全球氣候變化對(duì)北京地區(qū)風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響

陳宇峰，李少晨，酈 春，張凌之，董 旭，馮小強(qiáng)

（1.北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院，北京 100083；2.北京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

1 引言

氣候是決定植物分布的主要因素之一，隨著人類活動(dòng)對(duì)氣候影響的加劇，全球變暖、降水格局改變、極端氣候事件頻率增加以及“厄爾尼諾”、“拉尼娜”等氣候事件的不斷發(fā)生發(fā)展正在重新安排著全球植物分布規(guī)律，而一個(gè)地區(qū)新的植物分布特征將左右當(dāng)?shù)鼐G化樹種的選擇與配植。

北京城市歷史悠久，人口的總數(shù)已經(jīng)超過(guò)2200萬(wàn)人。與不斷涌入的人口相伴隨的是資源總量的持續(xù)減少，特別是水資源，在連續(xù)12年干旱的大背景下，已經(jīng)逼近了供應(yīng)極限，人均水資源量只有120m3，不足世界缺水標(biāo)準(zhǔn)線的1／10，屬于極度缺水地區(qū)。氣候變暖，蒸發(fā)量增大；降水減少，補(bǔ)給量不足；人口驟增，消耗量增大。園林綠化用水趨于緊張，因此從選種開始就要限制植物的需水量，主選耐旱樹種。

2 全球氣候變化對(duì)北京地區(qū)風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響

2.1 氣候變暖

自工業(yè)革命以來(lái)，人類加速改變生活方式的同時(shí)，也加速了大氣成分的改變。溫室氣體的大量排放，使100年來(lái)全球平均氣溫明顯上升。IPCC第4次評(píng)估報(bào)告提出，過(guò)去100年，全球平均氣溫升高約0.74℃。而氣溫上升的幅度在不同地區(qū)是有顯著差異的，中高緯地區(qū)氣溫上升相對(duì)較快，而低緯地區(qū)氣溫上升相對(duì)較慢。過(guò)去幾十年，中國(guó)增暖趨勢(shì)尤為顯著，預(yù)計(jì)2050年中國(guó)平均氣溫升高約2.3～3.3℃［1］。氣候變暖會(huì)導(dǎo)致諸多樹種分布帶向北位移，特別是由于中高緯地區(qū)氣溫上升相對(duì)較快，樹種分布帶北沿向北位移的幅度會(huì)更加明顯。

近40多年來(lái)，我國(guó)北方極端最低氣溫普遍上升了5～10℃，冬季寒潮強(qiáng)度明顯減弱，次數(shù)也有所減少。北京位于北緯40°線上，年平均氣溫、年平均最高氣溫和年平均最低氣溫均有升高的趨勢(shì)，但升溫幅度并不對(duì)稱，年平均最低氣溫的增溫幅度最大，為0.48℃／10年，年平均最高氣溫的增溫幅度僅為0.12℃／10年。從各季節(jié)的變化趨勢(shì)來(lái)看，升溫幅度又以冬季為最大，達(dá)0.54℃／10年，其次是春季，為0.43℃／10年，夏、秋季相對(duì)較弱。表明北京區(qū)域氣候增暖主要是由于冬、春季最低氣溫的增加造成的［2］。

溫度是決定植物分布區(qū)域的主要?dú)夂蛞蜃又?，積溫的高低影響著植物的長(zhǎng)勢(shì)，而極端最低氣溫的高低和出現(xiàn)低溫天數(shù)的多少往往決定著某一樹種在某一地區(qū)是否能夠露地越冬。近年來(lái)北京極端最低氣溫的顯著升高，出現(xiàn)低溫天數(shù)的有所減少，使一大批邊緣樹種在這里種植成活并維持良好長(zhǎng)勢(shì)成為可能。梅花、蠟梅、火棘、女貞、蚊母、楓楊、珙桐等在北京均屬于邊緣樹種，如今低溫的限制逐漸減弱，實(shí)際上是通過(guò)自然的“改地適樹”來(lái)保證邊緣樹種的成活。楊、柳、榆、槐、椿等鄉(xiāng)土樹種之所以能夠在北京的氣候條件下保持良好長(zhǎng)勢(shì)是遵循了“適地適樹”的種植原則。在氣候變暖的背景下，充分利用原本就適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、生態(tài)效益好的鄉(xiāng)土樹種，并引種馴化能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、景觀效果好的邊緣樹種是營(yíng)造美好園林氛圍的一條新路子。

