嵩山風景名勝區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)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(nóng)業(yè)大學(xué)風景園林與藝術(shù)學(xué)院,河南 鄭州 450002)

在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下,鄉(xiāng)村景觀在改造過程中過度模仿城市景觀設(shè)計手法,出現(xiàn)了“千村一面”的景觀現(xiàn)狀[1~2]。鄉(xiāng)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(xiāng)村植被具有較強的自然屬性,是當?shù)貧夂颦h(huán)境長期自然選擇的結(jié)果,具有最大的適應(yīng)性和穩(wěn)定性[4]。因此,了解當?shù)氐闹参锓N類和群落結(jié)構(gòu),模擬自然植物群落,適當引入適生的外來植物,營造具有當?shù)靥厣闹参锶郝?是改善鄉(xiāng)村景觀同質(zhì)化問題的有效途徑[5]。

近幾年,學(xué)者分析自然植物群落用以引導(dǎo)城市園林綠地建設(shè)、濕地景觀建設(shè)以及在野生植物資源景觀評價等方面已開展了相關(guān)研究[6~10],而針對自然植物群落引導(dǎo)鄉(xiāng)村景觀研究尚不多。嵩山風景名勝區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村分布較廣,自然環(huán)境良好,植被群落類型豐富。該研究以構(gòu)建具有當?shù)靥厣娜斯ぶ参锶郝錇槟康?對嵩山風景名勝區(qū)內(nèi)的鄉(xiāng)村進行自然植物群落調(diào)查與分析,提煉人工群落配置模式,為營造嵩山風景區(qū)周邊的鄉(xiāng)村植物景觀提供參考,也為其他地區(qū)的鄉(xiāng)村植物景觀設(shè)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(qū)位于河南省登封市境內(nèi),由太室山與少室山組成的風景名勝以及位于告成鎮(zhèn)的觀星臺景區(qū)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(qū)內(nèi)村莊分布廣泛,數(shù)量為21個,多分布于海拔600 m以下的山地下部和丘陵地區(qū)[11]。采用典型調(diào)查法選取6個自然環(huán)境良好,植物群落豐富的鄉(xiāng)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(diào)查分析。

1.2 研究內(nèi)容與方法

1.2.1 群落調(diào)查

2021年6 月,在對6個村莊進行全面調(diào)查的基礎(chǔ)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(diào)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(shù)╱樣點總數(shù))等,獲得生境原貌。調(diào)查樣方的喬木層(H≥3 m),記錄種名、數(shù)量、胸徑、高度、冠幅等;在樣地內(nèi)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(jù)調(diào)查數(shù)據(jù),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(yōu)勢種以及伴生種;計算群落的多樣性指數(shù),其中包括物種豐富度指數(shù)(S)、Shannon-Winener指數(shù)(H)、Simpson指數(shù)(D)以及 Pielou均勻度指數(shù)(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(jié)構(gòu);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(shù),Pi=ni/N,N為所有物種的個體數(shù)之和,ni為第i個物種的個體數(shù);

1.2.3 人工配置模式提煉

通過1.2.2的數(shù)據(jù)分析,提煉人工群落配置模式,根據(jù)運用場景的特點與功能需求,將人工植物群落運用于鄉(xiāng)村綠地。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣方簡況與植物組成

所選樣方均為自然環(huán)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(diào)查結(jié)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(xiāng)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(jù),通過各喬木在群落中的相對重要值,將所調(diào)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(cè)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(jīng)過長期的自然演替,形成了較穩(wěn)定的刺槐群落,具有一定的地域代表性;構(gòu)(Broussonetiapapyrifera(L.)L'Hér.ex Vent.)為鄉(xiāng)土植物,適應(yīng)性強,易形成單優(yōu)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(qū)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(gòu)、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(xiāng)土植物,在當?shù)囟啾辉耘嘧鳛榻?jīng)濟用材;荊條(Vitexnegundovar.heterophylla(Franch.)Rehder)適應(yīng)性強,是綠化荒山、保持水土的優(yōu)良鄉(xiāng)土灌木,當?shù)厝硕嘤们G條枝干做編織材料,也是良好的蜜源植物,具有一定的當?shù)靥厣?表2)。

