關(guān)中地區(qū)城市綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇

楊 陽

(西安工程大學(xué)，西安 710048)

綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施(Green Stormwater Infrastructure，簡稱GSI)是應(yīng)用于城市雨洪管理的綠色基礎(chǔ)設(shè)施，包括了與植物結(jié)合的一系列工程措施，如：雨水花園、滲透鋪裝、綠色屋頂、下凹式綠地、植草溝、蓄滯池等[1]。綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施利用人工模擬自然生態(tài)過程的方式，通過收集、調(diào)蓄、促進(jìn)滲透、凈化、利用雨水徑流，科學(xué)利用雨水資源，減輕城市雨水管網(wǎng)壓力，實現(xiàn)水體自然積存、滲透、凈化的可持續(xù)發(fā)展。綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施作為城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施中的一部分，目前已逐步應(yīng)用于解決雨洪問題的項目中，尤其是在我國“海綿城市”建設(shè)過程中，逐漸展現(xiàn)出了自身獨特的生態(tài)功能[2]。但是，目前與其相配套的植物種植設(shè)計缺乏理論指導(dǎo)依據(jù)，在實踐中對于植物的功能性作用重視不夠，導(dǎo)致綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的植物較為單一，如何根據(jù)區(qū)域生境條件選擇恰當(dāng)?shù)闹参锓N類，從而提升綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的景觀質(zhì)量值得研究。

國外研究表明，綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施中的植被層能夠起到緩沖徑流的作用，可以凈化土壤中的有機(jī)物質(zhì)，并且可以成功攔截重金屬離子，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果[3]。另外，綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)由多種草本、灌木組成的植被層，也為多種昆蟲、無脊椎動物、兩棲類動物提供了棲息地，提升了場地的生物多樣性[4]。國內(nèi)在綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物種植設(shè)計方面已取得了較多的收獲。陳鈺婷等對廣東省雨水設(shè)施的中心積水區(qū)、斜坡區(qū)和外圍緩沖區(qū)所適用的鄉(xiāng)土植物進(jìn)行了篩選，并對其景觀搭配效果進(jìn)行了評價[5]。陳垚等通過對國外綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計規(guī)范的解讀和實地調(diào)研，從設(shè)計施工和后期養(yǎng)護(hù)兩方面，針對植物的科學(xué)篩選、布局、種植密度、種植時間等進(jìn)行了分析討論[6]。袁嘉等結(jié)合對自然群落“有序的混亂”的生命智慧的分析，闡述了師法自然的雨水花園植物群落設(shè)計思路[7]。馬逍原等概括了不同雨水設(shè)施內(nèi)植物的選擇原則與設(shè)計要點，并列舉了相應(yīng)的耐旱澇、根系發(fā)達(dá)的植物[8]。為了不斷提高關(guān)中地區(qū)城市綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的科學(xué)性、實用性和經(jīng)濟(jì)性，我們結(jié)合關(guān)中地區(qū)的氣候條件，參照自然原生植被類型，篩選出了適宜的植物種類，以期實現(xiàn)植物景觀和生態(tài)功能的穩(wěn)定與高效。

1 關(guān)中地區(qū)典型綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施概況

實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，關(guān)中地區(qū)典型的綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施主要包括雨水花園、植草溝、蓄滯池三種類型，它們具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點及適用場地，其生態(tài)功能與景觀價值需要有與其相配套的植物種植設(shè)計來共同實現(xiàn)。

1.1 雨水花園

雨水花園是一個與自然地理條件相適應(yīng)，兼具景觀美學(xué)功能和雨洪管理功能的低洼綠地，有助于實現(xiàn)雨水的資源化管理，能夠收集并處理來自屋頂、車道、人行道、停車場和街道的雨水徑流，讓雨水從硬質(zhì)地表下滲到土壤中[9]，承載著雨洪管理、凈化水質(zhì)和循環(huán)利用降雨等多種生態(tài)效益[10]。通常結(jié)合草坪布置在綠地內(nèi)，與傳統(tǒng)的草坪景觀相比，雨水花園能夠給人以新的景觀感知與視覺感受。在選擇植物種類時，應(yīng)考慮雨水花園所處位置特點，例如，在接近道路等易有塵土、油污、化學(xué)物質(zhì)的位置應(yīng)選用滯塵效果好、耐污染性強的植物。

1.2 植草溝

植草溝是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)，主要用于雨水前期處理、雨水運輸，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溝渠排水系統(tǒng)[11]。相較于傳統(tǒng)排水模式，植草溝能夠通過植被的滯留、過濾、吸附功能，減緩徑流流速，去除徑流中的污染物，利用彈性的排蓄空間降低雨水對城市排水造成的壓力和污染。通常被設(shè)置在大面積的硬質(zhì)鋪裝旁，如公路、人行步道、廣場和停車場等，用以快速疏散聚集的雨水。由于植草溝的主要任務(wù)是輸送雨水徑流，因此在選擇植物種類時，應(yīng)充分考慮植物的耐短時水淹、耐旱、耐鹽堿、耐雨水沖刷等性能。