2.2 極端氣候事件頻率增加

在氣候變暖的背景下，暖冬發(fā)生頻次顯著增多，冬季平均氣溫接近常年或出現(xiàn)冷冬的頻次有所減少。但一旦出現(xiàn)冷冬，其偏冷的幅度卻又較為明顯。就近10年來(lái)說(shuō)，冬季平均氣溫明顯升高，必然會(huì)反映到常年冬季平均氣溫升高這一結(jié)果上來(lái)，這就使出現(xiàn)原本正常的冬季平均氣溫表現(xiàn)為偏冷，而出現(xiàn)原有標(biāo)準(zhǔn)下的冷冬表現(xiàn)為更冷。到特別是對(duì)邊緣樹種來(lái)說(shuō)，在適應(yīng)了長(zhǎng)年暖冬的氣候以后，偶然某年出現(xiàn)冷冬，其造成的凍害又往往更為嚴(yán)重。

北京地區(qū)為例自2000年以來(lái)，經(jīng)歷了8個(gè)暖冬后，在“厄爾尼諾”與“拉尼娜”事件的分別作用下，2009～2011年的2個(gè)冬季各自呈現(xiàn)“濕冷”和“干冷”的特點(diǎn)［3］?！袄涠背霈F(xiàn)的年份，寒潮次數(shù)多、強(qiáng)度強(qiáng)，而一般年份偶爾出現(xiàn)一次強(qiáng)寒潮天氣也可能導(dǎo)致植物大面積受凍，這就要求風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)在選用邊緣樹種時(shí)要充分利用小氣候作為天然屏障，對(duì)風(fēng)口處的植物要設(shè)立風(fēng)障，干皮薄、易受凍的樹種要采取樹干涂白等越冬防寒措施，確保樹木在嚴(yán)寒天氣下不致遭受凍害。

以北京林業(yè)大學(xué)校園植物配植為例，在西北家屬樓南側(cè)植有一排石榴樹（圖1）。石榴為邊緣樹種，原產(chǎn)中亞，廣泛栽培與我國(guó)黃河流域以南大部地區(qū)，喜光，喜溫暖氣候，能耐-16℃以上低溫［4］。在經(jīng)歷了上述-17.6℃的最低氣溫后，位于家屬樓南側(cè)靠西一側(cè)的石榴樹被凍死，而靠東一側(cè)的石榴樹得以越冬。實(shí)地觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，每遇西北大風(fēng)時(shí)，樓南靠西一側(cè)為一風(fēng)口，其風(fēng)力明顯大于靠東一層，風(fēng)寒效應(yīng)明顯，導(dǎo)致植株受凍致死。另外，學(xué)?；A(chǔ)樓及生物樓為“倒U”型平面布局（圖2），其南側(cè)為一避風(fēng)向陽(yáng)、小氣候良好的區(qū)域，栽植有臘梅、玉蘭等名貴樹種，春花爛漫，長(zhǎng)勢(shì)喜人。

圖1 家屬樓南側(cè)石榴樹的定植位置

圖2 生物樓南側(cè)的小氣候

另外，不同地形地貌條件下受災(zāi)程度不盡相同。北京位于華北平原北端，北靠燕山，西抵太行山，并分布有一定水系。由于水的比熱容較大氣大的多，在寒潮來(lái)襲時(shí)，河湖水體遇冷結(jié)冰時(shí)會(huì)放出大量潛熱，所以靠近河湖的植物受凍較輕；由于山谷地形在山谷處冷空氣下沉堆積，發(fā)生“冷湖”效應(yīng)，而山頂輻射降溫相對(duì)明顯，所以植物受凍程度表現(xiàn)為山谷最重，山頂次之，山坡最輕（圖3）。在風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免將名貴樹種或邊緣樹種定植與山谷洼地或山脊臨風(fēng)處，避免遭受凍害損失，影響樹木長(zhǎng)勢(shì)和景觀效果。

圖3 霜凍程度與地形的關(guān)系

2.3 降水有所減少

伴隨著氣候變暖，近50年來(lái)，華北和東北大部分地區(qū)年平均降水量約減少10%～30%，華北地區(qū)最近20多年中有8年發(fā)生干旱，干旱發(fā)生之頻繁、干旱范圍之廣、損失之大，是1886年來(lái)最嚴(yán)重的。在水資源奇缺的北京，園林綠化樹種選擇必須以耐旱、耗水量少的植物為主。

