近年来,我国城市化快速推进,城市规模不断扩大。2014年,西咸新区作为国家级新区正式成立,对于创新城市发展方式、深入实施西部大开发战略具有重要意义[2]。然而,快速的城市扩张也带来了大量例如水资源短缺,生物多样性降低,生态环境破碎化,城市内涝等生态问题[3]。同时,随着社会发展,城市居民不仅对美好的城市生态环境有需求,对于城市绿色空间的美观性、地域特色性以及文化性也有了强烈的需求。因此,在城市建设中,对于绿地景观设计提出的不仅是城市特色的审美要求,更是城市的生态要求,功能性需求和文化诉求。相比于自然环境,城市中的生境绿地更加碎片化,存在大量的小斑块绿地,成为城市生境网络体系的重要组成部分,是保护城市生物多样性的重要空间,同时具有更加丰富的生境异质性[3]。如何利用这些特征,高效且经济地满足城市绿地的生态功能和景观活动需求,是亟待解决的设计研究问题。针对以上背景,本文对生境营造与人工地被植物群落组构设计的相关理论与方法进行综合研究,基于小尺度绿地生境网络构建研究,对西咸新区建成环境生境因子和地被植物群落组构进行调查与实验研究,提出“人工生境岛”设计模式。“人工生境岛”是一种基于生境营造理论,将场地生境和稳定优质植物群落相融合的景观设计。它在城市小尺度生境网络构建中,是基于场地设计的一种小型生态斑块转化为人工景观设计的产物。它具有清晰的边界,结合不同场地生境特征有多种类型,可以满足生境斑块的异质性条件;并且它有多种可供选择的植物群落与指示物种模式,能灵活增加城市生物多样性及生态连接度。同时它结合多尺度、多形态的人工构筑物作为“植物群落”的载体,为植物群落景观介入城市公共空间搭建桥梁,有效提高建成环境景观的观赏价值。由于它运用稳定优质的乡土植物群落,不仅有良好的地域景观特色,其管理维护成本也更为低廉。此外,“人工生境岛”提供了一种城市小尺度空间中兼具观赏性与实验价值的新型实验方式,更利于进行人工地被植物群落组构的研究。本论文基于生境营造理论,对影响“人工生境岛”设计模式的城市生境因子、人工地被植物群落组构和景观设计营造等相关原理进行了详细的阐述,构建“人工生境岛”设计理论框架。针对“人工生境岛”生境布局、平面形态与尺寸、界面与立面、地被植物群落组构模式和土壤评估与改良这五方面分别提炼总结出相应的设计方法。由于生态设计实践研究的抗解性和复杂性,使得实验性研究成为推动此类研究的重要手段。因此,本研究以西咸新区两处圆形“人工生境岛”实验基地为例,论证了以上原理和方法对场地中的圆形“人工生境岛”设计的相关影响和意义,最终尝试提出5种针对西咸新区城市建成环境绿地特点的“人工生境岛”设计模式,每种设计模式适宜于一类绿地和其典型生境类型,可在城市建成环境中选用,并总结“人工生境岛”设计营建和管理维护的基本流程,最后运用层次分析法对“人工生境岛”进行综合评估,验证其应用功能价值。

西北地区城市生态建设面临着自然资源有限、生态环境脆弱及城市化发展带来的严峻挑战,探究适宜西北地区本土的城市绿地建设方法势在必行。据此,课题组提出了生境营造理念,将城市建成环境中的“生境+植物群落”与场地设计相结合,通过实验研究多种植物群落设计模式,实现城市小尺度绿地中多样生境资源的有效利用。本文研究人工干预下自生地被植物群落的设计模式,该模式利用建成环境中具有生态价值的自生地被植物进行群落组构,促进城市植物种植的多样化,提高城市绿地生态功能,在城市生态修复及临时绿地建设中,有较大的应用潜力。本研究结合植被生态学、群落生态学、数量生态学、植物群落景观设计理论,运用文献分析、实地调查、实验观测的研究方法,主要研究内容及结论如下:首先,基于生态学“CSR植物生存策略理论”中生境因子的分类方法和划分的四种生境类型,对西安城市建成环境中自生地被植物群落进行调查,研究建成环境低干扰低压力、低干扰高压力、高干扰低压力、高干扰高压力生境的生境特征及对应的绿地类型,提出自生地被植物群落在四种生境中的群落组成和群落外貌特征。其次,总结建成环境中自生地被植物群落存在的关键问题,论述人工干预的原因及选择人工补种作为主要人工干预方法的优点,并通过西安建筑科技大学南门花园一块次生裸地中进行的持续性实验观测研究,分析人工干预下自生地被植物群落设计模式的可行性,归纳该模式植物群落的组构特征。再次,提炼人工干预下自生地被植物群落设计模式的基本流程,提出在城市建成环境不同生境条件下共11种人工干预自生地被植物群落组构模式及建议物种、管理维护方法。最后,提出该设计模式下植物群落的功能及适用场地,并通过具体案例进行设计应用。本研究为利用城市建成环境中的自生地被植物提供新的思路,对整个西北地区地被植物群落构建具有一定的理论指导意义,最终将为西北地区本土的城市绿地建设做出贡献。