1.3 蓄滯池

蓄滯池可利用現(xiàn)狀洼地或地形改造進(jìn)行布置，通過模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)而建造的適宜水生植物生長的一種綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施，由于受季節(jié)性降雨制約，具備永久性、間歇性蓄水的特點。蓄滯池能夠?qū)τ晁a(chǎn)生集蓄、調(diào)節(jié)、凈化等效果，一方面能夠通過容納雨水來調(diào)節(jié)徑流量，削減徑流最大峰值；另一方面通過植物與微生物的相互作用，及時清除或吸附雨水徑流中的有機(jī)物、重金屬離子、細(xì)小顆粒等污染物，這就需要所選植物具備耐水濕、耐水淹、耐寒、抗污染性強等屬性。

2 關(guān)中地區(qū)自然條件背景下的城市雨洪問題

關(guān)中地區(qū)位于陜西省中部，包括西安、寶雞、咸陽、渭南、銅川、楊凌五市一區(qū)，南倚秦嶺山脈，渭河從中穿過，平均海拔520 m，東西長360 km，總面積約55 623 hm2，號稱“八百里秦川”。屬于暖溫帶半干旱、半濕潤氣候帶，并具有大陸性季風(fēng)氣候區(qū)的特點。黃土分布廣泛，自然植被覆蓋條件較差，現(xiàn)有植被類型包括關(guān)中闊葉林灌叢區(qū)、平原地被植物區(qū)。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)關(guān)中地區(qū)10 a來年均氣溫在波動中呈顯著上升趨勢，增長率為0.27 ℃/10 a，年均降水量也呈明顯的增加趨勢，目前西安市多年平均降雨量已達(dá)到740.4 mm?；诖耍爸袊F(xiàn)代冰川之父”施雅風(fēng)院士提出了“西北氣候可能正由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型”推斷。在關(guān)中地區(qū)氣候變化的背景下，夏季降雨量大且降雨集中，導(dǎo)致了城市雨季易遭受“小雨積水、大雨內(nèi)澇”的困局，這給城市排水系統(tǒng)帶來壓力的同時，也對綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提出了更高的要求與標(biāo)準(zhǔn)。

3 綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施植物的選擇原則

關(guān)中地區(qū)不同典型綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境特點、理水要求等不盡相同，在進(jìn)行植物選擇時既要充分考慮綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的生境特點，還要從提高植物成活率、提升觀賞價值，降低維護(hù)管理成本等方面著手。

3.1 鄉(xiāng)土物種優(yōu)先，適當(dāng)引進(jìn)外來物種

鄉(xiāng)土植物對于本地的溫度、水分、光照、土壤、空氣等生境因子有更好的適應(yīng)性，并且形成了對本地某些特定生態(tài)因子的適應(yīng)與需要，實用性強，易成活，具有顯著的抗逆性，可以抵御外界不良條件的影響，能夠在短期內(nèi)形成較好的景觀效果，利于改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境和突出體現(xiàn)本地文化特色諸多優(yōu)點[12]。由于鄉(xiāng)土植物對水肥的消耗低，因而種植和維護(hù)成本較低。另外，可以適量選擇適宜于關(guān)中地區(qū)生境條件的外來物種，從而豐富植物種類，提高生物多樣性水平，合理配置鄉(xiāng)土物種和外來物種。

3.2 植株強健，凈化能力強

注重選擇根系發(fā)達(dá)、生長迅速、枝葉茂密的植物，此類植物具有較強的生命力和固土能力，發(fā)達(dá)的根系有利于吸收土壤中的重金屬和有害物質(zhì)，同時也要注重其吸收雨水污染物的能力，起到凈化水質(zhì)的目的。另外，此類植物還能夠有效滯留雨水，顯著抑制雨水徑流速度及徑流量，適合與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施配合種植。

3.3 短時間耐澇，長時間耐旱

綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施具有在降雨期間積蓄雨水的能力，能夠發(fā)揮較好的雨洪管理效果，并伴有豐水期和枯水期交替出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象。鑒于關(guān)中地區(qū)雨季常出現(xiàn)的短時間暴雨天氣，因此所選擇的植物要具備能夠經(jīng)受間歇性短期內(nèi)雨水浸泡的能力，既要在雨洪期間的積水中正常生長，又可在非雨季期間的干旱缺水狀態(tài)下頑強生長[13]。不僅能夠發(fā)揮其生態(tài)功能及景觀價值，而且也在一定程度上節(jié)約了后期的植物養(yǎng)護(hù)管理成本。

