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仙湖植物园风景林群落调查及其景观优化策略

2015-09-16饶显龙王晓明包志毅

福建林业科技 2015年3期
关键词:仙湖植物园乔木

饶显龙,王 丹,王晓明,包志毅

(1.浙江农林大学园林设计院有限公司,浙江 临安 311300; 2.浙江农林大学风景园林与建筑学院,浙江 临安 311300; 3.深圳市仙湖植物园,广东 深圳 518000)

仙湖植物园风景林群落调查及其景观优化策略

饶显龙1,王 丹2,王晓明3,包志毅2

(1.浙江农林大学园林设计院有限公司,浙江 临安 311300; 2.浙江农林大学风景园林与建筑学院,浙江 临安 311300; 3.深圳市仙湖植物园,广东 深圳 518000)

采用样方调查法对深圳仙湖植物园马占相思(Acaciamangium)群落特征和物种多样性进行调查分析。结果表明,在3200 m2的样地中,共有维管束植物58种,隶属于35 科49属,整个群落的物种丰富度指数Margalef指数为7.4428,Shannon-Wiener指数为3.6308,Simpson指数为0.8433,均匀度指数为0.8980,该群落的层次格局为灌木层>草本层>藤本层>乔木层,成层现象较为明显;该群落是以马占相思为主的单优种群落,群落种类组成多样性和水平分布不均匀,其外貌终年常绿,种群处于退化状态。在尊重原有自然植被的前提下,提出仙湖植物园内的面状风景林植被提升改造策略,从而恢复仙湖植物园地域性的季风常绿阔叶林植物景观。

风景林群落特征;植物景观;仙湖植物园

仙湖植物园的原址为深圳林场,遗留下来较大面积的面状人工林。仙湖植物园的专类园和景区因山就势,风景林则成为仙湖植物园各景点、景区、专类园的绿色大背景,形成了良好的观景视点和视线。现有的风景林作为前深圳林场营造的水土保持林和用材林,对于植物园而言,其功能和特色未得到充分展现;另外,大部分马占相思林群落结构稳定性较低,开始呈现退化趋势。因此,本文对仙湖植物园现有面状风景 林的植物种类、群落结构、以及动态演替调查和分析的基础上。在尊重原有自然植被的前提下,丰富仙湖植物园内观赏价值较高的乡土树种,从而恢复仙湖植物园地域性的季风常绿阔叶林植物景观。形成植物景观良好,植物种类丰富且兼顾生态效益的景观生态林,以体现仙湖植物园的植物景观特色[1]。此外,为其他风景林的植物景观优化和改造提供参考和借鉴。

1 研究区概况

仙湖植物园风景林植被类型主要为亚热带常绿阔叶林,还有面积较大的针阔混交林。主要有马占相思(Acaciamangium)、台湾相思(Acaciaconfusa)、杉木(Cunninghamialanceolata)等单优势种的人工植物群落。本文主要对面状植物景观影响最大的马占相思群落进行调查和分析。马占相思为高大常绿乔木,原产地树高可达25~30 m,胸径最大可达60 cm。原产澳大利亚、印度尼西亚和巴布亚新几内亚等地,原产地一般分布在海拔100 m以下。我国于1979年从澳大利亚引种,广东、广西、海南等省有引种[2]。马占相思林呈片状分布在湖区—罗汉松园—庙区一线以北、植物园主入口以及科技楼周边的山体。其中湖区—罗汉松园—庙区一线以北区域为植物园重要的景观视域范围,其林内郁闭度在0.95以上,群落成层现象明显,林相终年常绿。

2 研究方法

风景林植物景观调查,利用生态学中的群落调查的样地调查法,采用随机取样的方法,确定调查样方面积和位置,选取20 m×20 m或10 m×40 m的样方共8个,总面积3200 m2。对样方内的乔木进行调查,每个样方的四角及中央设置5个4 m×4 m的小样方进行灌木及草本植物调查。对样方内胸径大于2 cm的乔木树种进行检尺,统计数量,以及灌木、地被、草本和层间植物。

1)重要值(ImportanceValue)。计算群落的相对显著度(RP)、相对频度(RF)、相对多度(RA)和重要值(IV),方法如下[3-4]:相对显著度(RP)=个体胸高断面积之和/乔木层个体的胸高断面积总和;相对频度(RF)=物种的频度/该层所有种的频度总和;相对多度(RA)=物种个体总数/该层个体总数;相对盖度(RC)=物种所有个体分盖度之和/个体的盖度总和;灌木层重要值(IV)=相对盖度(RC)+相对频度(RF)+相对多度(RA);乔木层重要值(IV)=相对显著度(RP)+相对频度(RF)+相对多度(RA)。

