城市生態園林建筑的綠化設計及對生態環境污染的改善研究

張太芳 周群會

摘要：建設城市生態園林可以有效改善城市的生態環境污染現狀。提出城市生態園林建筑的綠化設計及其對生態環境污染的改善研究方法，首先分析了目前城市生態園林建筑綠化設計中存在的問題，包括生命周期短、能耗高、碳匯能力低、碳成本高。遵循延長生命周期、減少能耗、增強碳匯功能、減少碳排放的設計原則，通過景觀場地和植物選材兩方面設計城市生態園林建筑綠化，并研究了城市生態園林對生態環境污染的改善作用，包括凈化水污染、修復土壤污染、減噪、降塵吸附、調節氣候和平衡生態環境等。

關鍵詞：城市生態園林；綠化設計；碳匯功能；生態環境；低碳理念

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：A

前言

人類在不斷發展過程中創建了城市，在工業化發展的推動下，十八世紀之后一些工業化國家也開始發展城市。城市存在多方面的效應：城市化可以推動社會和經濟的發展，提高了利用公共資源的效率，包括土地資源和能源資源等，并推動了社會服務的進步，教育行業的發展，并且增加了就業機會。生態環境在城市化發展過程中受到了一定程度的破壞：在城市人口不斷增多的背景下，逐漸凸顯出了衛生滯后、住房緊張、綠地減少、交通擁擠等社會問題；化石燃料和淡水資源急劇減少，且降低了生物多樣性，過分開發耕地；生態環境的破壞改變了原有的城市氣候，產生大量的固體廢棄物，噪聲污染、空氣污染和水資源污染嚴重。

在城市建設過程中上述問題的出現制約了城市發展的腳步。在可持續發展的背景下，加強城市生態園林建設成為目前研究的熱點課題。

1城市生態園林目前存在的問題

1.1生命周期短

風格化是大部分設計師設計園林所追求的，在國際時尚的影響下開始追求多種流行元素。

在長期的文化積累和沉淀下不同國家、地區和民族具有獨特的風格。一些風格無法融人周圍的環境中，與社會發展步伐不一致，降低了生命周期。當流行元素不再流行時，這些表面化和風格化的園林就會被改造，不僅增加了碳排放量，而且浪費了大量的資源。

1.2能耗高

設計場地的自然資源和實際情況是設計師設計園林時需要考慮的因素，但一些設計師在規劃設計園林時并不考慮上述因素，只是熱衷于個人化的作品，增加了園林建筑的能耗。在園林設計過程中使用硬質鋪裝施工原有路網，導致雨水不能滲入土壤，隔絕了土壤日常的呼吸，加重了生態系統的負擔。

1.3碳匯能力低

園林中存在的綠色植物存在碳匯能力的問題，但目前大部分城市生態園林只注重綠化率，不注重植物配置，植物過于單調會降低植物群落的整體穩定性，病蟲害在此條件下的發生概率較高，降低了園林的碳匯能力。

一些園林通過密植設計增加綠化率，植物在密植情況下的生長空間較小，在長期的壓迫下會導致植物死亡，浪費資源。

植物的健康生長需要適應的條件，目前有部分園林在植物選擇過程中不考慮氣候寒暖和地域差異，只考慮園林特色和風格化，將不適合本土的樹種設計在園林中，不僅增加了養護植物的成本，同時無法改善城市的生態環境，而且選取其他地區的植物不僅破壞了源地的生態環境，同時長距離的交通運輸也消耗了大量的能量。

1.4碳成本高

“檔次”描述的是在城市生態園林建筑設計過程中追求景觀品味和質量，但“檔次”在一些園林建筑綠化設計過程中逐漸被曲解，一些園林設計師認為豪華、氣派和宏大就是檔次。在園林建筑綠化設計過程中只強調綠化造型的規模、新奇、尺度，不考慮服務對象、地域環境、使用功能和環境條件。

2城市生態園林建筑綠化設計

2.1設計原則

為了遵循可持續發展原則，在低碳理念下設計城市生態園林建筑綠化。

2.1.1延長生命周期

經大量的實踐驗證，園林與地理、科學技術水平、歷史和文化藝術特征之間存在密切的聯系，與人們的生活方式和社會生產方式也存在關聯，城市生態園林建筑的綠化設計直接體現了社會與時代的審美價值取向、技術發展方向和需求。

