廣東省生態(tài)景觀林帶建設(shè)群落生態(tài)設(shè)計(jì)方法與途徑*

楊沅志鄧鑒鋒陳傳國(guó)鄧洪濤姜杰王武敏陳倩倩

(1.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州，510520；2.廣東省嶺南綜合勘察設(shè)計(jì)院，廣東 廣州，510520）

廣東省生態(tài)景觀林帶建設(shè)群落生態(tài)設(shè)計(jì)方法與途徑*

楊沅志1鄧鑒鋒1陳傳國(guó)1鄧洪濤2姜杰1王武敏1陳倩倩1

(1.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 廣東 廣州，510520；2.廣東省嶺南綜合勘察設(shè)計(jì)院，廣東 廣州，510520）

針對(duì)生態(tài)景觀林帶建設(shè)的特點(diǎn)及目前建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，遵循“種群空間分布格局、物種種間關(guān)系、生態(tài)位、群落演替、生物多樣性及景觀生態(tài)學(xué)”等設(shè)計(jì)原理，提出“小群落混交”的群落生態(tài)設(shè)計(jì)方法，以及包含營(yíng)林工程體系、輔助工程體系、保護(hù)工程體系、環(huán)保節(jié)能體系和組織管理體系的“5S模塊化”設(shè)計(jì)途徑，并對(duì)廣深高速公路生態(tài)景觀林帶深圳段進(jìn)行典型設(shè)計(jì)案例分析。

生態(tài)景觀林帶；群落生態(tài)設(shè)計(jì)；小群落混交設(shè)計(jì)法；模塊化設(shè)計(jì)

生態(tài)景觀林帶是在廣東省北部連綿山體、主要江河沿江兩岸、沿海海岸及交通主干線兩側(cè)一定范圍內(nèi)，營(yíng)建具有多層次、多樹種、多色彩、多功能、多效益的森林綠化帶，由綠化景觀帶（線）、景觀節(jié)點(diǎn)（點(diǎn)）和生態(tài)景觀帶（面）組成[1-2]。生態(tài)景觀林帶建設(shè)是廣東省委省政府新一輪綠化廣東大行動(dòng)的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義[3]。生態(tài)景觀林帶建設(shè)是一項(xiàng)以營(yíng)建線型森林景觀為主、兼顧點(diǎn)和面的國(guó)土綠化工程，但由于個(gè)別地方對(duì)生態(tài)景觀林帶的內(nèi)涵理解不足，出現(xiàn)人工植被群落痕跡明顯、過(guò)度追求景觀效果、大量引進(jìn)外來(lái)樹種和名貴樹種、超大規(guī)格苗木上山上路、景觀不協(xié)調(diào)、特色不明顯等問(wèn)題。本文結(jié)合基礎(chǔ)理論和工程實(shí)踐，以群落生態(tài)設(shè)計(jì)的視角，提出具體的設(shè)計(jì)方法與途徑，以期為今后生態(tài)景觀林帶建設(shè)及優(yōu)化提升提供科學(xué)參考。

1 設(shè)計(jì)原理

1.1 種群空間分布格局

群落的水平結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)特征是鑲嵌性[4]。在鑲嵌群落中，每一個(gè)斑塊就是一個(gè)由一定的種類成分和生活型組成小群落，是整個(gè)群落的一小部分。例如，在森林中，光照弱的區(qū)域有一些植物種類形成小型組合，而在光照強(qiáng)的地點(diǎn)是另外一些植物種類形成的組合，上述小型的植物組合就是小群落。空間分布格局是植物種群生物學(xué)特性對(duì)環(huán)境生長(zhǎng)適應(yīng)和選擇的結(jié)果，大致可分為3類：均勻型、隨機(jī)型和成群型。種群集群現(xiàn)象普遍存在于自然種群當(dāng)中，是生態(tài)景觀林帶群落生態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同一種生物的不同個(gè)體或多或少都會(huì)在一定的時(shí)期內(nèi)生活在一起，從而保證種群的生存和正常繁殖。模擬天然林中種群垂直、水平空間分布格局，構(gòu)建生態(tài)穩(wěn)定的人工森林群落。

