山地城市擋墻立面木本植物群落調(diào)查研究
——以重慶市主城區(qū)為例

姚珊，王海洋

1.高馳國際設(shè)計有限公司 景觀所，重慶 401120；2.西南大學(xué) 園藝園林學(xué)院，重慶 400716

墻體植物是現(xiàn)今研究的熱點，擋墻是城市內(nèi)各種墻體中占比較大的類型，在城市內(nèi)部隨處可見．擋墻緊鄰城市建設(shè)用地，為植物的生長提供了特殊的空間，同時擋墻也充當(dāng)著城市內(nèi)特殊的生態(tài)廊道，連接地面及城市山體綠化[1-2]，促進(jìn)物種的交流．擋墻綠面既可反映出城市穩(wěn)定的綠地系統(tǒng)類型，也增大了城市的綠化率和綠視率，提高了城市的生態(tài)效益．擋墻上的木本植物在視覺角度上分布最為明顯，且生長更具有優(yōu)勢[3]，很多樹種在擋墻上甚至能到達(dá)其生物的潛在高度，因此研究擋墻木本植物種群很有生態(tài)學(xué)價值．由現(xiàn)狀可知，擋墻作為人為干擾后留下的半自然生境，環(huán)境相對貧瘠[4]，但從另一方面來看，擋墻上生長的植物更能反映出城市穩(wěn)定的鄉(xiāng)土植物種群，不同類型(位置、材料、高度等)的擋墻有著與之對應(yīng)的木本植物種群，豐富了城市的生物多樣性．

近年來，國內(nèi)外對墻體自生植物的主要研究熱點集中于對墻體自生植物的種類進(jìn)行劃分以及聯(lián)系環(huán)境因子對墻體自生植物的生長特點進(jìn)行研究，歐洲地區(qū)主要為意大利古羅馬城墻立面植物的調(diào)研[5]及對垂直的墻面以及巖石生長植物做類比并分析植物生長特點[6]；美洲地區(qū)研究者發(fā)現(xiàn)墻體植物對墻體本身的損害程度與植物的種類有關(guān)[7]；亞洲地區(qū)主要為Jim[8-10]對香港的石墻生境進(jìn)行了大量研究，包括墻體生境特征、植物物種組成及其他影響因素等方面，國內(nèi)近幾年主要為湖北荊州和南京古城墻自生植物的研究[11-13]以及陳春諦對重慶墻體自生植物的調(diào)研等[14]，其中陳春諦研究中發(fā)現(xiàn)墻體生境因素，尤其是墻體固有屬性(墻高、墻體材料、墻體縫隙密度及大小等)對石墻自生植物組成和空間分布格局解釋程度較大．國內(nèi)外對墻體植物的研究角度都存在一定的差別，但都表明了不同地理位置的環(huán)境因子與墻體以及墻體植物之間都存在著一定的相關(guān)性，但是到目前為止，這些對墻體植物的研究結(jié)論中只有少量涉及城市擋墻植物尤其是墻體固有屬性特點與木本植物多樣性及分布格局的內(nèi)容．重慶作為全國聞名的5D立體城市，是典型的以丘陵山地為主的內(nèi)陸城市，其內(nèi)部建筑及道路多因地勢而建，存在大量的擋墻．而且重慶是西南地區(qū)最大的植物庫，植物種類豐富，對重慶立面擋墻木本植物的研究在西南地區(qū)擋墻植物研究中具有代表性．本研究旨在從重慶山地城市獨特的三維立體垂直面——擋墻出發(fā)，調(diào)研主城區(qū)不同類型的擋墻上木本植物的物種組成及鄉(xiāng)土樹種的分布狀況，尤其是木本植物的多樣性和豐富度與墻體屬性之間的關(guān)系，以此來探討重慶山地城市擋墻木本植物種群分布的特點，為城市未來立體綠化發(fā)展提供一定的科學(xué)理論依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 重慶市主城區(qū)概況

重慶市主城區(qū)位于四川盆地的東部邊緣，地處川東平行嶺谷與長江、嘉陵江匯流地帶，華鎣山的兩條支流山脈(即中梁山和銅鑼山)大致構(gòu)成了重慶市中心的東西邊界．復(fù)雜的地質(zhì)、地形和氣候條件共同豐富了該地區(qū)物種和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性[15]，該地區(qū)擁有21.1%的已知中國高等植物種．重慶市主城區(qū)位于我國亞熱帶常綠闊葉林帶，年均氣溫18.3 ℃，年均降水量1 129.8 mm．重慶市地處山區(qū)，包括城市核心區(qū)在內(nèi)的整個城市都有斜坡，在道路和建筑發(fā)展過程中，砌擋墻已成為穩(wěn)定邊坡和土壤的重要工程結(jié)構(gòu)形式．近幾十年來，在不斷的城市化過程中，重慶建造了許多新的擋墻，形成了新的城市立體綠化面．

