种的丰富度、变化程度或均匀度,也反映了群落的动态与稳定性,以及不同的自然环境条件与群落的相互关系。生态学家认为,在一个稳定的群落中,各种群对群落的时空条件、资源利用以及相互作用类型方面,都趋向于互相补充而不是直接竞争。因此,由多个种组成的植物群落,要比单一种的群落能更有效的利用环境资源、具有更大的稳定性。可见,在城市绿地生态建设中应尽量多造针阔混交林,少造或不造纯林,模拟自然群落结构,建设观赏型、环保型、保健型、科普知识型、文化环境性型等人工植物群落,以维持绿地生态系统的稳定和为城市居民提供生态服务功能。
2.3强调生态位的合理配置,促进人与自然的和谐共生
生态位(Niche)概念最早由美国人J.Grinell于1917年引入生态学中,现已发展成为一个重要理论,其含义指一个物种在生态系统中的功能作用以及他在时间和空间中的地位,反映了物种与物种之间,物种与环境之间的关系;不仅决定了物种在哪里生活,而且亦决定了它们如何生活、如何受到其他生物的约束(Odum,1968,1971)。根据生态位理论,在对城市绿地进行规划和种植设计时,应充分考虑植物种群的生态位特征,合理选择与配置植物种类,避免种间直接竞争,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,以利种间互相补充、既充分利用环境资源、生长良好,又能形成美化的园林景观。应从人居环境质量出发,以人与自然为本,体现人与其他生物共生、人与自然共生的原则,达到“天人合一”的境界。
3、新世纪城市绿地生态建设的战略措施研究--以上海和伦敦的比较为例
3.1 提高绿地规划指标和绿量、合理布局城市绿地系统
一个合理、明确、先进的绿地规划指标对城市绿地系统的建设是极具指导意义的。
1998年上海市绿地总面积、市区公共绿地面积和人均公共绿地面积分别为8854.75hm2、3116.61和2.75 m2,绿地覆盖率为19.7%,绿化面貌有了很大改观(目前人均公共绿地面积为3.75 m2,绿地覆盖率21.5%),但与1998年的全国城市平均绿地率21.81%、绿地覆盖率26.16%和人均公共绿地6.06 m2的水平尚有差距,而与伦敦的差距更明显,1991年伦敦城市公共绿地面积即为17245公顷,人均公共绿地面积140.18m2,绿地覆盖率为42%。因此,提高上海城市绿地面积仍是城市绿化的关键。
在上海新一轮绿地规划方案中,从可持续发展的战略高度考虑了改善环境质量、维护城市生态平衡的要求,对城市绿地的指标做了大幅度提高的规定∶2010年人均公共绿地要求达到6-8m2,2020年为8m2以上;城市绿地覆盖率2010年为30%,2020年为35%。上海市委市政府已多次提出要用5个3年的时间将上海初步建成生态型的城市。绿化的布局上要求完善现有市级和区级公园,发展居住区及小区公共绿地,建设一系列主题公园和特色公园,发展以黄浦江、苏州河、川扬河、太浦河和浦东运河等为主的滨江滨河绿带;已开始实施黄浦江上游水源地防护林建设工程和外环线环城绿带第一期工程(500-1000m宽,97km 长)和环城绿带二期建设工程;发展沪青平、辛松、沪宁、沪杭等放射干道两侧的绿带。建议还可沿主导风向平行方向以绿带加绿岛的方式建造进入上海城市的绿色通风生态走廊;在中心城各综合分区间建设结构绿地,改善环境质量。
伦敦的绿地建设标准,主要考虑绿地覆盖率、人均公园绿地面积(或每公顷绿地游人容量)、绿地空间布局状态、功能状态对人的满足程度等,体现对人的全面关怀的规划思想。伦敦的绿地根据其大小、功能、位置等指标分成区域性公园、市级公园、区级公园、小区级公园、小型公园和线状绿地等五级,并利用该标准,根据各类公园绿地的功能、服务范围考察伦敦市民对绿地的满意程度,判断各个人群的绿地享有状态,规划新绿地。如规定大伦敦人均绿地20平方米,400米之内应有一块绿地,在绿地规划中,根据各类绿地的分布、功能、可达性等指标,确定每块绿地的服务范围,并依照绿地对公众的缺乏程度指导绿地开发、建设与管理。伦敦的环城绿带宽度达8-30km。
伦敦市区现有公园130多个,其中大型的皇家公园有9个。
3.2 强化绿地的生态服务功能