1.2 物種種間關(guān)系

種間關(guān)系是指不同物種種群之間的相互作用所形成的關(guān)系[4]。兩個(gè)種群的相互關(guān)系可能是有害的或是有利的。例如，在植被恢復(fù)困難地段混栽豆科固氮樹種與其他鄉(xiāng)土樹種，利用豆科植物固氮能力強(qiáng)的特點(diǎn)，改善土壤環(huán)境，能夠在一定程度上促進(jìn)其他鄉(xiāng)土樹種的生長(zhǎng)。研究物種種間關(guān)系有助于了解物種間的相互關(guān)系、種群動(dòng)態(tài)，正確認(rèn)識(shí)群落的結(jié)構(gòu)特征，可為生態(tài)景觀林帶樹種選擇與組合提供依據(jù)。

1.3 生態(tài)位理論

生態(tài)位主要指的是自然生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系[5]。美國(guó)學(xué)者Grinell在1917年首次提出生態(tài)位的概念，英國(guó)學(xué)者Elton和Hutchings發(fā)展了生態(tài)位概念，提出n維生態(tài)位被廣泛接受[6]。在恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，要避免引進(jìn)生態(tài)位相同的物種，盡可能使各物種的生態(tài)位錯(cuò)開，使各種群在群落中具有各自的生態(tài)位，避免種群之間的直接競(jìng)爭(zhēng)，保證群落的穩(wěn)定。

1.4 群落演替

任何一個(gè)植物群落都處于不斷變化和發(fā)展中，植物群落發(fā)展變化過(guò)程中，一個(gè)群落代替另一個(gè)群落的現(xiàn)象稱為演替[4]。通過(guò)人為手段加以調(diào)控，可改變演替方向或演替速度。例如在退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)方面，采取工程措施和生物措施相結(jié)合的綜合治理方法，選用速生、耐旱、耐貧瘠的桉樹、松樹和相思樹重建先鋒群落，隨后模擬自然林的種類成分和群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在先鋒群落中配置多層、多種闊葉樹混交林。

1.5 生物多樣性

生物多樣性是指生命有機(jī)體及其賴以生存的生態(tài)綜合體的多樣化和變異性，各種生命形式之間及其與環(huán)境之間的多種相互作用，以及各種生物群落、生態(tài)系統(tǒng)及其生境與生態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性[7]。多樣性會(huì)導(dǎo)致群落的復(fù)雜性，復(fù)雜的群落意味著更多的垂直分層和更多的水平斑塊格局，生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也會(huì)優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)功能。生態(tài)景觀林帶建設(shè)應(yīng)避免造林物種單一化，營(yíng)造多樹種混交林，不同的樹種能相互影響、相互制約。

1.6 景觀生態(tài)學(xué)

景觀生態(tài)學(xué)主要研究宏觀尺度上景觀類型的空間格局和生態(tài)過(guò)程的相互作用及其動(dòng)態(tài)變化特征，中國(guó)景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)包括：城市生態(tài)用地與景觀安全格局構(gòu)建、景觀生態(tài)規(guī)劃與自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、森林景觀動(dòng)態(tài)模擬與生態(tài)系統(tǒng)管理[8]。遵循景觀生態(tài)學(xué)原理可總體指導(dǎo)生態(tài)景觀林帶的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理和后期維護(hù)。

2 設(shè)計(jì)方法

根據(jù)上述原理，提出小群落混交設(shè)計(jì)法（Micro-community Combination Design），以種群空間分布格局、物種種間關(guān)系、生態(tài)位、群落演替、生物多樣性和景觀生態(tài)學(xué)等理論為基礎(chǔ)，以地帶性森林群落為參照系，根據(jù)維護(hù)城市生態(tài)安全和提升城市森林景觀需求，在立地調(diào)查和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，采取樹種篩選、群落組合、混交設(shè)計(jì)、主題策劃等手段，結(jié)合以提高成活率和確保景觀效果為目的所采取的相關(guān)輔助工程，營(yíng)建“近自然、大尺度、大色調(diào)”的森林景觀。

小群落受環(huán)境因子不均勻性的影響，如小地形和微地形的變化，土壤濕度和鹽漬化程度的差異，群落內(nèi)部環(huán)境的不一致，動(dòng)物活動(dòng)以及人類的影響，植物種的生物學(xué)特性、種間的相互關(guān)系以及群落環(huán)境的差異等，導(dǎo)致植物群落的配置狀況或水平格局分布不均勻，從而形成具有鑲嵌性結(jié)構(gòu)的群落。在鑲嵌群落中，每一個(gè)斑塊就是一個(gè)小群落，即“小群落1”+“小群落2”+ … +“小群落n”（圖1）。