在城市生態園林建筑綠化設計中應該重點突出當地的生態特點和自然環境，充分利用地理地勢突出景觀特性，凸顯出城市生態園林建筑綠化的自然美感。

通過設計靈活性高、生態友好型的城市生態園林建筑綠化，在不斷變化的城市環境中降低并控制碳排放量。

2.1.2減少能耗

自然風景包括湖、山、河、丘陵、江、草原等多種類型的景觀。只需要在上述自然風景中加入一點潤色和點綴就可以形成優美的風景。

在設計城市生態園林建筑綠化過程中不需要大規模的改造山水地形，通過分析基礎地形的特色，借助自然條件設計園林綠化，最大程度的保留原始的地表機理和地形構造，在低碳環保的前提下減少消耗的材料和人力，實現改善環境的同時美化生態環境。

2.1.3增強碳匯功能

植物固碳能力是生態園林建筑綠化設計時需要考慮的重要因素之一，需要形成優勢互補的趨勢，提高植物群落在城市生態園林中的固碳能力。

固碳釋氧能力是生態園林綠化選擇植物考慮的因素之一，選取能力強的鄉土植物以增加固碳效益，選取鄉土植物可以降低遠距離運輸產生的碳排放量，鄉土植物更適合于本地園林的生長環境，可以減少后期維護所需的財力和能耗。合理的配置植物在城市生態園林中的群落結構和分布結構，可以為植物提供更好的生長環境，最大化地提高城市生態園林的固碳釋氧能力。

2.1.4減少碳排放

在園林主體和總體規劃的基礎上設計并布置生態園林建筑，在設計過程中應該遵循空間協調一致性原則，包括環境、植物和山水，其次需要考慮造型和選址。

選取低碳材料避免對生態環境產生影響，選取材料時不要追求以稀為貴，重點凸顯出人文特色。

沼氣、太陽能、生物質能、風能和水能等可以重復利用或可以得到補充的能源屬于可再生能源。中國國土面積廣闊，可以充分挖掘可再生能源，并將其應用于生態園林建筑的綠化設計中，以降低能源消耗。

2.2綠化設計

植物是構成城市生態園林建筑綠化的主要組成部分，園林因為綠化的存在充滿活力，地被植物、灌木和喬木等植物是大部分生態園林中常出現的景觀素材，植物可以吸收環境空氣中存在的二氧化碳，碳匯能力較強，因此在設計園林綠化時，主要考慮植物的碳匯能力。碳匯能力描述的是植物吸收空氣中存在的二氧化氮并將其清除的整個過程。因此在設計生態園林建筑綠化時，設計師應該先去了解植物日常的生態習性以及在正常環境中的生長特征，在此基礎上再去設計植物配置和布局，使植物融人到園林環境中，將碳匯效益最大化作為目標，搭配喬灌草的種群群落。

2.2.1景觀場地

勘察和調研園林的土壤質量和地形現狀是設計植物景觀的前提工作。如果園林土壤的營養物質較為豐富，場地地形良好，具有穩定的生態系統，就可以直接設計和種植植物，植物在良好的環境中可以穩定的生長。針對一些自然環境、土壤破壞嚴重的化工業、垃圾填埋場附近的場地，需要先展開處理再進行植物設計和種植。無論是以上那種條件，都需要最大可能地減少人為干擾。

2.2.1.1土壤營養成分

植物存活和生長的基礎是土壤，土壤會為植物提供營養和水分，土壤也可以通過植物得到改善和凈化，因此土壤和植物之間密不可分，互相作用。在原有自然植物資源和地形地貌特征的基礎上設計植物景觀，避免改變土壤原始的生態結構，保護其自然屬性。植物在表層土壤養分和微生物的滋養下生長，因此需要重點保護表層土。當地的表層土早已經適應當地的生物群落、氣候條件和自然狀況。設計城市生態園林建筑綠化時保護表層土屬于首要問題。對園林場地整理時，需要統一轉移并保護表層土，在上述處理過程中盡量避免擠壓土壤團粒結構。

2.2.1.2處理雜草

植物周圍會長出大量的雜草，在生長過程中雜草會搶奪植物的水分和營養物質，導致植物缺少養分，嚴重情況下會導致植物死亡。因此需要定期的清理生態園林中的雜草。目前清理雜草主要分為以下兩種方式：