3 结果与分析

3.1 仙湖植物园风景林群落物种多样性及景观动态分析

3.1.1 风景林群落物种组成分析 根据样方调查,3200 m2的马占相思样地内共有维管束植物58种,隶属于35科49属,其中蕨类植物6科6属8种,裸子植物1科1属1种,被子植物28科42属49种。蕨类植物中芒萁、乌毛蕨较多。裸子植物仅杉木1种,被子植物占84.48%。

马占相思的郁闭度较高,导致林下层以耐阴的小灌木居多。就植物景观而言,该群落外貌终年常绿,几乎无季相变化。群落可分为乔木、灌木、草本、藤本(或层间植物)4个层次,且分层明显。由于马占相思属于高大常绿乔木,乔木层分层同样较为明显,乔木层的上层高度约18~22 m。由表1可知,马占相思重要值为182.0200,在群落中为绝对优势种;乔木层的下层高度约为8~10 m,主要以少量杉木、三桠苦(Melicopepteleifolia)、银柴(Aporosadioica)、毛冬青(Ilexpubescens)、山油柑(Acronychiapedunculata)、台湾相思(Acaciaconfusa)、木荷(Schimasuperba)、簕欓花椒(Zanthoxylumavicennae)、黧蒴锥(Castanopsisfissa)、黄牛木(Cratoxylumcochinchinense)、香樟(Cinnamomumcamphora)。调查中发现三桠苦和银柴为马占相思群落重要的伴生种,数量较多,几乎出现在所有样方中。马占相思样地中鹅掌柴(Scheffleraheptaphylla)、鼠刺(Iteachinensis)、蒲桃(Syzygiumjambos)、山鸡椒(Litseacubeba)、黑面神(Breyniafruticosa)、大青(Clerodendrumcyrtophyllum)等植物在样方中呈小片状或零星分布状态。

表1 马占相思群落乔木层特征值

灌木层主要以乔木层植物的小苗为主,主要有阴香(Cinnamomumburmannii)、三桠苦、荔枝(Litchichinensis)、鹅掌柴,重要值分别为34.9661、32.5879、30.6764、26.6386。银柴、九节(Psychotriaasiatica)、鹅掌藤、粗叶榕(Ficushirta)、石斑木(Rhaphiolepisindica)、黄牛木在灌木层中占据一定地位,其重要值也相对较大(表2)。样方中偶见野牡丹(Melastomamalabathricum)、潺槁木姜子(Litseaglutinosa)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、马缨丹(Lantanacamara)、山乌桕(Triadicacochinchinensis)、垂叶榕(Ficusbenjamina)等小苗。

草本层主要以南美蟛蜞菊(Sphagneticolatrilobata)、马唐(Digitariasanguinalis)、芒萁(Dicranopterispedata)为主,面积较大,分布较广,数量较多。此外,凤尾蕨(Pteriscreticavar.nervosa)、合果芋(Syngoniumpodophyllum)、黑莎草(Gahniatristis)、金毛狗(Cibotiumbarometz)、类芦(Neyraudiareynaudiana)、山菅(Dianellaensifolia)、肾蕨(Nephrolepiscordifolia)、升马唐(Digitariaciliaris)、乌毛蕨(Blechnumorientale)、蜈蚣草(Pterisvittata)、五节芒(Miscanthusfloridulus)、沿阶草(Ophiopogonbodinieri)等在群落中也较为常见。

藤本层有玉叶金花、锡叶藤(Tetracerasarmentosa)、买麻藤(Gnetummontanum)、柳叶海金沙(Lygodiumsalicifolium)、海金沙(Lygodiumjaponicum)、地锦(Parthenocissustricuspidata)等。

整个样地中乔木层仅有18种植物,除建群种之外的17种乔木,在群落中数量也较少,且呈零星分布状态,说明乔木层中马占相思的优势地位显著。

3.1.2 风景林植物群落物种多样性分析 由表3可知,马占相思群落的2个物种多样性指数,即香农-威纳指数(Shannon-Wiener index)高低顺序为灌木层>草本层>乔木层>藤本层,辛普森多样性指数(Simpson′s diversity index)为灌木层>草本层>藤本层>乔木层,乔木层与藤本层差别不大。说明该群落中的灌木层物种多样性最高,这是由于乔木层植物的幼苗、小苗及灌木植物种类较为丰富,数量较大。草本层的这2个指数相对较高,主要是由于较耐阴的草本植物数量较多,盖度较大。