在20世紀(jì)90年代，錢學(xué)森先生提出了“山水城市”構(gòu)想，一時(shí)間“挖湖堆山”在風(fēng)景園林行業(yè)蔚然成風(fēng)。實(shí)際上，“做園林就是做山水”的思潮完全是對(duì)“山水城市”的片面理解，“山水城市”的真正含義是充分因借當(dāng)?shù)氐匦?、地貌、氣候和土壤條件，形成獨(dú)特的風(fēng)景園林景觀特征和適合的植物配植［5］。例如在江西九江，山水城市就是自然山水與現(xiàn)代城市的完美結(jié)合，因?yàn)楫?dāng)?shù)乇旧砭褪巧綆n疊翠，河汊縱橫。而在北京，山水城市就是以西山、軍都山作為綠色背景，結(jié)合當(dāng)?shù)氐孛?，是濕地就做濕地，是平原就?yīng)對(duì)平原上的風(fēng)景園林和相應(yīng)的植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)。

挖湖堆山不僅僅是土方量大、工程花費(fèi)高的問題，其弊端更在于對(duì)原生態(tài)的破壞。挖湖堆山使凸起區(qū)與凹陷區(qū)的表土都變成了無(wú)法種植樹木的“生土”，風(fēng)和流水的侵蝕、搬運(yùn)和堆積作用會(huì)對(duì)其進(jìn)行不斷地削高補(bǔ)低，為保證山丘有一定的穩(wěn)定性，必須對(duì)堆土進(jìn)行砸實(shí)，而過(guò)于密實(shí)的土層又會(huì)使定植其上的樹木根系難以下扎，通氣不良。最重要的是由于北京地區(qū)年降水量有所減少，其與年蒸發(fā)量的差距逐步加大，封閉湖或內(nèi)流湖的水鹽因不能外泄而不斷積累，當(dāng)水分蒸干后，湖床會(huì)留下鹽漬，并使周邊土壤沙漠化、鹽堿化，對(duì)植物造成嚴(yán)重影響。由于北京地區(qū)的地下水位在人為破壞中逐年降低，甚至可以說(shuō)是深不可測(cè)，自然湖底水分的下滲使河湖干枯的過(guò)程進(jìn)一步加速。為了填補(bǔ)水分損耗，園林工程需要向水體補(bǔ)充中水，而中水的含鹽量遠(yuǎn)比大氣降水和地下水要高的多，這就使湖區(qū)鹽堿化成為了惡性循環(huán)（圖4）。所以在北京地區(qū)的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免盲目挖湖堆山，如確實(shí)遇到本身就是低洼鹽堿地的地塊，則可集中進(jìn)行水域規(guī)劃，并考慮引用鹽湖植物。

土地鹽堿化對(duì)于多數(shù)植物來(lái)講是致命性的，其危害在于因其植物生理干旱，導(dǎo)致水分從根細(xì)胞外滲，植物枯萎死亡。其改良方法最簡(jiǎn)單的就是客土，而客土工程量大，且必將導(dǎo)致另一地區(qū)原生態(tài)的破壞，故如能引用能適應(yīng)鹽堿地的植物覆蓋地表才是應(yīng)對(duì)本題的良解。鹽土植物分為聚鹽類（真鹽生）植物：巖角草、堿蓬、濱藜、鹽節(jié)木、鹽穗木、黑果枸杞、西伯利亞白刺；泌鹽（耐鹽）植物：通過(guò)鹽腺，將多余鹽分排出，如檉柳、大米草、補(bǔ)血草、紅樹；不透鹽（抗鹽）植物：鹽地紫菀、蒿屬、鹽地風(fēng)毛菊。北京地區(qū)風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中常用的耐鹽堿植物包括紫穗槐、合歡、皂莢、紫藤、刺槐、白蠟、錦雞兒、鉛筆柏、大齒楊等［6］。

圖4 鹽湖形成的機(jī)理

另外，導(dǎo)致土地沙漠化、鹽堿化，最顯而易見的機(jī)制就是由于氣候變暖，蒸發(fā)量增大，降水量減少，土壤變得松散而容易使粒徑較小的粉塵被風(fēng)吹起并最終沉積，沉積形成的土層遇水后就地板結(jié)，毛細(xì)作用強(qiáng)烈，使土壤迅速失水，而在這樣的土地上，除了水體蒸干形成的鹽分累計(jì)以外，毛細(xì)作用導(dǎo)致的鹽分上泛更加快樂土壤的沙漠化和鹽堿化［7］。為應(yīng)對(duì)這些不利局面，在風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中可考慮借鑒內(nèi)蒙古渾善達(dá)克沙地“草方格”治沙法的成功經(jīng)驗(yàn)。