1.2 研究時間、內(nèi)容及選樣原則

由于植被的變化與人類活動密切相關(guān)，城市化對擋墻植被有重要影響．重慶地形較為特殊，城市內(nèi)存在眾多的山體公園，城市內(nèi)自然或半自然用地較多(如公園用地和森林用地)，這些自然或半自然用地作為城市鄉(xiāng)土植物“種子庫”，其內(nèi)部種子主要依靠風(fēng)力、動物、自體及水力傳播，且“種子庫”的存在與擋墻植物群落的組成有著一定的關(guān)聯(lián)[16-17]．因此對城市內(nèi)調(diào)研擋墻根據(jù)與周邊用地關(guān)系的不同在空間位置上做了劃分，劃分內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)及墻體數(shù)量見表1．

表1 擋墻空間位置劃分

本研究于2020年4月-2020年10月進(jìn)行，在重慶主城九區(qū)內(nèi)(主要集中于渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、南坪區(qū)、渝北區(qū))進(jìn)行實地調(diào)研，選取高度大于2 m且寬度大于5 m的擋墻作為調(diào)研樣本，并記錄擋墻上木本植物種群．在選樣原則上，以5 m×H的范圍作為一個擋墻樣方(H為擋墻高度，當(dāng)擋墻長度大于50 m，可適當(dāng)選擇兩個樣方)[18]．調(diào)研記錄內(nèi)容包括：墻體屬性特征(墻體高度、墻體分級狀況、坡度、構(gòu)筑材料、縫隙大小和密度)，其中墻體各類屬性值及植物類數(shù)據(jù)值運用米尺及坡度儀器進(jìn)行實地測量，調(diào)研員對每個樣方中擋墻屬性做1～4個等級的評估打分(打分依據(jù)及對應(yīng)擋墻數(shù)量見表2)，同時記錄每個樣方內(nèi)木本植物的種類、數(shù)量及高度(1.2 m以下木本植物幼苗在本研究中被視為灌木)，植物鑒定和植物命名遵循《中國植物志》中使用的系統(tǒng)[19]，鄉(xiāng)土樹種判定根據(jù)《重慶維管植物檢索表》確定[20]．

表2 擋墻分類

1.3 數(shù)據(jù)處理

1)木本植物物種多樣性有多種測定指標(biāo)，本研究選用兩個應(yīng)用最為廣泛的指標(biāo)進(jìn)行計算：物種豐富度選用指標(biāo)R=S，S為物種數(shù)；物種多樣性選用Shannon-Wiener指數(shù)[21-22]．

2)所有數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPSS 24.0統(tǒng)計分析軟件對各樣方內(nèi)植物多樣性指標(biāo)值與擋墻固有屬性分類進(jìn)行單因素方差分析，并用LSD法進(jìn)行多重比較．

2 結(jié)果和分析

2.1 重慶市主城區(qū)擋墻植物群落的物種組成和生活性特征

在314個擋墻樣方中共記錄了61科118屬137種木本植物，其中是喬木和灌木分別為85種和52種(62%和38%)，從圖1可以明顯看到木本植物種喬木種類數(shù)量更優(yōu)于灌木．

圖1 擋墻木本植物生活型物種種數(shù)分析

從擋墻上木本植物的種群數(shù)量上統(tǒng)計，共記錄2 964株樹種，平均每個樣方9株，其中喬木1 253株，灌木1 711株．喬木記錄共43科，優(yōu)勢科為：豆科(Leguminosae 10種)，?？?Moraceae 7種)，樟科(Lauraceae 7種)和薔薇科(Rosaceae 5種)；灌木記錄共32科，優(yōu)勢物種為：馬鞭草科(Verbenaceae 10種)，薔薇科(Rosaceae 4種)，忍冬科(Caprifoliaceae 4種)和馬錢科(Loganiaceae 3種)．喬木樹種中數(shù)量分布前5喬木樹種來看(表1)，主要為?？浦参铮f明重慶本土的擋墻生態(tài)環(huán)境條件非常適合?？颇颈局参锏纳L，構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera)、黃葛樹(Ficusvirens)、小葉榕(Ficusconcinna)都具有連續(xù)的高度級分布，并能達(dá)到其生物潛在高度．其他能長成大樹(H>8 m)的物種包括楝樹(Meliaazedarach)、樟樹(Cinnamomumcamphora)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、樸樹(Celtissinensis)、秋楓(Bischofiajavanica)、八角楓(Alangiumchinense)等．灌木樹種中，分布前5的灌木樹種中杜鵑(Rhododendronsimsii)、石楠(Photiniaserratifolia)和八角金盤(Fatsiajaponica)多分布在城市內(nèi)區(qū)域，是近幾年城市擋土墻美化工程中應(yīng)用最廣的3類灌木樹種(表3)．

