嵩山風景名勝區內鄉村植物群落配置模式研究

王 獻,梁朋惠,楊振江,高士勤,張俊麗

(河南農業大學風景園林與藝術學院,河南 鄭州 450002)

在城鎮化快速發展的背景下,鄉村景觀在改造過程中過度模仿城市景觀設計手法,出現了“千村一面”的景觀現狀[1~2]。鄉村往往有著較良好的自然山水景觀,受人為干擾強度較低,植被種類豐富多樣[3]。鄉村植被具有較強的自然屬性,是當地氣候環境長期自然選擇的結果,具有最大的適應性和穩定性[4]。因此,了解當地的植物種類和群落結構,模擬自然植物群落,適當引入適生的外來植物,營造具有當地特色的植物群落,是改善鄉村景觀同質化問題的有效途徑[5]。

近幾年,學者分析自然植物群落用以引導城市園林綠地建設、濕地景觀建設以及在野生植物資源景觀評價等方面已開展了相關研究[6~10],而針對自然植物群落引導鄉村景觀研究尚不多。嵩山風景名勝區內鄉村分布較廣,自然環境良好,植被群落類型豐富。該研究以構建具有當地特色的人工植物群落為目的,對嵩山風景名勝區內的鄉村進行自然植物群落調查與分析,提煉人工群落配置模式,為營造嵩山風景區周邊的鄉村植物景觀提供參考,也為其他地區的鄉村植物景觀設計提供思路。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

嵩山風景名勝區位于河南省登封市境內,由太室山與少室山組成的風景名勝以及位于告成鎮的觀星臺景區兩部分組成,總面積為1 494 km2。北溫帶季風氣候,一年中 7月最熱,平均氣溫27.3℃,1月最冷,平均氣溫0.2℃,四季分明。嵩山風景名勝區內村莊分布廣泛,數量為21個,多分布于海拔600 m以下的山地下部和丘陵地區[11]。采用典型調查法選取6個自然環境良好,植物群落豐富的鄉村為研究對象,分別為:王河村、雷家溝村、三王莊村、范家門村、北高莊村、楊家門村,對其進行植物群落調查分析。

1.2 研究內容與方法

1.2.1 群落調查

2021年6 月,在對6個村莊進行全面調查的基礎上,以典型樣方法從每個村莊選取2個面積為400 m2(20 m×20 m)的樣地進行調查,共計12個植物群落樣地。記錄每個樣地的坡向、坡度、郁閉度(郁閉度=被樹冠覆蓋的樣點數╱樣點總數)等,獲得生境原貌。調查樣方的喬木層(H≥3 m),記錄種名、數量、胸徑、高度、冠幅等;在樣地內機械取樣4個面積為25 m2(5 m×5 m)的小樣方,對灌木層(H<3 m)記錄種名、高度、冠幅等,對草本層和藤本,記錄種名、面積等,獲得樣地基本信息[12]。

1.2.2 群落分析

根據調查數據,計算各樣方喬、灌和草各層物種的相對重要值(Important Value,IV),分析群落的建群種、優勢種以及伴生種;計算群落的多樣性指數,其中包括物種豐富度指數(S)、Shannon-Winener指數(H)、Simpson指數(D)以及 Pielou均勻度指數(Jh),分析群落的多樣性[13];計算喬灌草3層植物的高度比、蓋度比和樹種比,分析群落的景觀結構;分析群落季相特征,為人工群落配置提供參考。

計算公式為:

式中:S為物種總數,Pi=ni/N,N為所有物種的個體數之和,ni為第i個物種的個體數;

1.2.3 人工配置模式提煉

通過1.2.2的數據分析,提煉人工群落配置模式,根據運用場景的特點與功能需求,將人工植物群落運用于鄉村綠地。

2 結果與分析

2.1 樣方簡況與植物組成

所選樣方均為自然環境良好,自然植被豐富的村莊荒地或自然坡地,坡度 5°~10°或 15°~30°,郁閉度0.60~0.85。調查結果顯示,共有木本植物43種,隸屬25科37屬;草本植物 49種,隸屬 21科 42屬;藤本植物 10種,隸屬9科10屬。其中,鄉土植物99種,外來植物11種[14]。

2.2 物種重要值與多樣性

以樣方為基本單位,喬木作為劃分植物群落的主要依據,通過各喬木在群落中的相對重要值,將所調查樣地劃分為4種植物群落:刺槐—君遷子群落、青楊—榆樹—樸樹群落、側柏—荊條群落、楝—胡桃—欒群落,各群落選取物種豐富度高的樣地進行分析。