表2 青楊—榆樹—樸樹群落分析

側(cè)柏—荊條群落郁閉度為0.85,建群種為側(cè)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(gòu)、杜梨(PyrusbetulifoliaBunge);灌木層優(yōu)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?shù)剞r(nóng)作物。側(cè)柏在當?shù)囟酁樵耘鄻浞N,其適應(yīng)能力強,多用于寺廟、陵墓和古跡中,因嵩山風景名勝區(qū)有寺廟、道觀、嵩陽書院等歷史古跡,故當?shù)囟嘁詡?cè)柏作為綠化荒山的樹種,具有一定地域特色(表3)。

表3 側(cè)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(gòu)、 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(tài)平衡;胡桃為外來植物,在當?shù)貜V為栽培作為經(jīng)濟果林;葎草為多年生纏繞草本,適應(yīng)能力強,危害當?shù)剞r(nóng)作物、妨礙人類生產(chǎn)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(shù)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(cè)柏—荊條群落以側(cè)柏作為防護林成片種植,側(cè)柏株數(shù)占絕對優(yōu)勢,其他野生喬木生長空間有限,導(dǎo)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(jù)較重要的位置。

表5 植物群落多樣性指數(shù)

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(cè)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(shù)在9~11種;灌木層蓋度在40%~70%,種數(shù)在2~6種;草本層蓋度在40%~80%,種數(shù)在8~14種。由此可知,喬木層與草本層植物種數(shù)較多,蓋度也較高,在群落中喬木層與草本層占據(jù)重要位置。

表6 植物群落空間結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)為夏季觀花、有濃蔭;側(cè)柏—荊條群落,季相特征主要表現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)用

3.1 人工植物群落配置模式提取

調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn),自然植物群落存在外來入侵物種和惡性雜草占據(jù)過多的生態(tài)空間問題,對當?shù)氐霓r(nóng)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(yōu)種群,如:構(gòu)。也有一些植物具有地域代表性,能夠彰顯地方特色,如:側(cè)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(guī)律,以此指導(dǎo)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(yōu)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(yōu)種群進行調(diào)控,如:將構(gòu)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(tài)功能的鄉(xiāng)土植物,適當引入觀賞價值高的適生外來植物,形成具有當?shù)靥厣闹参锶郝?。按照上述方?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(yōu)勢種中的構(gòu)替換成同科樹種桑。自然群落中耐水濕樹種占多數(shù),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(tài)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(tài)習(xí)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(yōu)勢種中的構(gòu)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?shù)囟酁橐吧?當?shù)卮迕裼胁烧坭降娘L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(chǎn)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(gòu)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(yōu)勢種中的構(gòu)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?shù)囟酁橐吧?其果實含鈣量極高,又被稱為“鈣果”,在生態(tài)上又具有美化環(huán)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(jīng)濟植物,具有產(chǎn)業(yè)化開發(fā)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(xiāng)村公共綠地、宅旁綠地。

3.1.3 模擬“側(cè)柏—構(gòu)—杜梨”群落,形成“側(cè)柏—荊條”群落

保留群落的建群種,減少構(gòu)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(gòu)、杜梨可食用且是鳥嗜植物,側(cè)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(yōu)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(yīng)用

根據(jù)運用場景的特點與功能需求,將人工植物群落運用到鄉(xiāng)村不同的場景中(表8)。按照功能將鄉(xiāng)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(chǎn)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(jié)論與討論

本研究通過對嵩山風景名勝區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村自然或半自然植物群落進行分析,提煉群落中的優(yōu)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(yōu)種群進行調(diào)控,增加鳥嗜、蜜源植物以及具有一定生態(tài)功能的鄉(xiāng)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(jù)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(xiāng)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(chǎn)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(xiāng)村公共綠地、宅旁綠地;“側(cè)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(xiāng)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(tài)價值。通過深入了解當?shù)刈匀恢参锶郝浣Y(jié)構(gòu)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(xiāng)村不同的綠地中,有利于提升鄉(xiāng)村植物景觀、凸顯地方植物景觀特色。

本研究調(diào)研中發(fā)現(xiàn),一些植物種類尚處于未開發(fā)狀態(tài),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(yǎng)工作中,為風景園林設(shè)計規(guī)劃工作者提供更多的鄉(xiāng)土植物物種,推動鄉(xiāng)土植物快速應(yīng)用到當?shù)氐闹参镆?guī)劃設(shè)計中。