鄭思俊 張 浪* 謝 倩 李曉嬌 羅玉蘭 舒婷婷 路岳瑋 黃建榮

（1.上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海城市困難立地綠化工程技術(shù)研究中心，國家林業(yè)和草原局城市困難立地綠化造林國家創(chuàng)新聯(lián)盟，城市困難立地生態(tài)園林國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200232；2.上海上房園藝有限公司，上海 201114）

城市轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期，風(fēng)景園林營(yíng)建不可避免面臨多種類型城市困難立地的逆境脅迫，抗逆植物篩選和逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)應(yīng)用是科學(xué)有效的解決途徑。以第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會(huì)“徐州—上合友好園”為例，在展園設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中，通過城市困難立地主要逆境脅迫類型分析，針對(duì)上合組織成員國和中國徐州主要城市困難立地逆境脅迫類型，開展城市困難立地逆境脅迫展示、抗逆植物篩選和逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)應(yīng)用，以推廣“生態(tài)技術(shù)讓風(fēng)景園林無所不能”的理念。針對(duì)上合八國和中國徐州城市綠化面臨的鹽堿地、土層瘠薄崗地、山坡地、城鎮(zhèn)搬遷地等典型城市困難立地干旱、缺素、污染物等脅迫類型，“徐州—上合友好園”主要篩選了包括豆科、錦葵科等20種抗逆植物，并應(yīng)用固體廢棄物利用、植物抗性提升等9種逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)，有力支撐“徐州—上合友好園”家園景觀建設(shè)與生態(tài)修復(fù)展示。

脅迫；抗逆植物；城市困難立地；上合組織；展覽園

所有不利于植物存活和生長(zhǎng)的環(huán)境因素，統(tǒng)稱逆境，又稱脅迫（environment stress）。例如干旱脅迫（drought stress）、洪澇脅迫（flood stress）、低溫脅迫（low temperature stress）、高溫脅迫（high temperature stress）、鹽堿脅迫（saline stress）、輻射脅迫（light stress）、病害脅迫（disease stress）、污染物脅迫（pollutant stress）、CO2脅迫（CO2stress）、缺素脅迫（element deficiency stress）等[1-7]，以上脅迫內(nèi)容以單一出現(xiàn)或者多種脅迫并存出現(xiàn)，植物在逆境中會(huì)產(chǎn)生形態(tài)和生理方面的特異性反應(yīng)，逆境中也生長(zhǎng)一些特異適應(yīng)性極強(qiáng)的抗逆植物，而逆境也可以通過生態(tài)技術(shù)手段加以改造利用[5]。目前，逆境研究主要圍繞逆境脅迫對(duì)植物的影響效應(yīng)與機(jī)理研究以及抗逆植物篩選與功能提升研究?jī)蓚€(gè)方面，而對(duì)于逆境修復(fù)或改造研究則相對(duì)較少[3-9]。其中，抗逆植物研究主要集中于植物在上述脅迫之下在光合作用、養(yǎng)分代謝、蛋白質(zhì)合成、水分狀況、激素代謝以及呼吸作用等方面產(chǎn)生的生理生化變化，同時(shí)也有針對(duì)植物根系、葉片、氣孔等敏感部位和結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化研究[8-11]。上述研究也形成了提高植物抗逆性方面的技術(shù)成果，有力支撐了困難立地生態(tài)修復(fù)、退化植被恢復(fù)以及經(jīng)濟(jì)作物與園藝植物培育與生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)嵺`工作[12-13]，同時(shí)上述研究和技術(shù)成果也已逐步應(yīng)用于園林綠化領(lǐng)域[14-16]。

城市困難立地（Challenging urban site，CUS）的概念廣義是指城市區(qū)域環(huán)境中，不能滿足地帶性植被主要物種正常生長(zhǎng)所需立地條件的場(chǎng)地空間的總稱。狹義而言，是指受人為因素干擾后，城市所在區(qū)域地帶性植被主要物種適生條件退化的立地總稱[17-18]。因此，城市困難立地一定意義上是單種或多種逆境類型在城市區(qū)域生態(tài)建設(shè)場(chǎng)地上的集中和具體表現(xiàn)（表1）。由于所處的地理環(huán)境和發(fā)展階段的不同，不同城市在不同階段均會(huì)出現(xiàn)不同類型的典型城市困難立地，如沿海城市的鹽堿地、山地城市的土層瘠薄崗地，內(nèi)陸城市的沙（荒）漠地等自然型城市困難立地，同時(shí)也有城市建設(shè)發(fā)展普遍出現(xiàn)的城鎮(zhèn)搬遷地、垃圾填埋場(chǎng)和立體綠化空間等城市困難立地[19]。

