绿色,给人以清新、柔和、惬意之感。绿色植物,维系着生态平衡,使万物充满生机。从化学角度看,它还微妙而准确地反映着我们周围环境的特征和变化,供给人类许多有用的信息和物质。
绿色植物最为突出的作用,当然就是合成有机物。这个庞大的“吸碳制氧厂”吸取空气中的二氧化碳,在日光和叶绿素的作用下,跟吸收的水分发生反应,形成葡萄糖,同时放出氧气:6CO2+H2OC6H12O6+6H2O+6O2
接着葡萄糖分子形成淀粉:nC6H12O6(C6H12O6)n+nH2O
当淀粉在叶子里受酶的作用时又分解为葡萄糖:(C6H12O6)n+nH2OnC6H12O6
总方程式:6CO2+H2OC6H12O6+6H2O+6O2
这样,绿色植物就依靠自身完成了用无机物合成有机物的过程。作为地球上最大的氧气和有机物的制造厂,绿色植物中发生的这个看似简单的化学方程式的意义是十分重大的。
在矿藏的勘探中,植物有时也起着重要作用。在有些金属矿区的土壤中,这种金属的含量特别高,一般植物都无法生长;然而,有些植物却能适应恶劣的环境,生长得很正常。这些植物就成为那种金属的“指示植物”。比如,酸模、常山或某些石竹科植物丛生之地,常会发现地下有铜矿。地下若有金矿石,上面往往长忍冬,地下有锌矿,上面多长三色堇。兰液树分泌物里,镍含量较高时,它告诉人们:注意,这里可能有镍矿!在美国发现一种豆科植物“灰毛紫穗槐”,是铅矿的指示植物;他们还发现一种十字花科植物可以指示硒矿。通过这些植物的帮助,人们不必通过地质勘探也能够推测地下的矿藏了。
许多绿色植物,还起着化学试剂的作用。杜鹃花、铁芸箕共生的地方,土壤一定是酸性的;马桑遍野之地,土壤呈微碱性;碱茅、马牙头群居处,是盐化草甸土的标志;如果荨麻、接骨木的叶里含有铵盐,预示它们生长的土攘中含氮量丰富……
在大气污染日益严重的今天,不仅人类苦不堪言,就连植物也是深受其害。在南京某处,曾出现雪松因附近工厂排出的SO2和HF引起针叶发黄枯焦的事件。象雪松这样敏感的植物,在有害物质浓度极低以至于人们感觉不到时,起到了大气污染的“报警器”的作用。
在植物受到有害物质的侵害时,一般有害气体都是从叶片上的气孔钻入的,因此叶片上往往出现肉眼看得见的各种伤斑。不同气体引起的伤斑也会有所不同。如果伤斑是二氧化硫引起的,则多出现在叶脉间,呈点状或块状;而由氟引起的伤斑大多集中在叶子的尖端和叶片边缘,呈环状或带状。但是,并不是任何一种植物都可以指示大气污染;一般来说,不同植物所指示的有害气体也是不一样的。比如,苔藓枯死;雪松呈暗竭色伤斑,棉花叶片发白;各种植物出现“烟斑病”。请注意,这是SO2污染的迹象。菖蒲等植物出现浅褐色或红色的明显条斑,是氮氧化物中毒的不祥之兆。假如丁香、垂柳萎靡不振,出现“白斑病”,说明空气中有臭氧污染。要是秋海棠、向日葵突然发出花叶,多半是讨厌的Cl2在作怪。其他的指示植物还有:紫花苜蓿、胡萝卜、菠菜可以监测SO2污染;菖兰、郁金香可以监测氟污染;苹果、玉米可以监测氯污染等等。而像柳杉、银杏、国槐等植物,甚至还可以吸收空气中的污染物,帮助我们净化空气呢!