筆者在任北京市海淀區(qū)中小學(xué)生氣象協(xié)會(huì)副主席和北京市第20中學(xué)氣象小組組長(zhǎng)期間，2004年7月曾隨隊(duì)赴內(nèi)蒙古錫林郭勒盟考察防沙治沙情況?？疾彀l(fā)現(xiàn)：草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度，有效降低地表的風(fēng)速，而無(wú)草方格固定的地面則處于風(fēng)蝕狀態(tài)；在草方格形成的風(fēng)積環(huán)境條件下，細(xì)粒沙物質(zhì)能夠?qū)⒙湓谏潮砻娴闹参锓N子埋積起來(lái)，便于植物種子的萌發(fā)生長(zhǎng)［8］。

草方格的主要作用是防沙治沙（圖5），其本身并沒有什么景觀效果，但在受到沙漠威脅趨勢(shì)逐漸顯露的北京地區(qū)，其應(yīng)用前景十分廣闊，目前可以在荒裸沙地，干涸河床等區(qū)域的風(fēng)景園林改造中進(jìn)行試點(diǎn)，在鋪設(shè)草方格的同時(shí)在方格中央進(jìn)行種植設(shè)計(jì)，如耐干旱瘠薄、冠大蔭濃的懸鈴木和洋白蠟可做樹陣，耐鹽堿、白花滿樹的文冠果可做園景樹，還可把草方格當(dāng)作種植堰，設(shè)計(jì)月季專類園，方格中種植樹樁月季、壯花月季或豐華月季，草帶上種植藤本月季。

圖5 草方格治沙的原理

北京地區(qū)年降水量的減少，集中表現(xiàn)在微量降水的頻次明顯減少，而初夏東北冷渦不斷分裂南下造成的短視強(qiáng)降水及盛夏受副熱帶高壓及其西北側(cè)雨帶的影響產(chǎn)生的持續(xù)降水占全年降水量的比例進(jìn)一步升高，夏季集中的降水仍可導(dǎo)致低洼地區(qū)一定程度的積澇，所以我們不能因?yàn)楸砻嫔夏杲邓康臏p少就減少對(duì)忌澇樹種如牡丹、月季、碧桃、玉蘭等定植環(huán)境的考慮。以肉質(zhì)根樹種為代表的忌澇植物在種植選址上應(yīng)當(dāng)選擇地勢(shì)高燥、通氣性強(qiáng)、排水良好的土壤。

值得一提的是，近13年來(lái)，酸雨區(qū)范圍總體擴(kuò)大，北方酸雨區(qū)擴(kuò)大更明顯，傳統(tǒng)上為非酸雨區(qū)的北京地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)酸雨。這不折不扣的是由人類一手造成的災(zāi)難，工業(yè)廢氣如碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物溶于雨水之中，其對(duì)植物的危害不言而喻。

3 北京地區(qū)風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)全球氣候變化的反饋

3.1 低碳、節(jié)約型景觀植物配植

隨著I P C C對(duì)氣候變化歸因的認(rèn)識(shí)不斷深化，人類活動(dòng)是造成過(guò)去50年全球氣候變暖的結(jié)論更具說(shuō)服力［9］。既然人類活動(dòng)才是氣候變化的罪魁禍?zhǔn)祝敲磸奈覀兩磉叺狞c(diǎn)滴小事做起，節(jié)約能源，綠色生活，必將積極反饋全球氣候變化，使其速率逐漸放緩。對(duì)風(fēng)景園林行業(yè)來(lái)說(shuō)，大力發(fā)展低碳、節(jié)約型景觀植物配植就是綠色理念在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中的實(shí)踐。