表1 城市困難立地的脅迫類型Tab. 1 The environment stress of CUS

在生態(tài)文明建設(shè)背景下，國土綠化、園林營(yíng)建、森林營(yíng)造、生態(tài)恢復(fù)等生態(tài)建設(shè)過程面臨復(fù)雜多樣的逆境脅迫問題，這也是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步提升的主要制約。因此，在快速城市化發(fā)展和城市更新發(fā)展等階段城市風(fēng)景園林營(yíng)建、城市森林營(yíng)造等將不可避免面臨多種城市困難立地逆境的制約。因而，抗逆植物篩選應(yīng)用和逆境修復(fù)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用兩方面研究愈顯重要，一方面是適應(yīng)逆境，即篩選抗逆植物并提升其抗逆性，另一方面是改造逆境，即應(yīng)用工程技術(shù)使大多數(shù)植物可定植生長(zhǎng)與發(fā)育，而上述兩種技術(shù)途徑均屬生態(tài)技術(shù)范疇，也呈現(xiàn)出相互依賴、相互限制、相互影響的對(duì)立統(tǒng)一的有機(jī)關(guān)系[20]。

本文以第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會(huì)（以下簡(jiǎn)稱徐州園博會(huì)）“徐州—上合友好園”為例，深入分析上海合作組織（以下簡(jiǎn)稱上合組織）成員國和中國徐州開展生態(tài)建設(shè)和“家園”建設(shè)所面臨的城市困難立地逆境，依據(jù)本屆園博會(huì)“新理念、新技術(shù)、新成果”建設(shè)要求，深刻分析闡述“徐州—上合友好園”（以下簡(jiǎn)稱上合園）展園設(shè)計(jì)建設(shè)中的城市困難立地逆境展示、抗逆植物應(yīng)用和逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)應(yīng)用三方面立意與實(shí)踐，以推廣城市更新背景下“生態(tài)技術(shù)讓風(fēng)景園林無所不能”的理念。

1 “徐州—上合友好園”設(shè)計(jì)建設(shè)背景

1.1 上合組織成員國城市困難立地逆境分析

上合組織是世界上幅員最廣、人口最多的綜合性區(qū)域合作組織，在增強(qiáng)成員國政治互信和凝聚力、深化各領(lǐng)域全方位合作、為各國人民謀利益、維護(hù)地區(qū)及世界和平穩(wěn)定、促進(jìn)發(fā)展繁榮等方面發(fā)揮著重要作用。目前，主要包括哈薩克斯坦、中國、吉爾吉斯斯坦、俄羅斯、塔吉克斯坦、烏茲別克斯坦、巴基斯坦、印度在內(nèi)共8個(gè)成員國。

上合組織8個(gè)成員國家多高原山地與荒原沙漠地貌，均存在極端氣候問題，逆境脅迫類型多樣，但也存在干旱、高溫、低溫、缺素等共性逆境脅迫問題（表2）。在城市困難立地逆境脅迫背景下開展生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及人居環(huán)境質(zhì)量提升是8個(gè)成員國的共同問題，因此上合園逆境展示與生態(tài)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)考慮上合組織成員國的城市困難立地逆境類型。

表2 上合組織成員國的主要城市困難立地及其脅迫類型Tab. 2 Major CUS and their environment stress types in SCO members

1.2 “徐州—上合友好園”概述

2020年上合組織（徐州）地方區(qū)域合作交流會(huì)在江蘇省徐州市召開，會(huì)上宣布正式啟動(dòng)第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會(huì)園博園（以下簡(jiǎn)稱徐州園博園）國際園核心展園上合園建設(shè)工作[21]。依據(jù)徐州園博園總體規(guī)劃，上合園位于徐州園博園國際園區(qū)游客中心以東，占地面積為2 032 m2，場(chǎng)地標(biāo)高72～79 m，整體呈東北高西南低的地勢(shì)特征。現(xiàn)狀場(chǎng)地為石灰?guī)r地形，土壤發(fā)育程度較低，存在土層薄、結(jié)構(gòu)差、養(yǎng)分缺失、保水保肥能力低等問題。土壤pH8.27，電導(dǎo)率123.45 μS/cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量?jī)H為0.81%（圖1）。

圖1 “徐州—上合友好園”建設(shè)場(chǎng)地現(xiàn)狀Fig. 1 Construction site of“Xuzhou - SCO Friendship Garden”

