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广州白云山风景区近自然边坡植物群落景观特征分析

2022-04-29梁冠威谢伟文谭广文谢腾芳李子华关开朗

热带农业科学 2022年3期
关键词:频度壤土生境

梁冠威 谢伟文 谭广文 谢腾芳 李子华 关开朗

摘要 近自然边坡植物景观作为一种特殊的景观类型,由于它特殊的立地条件,给管理带来一定的困难,探讨其景观特征对营造节约型园林边坡植物景观具有重要的参考意义。对白云山风景区一种山体园林常见的近自然边坡植物景观特征进行调研,结果记录植被共43种,隶属于27科40属。边坡植物群落以肾蕨(Nephrolepis  cordifolia)、乌毛蕨(Blechnum orientale)、芒萁(Dicranopterispedata)等植物为优势种。边坡角度大,土质贫瘠,無高大乔灌木生长,草本层景观由草本植物主导,依次伴生类群为灌木幼苗、藤本、乔木幼苗。土壤性质与光照强度对植被的分布有显著性影响,植物物种丰富度最大的为岩土—开阳生境,最小为壤土—荫蔽生境;多样性指数最大为岩土—开阳生境,最小为岩石—荫蔽生境;均匀度指数最大为岩土—开阳和壤土—荫蔽生境,最小为岩石—荫蔽生境。基于研究结果,提出滴灌系统的水肥管养、恢复苔藓植物景观等近自然边坡景观的管养要点。

关键词 白云山风景区;近自然边坡;地被植物;景观特征;蕨类植物

中图分类号 S574;Q949.9     文献标识码 A      DOI:10.12008/j.issn.1009-2196.2022.03.020

Analysis of Close-to-nature Plant Community Landscape Characteristics on the Roadside Slope at Baiyun Mountain Scenic Spot in Guangzhou

LIANG Guanwei1   XIE Weiwen2,3   TAN Guangwen2   XIE Tengfang2   LI Zihua2   GUAN Kailang2

(1. Guangzhou Zhongsen Landscape Architecture and Greening Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510060, China;2. GuangzhouPubang Landscape Architecture Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510600, China;3. Zhongkai Universityof Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China)

Abstract  As a special landscape type, close-to-nature plant landscape on roadside slopes brings some difficulties to man- agement  due  to  its  special  site  conditions. Exploring  its  landscape  characteristics  has  important reference  for building  a cost-saving plant landscape on the roadside slopes. A field survey was made of the characteristics of a close-to-nature plant landscape on a roadside slope at the Baiyun Mountain scenic spot, a common mountainous landscape. The survey showed that there are 43 species of plants in the vegetation, belonging to 27 families and 40 genera on the roadside slope. The dominant plant species in the plant community on the roadside slope are composed of Nephritis cordifolia, Blechnum orientale and Di- cranopterispedata. The slope angle is large, the soil is poor, and there are no tall trees and shrubs. The grass landscape is dominated by grasses, and their associated plant groups are in the order of shrub seedlings > vines > tree seedlings. The soil properties and light intensity have significant impact on the distribution of vegetation. The plant species richness is the highest in the rock and soil habitat with a low canopy density and the lowest in the loam shaded habitat. The diversity index is the highest in the rock habitat with a low canopy density, and the lowest in a rock shaded habitat. The species evenness index is the highest in the rock and soil habitat with a low canopy density and the loam shaded habitat, and the lowest in the rock shaded habitat. In this context some key points for maintenance of the close-to-nature landscape on the roadside slope are put forward, including water and fertilizer management in the drip irrigation system and restoration of bryophyte landscape.      Keywords  Baiyun Mountain scenic spot; close-to-nature roadside slope; ground cover plants community; landscape charac- teristics;fern