表3 擋墻上分布排名前5的木本樹種

2.2 擋墻植物的鄉(xiāng)土性分析

總體調(diào)研樣方植物中(圖2)，鄉(xiāng)土植物共99種(占總樣本比例為72.3%)，說明了城市內(nèi)擋墻木本植物中鄉(xiāng)土植物處于優(yōu)勢地位，城市擋墻上原生植物較多．再從擋墻空間位置分類后分析植物的鄉(xiāng)土植物分類，雖然CW類擋墻上木本植物數(shù)量(86種占比69.8%)多于SW類擋墻(83種占比86.7%)，但是鄉(xiāng)土植物占比卻明顯低于城市森林，印證了城市空間位置不同擋墻上植物分布較為不同，SW類擋墻周邊存在公園或森林用地，這些城市用地都屬于城市鄉(xiāng)土植物種子庫，在鳥類和風(fēng)等傳播途徑中能使得更多的鄉(xiāng)土植物在擋墻上存活，另外，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)SW類擋墻多距離城市中心區(qū)較遠(yuǎn)，受到的人工化程度較小，且最初修建擋墻時，更多地運用科學(xué)的方式(比如，外掛陶盆，增加擋土墻分級等)，這些因素最終都可能成為增大鄉(xiāng)土植物種子生存幾率的原因．

圖2 擋墻鄉(xiāng)土植物比例分析

2.3 擋墻固有屬性分類與木本植物物種多樣性的關(guān)系

對本次調(diào)研擋墻在高度、分階、傾斜度、構(gòu)筑材料、縫隙大小和縫隙密度這6類的固有屬性上按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)做出4類劃分，劃分的具體標(biāo)準(zhǔn)見表2，再根據(jù)對不同擋墻的上木本植物在物種豐富度、Shannon-Wiener多樣性的具體數(shù)據(jù)在結(jié)合擋墻本身的固有屬性后進(jìn)行分析，得到圖3結(jié)果．結(jié)果表明木本植物的物種豐富度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在不同空間位置上擋墻的高度、分階、傾斜度、縫隙大小差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0．05)，并隨著分類級別的增大物種多樣性的指數(shù)也隨之增高(圖3d和圖3f)；從擋墻空間位置來看，相同擋墻屬性分類級別中SW類擋墻物種多樣性指數(shù)明顯都高于CW類擋墻，再次印證了公園及森林用地即城市植物種子庫的存在對其周邊1 km內(nèi)擋墻上木本植物多樣性的增大有著積極影響的作用．方差分析(圖3d和圖3f)發(fā)現(xiàn)，擋墻在構(gòu)筑材料分類級別上木本植物物種豐富度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)數(shù)值變化不大，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05)，而擋墻縫隙密度與木本植物物種豐富度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0．05)，但分布無規(guī)律．

大寫字母不同表示在p<0.05水平差異具有統(tǒng)計學(xué)意義．圖3 擋墻屬性類型及對應(yīng)不同空間位置內(nèi)木本植物物種多樣性方差分析