此外,各种水生和沼生植物对净化污水也由明显的作用。
曾有人做过这样一个实验:在一个实验水池中栽培了芦苇后,从水中排除的悬浮物减少了30%,氯化物减少90%,有机氮减少60%,磷酸盐减少20%,氨减少66%,总硬度减少了33%。水池中的水经芦苇的净化,明显清洁多了。
其他的水生植物在净化污水方面也是各显神通:水葱、田蓟、水生薄荷等植物可以有效杀死水中的细菌;凤眼莲、浮萍、菹草、金鱼藻等植物有较高的吸收水中重金属的能力……对人类有害的物质,对于这些植物来说却是必不可少的养料。它们是人们净化污水的好帮手。
鼠是农业发展和人们日常生活中的大敌——它不仅糟蹋粮食,而且还传染疾病,可引起严重的瘟疫。多少年来,人们不断发明新的灭鼠药物,始终收效甚微。然而信不信由你,有些绿色植物就具有驱鼠的效应。这些驱鼠植物(还有一个有趣的名字叫“植物猫”),包括接骨木、芫荽、闹羊花等,大多可挥发对鼠类有剧毒作用的化学物质,或者是发出令鼠类无法忍受的气味,达到驱鼠的目的。利用这些植物驱鼠,既有效又环保。
随着石油等常规能源的不断枯竭,人们一方面探索新能源如太阳能、潮汐能的开发,另一方面,开始在绿色植物中寻找能源的替代品“石油人工林”——直接能代替石油的烃类和油脂类的树种,它生产的液汁甚至不用加工就可以用作汽车的燃料。
在植物家族中,有一类植物具有改良土壤的能力,因而被称为“绿肥”。人们常常请它们当开路先锋,到十分艰苦的旱、涝、盐、碱、酸、瘠的盐碱荒地或红壤荒地去“落户”。它们不仅能在这些地区扎根生长,而且还积极地替庄稼创造美好的生活环境。此外,绿肥植物多有强大的根系,能够充分吸收利用深层的水分和养分。因此,在它们死亡腐烂后,土壤表层就留下了丰富的养分。据计算,每亩如果收1500公斤苕子,土壤里就相当于增加了57公斤氮肥、12公斤磷肥、13 公斤钾肥!像紫云英、苜蓿等一些豆科绿肥,自身就是一个小小的化肥厂——它们利用根瘤中的固氮菌,将空气的氮气合成为氮肥,每亩可产氮肥50公斤左右。绿肥植物是多么大的肥料仓库啊!
绿色植物的作用还有很多。无论是肉食动物还是草食动物,其食物都直接或间接地来源于绿色植物光合作用产生的有机物;植物的各个部分经过加工,可用做燃料、肥料,也可以制成大量化工产品;某些植物体内含有特殊的珍贵物质,可提炼出来制作香料、药物等等……绿色植物对于我们,真是太重要了。
葱郁的枝叶,芬芳的果花,无不令人陶然。然而,谁又能想到这些貌似美丽和平的生物无时无刻不在进行着化学战呢?植物化学武器的种类很多,几乎都是有机物,酸类有:香草酸、肉桂酸、乙酸、氢氰酸等;生物碱类有:奎宁、丹宁、小檗碱、核酸嘌吟;醌类有:胡桃醌、金霉素、四环素;硫化物有:萜类、甾类、醛、酮、卟啉等等,这些化学武器分布于各类植物中,多集中于植物的根、茎、叶、花、果实及种子中,可随时释放。
植物间的化学战有“空成”、“陆战”、“海战”三类,其手段之多,用心之险,恐怕即使是人类也要自叹弗如。
空战:植物把大量毒索释放于大气中,形成大气污染使其它植物中毒死亡。加洋槐树皮挥发一种物质能杀死周围杂草,使根株范围内寸草不生;风信子、丁香花都是采用空战治敌的。
陆战:这些植物把毒素通过根尖大量排放于土壤中,对其它植物的棍系吸收能力加以抑制。如禾本科牧草高山牛鞭草,根部分泌醛类物质,对豆科植物旋扭山、绿豆生长进行封锁,使之根系生长差,根瘤菌也明显减少。
海战:利用降雨和露水把毒气溶于水中,形成水污染而使对方中毒。如桉树叶的冲洗物,在天然条件下可以使禾本科草类和草本植物丧失战斗力而停止生长;紫云英叶面工的致毒元素-硒,被雨淋人土中,就能毒死与它共同占据一山头的植物异种。
绿色植物是比我们人类古老得多的大家族,我们对它们中复杂多变的化学现象的了解还远远不够。植物中还有很多秘密,等待着我们去发现,去研究,去揭示。
随着城市化进程加快,生态环境矛盾日益突出,人们对绿色植物的渴望之情也更加迫切。城市园林作为城市唯一具有生命的基础设施,在改善生态环境,提高环境质量方面有着不可替代的作用。城市绿化不但要求城市绿起来,而且要美观,因而绿化植物的配置就显得十分重要,与环境在生态适应性上要统一,又要体现植物个体与群体的形态美、色彩美和意境美,充分利用植物的形体、线条、色彩进行构图,通过植物的季相及生命周期的变化达到预期的景观效果。熟悉自然、尊重自然,改造自然,保护自然,利用自然,使人与自然和谐相处,这就是植物配置的意义所在。