3.4 合理搭配，兼顧觀賞性和生態(tài)性

根據(jù)植物種植設(shè)計目標(biāo)和綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的生境條件選擇植物，所選植物應(yīng)兼顧觀賞性和生態(tài)性，發(fā)揮其改善水文條件、去除污染物、提升景觀質(zhì)量等方面的作用。綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施植物宜根據(jù)用地條件、地形土壤、水位分布、水量水質(zhì)等因素綜合考慮選擇適宜的植物種類，同時考慮設(shè)施所處綠地環(huán)境和功能定位，正確處理植物與場地環(huán)境、植物群落之間的關(guān)系。綜合考慮植物季相、色彩、質(zhì)感、旱季雨季的景觀效果，將常綠和落葉植物搭配栽種，提升秋冬季節(jié)的觀賞特性；同時也可將草本與木本搭配栽植，豐富植物群落的結(jié)構(gòu)層次。

4 不同類型綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施適宜的植物種類

植物是綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的重要載體，不同類型綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施所適宜種植的植物存在差別。在進(jìn)行綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇時，要充分考慮植物的本土性和對氣候的適應(yīng)性，結(jié)合關(guān)中地區(qū)的氣候條件、種質(zhì)資源特點以及綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的基本屬性，總結(jié)出適宜種植于雨水花園、植草溝、蓄滯池的植物種類。

4.1 雨水花園

植物作為建設(shè)雨水花園的重要園林要素，所占據(jù)的關(guān)鍵地位毋庸置疑，合理運用景觀化處理手段種植植物，能夠讓綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施重新煥發(fā)生機(jī)與活力，成為一個充滿藝術(shù)氣息的“雨水銀行”。通過合理的植物配置，雨水花園能夠為昆蟲與鳥類提供良好的棲息環(huán)境。所選植物要求具有顯著的耐水淹和耐濕性，植物配置應(yīng)考慮花期、色彩、形態(tài)等季相變化特征和植株的高低層次搭配。雨水花園內(nèi)部一般可以分為三區(qū)：邊緣區(qū)、緩沖區(qū)及蓄水區(qū)，各區(qū)適宜植物不盡相同(表1)，邊緣區(qū)應(yīng)選擇景觀效果好的觀花、觀葉或觀果植物；緩沖區(qū)應(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)、分枝(分蘗)能力強的植物，蓄水區(qū)應(yīng)選擇能夠適應(yīng)水生條件的植物。

表1 雨水花園植物種類選擇

4.2 植草溝

植草溝內(nèi)植物種植一般呈線性布局，在植物配置形式上也遵循流線型，注重植物與卵石、毛石的搭配。所選植物能夠適應(yīng)在雨季時水分充沛、旱季時干涸的水文條件，要求植物根系發(fā)達(dá)并能夠經(jīng)受這種土壤周期性干濕狀態(tài)。植草溝內(nèi)部一般可以分為三區(qū)：邊緣區(qū)、緩沖區(qū)及蓄水區(qū)，各區(qū)適宜選擇的植物種類不盡一致(表2)，邊緣區(qū)應(yīng)選擇生長快、景觀效果好的地被植物，緩沖區(qū)應(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)、耐沖刷的植物，蓄水區(qū)選擇能忍耐土壤干濕交替條件的植物。

表2 植草溝植物種類選擇

4.3 蓄滯池

蓄滯池是濕地向陸地過渡的區(qū)域，兼具濕地與陸地的生境條件。蓄滯池內(nèi)部一般可以分為三區(qū)：干濕交替區(qū)、濕生區(qū)及水生種植區(qū)。干濕交替區(qū)一般種植固土能力突出、抗沖刷性強的植物；濕生區(qū)適合種植根系發(fā)達(dá)，耐水濕、凈化能力強的濕生植物；水生種植區(qū)適宜栽植各類水生植物。在植物配置時應(yīng)結(jié)合水域大小、池塘外形等特征，合理搭配景觀置石。蓄滯池不同區(qū)段適宜植物種類要求不完全相同(表3)。干濕交替區(qū)應(yīng)選擇能夠忍耐干濕交替土壤狀況的植物，濕生區(qū)應(yīng)選擇耐污染特性強的植物，水生種植區(qū)應(yīng)選擇挺水類、浮水類、沉水類的鄉(xiāng)土植物種類。

表3 蓄滯池植物種類選擇

4 結(jié)語

綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施作為海綿城市生態(tài)建設(shè)的重要技術(shù)措施，通過合理搭配構(gòu)建植物群落復(fù)層結(jié)構(gòu)，能夠提高綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的功能多樣性和群落穩(wěn)定性，在達(dá)到生態(tài)美、自然美和藝術(shù)美相融合的同時，促進(jìn)實現(xiàn)綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施與土壤-植物系統(tǒng)協(xié)同凈化、吸收、下滲雨水等綜合功能。其中科學(xué)選擇與應(yīng)用植物，是建造理想綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的重要前提，這也是今后結(jié)合地域氣候條件與區(qū)域種質(zhì)資源，不斷進(jìn)行關(guān)中地區(qū)綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施植物選擇與配置研究，充分發(fā)揮植物對雨水調(diào)蓄生態(tài)功能的緣由和方向。