以北京林業(yè)大學(xué)為例，2號(hào)宿舍樓被同學(xué)們習(xí)慣地稱為“綠樓”，不是因?yàn)樗娘椕娌牧暇G，而是因?yàn)樗晃覀兂Ｒ姷呐郎交⑺?。由于“綠墻”對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射，使樓體溫度的上升速率明顯放緩，身處室內(nèi)根本無(wú)需開空調(diào)。樓房穿上了綠衣裳，對(duì)攀緣植物來(lái)說(shuō)增大了受光面積，增強(qiáng)了植物長(zhǎng)勢(shì)；對(duì)建筑來(lái)說(shuō)，減輕了溫差對(duì)于樓體結(jié)構(gòu)及飾面的破壞；對(duì)人來(lái)說(shuō)則降低了室內(nèi)溫度，增加了舒適度；對(duì)生態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō)，則是減少了碳排放，從而為緩和全球氣候變化出了一份力。實(shí)際上“綠墻”行動(dòng)的進(jìn)行尚存在很大的阻力，很多人認(rèn)為爬山虎上墻會(huì)使蚊蟲大量滋生。這確實(shí)應(yīng)當(dāng)重視，應(yīng)解決的問題，但在這里必須強(qiáng)調(diào)的是，事物皆有兩面性，人類只是大自然中的一分子，如果只是為了自身表面上的舒適而不尊重自然規(guī)律，放棄綠色的生活方式，大肆破壞生態(tài)環(huán)境，則是真正的要把自己推向萬(wàn)丈深淵。

低碳、節(jié)約型景觀植物配植乍一聽很玄妙，實(shí)際上只要風(fēng)景園林工作者了解植物的生態(tài)習(xí)性，秉承“適地適樹”的種植原則［10］，喬、灌、草結(jié)合，并充分利用地形與建筑營(yíng)造的小氣侯及樹種之間互利共生的關(guān)系，減少起苗、運(yùn)輸、種植以及后期養(yǎng)護(hù)管理環(huán)節(jié)中所需耗費(fèi)的資源及產(chǎn)生的碳排放，中小型植物園不要盲目興建溫室，就基本上完成了一個(gè)“生態(tài)”的種植設(shè)計(jì)［11］。

3.2 園林綠色教育與園藝療法

社會(huì)生產(chǎn)及人口生活方式高污染、高能耗、高浪費(fèi)，“三高”問題在全國(guó)政經(jīng)文教中心首都北京尤為突出。隨著與全球氣候變化互為因果的生態(tài)環(huán)境惡化，人民生活環(huán)境綜合質(zhì)量大不如前，直接導(dǎo)致幸福指數(shù)降低。越來(lái)越多的人開始意識(shí)到金錢不是萬(wàn)能的，他們開始有意減慢生活節(jié)奏，放棄過(guò)重的工作，開始走進(jìn)公園，走近自然。這就為風(fēng)景園林行業(yè)用植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法開展綠色教育與園藝療法提供了便利條件。

這里所說(shuō)的園林綠色教育不同于一般意義上的綠色宣傳，而是通過(guò)景觀植物種植設(shè)計(jì)在公園游線上的變化，讓游人看到在全球氣候變化作用下植物群落特征的變化以及生態(tài)環(huán)境退化與其改良方法，讓游人看到我們付出的努力，也看到自己都對(duì)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境做了什么，以一種體驗(yàn)的方式來(lái)反省自己，從而從根本上使群眾改變“三高”的生產(chǎn)生活方式，減少溫室氣體排放，減緩全球氣候變化。

如今的京城，人民群眾對(duì)健康的重視程度已經(jīng)達(dá)到了空前的水平，園藝療法也在悄然興起。工作壓力大、缺乏鍛煉、不接觸自然，是導(dǎo)致現(xiàn)代城里人身心疾病或亞健康的普遍誘因。園林療法旨在通過(guò)人們親身參與園藝勞動(dòng)，體會(huì)植物的生命力和勞動(dòng)的樂趣，并獲得成就感和滿足感，從而改善自己的身心狀態(tài)［12］。園藝療法有益于人類身心健康，更有助于使人的思想爆發(fā)綠色革命，開始綠色生活，點(diǎn)亮綠色人生。

4 結(jié)語(yǔ)

全球氣候變化對(duì)北京地區(qū)風(fēng)景園林植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響主要包括兩個(gè)方面：第一，全球氣候變化改變了北京地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，更加干暖的氣候使種植設(shè)計(jì)必須緊跟變化，把握趨勢(shì)，從選擇樹種和改造環(huán)境兩方面采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，從而營(yíng)造出季相豐富、意境優(yōu)美的風(fēng)景園林植物景觀；第二，全球氣候變化改變了北京人的生存理念，使種植設(shè)計(jì)走上了綠色道路，與建筑、道路、河湖等園林要素結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行低碳、節(jié)約型設(shè)計(jì)，越來(lái)越重視植物景觀的生態(tài)效益，也逐漸發(fā)現(xiàn)了背后隱藏的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，用園林的方法積極反饋全球氣候變化，并為減緩京城的熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)乃至全球氣候變化做出自己的一份貢獻(xiàn)。

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