3 討論

3.1 重慶市主城區(qū)擋墻上植物組成特點

擋墻是人類對自然干擾后留下的人工產(chǎn)物，為城市植物的生長提供了特殊的生長空間，相比于城市地面而言，受到的干擾較少，是城市部分植物生長的“避難所”[23]．由于擋墻對植物而言生長環(huán)境特殊，土壤及水分等營養(yǎng)條件相對貧瘠，不同擋墻上植物生長狀況不一．從木本植物組成來看，擋墻上喬木分布多于灌木，可見喬木在擋墻上有限的孔洞和縫隙中能更好生長，并迅速向四周扎根以汲取養(yǎng)分和穩(wěn)定植株[16]．調(diào)研發(fā)現(xiàn)擋墻上喬木以桑科植物為主，這個結(jié)果與重慶市地面植物分布相似，?？频臉?gòu)樹、黃葛樹、桑樹以及小葉榕，這些廣泛分布于擋墻上的樹種在地面也同樣分布較多．本次調(diào)研結(jié)果中，擋墻上分布最多的植物為?？频臉?gòu)樹，占總喬木樹種的37.11%，這一點與南京古城墻上維管束植物的調(diào)研結(jié)果類似[12]．李新華等研究[24]發(fā)現(xiàn)，在南京調(diào)查的鳥類糞便樣本中，構(gòu)樹種子的出現(xiàn)頻率較高，側(cè)面說明鳥類對構(gòu)樹種子的傳播十分頻繁，因此，鳥類食果類植物對構(gòu)樹在擋墻上的廣泛定居作出了很大貢獻(xiàn)，但至今在重慶擋墻上植物的傳播機制的研究中[23]，尚無根據(jù)擋墻上植物本身特性對植物最初的傳播機制做出一定的劃分的研究，同時也無基礎(chǔ)調(diào)研植物的傳播最根本的機制內(nèi)容以及傳播的路徑的覆蓋范圍，這些都值得進(jìn)一步結(jié)合擋墻的環(huán)境因子做更加細(xì)致的研究．在視覺效果方面，黃葛樹作為擋墻上分布數(shù)量第2的特色喬木樹種，在城市立面上隨處可見．同時黃葛樹是重慶的市樹，在重慶有年代悠久的栽培歷史．黃葛樹根系較為發(fā)達(dá)，在城市擋墻面上形成連根，根系視覺面較大，并且其根能穿過墻體縫隙深入到墻體內(nèi)部并延伸到地面土壤，以獲得大量養(yǎng)分、水分，從而很好地適應(yīng)墻體特殊的生境，成為重慶主城區(qū)擋墻植物的主要優(yōu)勢種，這與香港石墻生境研究結(jié)果類似[25]，其中本次調(diào)研中記錄最大黃葛樹樹干直徑為80 cm，位于李子壩森林公園附近，該擋墻建于1931年，位于上清寺嘉陵東村，擋墻從外觀上大部分遍布著?？浦参锏臉涓环矫妫？浦参镏袚鯄Ψ植驾^多的黃葛樹、構(gòu)樹、小葉榕都為重慶本地的鄉(xiāng)土植物，地面分布也都較為豐富，地面植物種子的散布為擋墻桑科植物的生存增加了存活幾率；另一方面，?？浦参镏虚艑僦参锏母瞪L迅速、穿透力強，形成的板狀根分布于擋墻表面，即樹的基部斜向延伸入土形如板墻的翼狀結(jié)構(gòu)[26]，這些根系在渝中區(qū)中山路呈現(xiàn)出重慶的特有的擋墻視覺外觀增添了城市的歷史韻味，但是擋墻的植物根系過于發(fā)達(dá)對擋墻也存在著一定的破壞性．擋墻植物在墻體上生長的是一個長期動態(tài)的過程，本研究僅探究了木本植物群落在擋墻上的分布關(guān)系，并沒涉及其他植物(包括草本、藤本及蕨類)與木本植物的分布是否存在著聯(lián)系，但北美學(xué)者的研究表明[8]，當(dāng)植物在墻體上存活且生根后，植物根系會穿透墻壁，破壞墻體本身的材料并增加了基質(zhì)的量，即改變墻體本身的固有屬性(擋墻的濕度，擋墻的內(nèi)在結(jié)構(gòu)性質(zhì))，使得墻體更適合植物的生長．

3.2 重慶主城區(qū)擋墻植物與用地類型的關(guān)系

擋墻上鄉(xiāng)土植物分布比例較高，占總分布樹種的72.3%，且SW類擋墻鄉(xiāng)土植物占比明顯高于CW類擋墻，也說明了城市擋墻在不同的空間位置上植物分布有著明顯的差異，但本研究也僅在空間位置上做了一個較為籠統(tǒng)的分類，即根據(jù)周邊1 km服務(wù)半徑內(nèi)不同用地關(guān)系來做劃分，實際上SW類擋墻周邊的公園或森林用地即是一個城市內(nèi)的鄉(xiāng)土植物的種子庫，種子庫內(nèi)種子的傳播途徑通常為鳥類、風(fēng)等外界媒介傳播，這些種子的存活都與傳播途徑的半徑大小有關(guān)，后期可更加詳細(xì)地研究植物種子的傳播路徑和種子存活的概率，即公園和森林用地內(nèi)植物類型與擋墻上植物的相同植物類型與距離關(guān)系，這對城市內(nèi)擋墻上植物的生長種類的評估及預(yù)測有著非常重要的作用．