快速城市化导致城市建成环境面临生态环境质量下降、生物多样性缺失、自然体验不足等多重挑战,地被植物群落是城市生态系统结构的重要组成部分,也是解决上述问题的重要途径。鉴于系统的地被植物群落设计与实施理论仍未形成,以实践问题为导向的地被植物群落设计实验研究方法仍未建立,无法设计营建出兼具生态功能与美学特征的、具有稳定性和抗入侵性的自组织群落,为探究城市建成环境地被植物群落设计模式,本文依次从理论、实验与设计实施三个层面开展研究。地被植物群落设计与实施理论研究以变量为纽带,从群落设计与群落生态学的关联与融合中提取设计实施变量、生态变量与评价变量构成变量体系。最终,在空间维度上,设计变量、生态变量、评价变量的相互关系构成地被植物群落设计理论框架;在时间维度上,实施变量、生态变量、评价变量的相互关系构成地被植物群落实施理论框架。通过实施变量与生态变量的关系提出地被植物群落多解设计模式。地被植物群落设计实验研究以设计与实施理论为依据,建立以观测变量、分析变量及评价变量之间的函数关系为核心的实验研究方法,从多解设计模式中选取代表性的地被植物群落组构设计模式和自生地被植物群落改良设计模式,在城市建成环境西安建筑科技大学校园开展实验实证研究。实验以设计模式探究的问题为导向,选择实验类型并将设计问题转换为变量代入实验中,在实验结果中分析设计变量与评价变量的关系,通过评价变量筛选成功的设计模式。地被植物群落模式设计方法与实施途径是对实验结果的进一步转化。从评价变量与设计变量对比关系中提取场地生境、平面布局、立面设计、物种搭配、地面覆盖等定性设计方法,基于评价变量的设计变量取值范围获得定量设计参数,通过评价变量筛选适宜城市建成环境不同生境类型的具体可选的设计模式,从中提取设计模式的物种比例、种植密度,从实验场地准备、建植与管理维护的经验与教训中总结两种模式的实施途径。本研究统合理论、实验与实践建立系统的地被植物群落设计实施理论框架与实验研究方法,从实验实证中获取两种模式的设计方法与实施途径,扩充了风景园林生态理论与研究方法,为地被植物群落设计与研究提供理论和实践指导。多样化的地被植物群落设计模式可以有效利用城市建成环境绿地空间与异质性生境条件,营造城市生境与生物多样性格局,塑造城市中的自然,提升城市人居环境质量。

生物滞留设施作为海绵城市建设中微观尺度构建的一种最佳的城市雨水管理设施,因其设计规模、布置和构造的灵活性及美观性而成为海绵城市中广泛分布且数量众多的设施类型。其中,植物的选择和合理设计是生物滞留设施功能发挥的关键,也是其提供更广泛生态系统服务功能的基础。本文提出生物滞留设施地被植物群落设计方法,旨在从风景园林植物种植设计角度探索生物滞留设施的多元生态系统服务功能,对海绵城市建设发展有积极意义。首先通过梳理生物滞留设施与地被植物的相互关系,总结生物滞留设施地被植物群落设计的相关生态学理论基础和方法,提出了生物滞留设施地被植物群落设计构想。其次,着重论述了针对生物滞留设施的功能需求和生境特点的地被植物选种和组构方法,涉及两个层面。第一,基于影响植物种植设计的角度将生物滞留设施划分为景观主导型、功能主导型和综合型生物滞留设施。并对沣西新城生物滞留设施地被植物采取分层随机抽样的方法在雨汛期进行连续三个月的调查研究,利用专家问询和层次分析法对常见的景观主导型和功能主导型地被植物品种进行了评价筛选,并总结其选种要点。第二,运用地被植物自然原型调研的方法,总结了西北地区地被植物群落设计的参数特征;并基于相关生态学理论基础从生物滞留设施功能和景观角度,阐述了地被植物的空间组构、时间组构和功能组构方法;提出了不同主导类型的地被植物群落组合方式。