圖1 小群落混交設(shè)計(jì)剖面示意圖

在生態(tài)景觀林帶營(yíng)建中，首先要對(duì)區(qū)域地帶性森林群落的垂直結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)和時(shí)間結(jié)構(gòu)要有充分的了解，確保選擇的樹種及組合能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件，做到“適地適樹”。同時(shí)，了解該段生態(tài)景觀林帶的森林功能需求，如生態(tài)需求（水土保持、水源涵養(yǎng)、沿海防護(hù)）和景觀需求（賞花、觀葉、觀果、觀形等）。在上述基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的立地條件，人為的進(jìn)行樹種的組合配置、色彩設(shè)計(jì)，策劃相應(yīng)的景觀主題[9]。最后，選擇自然式塊狀混交、自然式株間混交、規(guī)則式行間混交、規(guī)則式帶狀混交和混合式混交等具體的混交方式，配套具體的造林技術(shù)，培育主題突出、生態(tài)穩(wěn)定的森林景觀小群落（圖2）。

3 設(shè)計(jì)途徑

為確保生態(tài)景觀林帶建設(shè)群落設(shè)計(jì)的實(shí)施效果，必須提高營(yíng)造林工程的質(zhì)量和必要的配套工程措施。因此，將模塊化思維引入生態(tài)景觀林帶建設(shè)，設(shè)計(jì)一系列的工程模塊（包括通用模塊和專用模塊），針對(duì)生態(tài)景觀林帶建設(shè)項(xiàng)目具體情況，對(duì)工程模塊進(jìn)行選擇與組合，以滿足具體工程的要求（表1）。本文提出模塊化設(shè)計(jì)體系，包括營(yíng)林工程體系、輔助工程體系、保護(hù)工程體系、環(huán)保節(jié)能體系和組織管理體系，即“5S”模塊化設(shè)計(jì)途徑。每個(gè)體系都包含若干通用模塊和專用模塊。通用模塊可以滿足一般生態(tài)景觀林帶建設(shè)工程的基本要求。各類型工程可以根據(jù)需要選擇必要的專用模塊。模塊之間具有相對(duì)的獨(dú)立性，但是模塊之間又具有一定的互換性和通用性。對(duì)具體的項(xiàng)目，先進(jìn)行工程需求分析及模塊功能分析，隨后選擇、確定模塊，再進(jìn)行模塊組合，在反饋評(píng)價(jià)之后進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。構(gòu)建生態(tài)安全的營(yíng)林工程模塊、配套良好的輔助工程模塊、持續(xù)承載的保護(hù)工程模塊、集約利用的環(huán)保節(jié)能模塊和高效運(yùn)行的組織管理模塊，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)營(yíng)建高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)景觀具有重要的參考作用。

圖2 小群落混交設(shè)計(jì)流程

表1 生態(tài)景觀林帶建設(shè)模塊化設(shè)計(jì)體系

4 設(shè)計(jì)案例

廣深高速公路生態(tài)景觀林帶（1號(hào)生態(tài)景觀林帶）深圳段，色彩設(shè)計(jì)主色調(diào)為紅色[9]。以火焰木（Spathodea campanulata）、鳳凰木（Delonix regia）、假蘋婆（Sterculia lanceolata）為主題樹種，盆架子（Alstonia scholaris）、陰香（Cinnamomum burmanni）、樟樹（Cinnamomum camphora）、紅錐（Castanopsis hystrix）為基調(diào)樹種，搭配紅花杜鵑（Rhododendronspanotrichum）、龍船花（Lxora chinensis）等灌木。采用規(guī)則式混交。前排種植開紅花的紅花杜鵑和龍船花，中間種植臘腸樹（Cassia fi stula）和假蘋婆等中大喬木，點(diǎn)綴紅花的鳳凰木和火焰木，后排種植樟樹、陰香等高大喬木，形成規(guī)則整齊，大氣，色彩豐富的高速公路景觀（圖3、表2）。