3.3 重慶主城區(qū)擋墻固有屬性值的影響因素

擋墻的固有屬性是決定每個擋墻外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成的一個特有指標(biāo)．本研究把每個樣本內(nèi)擋墻固有屬性——高度、分階、傾斜度、構(gòu)筑材料、縫隙大小和縫隙密度作了4個分類等級，對每個等級的固有屬性的類型在不同空間位置的木本植物物種多樣性作了平均值方差分析．結(jié)果表明擋墻高度、分階、傾斜度、擋墻縫隙大小及密度的等級，與木本植物的物種多樣性指數(shù)成正比關(guān)系；同一固有屬性等級中SW類擋墻物種多樣性都高于CW類擋墻，這與前面分析的“種子庫”種子的傳播有關(guān)．

墻體高度是一個很直觀的外在指標(biāo)因子，Jim等[27]的研究表明：只有高于2 m，寬于5 m的墻體才能滿足喬木的生長，且不同高度墻體上植物的種類和多樣性都不相同，對木本植物而言，它們的生長需要陽光，擋墻的高度越高受光面越大，植物顯然分布越多，種類更為豐富．擋墻的分階及縫隙大小都與擋墻本身基質(zhì)裸露面有關(guān)，植物的根系生長需要最初的空間，擋墻分階越多或縫隙面積越大，為植物提供的生存空間越大，且這些擋墻體裸露面能為植物提供更直接的外界營養(yǎng)物質(zhì)(水，鳥類的糞便等)，更利于植物的生長．墻體傾斜度與植物根系最初的穩(wěn)固性有一定的關(guān)系，在擋墻植物種子存活初期，很容易因為外界雨水沖刷而死亡，顯然墻體傾斜度的增大能避免雨水的沖刷對植物幼苗的破壞程度，加大植物生存的幾率．本研究表明擋墻的材料和密度與木本植物物種多樣性沒有明顯的關(guān)聯(lián)．現(xiàn)場調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，雖然人工化程度較小的毛石擋墻在材質(zhì)和砌筑方式上更為自然化，為立面擋墻增加更多的孔隙和濕度，能提高立面植物生存的幾率，但是現(xiàn)階段現(xiàn)代化城市人工砌筑的混凝土及鋼筋混凝土擋墻同樣能為墻體留有更多的孔隙(比如格構(gòu)擋墻)，此外，掛網(wǎng)、外掛陶土盆及擋墻分階的形式也能為植物提供更多的生存條件和空間．

3.4 擋墻與植物的關(guān)系

擋墻為植物提供生存的空間和條件，植物在墻體上的生長同時也改變著墻體的基質(zhì)甚至損壞墻體，存在著一定的變化關(guān)系，是一個相對的關(guān)系量．對這個量的控制，需要對墻體屬性及植物生長關(guān)系進(jìn)行更加深入的研究，比如結(jié)合不同結(jié)構(gòu)性質(zhì)的擋墻，分析城市擋墻優(yōu)勢種群根系的年生長量、擋墻植物群落的演替，以及木本植物與其他植物生長的根莖葉的生長量及相互關(guān)系等．現(xiàn)對城市內(nèi)的擋墻樹種的管理較為粗獷，木本植物管理多為直接砍伐的方式，比如黃葛樹及構(gòu)樹留根砍枝較為常見．但是這些方式是否合理，這些管理對城市擋墻植物的多樣性有何影響，能否有更優(yōu)的方式處理擋墻的管理問題，需要更加細(xì)致的研究．如何找到更加科學(xué)且便捷的方式來管理城市擋墻，如何選擇出穩(wěn)定生長、美觀、安全且代表重慶特有植物特色的擋墻喬灌草群落，是接下來對城市立面墻體植物群落研究的重點．

4 結(jié)論

本研究以重慶主城九區(qū)314個擋墻樣方為對象，調(diào)研擋墻上植物的組成及分布格局特征．結(jié)果表明，擋墻上木本植物以?？品植紴橹?，構(gòu)樹和黃葛樹是擋墻上優(yōu)勢喬木樹種；擋墻上木本植物種群中鄉(xiāng)土植物占比77.3%；擋墻固有屬性值中高度、分階、傾斜度、縫隙大小和縫隙密度分類等級與擋墻上木本植物的物種多樣性指數(shù)呈正比關(guān)系，且同屬性等級劃分上公園及森林用地周邊擋墻比居住及建設(shè)用地周邊擋墻木本植物物種多樣性更高．

城市立面擋墻植物是山地城市立體景觀未來持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，現(xiàn)存穩(wěn)定的擋墻群落也是立體植物配置應(yīng)用的模板．形成具有特色并維護成本低多樣性和穩(wěn)定性高的立體景觀是未來重慶立體綠化研究的重點．