再通过在沣西新城中心绿廊的实验性研究,采用模拟生物滞留设施的“生境岛”模式,试验了3种地被植物群落组构类型。通过为期两年的数据观测和分析,对其稳定性进行评价筛选。最后,总结了生物滞留设施地被植物群落设计的程序,提出了针对沣西新城不同生物滞留设施类型的地被植物群落设计方法和组合方式,并在此基础上展望了其在西北地区其他城市海绵建设中的推广与应用前景。论文主要研究结论如下:（1）提出了海绵城市建设中生物滞留设施地被植物群落设计构想;（2）对沣西新城常见的50种生物滞留设施地被植物进行评价与筛选;（3）提炼出生物滞留设施地被植物群落设计的关键参数与4种不同主导类型的地被植物群落组合方式;（4）总结了生物滞留设施地被植物群落的设计流程、应用方法和推广途径。

随着城市人居环境营造标准的提高,城市绿地系统中的传统植物设计模式难以发挥生态效益。生境花园的植物群落设计方式为城市绿地系统的营造开辟了新途径。其营造模式有别于传统的城市花园,在植物景观设计中使用园艺植物与乡土植物搭配种植的方式充分提升植物群落多样性和植物物种多样性,并且能够激发动物物种多样性。这样的设计方式有效提升城市生态系统稳定性,同时以动植物多样性的景观效应唤醒城市居民沉睡的乡土回忆和对自然环境的渴望,是未来城市绿地系统生态建设的趋势,具有重要意义。现今国内外缺乏在实现生境花园生态价值的基础上去关注公众的态度和对植物景观的偏好研究。在生境花园的具体实践中不单要改善区域生态环境与提升生态效益,也应考虑公众的感受与偏好,以此促进生境花园的营造手段对景观的提升,从而达到生态效益与景观效益的双重结合。本文在梳理生境花园营造方式的基础上,以西安建筑科技大学南门花园为例,剖析其生境营造特色与公众对景观的偏好。首先对相关概念与学科理论做出界定,并系统论述了生境花园设计的原则与公共价值,并以此为基础梳理了生境花园的公众的感知影响因子,从三个层面归纳为植物景观感知影响因子、动物景观感知影响因子与其他硬质景观感知影响因子。其次,在梳理西安建筑科技大学南门花园的区位特征、使用现状以及场地各种生境条件的基础上,通过问卷调查和行为注记这两种社会调查方式研究人们对西安建筑科技大学南门花园生境营造的植物景观、动物景观与其他硬质景观的具体偏好结果。从宏观层面上调查人对与植物季相表现的景观偏好,从中观层面上调查人与植物种植区内植物群落之间的景观偏好,从微观层面上调查人们针对植物的颜色、质感、形态等特性对某一植物特性的偏好进行公众的景观偏好调查。从中发现了公众偏好趋势与花园内现存的相关问题,并将公众偏好从植物景观、动物景观与其他硬质景观三方面进行评价总结。最后,本文基于偏好评价体系提出了南门花园的生境营造优化策略,其中从植物景观感知、动物景观感知、其他硬质景观感知与不同向度人群感知这四个方向提出了具体的优化措施与建议。本文的研究通过对具体案例的解析不仅对南门花园提供了公众视角下的营造优化策略,并且从宏观层面对于气候环境特殊的西北地区城市绿地建设的生态化提供了更多解决问题的思路,为生境花园的景观营造提出可以借鉴的方法,最终希望能为优化西北地区人居环境做出贡献。

近年来,随着西北地区城市化建设的飞速发展,城市化进程带来的生态问题给西北地区城市绿地景观建设提出了更多生态方面的功能需要。建成环境生境营造方法是指针对西北地区城市生态环境的特点,通过场地设计手段改善影响植物群落生长的生态因子,人工营建适宜生物群落自然演替的场地生境条件。其中,土壤是场地生境条件中重要的直接影响因子,而地形作为城市绿地建设重要的设计要素,会对土壤因子产生影响,从而间接影响植物群落的生长。因此,寻找地形设计与植物群落种植设计之间的相互关系,探索地形设计对土壤环境条件的影响,开展基于生境营造理念的地形设计方法研究,是西北地区建成环境场地尺度生态设计研究“生境营造”所面对和需要解决的问题。本研究基于多学科的研究视角,总结了其他相关学科中关于地形对土壤环境影响的研究成果,构建研究的理论模型基础,运用实地调研与测试、实验室定量分析与软件分析等方法,探究地形设计对地形空间表面土壤环境以及适生植物种类的影响,最终尝试提出了通过地形设计为不同陆上植物类型创造适宜生境条件的生境营造地形设计方法及设计流程。