（1）化學方法：將化學試劑滲入土壤中清理雜草，這種方式不僅會對環境產生污染，同時會破壞土壤原本的養分結構；

（2）人工方法：這種方法清理度較差，且時間成本和人工成本較高。

以上兩種除草方法均存在缺點，因此應該選取無污染、高效、低碳的方式清除園區內的雜草，選擇陽光照射強度高的一天，將雜草用地膜包住，通過高溫的陽光直射灼殺雜草，這種方式不會污染土壤而且會保護土壤中原有的養分，死后的雜草會發生腐化成為土壤中的有機肥料，滋養植物生長。

2.2.2植物選材

園區碳匯能力的強弱由選擇的植物材料決定。設計者應該綜合考慮植物的養護方法、固碳能力和生態習性，選擇具有良好生態效益、高適應能力和低成本的植物，提高城市生態園林固碳釋氧能力的關鍵是植物種植配置和因地制宜。

2.2.2.1固碳能力

根據固碳釋氧能力選擇園區種植植物，不同植物的固碳釋氧能力見表1。

經調查發現，灌木具有固碳周期短、生長速度快、固碳能力一般和生命周期短的特點，喬木具有固碳周期長、生命周期長和生長速度慢的特點。常綠灌木的碳匯能力通常優于落葉喬木優于常綠喬木，與上述植物相比，落葉灌木在群落中的碳匯能力差；對比固碳能力發現，藤本植物劣于灌木，針葉樹劣于闊葉樹。在城市生態園林建筑綠化設計過程中選擇的植物要具有生長速度快、固碳周期長和固碳能力強等優點。

2.2.2.2鄉土樹種

鄉土樹種具有打理方便、存活率高和抗性好的優點，將鄉土植物配置在園林綠化中可以形成具有當地特色的園林景觀，同時可以避免浪費、降低能耗。選擇外地植物設計本地綠化，需要經過運輸和起挖捆綁等步驟，上述過程會增加能量的消耗，與此同時外來樹種需要適應當地的自然環境，包括水分、溫度和土壤等，如果無法適應則不易成活或長勢不良，增加了后期的維護成本。選取鄉土樹種可以避免上述問題，實現低碳可持續發展的同時增加了城市生態園林的整體生命周期。

2.2.2.3成本因素

為了吸引游客，突出主體，大部分城市生態園林通常南樹北植、孤植特型樹。但特型樹大部分都為珍貴樹種，具有存活率低和生長緩慢等特點。與北方地區相比，南方地區的植物種類多、氣候條件好，因此北方地區的生態園林為吸引游客會引進并種植南方植物，為了使植物存活、生長，需要定期養護，增加了成本，但南方植物不適合北方氣候，大多遷移的植物最終都會死亡。因此在城市生態園林建筑綠化設計過程中，可以選擇小喬木設計景觀，增加了固碳能力的同時節省了一大部分的成本。

3城市生態園林對生態環境污染的改善

3.1凈化水污染

在降溫和增加空氣濕度等方面水體具有明顯作用，且這種作用隨著水面積的增大而增強。園林內綠化可以改善局部小氣候。在自然生態系統中，水屬于一種具有轉化性和動態性的因素，水在自然界中的循環見圖1。

如圖1所示，地球上的水從地表蒸發，凝結成云，降雨落到地表后，或流人江、河、湖、海、水庫等，或滲入地層，或蒸發進入大氣，如此循環往復，形成了大自然的水的循環。經調查發現，一些城市生態園林中的植物具有較強的富集能力，可以富集土壤和水體中存在的有毒物質，有毒物質在植物內部可以轉變為無毒物質。

因此具有轉化能力和富集能力的植物在城市生態園林中可以凈化水體，改善水環境。金魚藻、蘆葦、浮萍和水蔥等植物都具有較強的吸附能力，且常用在生態園林水體綠化景觀的設計中，經調查發現，蘆葦可以吸附的化合物高達二十多種，具有較強的吸附功能，水蔥的滅菌能力較高。臭椿、銀杏和女貞等植物可以吸附大氣中存在的污染物，降低大氣污染程度，將其設計在生態園林綠化中可以保持水體環境，減少污染率。