刺槐—君遷子群落郁閉度為0.7,建群種為刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、君遷子(Diospyros lotusL.),相對重要值分別為18.91、15.30。喬木層伴生種為楝(MeliaazedarachL.)、青楊(PopuluscathayanaRehder)等;藤本有葎草(Humulus scandens(Lour.)Merr.)、忍冬(LonicerajaponicaThunb.)。其中,刺槐為外來蜜源樹種,花可食用,故村莊自然坡地栽植或野生了許多刺槐樹種,經過長期的自然演替,形成了較穩定的刺槐群落,具有一定的地域代表性;構(Broussonetiapapyrifera(L.)L'Hér.ex Vent.)為鄉土植物,適應性強,易形成單優種群,不利于其他植物的生長,但其抗污染能力強,可用于大氣污染嚴重地區栽培或作為防護林、荒山坡地綠化等(表1)。

表1 刺槐—君遷子群落分析

青楊—榆樹—樸樹群落郁閉度為0.75,建群種為青楊、榆樹(UlmuspumilaL.)、樸樹(Celtis sinensisPers.),相對重要值分別為23.87、14.67、14.05。喬木層伴生種為構、臭椿(Ailanthusaltissima(Mill.)Swingle)、山槐(Albiziakalkora(Roxb.)Prain)等;藤本有杠柳(PeriplocasepiumBunge)、馬兜鈴(AristolochiadebilisSiebold&Zucc.)、茜草(RubiacordifoliaL.)。 其中,青楊非鄉土植物,在當地多被栽培作為經濟用材;荊條(Vitexnegundovar.heterophylla(Franch.)Rehder)適應性強,是綠化荒山、保持水土的優良鄉土灌木,當地人多用荊條枝干做編織材料,也是良好的蜜源植物,具有一定的當地特色(表2)。

表2 青楊—榆樹—樸樹群落分析

側柏—荊條群落郁閉度為0.85,建群種為側柏(Platycladusorientalis(L.)Franco)、荊條,相對重要值分別為64.98、50。喬木層伴生種為構、杜梨(PyrusbetulifoliaBunge);灌木層優勢種為荊條,藤本有蛇葡萄(Ampelopsisglandulosa(Wall.)Momiy.)。其中,小蓬草(ErigeroncanadensisL.)為外來入侵物種,危害秋收作物、果園和茶園,是棉鈴蟲和棉蝽象的中間寄主;白茅為多年生頑固性雜草,危害當地農作物。側柏在當地多為栽培樹種,其適應能力強,多用于寺廟、陵墓和古跡中,因嵩山風景名勝區有寺廟、道觀、嵩陽書院等歷史古跡,故當地多以側柏作為綠化荒山的樹種,具有一定地域特色(表3)。

表3 側柏—荊條群落分析

楝—胡桃—欒群落郁閉度為0.9,其中建群種為楝、胡桃(JuglansregiaL.)、欒(Koelreuteria paniculataLaxm.),相對重要值分別為 21.54、12.13、11.20。喬木層伴生種為山皂莢(Gleditsia japonicaMiq.)、 構、 山 桃 (Prunusdavidiana(Carrière)Franch.);藤本有杠柳、葎草。 其中,一年蓬為外來入侵物種,排擠本地物種,破壞了生態平衡;胡桃為外來植物,在當地廣為栽培作為經濟果林;葎草為多年生纏繞草本,適應能力強,危害當地農作物、妨礙人類生產活動,同時也可做水土保持植物(表4)。

表4 楝—胡桃—欒群落分析

通過對比4個群落喬灌草3層的α多樣性指數可以看出(表5),喬木層中群落3的物種豐富度和均勻度都遠低于其他群落,這是由于側柏—荊條群落以側柏作為防護林成片種植,側柏株數占絕對優勢,其他野生喬木生長空間有限,導致群落喬木層物種豐富度和均勻度較低?？傮w來看,群落灌木層的物種豐富度要低于喬木層和草本層,但一些灌木植物在群落中重要值較高,說明灌木層雖種類單一,但在群落中占據較重要的位置。