圖3 廣深高速生態(tài)景觀林帶綠化景觀帶種植設(shè)計(jì)圖

4.1 營(yíng)林工程體系

選擇所有通用模塊。喬木樹種株行距為3 m×3 m，選擇Ⅲ類苗60 cm×60 cm×50 cm（土球直徑＞40 cm），基肥為復(fù)合肥0.5 kg，磷肥1.0 kg。撫育3 a共5次，第1年秋初撫育1次，第2、3年春末、秋初各撫育1次[1,10]。撫育期間，喬木清除植穴1～1.5 m2范圍的雜草、灌叢；松土把以植株為中心，半徑50 cm內(nèi)的土壤挖松、深5～10 cm；培土，松土后把土培回樹頭成“饅頭狀”。同時(shí)加固支撐。灌木或草本清除0.5 m2范圍內(nèi)的雜草，同時(shí)松土、培土。設(shè)計(jì)追肥3 a共5次，栽植2個(gè)月第1次追肥，喬木每株追尿素100 g，灌木追肥50 g。第2、3年春末、秋初各追肥1次，喬木每株次追復(fù)合肥300 g，灌木追復(fù)合肥每株100 g。

4.2 輔助工程體系

選用苗木支撐、排水工程設(shè)計(jì)共2個(gè)專用模塊。喬木樹種每株苗木用長(zhǎng)度1.5～2.2 m、尾徑大于4 cm的2～3根毛竹扶固，確保苗木不傾斜、不扶倒，在距離地面120 cm處將3根毛竹用麻繩捆扎。排水溝應(yīng)在挖穴施工前完畢，漿砌片石護(hù)緣帶設(shè)置于隧道口上方或石質(zhì)護(hù)坡第一、二級(jí)間平臺(tái)等土層較薄或土質(zhì)貧瘠需培客土且需護(hù)緣的地段。要求護(hù)緣帶襟邊大于1 m，基底應(yīng)夯實(shí)。護(hù)緣帶頂面用M10水泥砂漿抹面，外露面用M10水泥砂漿勾凹縫，每8 m設(shè)伸縮縫一道，縫寬1 cm，內(nèi)填瀝青麻絮。

4.3 保護(hù)工程體系

選用森林防火、森林病蟲害防治、生物多樣性保護(hù)等通用模塊。布置一定規(guī)模的消防栓，一方面可給苗木澆灌，另一方面可用于森林防火撲救。為加強(qiáng)宣傳教育，提高市民和施工隊(duì)的防火意識(shí)，可在主要路口設(shè)置森林消防警示牌。種植階段，采用物理方法清除營(yíng)林小班內(nèi)薇甘菊（Mikania micrantha），防止其對(duì)幼樹造成破壞。撫育階段采用定向噴霧法清除薇甘菊，取70%嘧磺隆粉劑50～100 g和25 g洗衣粉，用10 kg水在容器中攪拌至白色固體全部溶解，然后裝入帶蓋的容器中備用，用時(shí)取1 kg藥液，通過(guò)濾網(wǎng)倒入噴霧器中，加入15 kg水稀釋并混勻后，在攀援樹干離地面50 cm以上約為30 m寬的薇甘菊莖部?jī)?nèi)均勻噴灑藥液至開始流淌為止，噴灑面積100 m2。

4.4 環(huán)保節(jié)能體系

選用環(huán)保技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等專用模塊。保水劑已成熟運(yùn)用于山地造林、園林綠化、基質(zhì)噴播、草坪建植、苗木繁育、苗木移栽、苗木儲(chǔ)運(yùn)、種子包衣、旱地作物、無(wú)土栽培等領(lǐng)域。每穴施保水劑0.2 kg。肥料使用做到量化，避免出現(xiàn)施肥過(guò)量、肥料流失、污染土壤現(xiàn)象，施肥強(qiáng)調(diào)基肥施至穴的中下部，并與底土充分混勻。追肥要開淺溝，均勻施至溝內(nèi)，然后用土覆蓋，目的是防止肥料被雨水溶解后流失、污染水源。

4.5 組織管理體系

選用質(zhì)量管理、資金管理、施工組織、工序、工期管理等通用模塊。施工組織應(yīng)按照施工準(zhǔn)備、工程招投標(biāo)、設(shè)計(jì)技術(shù)交底、崗前培訓(xùn)與示范、施工監(jiān)理、階段性驗(yàn)收與竣工驗(yàn)收、信息檔案管理等步驟和程序進(jìn)行。對(duì)施工技術(shù)、苗木質(zhì)量和肥料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管理。