1、城市园林的功能
随着城市日趋工业化和现代化,随之而来的是工矿企业的“三废”污染严重地破坏了人居环境,威胁着居民的身心健康。科学家和园林专家曾多次提出,将森林引入城市,让森林发挥其生态功能,以改善城市日益严重的环境污染。城市园林的基本功能作为现代城市建设范畴的城市园林绿化,其出发点和归宿点都应落实在有利于促进城市居民的身心健康这一目标上。所谓身健康,就是城市园林绿化首先应产生良好的生态效益,使城市生态环境得到最有效的改善,从而有利于人们的身体健康;所谓心健康,就是城市园林绿化应该给人们美的视觉享受,并且通过城市园林绿化景观的展现,使人们感受到城市色彩的丰富绚丽,品味到城市特有的人文风貌与历史脉络,从而使人们获得心灵的满足。因此,城市园林绿化的根本目的决定了它应充分发挥出两方面的功能:
1.1 改善城市生态环境城市绿地系统是城市中惟一有生命的基础设施,在保持城市生态系统平衡、改善城市环境质量方面,具有其他设施不可替代的功效,是提高城市居民生活质量的一个必不可少的依托条件。城市园林绿化通过植树、种灌、栽花、培草、营造建筑和布置园路等过程,不仅要提高城市的绿地率,也要充分利用立体多元的绿色植被的生态效应,包括吸音除尘、降解毒物、调节温湿度、有效降低城市污染的程度,改善城市生态环境,使城市环境质量达到清洁、舒适、美丽、安全的要求,从而为市民创造出一个良好的城市生活空间。但草坪的生态功能有限,只相当于森林的1/25.光靠草坪来改善生态,改善环境是不够的。相比起来,建设上有高大的乔木,中有低矮的灌木林,地面上是草本地被植物的森林,其生态和环境价值就要高得多。国际上以“城市之肺”来比喻森林对城市的作用。由城市森林构造的“肺部”吸纳的则是尘土、废气、噪音等污染物,呼出的是氧气和水分。这是提高城市居民生活质量的必要条件。因此,城市园林绿化要把改善城市生态环境作为首要功能。
1.2 美化市容,充分烘托城市环境的文化氛围城市园林绿化根据不同城市的自然生态环境,把大量具有自然气息的花草树木引进城市,按照园林手法加以组合栽植,同时将民俗风情、传统文化、宗教、历史文物等融合在园林绿化中,营造出各种不同风格的城市园林绿化景观,从而使城市色彩更丰富,外观更漂亮,并且通过不同园林绿化景观的展现,充分体现出城市的历史文脉和精神风貌,使城市更富文化品味。森林绿量是草坪的3倍。据测定,同样面积的乔、灌、草复层种植结构的森林,其植物绿量约为单一草坪的3倍,因而其生态效益也明显优于单一草坪。因此,为了提高土地的有效利用率并达到最佳的生态效益,最大限度地改善人居环境,乔、灌、草的合理配置和有机结合的绿化方式是最优选择模式。而森林则有良好的参与性能,人们可在森林中尽享鸟语花香、尽情休闲娱乐,使人与自然和谐、融洽地相处。美好的市容风貌不仅可以给人美的享受,令人心旷神怡,而且可以陶冶情操,并获得知识的启迪。美好的市容风貌还有利于吸引人才和资金,有利于经济、文化和科技事业的发展。因此,成功的城市园林绿化在美化市容的同时还应充分体现出城市特有的人文底蕴,这是城市园林绿化重要而独特的功能。
2、城市园林现状
2.1 城市绿地结构趋向单一,缺乏生态学指导
在城市园林绿地建设中,为了获得整洁划一的人工美,从空间结构上缺乏群落的分层,往往是单纯的草本、灌木或乔木相互孤立的种植,而生态稳定性最强的乔灌草结构则较少见。尤其是在近年来全国大中城市兴起的草坪热,更是将这种单一性倾向推向了顶峰。另外,从生态学的角度而言,不同地域、不同气候、不同水土的城市,都有最适合于本地生长的植物群落。将这些植物群落根据不同的需要选择运用到城市园林绿化的过程中,就可以自然地体现出城市绿色景观的地域特征,从而产生可识别性和特色性。如穿行于椰林夹道的城市街道,就会使人体验到南方沿海城市特有的风韵;而徜佯在白桦掩映的林阴道上,便会使人感受到北方城市的风格。