主要研究内容与结论如下:首先,基于多学科视角,通过对地形因子影响下土壤环境的空间异质性分布的相关研究成果进行梳理,总结了地形因子对土壤环境影响的具体内容及方式。然后,基于“场地生境分区”的基础理论与成果,构建了土壤水分及土壤容重影响下的生境类型划分及评价方式,作为调查研究的基础理论模型。其次,通过对西安城市绿地地形实地调研测试的数据分析与植被现状分析,验证了地形坡度、坡位、坡面形态、坡向会对城市绿地地形空间表面土壤水分、土壤容重产生影响,并通过场地生境类型划分的方法分析了其影响情况。基于此总结出四种城市绿地地形常见的土壤因子生境类型——“土壤水分适宜-土体偏紧区”、“土壤水分偏湿-土体偏紧区”、“土壤水分适宜-土体紧实区”和“土壤水分轻旱-土体紧实区”,分别对每种生境类型进行了阐述,并针对每种生境类型提出相应的地形设计方法。最后,结合实践应用的角度提出生境营造地形设计流程:场地土壤因子调查与评价、场地土壤因子生境类型划分、场地土壤资源的保护利用与优化改良、地形优化布局与生境营造、生境分区与植物群落组构、场地可持续管理与连续性设计。

21世纪以来,我国国民经济不断提升,城市化进展飞快,大量的用地被规划为建设用地,自然绿地不断被侵占,自然生境逐步丧失,城市生态环境每况愈下。然而,人们对绿地的需求不断增加,但能够发挥生态效能的绿地却越来越少,与之相适应的具有一定系统性的绿地设计方法仍存在不足。同时,鉴于街区这一载体在城市空间结构中能够起到承上启下的作用,并且具有典型性与可复制性。因此本文进行街区单元绿地结构模式研究,旨在提出具有生境多样性的街区单元绿地结构模式,增加街区单元绿地的生态效益,从而改善人们的生活环境,提升城市生物多样性水平。本研究基于景观生态学、生物多样性理论等相关理论,通过文献研究、计算机模拟、实地调研、归纳总结以及对比分析等方法,以绿地结构与绿地质量两方面为切入点进行研究。首先梳理总结出西安地区常见绿地结构模式,其次建立场地生境条件评价模型,通过实地调研并对场地的生境条件进行评价,寻找生境条件与绿地结构之间的耦合关系。在此基础上,总结出绿地斑块与绿地廊道的优化方法并且提炼出生境多样性设计模式要点以及生境绿地斑块布局原则,最终推演出街区单元绿地结构的理想模式;进而对具体案例进行绿地优化并通过计算机软件对其结果进行模拟,验证绿地结构理想模式的可行以及优化效果。主要研究内容与结论如下:1、街区单元绿地结构模式研究:首先运用Envi以及易康等软件对西安地区遥感影像图进行解译,提取街区单元绿地信息,最终总结出4类街区类型以及6类绿地结构模式。2、通过对已有研究成果中众多绿地评价因子的筛选,选出与本研究相关程度较高的评价因子,并运用AHP层次分析法建立绿地生境条件评价模型。在所选的13个评价指标中,其重要程度的排序为生境类型＞绿地连接度＞地形丰富度＞物种多样性＞绿地均匀度＞绿地可达程度＞绿地斑块数量＞绿地形状＞植物群落种植结构＞绿地率＞绿地斑块面积＞植物群落生长状况＞植物群落覆盖度。3、基于景观生态学等相关理论,提炼出5种绿地斑块优化方法以及3种绿地廊道优化方法,3个生境多样性设计模式要点以及生境绿地斑块布局原则。同时,推演出6种街区单元绿地结构理想模式,并选择具体街区单元进行绿地优化。最后通过Envi-met软件对优化后方案进行小气候环境模拟,验证绿地结构理想模式的可行性以及优化效果。最终结果表明,本研究所提炼的6种绿地结构理想模式可行性较高,并且在降温增湿方面具有一定优化效果。