5 討論

通過(guò)上述方法，可以看出該人工森林景觀群落大、小喬木、灌木層次分明，充分利用喬木冠下空間進(jìn)行立體配置。從觀賞價(jià)值角度分析，該群落全年均有花可觀，集中在春夏季節(jié)，能突出紅色調(diào)、大色塊的景觀效果。從群落學(xué)的角度分析，該群落以樟樹、陰香等樟科樹種為建群種，與地帶性植被頂級(jí)群落組成相符，具有較強(qiáng)的生態(tài)功能，與相關(guān)研究對(duì)生態(tài)景觀林帶樹種定量篩選的結(jié)果相符[11]。群落生態(tài)設(shè)計(jì)的核心包含群落生態(tài)關(guān)系設(shè)計(jì)、植物序列選擇、種植設(shè)計(jì)、棲息地設(shè)計(jì)與保護(hù)、人工群落生態(tài)功能設(shè)計(jì)[12]。已有研究提供了防蚊蟲性、抗污染性、保健治療性等人工群落生態(tài)功能設(shè)計(jì)的范例[13]。但是，側(cè)重于小范圍、小尺度的園林景觀營(yíng)造。本文在“近自然”、“仿自然”和“模擬自然”等理念的啟發(fā)下，在大尺度森林景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方面提供一個(gè)新的視角，將群落設(shè)計(jì)思維提升為具體的“小群落混交設(shè)計(jì)法”，并結(jié)合具體的工程技術(shù)手段，整合歸納為一套方法技術(shù)體系，在深圳市、廣州市等珠江三角洲地區(qū)的生態(tài)景觀林帶建設(shè)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用并取得較好的效果。在群落生態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，下一步研究可根據(jù)林帶類型、地域差異、建設(shè)目標(biāo)等不同，總結(jié)提煉各種典型的營(yíng)建模式，為生態(tài)景觀林帶建設(shè)優(yōu)化提升提供科學(xué)參考。

表2 群落季相分析

[1]薛春泉.廣東省生態(tài)景觀林帶建設(shè)技術(shù)探討[J].廣東林業(yè)科技, 2012, 28(1)∶ 96-99.

[2]戰(zhàn)國(guó)強(qiáng), 陸康英.生態(tài)景觀林帶概念設(shè)計(jì)及體系構(gòu)成[J].廣東園林, 2014(5)∶ 4-8.

[3]彭少麟.生態(tài)景觀林帶建設(shè)的主要生態(tài)學(xué)理論與應(yīng)用[J].廣東林業(yè)科技, 2012, 28(3)∶ 82-87.

[4]牛翠娟. 基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)[M].3版.北京∶ 高等教育出版社, 2015.

[5]彭文俊, 王曉鳴.生態(tài)位概念和內(nèi)涵的發(fā)展及其在生態(tài)學(xué)中的定位[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 27(1)∶ 327-334.

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[7]任海, 李志安, 申衛(wèi)軍, 等.中國(guó)南方熱帶森林恢復(fù)過(guò)程中生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的變[J].中國(guó)科學(xué)C輯∶ 生命科學(xué), 2006,49(6)∶ 563-569.

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[13]王云才, 韓麗瑩, 王春平.群落生態(tài)設(shè)計(jì)[M].北京∶ 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2009.

Community Ecological Design Methods and Approaches of Eco-landscape Belt Forest Construction in Guangdong Province

YANG Yuanzhi1DENG Jianfeng1CHEN Chuanguo1DENG Hongtao2JIANG Jie1WANG Wuming1CHEN Qianqian1

( 1.Guangdong Forestry Survey and Planning Institute, Guangzhou,Guangdong 510520,China；2.Lingnan Comprehensive Surveying and Designing Institute of Guangdong Province，Guangzhou , Guangdong 510520, China）

In order to solve the problems in the eco-landscape belt forest construction，the community ecology design methods and approaches were put forward in the paper by following the principles and design theories such as population spatial distribution pattern, interspecific relationship, ecological niche, community succession, bio-diversity and landscape ecology. The“5S” modular design including trees planting project system, appurtenant project system, conservation project system, environmental protection project system and organizational management system,as well as the micro-community combination design were fully illustrated with case study of eco-landscape belt forest construction in Shenzhen section of Guangzhou-Shenzhen highway.

eco-landscape belt forest；community ecology design；micro-community combination design；modular design

S687.9

A

2096-2053（2017）03-0074-06

廣東省林業(yè)科技計(jì)劃項(xiàng)目“生態(tài)景觀林帶營(yíng)建模式與技術(shù)研究”（2012-01）。

楊沅志（1981— ），男，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林生態(tài)學(xué)研究，E-mail∶89985200@qq.com。

鄧鑒鋒（1969— ），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查監(jiān)測(cè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)研究，E-mail∶872241142@qq.com。