边坡按成因可分为人工边坡和自然边坡[1]。近自然边坡介于两者之间,它是经过人工外营力作用后靠土壤自身结构达到短暂稳定状态的坡面。随着角度的增大,近自然边坡呈现出土壤结构松散或岩石面裸露、坡面不稳定的特点。自然生长在边坡上的植物根系对边坡稳定起到加固作用[2]。然而并非所有植物都能适应这一恶劣的环境,土壤贫瘠和表土浅薄限制了大部分高大植物根系的生存[3],在物种选择的条件下,何种类型植物适应边坡生长环境仍是需要探索的问题。针对多年发育演替而成的边坡植物群落景观而言,未经了解其群落的特征与发展规律,而简单粗暴地干预其群落组分的构成,极易造成边坡内部生态的紊乱,过大的修复改造不仅会让边坡坍塌产生安全问题,还会带来不必要的经济损失。以恢复生态学为理论基础[4],师法自然地通过人工辅助手段,利用周边野生植物并给予近自然的生境,实现快速恢复边坡原生植物景观,使其重新焕发生物学潜力,增加景观效果,对探索节约型园林地域性和低维护的景观营造具有重要意义。

本文通过实地调查法对广州白云山风景区近自然边坡群落进行调查,并按不同边坡生境及植物类群分析园林近自然边坡景观特征,最后结合该类型景观特征与项目管养实践经验,讨论此类景观管养方法,以期为本项目及其他节约型园林边坡景观营造与养护提供借鉴参考。

1 材料与方法

1.1 材料

广州云溪生态公园位于白云山西麓,是著名白云山风景名胜区的重要景观节点。公园区域隶属于亚热带季风气候,2020年平均气温24.0℃,年降雨量2020.2 mm。本研究选取的样地实验区位于公园内部接壤白云山交接带附近,为1998年挖除山体修建道路留存下来的边坡。带状边坡样地(23°11′5.79″N,113°16′32.45″E~23°11′5.32″N,113°16′42.04″E )长300 m ,斜面高程3~5 m ,海拔35~45 m ;坡度50~80°,坡向 S180~SW222°。边坡地质包含岩石、岩土和壤土。岩石为花岗岩,岩土为半风化砂石与壤土混合体,壤土为花岗岩发育的红壤。边坡样地位于公园深处,远离人文活动中心,受人为干扰较小,经过20余年风化与自我修复,现已演化成为一个由自生植物组成的较为稳定的地带性近自然群落。

1.2 方法

1.2.1 试验设计采用文献查阅法、现场调研法、定性分析法、定量分析法等,在300 m 长的近自然边坡的样地中,按岩石、岩土和壤土3种分化程度不同的土壤和开阳(郁闭度≤0.5)、荫蔽(郁闭度>0.5)2种不同光照程度环境划分为6种生境,分别为岩石—开阳、岩石—荫蔽、岩土—开阳、岩土—荫蔽、壤土—开阳、壤土—荫蔽。在各生境中选取3个大小为1 m (直边)×3 m (斜边)的样方,共计18个样方。分别记录植物种名、株数、盖度、平均高度、综合盖度、坡度、坡向、土壤类型、林下郁闭度等,并统计各物种重要值、 Shannon-Wiener 多样性指数 H′和Pielou均匀度指数 J′。

1.2.2 指标计算及数据分析因调查区域内无乔

灌层植物,故草本层植物重要值[5];多样性指数 H    IVilni;Pielou均匀度指数 J  H /ln S ,其中 S 为物种丰富度,即样地内物种数的平均值。最后应用 SPSS 25.0对不同生境因素与物种丰富度 S、多样性指数 H′、均匀度指数 J′和各类群植物重要值做相关性分析。