这种突出地理特征、凸现城市风貌、因地制宜而又经济实惠的绿化理念,应该成为城市园林绿化建设的主导法则。但这一法规近些年来在名为“现代化”实则西洋化的城市园林绿化中被削弱甚至否定了。于是原产于韩国、后风行于欧美、现风靡于中国的韩国草草坪大片大片地在城市铺起来了,不论这个城市地处东西还是南北,也不管这个城市是干旱少雨还是多雨潮湿;而一些适合在热带沿海城市生长的植物如槟榔树、棕榈树、椰子树等等,也被广泛引种到大江南北的城市之中。在这样的园林绿化过程中,城市的地域特征在绿色景观中消失了,人们也因体验不到城市应有的独特风貌和魅力而兴味索然。可见,这种结构趋向单一的城市园林绿化,削弱了每个城市应有的独特风貌,影响了每个城市特有的魅力,不仅有害于城市景观的美化和城市形象的树立,而且也大大弱化了城市园林绿化应发挥的生态效益。从旅游经济的发展角度看,这种单一的城市园林绿化也大大降低了旅游者对城市的爱好,使他们将城市作为旅游的“站”而不是旅游的“点”,显然这对城市旅游经济的发展是极为不利的。
2.2 绿地生态效益重视不够,绿化体系亟待完善
城镇绿化中引进一些适宜的树种是非常必要的,但相比之下使用乡土树种更为可靠、廉价和安全,因此这两者都应改受到重视。北方城镇受自然环境的影响,常绿树种资源有限,在冬季缺少绿色。因此许多城镇都非常注重常绿树种的引进。当然,从丰富景观的角度来说,这是理所应当的。但是有些常绿树种引种进来后,许多都处于濒死边缘,不要说发挥生态效益,仅仅是维持生命。相反,一些具有鲜明地方特色的落叶阔叶树种,不仅能够在夏季旺盛生长而发挥降温增湿、净化空气等生态效益,而且在冬季落叶阔叶增加光照,起到增温作用。目前许多城市在绿化建设中,热衷于引进外国植物及新品种,忽视乡土树种,尤其是建群种的应用。在植物景观设计和生态环境建设中,不重视植物的生物学和生态学特征,片面追求视觉效果和美化效果,导致城市森林景观单调,缺乏自然特性,生态效益低下,不能充分发挥单位面积上应有的森林生态效益。从全国城镇绿化的现状来看,除了城镇森林公园、城郊片林等原生绿地体现了多树种、多层次的乔灌草结合的复层结构以外,在其余的大部分的绿化模式中,品种单一,抗逆性差,甚至是仅为造景而造景的现象非常普遍,这类设计忽视了植物本身的生物学、生态学特性,于城市森林绿地建设自然化、生态化的趋势背道而驰。
2.3 缺乏文化品味,难觅历史文脉
如同建筑不是建筑材料的堆砌而是建筑思想的体现,城市不是建筑的胡乱拼凑而是城市建设思想的物化一样,城市园林绿化也决非简单的植树、栽花、培草,也并非仅仅是从生态法则角度来种植好花草树木,而是一种源于自然而高于自然的有着丰富文化内涵的植树栽花培草活动。因此,城市园林绿化是保持和塑造城市风情、文脉和特色的重要方面,应在以自然生态条件和地带性植被为基础的同时,将民俗风情、传统文化、宗教、历史文物等融合在园林绿化建设之中,烘托出城市环境的文化氛围,从而体现出城市特有的人文底蕴。不同国家、不同地域、不同民族、不同城市都有着不同的文化背景与历史脉络,城市园林绿化必须充分考虑和运用这些文化背景。然而近些年来,国内一些城市的园林绿化建设都往往偏离了城市自身的文化特色,偏离了城市自身的历史文脉,或以西化的美学视觉来指导城市园林绿化,或举着“借鉴”的旗帜去抄袭模拟别人的成功之作,如欧美式草坪的全方位推广,模纹花坛的广泛流行等。结果使人们很难从城市园林绿化景观中品味出不同城市的人文风格,更难从中读出不同城市的历史文脉,从而使城市丧失了自身应有的独特性和吸引力。
3、树种选择配置
树木是构成森林最基本的组成要素,科学的选择城市森林树种是保证城市森林发挥多种功能的基础,也直接影响城市森林的经营和治理成本。
3.1 发展各种高大的乔木树种
在我国城市绿化用地十分有限的情况下,要达到以较少的城市绿化建设用地获得较高生态效益的目的,必须发挥乔木树种占有空间大、寿命长、生态效益高的优势。比如德国城市森林树木达到12修剪6以下的侧枝,林冠下种植栎类、山毛榉等阔叶树种。我国的高大树木物种资源丰富,30~40的高大乔木树种很多,应该广泛加以利用。在高大乔木树种选择的过程中除了重视一些长寿命的基调树种以外,还要重视一些速生树种的使用,非凡是在我国城市森林还比较落后的现实情况下,通过发展速生树种可以尽快形成森林环境。