上合園是集中展示上合組織精神及其成員國特色風(fēng)貌以及國內(nèi)外“家園”建設(shè)中先進(jìn)生態(tài)技術(shù)的主題展園。展園以上合組織共商、共享、共建的宗旨精神為核心，以“和合”文化為貴，以東方傳統(tǒng)“太極”融合西方“莫比烏斯”為形，以“上合之美、美美與共”為設(shè)計(jì)源頭，構(gòu)建“一帶、一環(huán)、八園”的園林景觀，在園林景觀營(yíng)建過程中針對(duì)上合八國和徐州當(dāng)?shù)氐乩盹L(fēng)貌和主要逆境類型，創(chuàng)新應(yīng)用抗逆植物和逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)以支撐逆境中建“家園”的展會(huì)主題，并普及上合組織的精神理念，展示現(xiàn)代園林的藝術(shù)魅力，彰顯生態(tài)技術(shù)的科技力量。

由于徐州市地理區(qū)位、采煤歷史以及城市化進(jìn)程等因素，形成目前以城鎮(zhèn)搬遷地（采煤企業(yè)搬遷后）（圖2）、土層瘠薄崗地和山坡地（采石造成山體植被破壞）（圖3）以及垃圾填埋場(chǎng)等主要城市困難立地類型。其中，徐州長(zhǎng)達(dá)130年的采煤歷史，使徐州市70%山體受到嚴(yán)重破壞，遺留下了最多最廣的城市困難立地類型——采煤塌陷區(qū)城鎮(zhèn)搬遷地，如徐州潘安湖國家濕地公園前身為賈汪區(qū)最大的采煤塌陷區(qū)以及九里湖國家濕地公園等。同時(shí)，悠久的采石生產(chǎn)也造成大量山體植被破壞，遺留大量土層瘠薄崗地、山坡地，如金龍湖宕口公園、徐州五山公園等。本次徐州園博園選址的呂梁山景區(qū)前身也屬于采石宕口遺留的土層瘠薄崗地、山坡地城市困難立地類型。上述徐州兩種主要城市困難立地的園林營(yíng)建或森林營(yíng)造均面臨干旱、缺素、污染物等脅迫類型。因此，本屆園博會(huì)也提出將以往“園林綠化行業(yè)的國際性盛會(huì)” 的辦會(huì)理念轉(zhuǎn)型為“推動(dòng)形成綠色發(fā)展，綜合展示國內(nèi)外城市建設(shè)和城市發(fā)展新理念、新技術(shù)、新成果的國際性展會(huì)”。

圖2 徐州市典型城市困難立地——城鎮(zhèn)搬遷地金龍湖宕口Fig. 2 Typical CUS in Xuzhou: Urban relocation sites Jinlong Lake quarries

圖3 徐州市典型城市困難立地——徐州園博園建設(shè)場(chǎng)地土層瘠薄崗地、山坡地Fig. 3 Typical CUS in Xuzhou: Damaged mountain in Expo park construction site

1.3 城市困難立地逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)分類

不同逆境的脅迫因素存在較大差異，如單一的溫度、光照、水分、氣體污染、風(fēng)、土壤等脅迫因素，也包括多種脅迫復(fù)合的綜合型因素，如高溫干旱、缺素貧瘠等。因此，在選擇逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)逆境脅迫因素進(jìn)行生態(tài)技術(shù)分類，主要逆境脅迫分類因素包括溫、光、水、氣、土和綜合型，以利于更有針對(duì)性的應(yīng)用（表3）。

表3 基于脅迫因素的逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)分類Tab. 3 Classification of ecological techniques for environment stress restoration based on stress factors

2 “徐州—上合友好園”抗逆植物篩選與逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 逆境類型展示

基于上合組織成員國和徐州當(dāng)?shù)氐乩盹L(fēng)貌特色，選擇具有普遍性城鎮(zhèn)搬遷地（Urban Relocation Sites）、土層瘠薄崗地、山坡地（Damaged Mountain）、鹽堿地（Saline and Alkali Land）、垃圾填埋場(chǎng)（Sanitary Land fill Sites）、立體綠化空間（Green Building Planting Space）等五大城市困難立地逆境類型[17]進(jìn)行展示。