2 结果与分析

2.1 近自然边坡植物概况

本次调查记录高等维管束植物共43种,隶属27科40属,90.70%为广东乡土植物[6],物种多样化程度较高。按植被重要程度排序,前10种依次是:肾蕨,频度0.5000;乌毛蕨,频度0.6667;芒萁,频度0.5556;南美蟛蜞菊(Sphagneticolatrilobata),频度0.3333;玉叶金花(Mussaendapubescens),频度0.7222;弓果黍(Cyrtococcum  patens),频度0.2778;矛叶荩草(Arthraxonlanceolatus),频度0.2222;野牡丹(Melastomamalabathricum),頻度0.3333;海金沙(Lygodium  japonicum),频度0.3889;扇叶铁线蕨( Adiantum  flabellulatum),频度0.3333。样地重要值合计为1, Shannon-Wiener 多样性指数 H′为3.14,Pielou均匀度指数 J′为0.84。植被以低位芽植物为主,无乔灌层植物,种数上以灌木幼苗和草本植物为主,分别占比38.10%和30.95%(表1)。

2.2 近自然边坡植物群落特征

近自然边坡中,单个样方的物种数2~15种,最高值和最低值均出现在壤土—开阳生境,物种数量波动较大。平均总物种数藤本、灌木幼苗、乔木幼苗最高值基本集中在岩土生境,草本植物以壤土—荫蔽生境最多(图1)。植物多样性上,岩土生境物种丰富度较高,相反,壤土的物种丰富度偏低,特别是在荫蔽的环境下。岩土—开阳生境的 Shannon-Wiener 多样性指数H′高于其他生境,同时Pielou均匀度指数 J′也最高,岩石—荫蔽生境最低(表2)。各生境植物群落组分构成上总体相似,基本为草本主体,藤本及灌木幼苗伴生,乔木幼苗处于劣势地位。草本植物主导了整个近自然边坡植物群落的样貌,13个物种占据植物群落64.91%的重要值(表3)。

2.3 近自然边坡植物群落特征的影响因素

为了进一步探讨土壤性质与光照强度对群落组分的影响,对其进行相关性分析,结果如表4所示。从表4可以看出,土壤性质仅与物种丰富度 S 具有显著的相关性,光照强度仅与乔木幼苗重要值有极显著相关性。说明乔木幼苗相比其他生活型植物的生长更依赖阳光。

2.4 近自然边坡植物景观特征

以相同生境中各物种出现频度和重要值为依据,分别对不同生境植物群落进行统计分析,以组内出现频度较大且重要值较大的植物进行景观主体命名,以满足频度大于66%前提下,重要值前三定义为最为明显的景观主体。岩石—开阳生境的景观主体为芒萁+乌毛蕨+肾蕨,平均综合盖度为60%;岩石—荫蔽生境的景观主体为玉叶金花+乌毛蕨+扇叶铁线蕨,平均综合盖度为56%。由于岩石的贫瘠,蕨类植物通过较强的抗性能力与根状茎在石缝中扎根获取养分,藤本植物通过攀援特性附着于石壁上,二者共同塑造了岩石边坡的稀疏植被景观风貌。岩土—开阳生境的景观主体为肾蕨+矛叶荩草+玉叶金花,平均综合盖度为96%;岩土—荫蔽生境的景观主体为乌毛蕨+肾蕨+玉叶金花,平均综合盖度为93%。相比岩石景观,岩土景观增多一层非蕨类草本植物的明显景观层,覆盖率也显著增多,蕨类、藤本和禾本科草本一起构成了岩土边坡密集植被景观风貌。壤土—开阳生境的景观主体为肾蕨+乌毛蕨+野牡丹,平均综合盖度为100%;壤土—荫蔽生境的景观主体为弓果黍+南美蟛蜞菊+肾蕨,平均综合盖度为100%。相比以上2种景观,壤土景观增多一层灌木幼苗明显景观层,蕨类、藤本、禾本科草本和灌木幼苗一起构成了壤土边坡密集植被景观。由此可见,随着土壤有机质的提高,明显的景观层次先后在水平层次和垂直层次逐渐叠加(图2)。