表5 植物群落多樣性指數

2.3 群落空間分布格局

由表6可以看出,喬木層平均高度在 9~11 m,灌木層平均高度在1.5~2 m。除側柏—荊條群落外,其余3個群落喬灌的高度比接近,平均為1∶0.17。群落喬木層蓋度在70%~85%,種數在9~11種;灌木層蓋度在40%~70%,種數在2~6種;草本層蓋度在40%~80%,種數在8~14種。由此可知,喬木層與草本層植物種數較多,蓋度也較高,在群落中喬木層與草本層占據重要位置。

表6 植物群落空間結構分析

2.4 群落季相特征

刺槐—君遷子群落喬木層樹種多為初夏觀花、秋季觀果,灌木層、草本層植物多為夏季觀花,群落整體季相特征主要表現為夏季觀花、秋季觀果;青楊—榆樹—樸樹群落喬木層樹種多可做庭蔭樹種,夏季冠大濃蔭,灌木層、草本層多為夏季觀花,群落整體季相特征主要表現為夏季觀花、有濃蔭;側柏—荊條群落,季相特征主要表現為四季常青、夏季觀花;楝—胡桃—欒群落喬木層春夏可觀花,灌木層、草本層多為春夏季觀花,群落整體季相特征主要表現為春可觀花、觀嫩葉,夏可觀花。

3 人工植物群落配置模式提取與應用

3.1 人工植物群落配置模式提取

調研過程中發現,自然植物群落存在外來入侵物種和惡性雜草占據過多的生態空間問題,對當地的農作物造成一定的影響,不利于植物群落的進展演替[15],如:一年蓬、小蓬草為惡性入侵物種,葎草、白茅等為惡性雜草。一些本土植物會形成單優種群,如:構。也有一些植物具有地域代表性,能夠彰顯地方特色,如:側柏、歐李、荊條、酸棗等。除此之外,自然群落中存在鳥嗜、蜜源植物,對于營造動物友好型景觀具有積極作用,如:刺槐、歐李、荊條、酸棗等。

“師法自然”是配置人工植物群落的核心思想,了解與掌握自然或半自然植物群落組合規律,以此指導人工群落配置[16]。在進行人工植物群落配置時,保留自然或半自然植物群落的建群種與優勢種作為骨架,剔除群落中的惡性入侵種及惡性雜草,將一般入侵種和本土植物形成的單優種群進行調控,如:將構替換成同科樹種桑(Morus albaL.),增加鳥嗜、蜜源植物以及具有一定生態功能的鄉土植物,適當引入觀賞價值高的適生外來植物,形成具有當地特色的植物群落。按照上述方法,對4個自然或半自然植物群落進行模擬,提煉出6個人工群落配置模式(表7)。

表7 人工植物景觀配置模式模式

3.1.1 模擬“刺槐—君遷子”群落,形成“刺槐+君遷子”群落、“刺槐+柿—枸杞”群落

3.1.1.1 刺槐+君遷子

保留自然群落的建群種,將優勢種中的構替換成同科樹種桑。自然群落中耐水濕樹種占多數,可將不耐水濕的栓皮櫟替換成耐水濕的樹種水杉(MetasequoiaglyptostroboidesHu&W.C.Cheng),草灌層選取觀賞價值高又具有一定生態效益的濕生或水生植物[17]。該群落春可觀花、夏可觀果、秋可觀葉,觀賞價值高、植物生態習性相似,可用于道路綠地和濱水綠地。

3.1.1.2 刺槐+柿—枸杞

將自然群落建群種中的君遷子替換成可食用的柿(DiospyroskakiThunb.),保留其他建群樹種,將優勢種中的構替換成與其同科的桑,加入栗(CastaneamollissimaBlume)、桂花(Osmanthusfragrans(Thunb.)Lour.)等具有可食用價值和觀賞價值的植物。枸杞(LyciumchinenseMill.)具有食用和藥用價值,在當地多為野生,當地村民有采摘枸杞的風俗,可加大枸杞在群落中的占比,加入月季花(RosachinensisJacq.)、貼梗海棠(Chaenomelesspeciosa(Sweet)Nakai)等具有觀賞價值且外來適生植物。該群落春可觀花、夏秋可觀花觀果,可食用樹種較多,可用于宅旁綠地、生產綠地。

3.1.2 模擬“青楊—榆樹—樸樹”群落,形成“青楊+榆樹—荊條”群落、“榆樹+樸樹—歐李”群落

3.1.2.1 青楊+榆樹—荊條

保留自然群落的建群種,減少構在群落中的比例,適當加入與其同科的桑,加入彩葉樹種銀杏(GinkgobilobaL.),豐富群落的季相變化;加大荊條在群落灌木層中的占比,加入木芙蓉(Hibiscus mutabilisL.)、牡丹(PaeoniasuffruticosaAndrews)、月季花(DahliapinnataCav.)等具有觀賞價值的植物,豐富群落多樣性,增強群落的觀賞價值。該模式春可賞花、夏有濃蔭、秋可觀葉賞果,可用于道路綠地、防護林,具有明顯的季相變化。