3.2 按照我国城市的气候特点和具体城市绿地的环境选择常绿与阔叶树种
乔木树种的主要作用之一是为城市居民提供遮荫环境。在我国,大部分地区都有酷热漫长的夏季,冬季虽然比较冷,但阳光比较充足。因此,我国的城市森林建设在夏季能够遮荫降温,在冬季要透光增温。而现在许多城市的城市森林建设并没有这种考虑,偏爱使用常绿树种。有些常绿树种引种进来了,许多都处在濒死的边缘,几乎没有生态效益。一些具有鲜明地方特色的落叶阔叶树种,不仅能够在夏季旺盛生长而发挥降温增湿、进化空气等生态效益,而且在冬季落叶增加光照,起到增温作用。因此,要根据城市所处地区的气候特点和具体城市绿地的环境需求选择常绿与落叶树种。
3.3 选择本地带野生或栽培的建群种
追求城市绿化的个性与特色是城市园林建设的重要目标。地区之间因气候条件、土壤条件的差异造成植物种类上的不同,乡土树种是表现城市园林特色的主要载体之一。使用乡土树种更为可靠、廉价、安全,它能够适应本地区的自然环境条件,反抗病虫害,环境污染等干扰的能力强,尽快形成相对稳定的森林结构和发挥多种生态功能,有利于减少养护成本。因此,乡土树种和地带性植被应该成为城市园林的主体。建群种是森林植物群落中在群落外貌、土地利用、空间占用、数量等方面占主导地位的树木种类。建群种可以是乡土树种,也可以是在引入地经过长期栽培,已适应引入地自然条件地的外来种。建群种无论是在对当地气候条件的适应性,增建群落的稳定性,还是展现当地森林植物群落外貌特征等方面都有不可替代的作用。
4、园林植物配置原则及方法
4.1 配置原则
4.1.1 整体优先原则
城市园林植物配置要遵循自然规律,利用城市所处的环境、地形地貌特征,自然景观,城市性质等进行科学建设或改建。要高度重视保护自然景观、历史文化景观,以及物种的多样性,把握好它们与城市园林的关系,使城市建设与自然和谐,在城市建设中可以回味历史,保障历史文脉的延续。充分研究和借鉴城市所处地带的自然植被类型、景观格局和特征特色,在科学合理的基础上,适当增加植物配置的艺术性、趣味性,使之具有人性化和亲近感。
4.1.2 生态优先的原则
在植物材料的选择、树种的搭配、草本花卉的点缀,草坪的衬托以及新平装的选择等必须最大限度地以改善生态环境、提高生态质量为出发点,也应该尽量多地选择和使用乡土树种,创造出稳定地植物群落;充分应用生态位原理和植物他感作用,合理配置植物,只有最适合的才是最好的,才能发挥出最大的生态效益。
4.1.3 可持续发展原则
以自然环境为出发点,按照生态学原理,在充分了解各植物种类的生物学、生态学特性的基础上,合理布局、科学搭配,使各植物种和谐共存,群落稳定发展,达到调节自然环境与城市环境关系,在城市中实现社会、经济和环境效益的协调发展。
4.1.4 文化原则
在植物配置中坚持文化原则,可以使城市园林向布满人文内涵的高品位方向发展,使不断演变起伏的城市历史文化脉络在城市园林中得到体现。在城市园林中把反应某种人文内涵、象征某种精神品格、代表着某个历史时期的植物科学合理地进行配置,形成具有特色地城市园林景观。
4.2 配置方法
4.2.1 近自然式配置
所谓近自然式配置,一方面是指植物材料本身为近自然状态,尽量避免人工重度修剪和造型,另一方面是指在配置中要避免植物种类地单一、株行距地整洁划一以及苗木的规格的一致。在配置中,尽可能自然,通过不同物种、密度、不同规格的适应、竞争实现群落的共生与稳定。目前,城市森林在我国还处于起步阶段,森林绿地的近自然配置应该大力提倡。首先要以地带性植被为样板进行模拟,选择合适的建群种;同时要减少对树木个体、群落的过渡人工干扰。上海在城市森林建设改造中采用宫协造林法来模拟地带性森林植被,也是一种有益的尝试。
4.2.2 融合传统园林中植物配置方法
充分吸收传统园林植物配置中模拟自然的方法,师法自然,经过艺术加工来提升植物景观的观赏价值,在充分发挥群落生态功能的同时尽可能创造社会效益。