绿地在调节小气候(温度、湿度和光照)、杀菌和降低大气污染物( SO2、 C0、和 N0x等)等方面具有重要作用, 是城市中具有自净负反馈调节能力的组分。作者课题组在国家自然科学基金(39770147)、国家自然科学重点基金(39930040)和中英合作课题基金的支持下,于1996-1999年间对以下内容进行了研究。
3.2.1 改善小气候和缓解热岛效应
于1996-1999年中在8:00—18:00时段内,对上海市区8个交通绿地、5个公园和4个居住小区绿地的乔木林、灌木林、草坪、花坛等的光照强度、气温和相对湿度进行了测试,并应用遥感技术和1998年10月TM6卫星图像,解译了上海城市绿地分布和热场分布的关系,发现上海城市绿地具有明显的调节小气候和分割城市热岛效应的作用(图1)。
3.2.2上海城市绿地系统改善环境质量的生态效应
在高架公路下、公园区和居住区设置代表性采样点16个,并以周围裸地为对照点,从绿地降温增湿、改善光照,净化大气污染物(SO258个样品、NOx103个样品、CO76个样品),杀菌(102个样品)等三方面,研究了绿地改善城市环境的生态效应和作用,结果表明∶乔、灌、草复合型结构绿地的生态效应明显优于单一结构的绿地。
3.2.3上海城市绿地的数量定额和生态预警研究
应用生态评价评价与预测模型W=W0(1+βΥp)t等对上海城市绿地系统在维持碳氧平衡、削减污染物及满足人居环境要求的作用等方面进行了定量分析。
1)氧平衡分析
应用城市耗氧生态模型公式,得出1997年上海市总耗氧量为20.03×1013克。按每公顷绿地产氧182.5吨,则需至少1097534公顷的绿地面积才能平衡上海市一年所需的氧气量。1997年全市园林绿地总面积为7848.96公顷,可提供的氧气量不足耗氧量的1%。若计入城乡结合部农田作物及植被对氧平衡的贡献,可平衡约50%的耗氧量。但在不考虑氧气其它来源的前提下,上海市一年的需氧量需要两倍于现有绿地的产氧量来补偿。
2)污染物减量化分析
以每公顷绿地年吸收SO2400kg,烟尘30吨计,在不考虑污染物控制工程的前提下,上海市目前的园林绿地面积可削减掉一年内所排放的烟尘量,但每年可吸收的SO2不到排放总量的1%,加上市郊农田,也只可平衡总量的53.26%,剩余的SO2另需509700公顷生态绿地才能吸收完全。
3)满足人居环境的绿地标准分析
如前所述,上海市1997年城市绿地总面积为7848.96ha,人均绿地面积6.0m2,市区人均公共绿地面积2.41m2。绿化指标如达到国家标准,即人均绿地9m2,人均公共绿地面积4m2,则全市绿地面积需至少增加4000ha左右,市区公共绿地面积增加1600ha左右;上海市的绿化任务尚十分艰巨。
3.3 加强引种、选育工作、丰富上海植物品种,提高绿地生物多样性
上海地区现有植物种类约179科936属2109种,常用绿化植物约500种,其中乔木200余种、灌木139种、地被34种、竹类15种。乔灌木之比为1∶3-6,其中常绿阔叶植物218种,占总量63%,使用频率最高的仅80种,常用树种中常绿阔叶的仅占28%。通过本次对上海7条道路、7个居住区、4个公园和1个大学校园的42个样地的调查,共有82科167属216种维管束植物,其中本地种 l16种,出现频率较高乔木是香樟、雪松、棕榈、女贞和广玉兰。绿地群落以针阔混交林、常绿阔叶林和常绿针叶型为主。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。
伦敦非常重视绿地的生物多样性,并注意保护野生生物,尤其是野生动物。伦敦拥有大面积绿地,并形成网络,还保存了许多自然生态系统,仅市级的自然保留地就达130余处,还有一些由废弃的铁路、水库、墓地和深坑等改建而成的半自然保留地,绿地注重多类型的混合生境,配置了从低矮灌木到高大树木的良好群落,河道、池塘和湖泊的良好保护以及与绿地的有机融合,为乡土物种和人为影响下的自然进化种类提供了良好栖息生境。同时,引进和驯化了世界各地的大量稀有生物,如中国的高山杜鹃等。定期在大伦敦区繁殖的鸟类达100多种.还有狐狸、獾、鹿等哺乳动物,当然,大部分野生动植物主要集中分布在伦敦的环城绿带上,绿带的鸟类超过80种,伦敦城区的鸟类平均仅30种;但在伦敦市中心的大型皇家公园却有40—50种鸟类繁衍,而城市周边地区,平均只有12一15种。因此,伦敦常用鸟类作为衡量绿地状况和生态环境质量的指示种。