随着城市化的快速发展,城市绿色空间结构失衡,各种城市环境问题不断显现。城市中可用于绿化建设的土地资源紧缺是阻碍城镇化健康发展的限制性因素,绿色空间的存量优化提升成为城市环境优化的重要策略,屋顶绿化能够增加城市绿化面积,有效缓解城市生态问题。然而西安地区屋顶绿化却存在建设及维护成本过高、生态功能性不足、种植模式单一化和贫乏化、植物生境适应性差等严峻的现实问题。针对以上背景,本文提出了低维护生态式屋顶绿化的概念,并阐述其设计方法,它融合“屋顶生境+地被植物群落”,针对具体的设计目标提出三种设计模式,能够有效提高屋顶绿化的城市生态效益和景观价值,具有推广潜力。首先,本文总结了生境营造的相关理论,对影响屋顶的生境因子进行了梳理,还对低维护生态式屋顶绿化的概念、典型案例及其设计要点、地被植物群落组构的相关理论进行了深入研究,提出了基于生境营造的低维护生态式屋顶绿化设计的理论框架。其次,从屋顶承载力与设计形式的匹配性、屋顶绿化应用场地类型划分、屋顶生境类型划分三方面构建了低维护生态式屋顶绿化场地评估的理论方法,同时根据低维护生态式屋顶绿化的生态及景观功能导向,提取了低维护生态式屋顶绿化的生态层面和景观层面的三个典型建设目标,采取文献综述的方法对其影响因素进行总结和分析,并对其影响因素进行了评价,作为指导多目标导向下设计研究的依据。再次,本文在场地评估的基础上,从构造形式、种植基质、浇灌系统、植物选择与配置四方面,通过案例及理论研究的方法,对低维护生态式屋顶绿化的基础设计方法进行研究,并针对多目标导向提出设计方法的选择及优化。最后通过设计方法的总结与归纳,提出雨水滞蓄主导型、生物多样性以及景观效果提升主导型三种典型的设计模式,对其适用的屋顶场地特征进行阐述,并以沣西新城文化公园屋顶绿化项目为实践案例,将三种模式在风景园林规划设计阶段进行了理论实践应用,还对该方案的目标效益进行预评估。论文主要研究结论如下:（1）提出了低维护生态式屋顶绿化的概念;（2）总结了低维护生态式屋顶绿化场地评估的方法,分析了三类典型目标及其影响因子;（3）总结了基于生境营造的低维护生态式屋顶绿化设计方法,并提出了三种目标导向下的设计模式;（4）基于实践案例总结了设计模式应用的技术流程和基本思路。

随着西北地区大中城市的城市化进程速度加快,为了在较短的时间内可以使植物快速成景,在种植设计中往往采用最为传统的规则式种植。但是随着城市的发展和生态环境的逐步恶化,这种种植模式带来的问题也随之凸显出来。首先这种模式不能将地被植物的生态效益发挥到最大,并且随着人们生活质量的逐步提升,较为单调的地被植物景观效果不能满足人们对于地被植物景观美的需求。在对城市建设现状以及生态环境需求的思考基础之上,人们提出了生境营造的理念,并在西北地区对其理论和实践进行系统深入的研究,生境营造模式下的地被植物群落能否被大众所接受,了解人们对其真实的评价,探寻大众更加偏爱的地被植物群落组构模式逐渐成为了研究重点。本文以西安建筑科技大学南门花园中生境营造模式下的地被植物群落作为主要的研究对象,结合沣西新城中心绿廊的地被植物群落景观,借鉴群落生态学、美学和心理学等相关理论,首先对生境营造模式下的地被植物群落组构进行分析,随后通过文献综述和行为注记的研究方法,选取确定生境营造模式下地被植物群落景观评价的指标,最后用层次分析法和美景度评价法对地被植物群落进行系统的评价,并根据结果将评价因子转化为设计因子提出进一步的优化策略。筛选确立了11个具有代表性的生境营造模式下地被植物群落评价指标,分别是物种多样性、种间共生性、乡土植物占比、植物群落色彩、植物群落形态与质感、群落层次丰富度、群落季相变化、吸引性、治愈性、情感熟悉性和科普教育性。建立了生境营造模式下地被植物景观评价模型:A=0.4577X+0.4160Y+0.1263Z,即生境营造模式下地被植物群落景观的综合质量A等于心理因素X、美学因素Y和生态因素Z与各部分权重乘积的累加。在美景度评价中分析出了大众偏爱的地被群落景观特点:有着极好的种间共生性和物种多样性,物种种类以≥5种以上为宜;乡土植物占比合理,有较好的抗干扰能力;地被植物群落主体的三个色相是临近同类色相,且平均色彩饱和度＞40;群落形态与质感以粗质主导性为优;群落竖向结构三层最佳,除地被覆盖层之外,其上的两层在高度上要拉开层次,较高层与较低层的竖向距离差距为25-40cm为宜;全年季相变化丰富;科普教育性、吸引性、治愈性均达到较高的水平。将层次分析法和美景度评价法产生的结果进行对比,发现其一致性较高。最终将生境营造模式下地被植物群落的景观评价因子转化为设计因子,提出了地被植物群落的设计优化策略。