其中，城鎮(zhèn)搬遷地指工廠、住區(qū)等搬遷后直接用于綠地建設(shè)的場(chǎng)地[22]，主要修復(fù)植物包括蜈蚣草（Pteris vittata）（超富集）、美麗胡枝子（Lespedeza formosa）、高砂芙蓉（Pavonia hastata）、穗花牡荊（Vitex agnus—castus）、東南景天（Sedum alfredii）、 藍(lán)葉忍冬（Lonicera korolkowii）、木槿（Hibiscus syriacus）等；土層瘠薄崗地、山坡地指土層瘠薄、基本無植被覆蓋的崗崩地和陡坡地[23-24]，主要修復(fù)植物包括桑（Morus alba）、花木藍(lán)（Indigofera kirilowii）、鷹爪豆（Spartium junceum）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、紫花苜蓿（Medicago sativa）、地被月季（Rosa chinensis）、絡(luò)石（Trachelospermum jasminoides）等；鹽堿地指表層鹽堿聚集、僅耐鹽植物可以自然生長(zhǎng)的場(chǎng)地，主要修復(fù)植物包括檉柳（Tamarix chinensis）、海濱木槿（Hibiscus hamabo）、藍(lán)冰柏（Cupressus arizonicavar. glabra‘Blue Ice’）、大果榆（Ulmus macrocarpa）、白花泡桐（Paulownia fortunei）等；垃圾填埋場(chǎng)指垃圾填埋封場(chǎng)后用于綠化的場(chǎng)地[25-26]，主要修復(fù)植物包括華北香薷（Elsholtzia ciliata）、醉魚草（Buddleja lindleyana）、珍珠繡線菊（Spiraea thunbergii）、杭州鱗毛蕨（Dryopteris hangchowensis）、楸樹（Catalpa bungei）、旱柳（Salix matsudana）等；立體綠化空間指以建筑體或構(gòu)筑物的表面為載體，開展非占地空間綠化的場(chǎng)地[27-28]，主要修復(fù)植物包括云南黃素馨（Jasminum mesnyi）、紅萼苘麻（Abutilon megapotamicum）、賓果梅地蘭（Rosa）、金葉女貞（Ligustrum×vicaryi）、火焰南天竹（Nandina domestica）、佛甲草（Sedum lineare）等。

2.2 抗逆植物篩選

基于徐州當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件，設(shè)定抗逆植物篩選原則如下：（1）以植物主要抗逆性為首要條件，針對(duì)城市困難立地的脅迫類型篩選植物；（2）以可自然更新的木本植物和多年生草本植物為主要選擇對(duì)象；（3）以低維護(hù)、少管養(yǎng)且適應(yīng)徐州氣候條件的植物為主，最終選擇20種抗逆植物應(yīng)用于展園。其中，以豆科、錦葵科、木犀科、薔薇科植物為主（表4、圖4）。

表4 “徐州—上合友好園”主要抗逆植物應(yīng)用Tab.4 Main environment stress resistant plants of“Xuzhou-SCO Friendship Garden”

圖4 “徐州—上合友好園”城市困難立地類型與抗逆植物應(yīng)用布局圖Fig. 4 Layout of CUS types and application of environment stress resistant plants in“Xuzhou - SCO Friendship Garden”

2.3 逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)應(yīng)用

依據(jù)所展示主要城市困難立地及其逆境類型分析和生態(tài)技術(shù)分類，最終針對(duì)五大典型城市困難立地逆境，以應(yīng)對(duì)綜合型脅迫因子為主選擇9種逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用與布局（表5、圖5）。

表5 “徐州—上合友好園”主要生態(tài)修復(fù)技術(shù)介紹Tab. 5 Main ecological techniques for environment stress restoration of“Xuzhou - SCO Friendship Garden”

圖5 “徐州—上合友好園”逆境修復(fù)生態(tài)技術(shù)布局圖Fig. 5 Layout of ecological techniques for environment stress restoration in“Xuzhou - SCO Friendship Garden”

3 結(jié)語與展望

徐州園博會(huì)提出“推動(dòng)形成綠色發(fā)展，綜合展示國內(nèi)外城市建設(shè)和城市發(fā)展新理念、新技術(shù)、新成果的國際性展會(huì)”全新辦會(huì)理念，深刻體現(xiàn)中國城市發(fā)展向生態(tài)可持續(xù)轉(zhuǎn)變的現(xiàn)實(shí)，生態(tài)可持續(xù)發(fā)展也是世界主要城市的發(fā)展主流趨勢(shì)。上合園作為本屆園博會(huì)國際園區(qū)的核心園，在展覽園設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中秉承上述理念，通過充分應(yīng)用設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和建設(shè)團(tuán)隊(duì)有關(guān)城市困難立地逆境修復(fù)方面的新理念、新技術(shù)和新成果，深刻體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)于風(fēng)景園林營(yíng)建的支撐作用。城市轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期，風(fēng)景園林營(yíng)建不可避免面臨多種類型城市困難立地問題，生態(tài)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用將是應(yīng)對(duì)上述問題的科學(xué)有效手段。