3.2土壤修復作用

重金屬對土壤環境和肥力會產生較大的危害，該污染源會造成土壤污染。在城市生態園林內合理布局具有重金屬吸收能力的植物，構成土壤修復系統。

根據園林的污染程度、土壤結構特點選擇需要種植的植物，達到預期的修復效果。選擇吸收重金屬的植物時，可以將污染物積累率作為選擇標準，在合理布局和搭配植物的前提下，大量吸附土壤中存在的重金屬元素，可通過干燥處理技術處理吸收了重金屬元素的植物，回收重金屬物質，并再次在園區內種植具備吸附能力的綠化植物。根據上述措施，實現了土壤中重金屬元素的吸附，并對吸附了重金屬元素的植物進行了處理，實現了重金屬元素的回收處理，保證了土壤重金屬去除的可靠性，從而有效改善土壤環境，清除園區土壤內存在的重金屬。

3.3減噪作用

植物的減噪能力與其外部形態有關，研究表明，葉子重疊排列且健壯的植物具有較強的減噪能力，樹冠偏低、分枝的樹種也可以有效治理噪聲污染。茂盛的樹枝和葉子就像一道隔音屏障，在聲波穿過它們的時候，葉子會吸收一些能量，從而降低噪音，這也是為什么它們能夠起到很好的降噪作用。削弱噪聲的功能會隨著樹木的種類、高度、層次多少而變化，不同種類的樹木的樹枝和樹葉的密度有很大的差異，從而會對削弱噪聲的效果產生影響。低頻噪聲和高頻噪聲都會對人體產生較大的危害，城市生態園林可有效吸收這部分噪聲。在城市生態園林中密植葉子重疊排列且健壯的植物，可以提高降噪效果，充分發揮植物的降噪作用，因此可以通過修剪，將園林綠化植物轉變為“綠墻”，吸附并隔絕城市中的噪聲。

3.4降塵吸附作用

在城市大氣污染中，生態園林植物在降塵方面的作用主要體現在：植被對粉塵的阻滯作用主要表現為對粉塵的吸附、吸附和滯留作用。其實，葉子越大，表面越粗糙，就越容易吸收灰塵。風速在樹木的遮擋下會有所降低，同時會遮擋風中攜帶的顆粒和灰塵。被遮擋的顆粒和灰塵會落到園區的地面上。樹木表面不光滑的葉子落在地面上會吸附一定的顆粒和灰塵，達到凈化大氣環境的作用。經調查發現，圓柏、核桃和沙棗等樹種的吸附灰塵、降塵能力較強。

園林植物同時可以吸附空氣中存在的二氧化碳和有毒氣體，凈化大氣環境。有毒氣體被一些植物吸收后會轉變為無毒物質。

3.5其他作用

3.5.1調節園林氣候

在一定程度上，大面積的植被可以調節局部氣候，在酷暑時期，大面積的植被和綠地可以有效調節溫度，降低中暑幾率，因為在夏天，綠地內的氣溫較非綠地要低3℃～5℃，這一點在樹林中或者在茂盛的行道樹下尤為明顯。甚至在沒有樹的草坪上，氣溫也要低于裸露的地面。在嚴寒時期，植物可以抵擋嚴寒侵襲。熱島效應在城市化進程不斷推進的背景下發生的概率升高，通過建設城市生態園林可以消除熱島效應，增強居民的舒適性，調節城市氣候。

3.5.2平衡生態環境

園林的物種多樣性可以通過培育園林植物得以提高，平衡城市的生物環境。在城市生態園林中，生物與植物互相促進，動物為植物的生長提供養料，植物為動物提供食物和生存空間。

4結語

中國對生態建設的重視程度隨著生態環境問題的加劇不斷提高。城市開始大規模的建設生態園林，以此平衡城市生態系統。設計城市生態園林綠化時，設計師應該充分了解環境保護與園林建設之間的關系。在低碳理念下設計城市生態園林建筑綠化。全面分析景觀場地，考慮土壤營養成分，并對雜草進行處理；在植物選材方面，要選擇固碳能力強的植物，多選用鄉土樹種，同時還要考慮成本因素。合理選擇園林綠化植物，通過科學布局園林植物，形成生態修復系統，根據城市生態園林凈化水污染、修復土壤、減噪、降塵吸附、調節園林氣候、平衡生態環境的作用，提升城市生態園林對生態環境污染的治理作用，及時發現并處理環境污染問題，改善城市生態環境污染情況。