3.1.2.2 榆樹+樸樹—歐李

喬木層保留群落的建群種,將優勢種中的構替換成與其同科的桑,加入山皂莢、貼梗海棠、桂花等觀賞價值高、具有芬芳氣味的植物;歐李(PrunushumilisBunge)在當地多為野生,其果實含鈣量極高,又被稱為“鈣果”,在生態上又具有美化環境、治理荒山沙漠、防止水土流失等作用,是我國特有的野生經濟植物,具有產業化開發的潛力[18],可加大歐李在群落中的占比,加入月季花(RosachinensisJacq.)、蠟梅(Chimonanthus praecox(L.)Link)、棣棠(Kerriajaponica(L.)DC.)等植物。該群落春可觀花、夏可觀果、秋可觀花果聞香、冬可觀花聞香,四季景觀明顯,觀賞價值高且具有一定的地域特色,可用于鄉村公共綠地、宅旁綠地。

3.1.3 模擬“側柏—構—杜梨”群落,形成“側柏—荊條”群落

保留群落的建群種,減少構在群落中的比例,適當加入與其同科的桑;剔除草本層中的惡性雜草白茅和外來入侵物種小蓬草,替換成與其同科的求米草和艾。群落中的荊條、酸棗為蜜源植物,桑、構、杜梨可食用且是鳥嗜植物,側柏四季常綠且具有地域代表性。該群落可用于防護綠地、寺廟和陵墓周邊。

3.1.4 模擬“楝—胡桃—欒”群落,形成“胡桃+欒—歐李”群落

保留自然群落的建群種,將優勢種中的山桃、刺槐、君遷子替換成可食用且觀賞價值高的桃、紫穗槐(AmorphafruticosaL.)、柿;豐富灌木層、草本層中的植物種類,將入侵植物一年蓬替換成同科的艾,藤本層中的惡性雜草葎草替換成可食用的葡萄(VitisviniferaL.)。該群落春可觀嫩葉觀花、夏秋可觀果,可用于宅旁綠地、公共綠地。

3.2 人工植物群落應用

根據運用場景的特點與功能需求,將人工植物群落運用到鄉村不同的場景中(表8)。按照功能將鄉村綠地景觀分為:防護綠地、宅旁綠地、道路綠地、公共休閑綠地、濱水綠地、生產綠地[19]。

表8 植物配置模式景觀特征及其適用綠地類型

4 結論與討論

本研究通過對嵩山風景名勝區內鄉村自然或半自然植物群落進行分析,提煉群落中的優勢種和建群種形成人工植物群落骨架,剔除群落中的惡性入侵種及惡性雜草,將一般入侵種和本土植物形成的單優種群進行調控,增加鳥嗜、蜜源植物以及具有一定生態功能的鄉土植物,適當引入觀賞價值高的適生外來植物。最終形成6個人工植物群落配置模式,根據運用場景的特點與功能需求,得出“刺槐+君遷子”群落可運用于鄉村道路綠地、濱水綠地;“刺槐+柿—枸杞”群落可用于宅旁綠地、生產綠地;“青楊+榆樹—荊條”群落可用于道路綠地、防護林;“榆+樸樹—歐李”群落可用于鄉村公共綠地、宅旁綠地;“側柏—荊條”群落可用于防護綠地、寺廟和陵墓周邊;“胡桃+欒—歐李”群落可用于宅旁綠地、公共綠地。

鄉村往往有著較良好的自然山水景觀,受人為干擾強度較低,植物種類豐富多樣,具有重要的生態價值。通過深入了解當地自然植物群落結構特征,提煉自然群落的基本骨架,形成人工植物群落配置模式,將其運用到鄉村不同的綠地中,有利于提升鄉村植物景觀、凸顯地方植物景觀特色。

本研究調研中發現,一些植物種類尚處于未開發狀態,如:蛇莓、紫堇、歐李、酸棗等。因此,需要更多的科技工作者加入到野生植物馴化培養工作中,為風景園林設計規劃工作者提供更多的鄉土植物物種,推動鄉土植物快速應用到當地的植物規劃設計中。