为了提高上海绿地生物多样性,应保护城市自然遗留地和自然植被,维护自然演进过程;在扩大绿地面积的基础上,建立城乡一体化绿化格局,建立城市生态绿色网络:大力开发利用地带性的物种资源,尤其是乡土植物,有节制地引进外域特色物种,构筑具有地域植被特征的城市生物多样性安全格局;合理认识绿化植物的特点和功能,扩大多样化物种的种群规模:构建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;增大绿地建设规模,促进公园和环城绿带的自然化、生态化;改善以土壤为核心的立地条件,提高栽培养护水平。
21世纪我国城市绿化应克服现有绿化植物品种单一、质量较差、数量少、季相色彩变化不大等问题。在注意发展地带性植被的同时,多品种引进和选育适应本地区生态环境条件的、生长良好、实用性与观赏性相兼的外来植物,大力发展城市森林、地被植物、宿根花卉、常绿草坪和攀援植物,以适应城市绿化在多种形式上的需求。
3.4 实现城市园林公园向自然生态公园的转变
我国的城市公园类型大多是传统的园林公园,这对于上海这样人口众多、污染较严重的城市来说是不太相宜的。与我国园林公园不同的是,国外、尤其是西方发达国家的公园一般强调回归自然,这些大面积、开敞性的公园以大面积的草地和配置较好的乔灌木群落为主,而少有人工雕琢的园林建筑。
自然保护应是城市生态建设的重要内容和永恒的主题,它对于在高度工业化的城市地区保护水、土、生物等自然资源和自然环境、维护生态平衡发挥着重要的作用。同时也是开展科研、科普教育、旅游活动的重要基地。 城市自然保护规划的制定在城市绿地生态建设中占有重要地位。
3.5 建设城郊森林公园
1960年代中,北欧一些科学家根据现代城市出现的一些弊端,提出在城区内和郊区发展森林,将森林引入城市,使城市座落在森林中。美国、英国许多城市在城郊都有森林区。新加坡的公园及娱乐区基本都采用了城市与乡村结合的思想,在城郊建设“原始公园”,将农田和森林及其他一些景观揉和进“田园城市”的建设中。这些森林带对于保证城市的发展及补充城市绿地的不足,改善城市生态环境都不可或缺。上海在新世纪初的城市绿地建设中,尤其应加强环城绿带的生态建设。在郊区结合河湖水系和滩地建设大规模的森林公园和自然保护区,如淀山湖、佘山、崇明东滩、大小金山岛等。
3.6 加强居住区绿化建设
居住区绿地系统是由居住区游园、宅间绿地、道路绿地、街区公园等组成的点线面结合的系统,该系统的规划应遵循生态系统整体优化规律,扩大绿化面积,优化设计人工植物群落的结构与组合,增加保健型群落的比重,提高绿地的多种功能,从而达到改善生态环境质量的目的。
3.7. 大力推广立体绿化、提高三维绿量
由于城市中高楼林立,线条生硬且阻隔视线,使人犹如置身于”灰色森林”。因此,新世纪的我国城市绿化应是立体发展。这对于在土地空间紧张、人口密集的上海等城市尤为重要,不仅可以提高绿地覆盖率、绿视率,而且可以增加景观和生态效应,提高公众绿化环保意识。还可采用墙面绿化、屋顶绿化、阳台绿化等多种方法增加绿视率,给人以清新悦目之感,消除因工作紧张、住房拥挤等引起的精神压力,并可以减轻大气污染,改善小气候,发挥其生态效益及景观美学功能。
3.8 加强城市绿地的管理工作
伦敦绿地实行三级管理体系,市政厅和区政府是决策者和指导者,市政厅负责制定总的土地利用政策,制定总体规划,指导各区的详细规划及批准规划。区政府负责详细资料的收集、评估绿地的建设和改造,机关、学校、自然保护组织和志愿者组织等是具体的绿地维护和管理者,绿化建设管理具有广泛的社会基础和自觉意识。议会给志愿者组织提供资金和技术指导。
上海尽管也有群众性爱绿组织,但从人数规模、自觉性和社会的支持力度和行动持续强度上仍有差距,而关键是市民的生态环境和绿化意识仍需大力提高。
参考文献
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6 David Goode.在城市公园中设计自然.上海园林科技,1996(2),60-62 |
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