3 讨论

3.1 近自然边坡植物群落多样性

生境异质性对植物群落多样性具有显著性影响,与彭闪江等[7],肖平等[8]的相关研究结论一致。调查中还发现,部分资源充足的生境植物群落种类过少, 1个或2个物种占有绝对优势,例如壤土—开阳生境,光照与土壤资源最为充足,但其多样性指数和均与度指数偏低,与资源最为贫瘠的岩石—荫蔽生境的指数十分相近。为此推测,过于贫瘠和过于优良的生境可能不适宜群落植物多样性的发展。当生境成为部分优势种的最适合生长环境时,优势种极大可能迅速扩张占领主要生态位,不利于群落内部种群之间竞争,大大遏止了其他伴生种及劣势种的生存。特别是对依赖光照较强的乔木幼苗,在大面积的草本植物覆盖后,生存空间便大大受到限制。

3.2 近自然边坡植物群落物种选择与组成

近自然边坡群落的主导植物为草本植物, 14种草本植物中9种为蕨类植物,4种为禾本科植物,1 种其他植物。蕨类植物作为该处近自然边坡的先锋物种,其孢子繁殖体数量大、体积小、重量轻[9],易通过风媒传播使其广泛分布于边坡之上。此外,蕨类植物抗逆性较强、适应能力好,发达的根状茎纵横交错形成覆盖网,使其拥有着生于坡面的基础[10]。基于自然选择理论[11],由蕨类植物主导边坡景观是物种选择的结果。

3.3 近自然边坡植物群落景观养护

蕨类植物作为该样地植物群落的主体,也是景观养护的主要对象。蕨类植物喜阴喜湿,尽管具有耐干旱贫瘠的特性,但土壤的过度干旱和贫瘠,容易导致叶片变干、发黑和卷曲,严重影响景观效果,同时干旱致使部分蕨类植物根状茎的枯萎,影响植被固土效能[12]。有关实验证明,大部分蕨类的最适湿度为50%[13],检测样地土壤,当前旱季土壤湿度为20%左右,尚不能达到蕨类植物的最适湿度,为此需要适当增加土壤湿度。但高角度边坡的土质疏松、抗蚀性弱的特性使其不宜采用大水喷射灌溉的方式,为此建议采用滴灌的形式,沿边坡顶端铺设以间隔300 mm 为一个单位、孔径为16 mm 的滴灌管,并将其末端埋入土中,水滴沿斜坡自上而下渗透在土中,既保证了植被供给需要的水分与养分,也不对边坡造成过大的负重影响。

部分低覆盖度的边坡裸露的岩体与土壤降低景观的美感度。调查发现,边坡蕨类植物叶下小气候容易附生部分苔藓门叶苔属植物,但旱季过低的湿度使其部分逐渐枯萎。苔藓植物喜湿好散射光,可接受生长湿度达85%左右[14],利用滴灌系统适当的渗透水分可使其重新萌发覆盖石头及部分裸露土地,从而起到覆盖岩土或岩石的作用(图3)。长远来看,土壤与植被是协同演化的[15],完整的植被覆盖层可防止壤土的侵蚀,起到护坡作用,同时亦可加快岩石风化和改善土壤基盘,节省后期人工投入与水肥管养的经济成本。

4 结语

风景区近自然边坡的营造与修复是未来地域性、低维护景观营造的趋势,其植物群落的构成是物种选择的结果。无论从生态适应性、景观性还是固土效能,蕨类植物都是作为边坡修复的好材料。蕨类植物喜湿耐干旱,具有较强的抗逆性,能适应多种劣势环境;其次,其叶形美观,符合大众审美,更重要的是其根状茎对固定土壤、防止水土流失具有重要作用,是未来城市生态建设的潜在资源。目前,芒萁、海金沙、半边旗等大部分蕨类尚未有培育植株进入市场为城市园林建设使用,以大自然规律为参考,“适地适蕨”“物尽其用”,尊重不同生境的植物分布与发展规律,仍然是营造和修复自然野趣的边坡景观需要遵守的重要原则。

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(责任编辑 龙娅丽)

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