马占相思群落的均匀程度为灌木层>藤本层>草本层>乔木层,说明灌木层的植物分布最为均匀,乔木层植物分布最不均匀。乔木层植物出现不均匀的现象,可能与乔木层除马占相思之外的物种零星分布在群落中有关。丰富度指数(Richness index)表现为灌木层>乔木层>草本层>藤本层,灌木层的丰富度指数最高,藤本层的丰富度指数最低,进而说明灌木层的物种数最多,藤本层物种最少。

表2 马占相思群落灌木层特征值

表3 马占相思群落及各层次的物种多样性

马占相思群落的香农-威纳指数、辛普森多样性指数、均匀度指数、丰富度指数灌木层均为最高。表明目前马占相思人工林的单优势群落出现不稳定的趋势,灌木层向优势层演替的趋势,代替现有的马占相思作为建群种的地位。灌木层中阴香、三桠苦、银柴、九节等乡土植物将占据优势地位,如不加人工干预,该群落将朝该类群落结构演替。从植物景观角度而言,这几种优势植物中三桠苦、银柴、九节等均为常绿灌木或者小乔木,群落外貌终年常绿,植物景观效果并不突出。因此,为了尽快达到较好的植物景观效果和稳定群落结构,还需进一步进行人工改造加以提升和优化。

3.1.3 风景林动态分析 由于这类风景林的建群植物是从异地引进深圳种植,该物种的数量和生态位在群落中占绝对优势,但林下几乎未见马占相思的小苗和幼树。因此,重点统计马占相思种群的径级结构,以分析该种群的群落演替趋势。

Ⅰ~Ⅵ为径级(m):Ⅰ>0.35;Ⅱ0.35~0.15;Ⅲ0.15~0.12;Ⅳ0.12~0.06;Ⅴ0.06~0.02;Ⅵ<0.02。图1 马占相思立木级分布

样地中径级35 cm以上的马占相思植株有20株,径级15~35 cm的有196株。径级12 cm以上的有223株,占总数的96.12%;径级小于12 cm的只有9株(图1)。从图1可以看出,马占相思种群的年龄结构呈现近反“J”型曲线,建群种的幼树较少,且林下几乎未发现幼苗,由此可说明马占相思群落中的优势种种群处于退化阶段。

3.2 风景林群落结构及其植物景观优化模式分析

3.2.1 优化原则 风景林植物景观优化原则要体现风景林科学性、艺术性和独特性的有机统一[8]。即体现仙湖植物园南亚热带地域性植物景观特色的科学性,作为植物园风景林的独特性,以及植物园植物景观的艺术性。

1)尊重仙湖植物园功能需要。作为植物园的风景林,需要满足多方面的功能。其一,仙湖植物园拥有较多良好的观景视点和开阔的景观视线,风景林充当了首要的景观资源,在游客问卷调查中得到充分的体现。其二,作为仙湖植物园各专类园和景点的大背景,为各个内聚型景观节点提供较好的背景,形成围合感较强的景观空间。其三,作为仙湖植物园生物多样性的重要载体,需要为更多的活体植物提供更多的生长空间。其四,起到对仙湖植物园的水源涵养、水土保持、小气候的调节功能。因此,仙湖植物园风景林改造应在尊重其作为植物园风景林功能的前提下进行优化提升。

2)尊重仙湖植物园地域特色。尊重地域特色,即在树种选择方面主要使用深圳乡土植物作为基调,提升风景林的地域性特色,从而体现深圳的地域性植物景观特色。模拟深圳自然群落结构,提高仙湖植物园风景林物种多样性,从而形成具有南亚热带植物景观特色的森林景观。以改善现有风景林优势树种单一,群落结构简单,景观单调的缺点。恢复深圳地域性的季风常绿阔叶林景观。

3)生态功能和景观效果相结合。仙湖植物园作为深圳市重要的旅游景点,景观优美、结构稳定的风景林会提升仙湖植物园的景观效果。然而,现有风景林,目前承载着生态、景观等多重功能。因此,优化风景林结构不能仅仅着眼于景观的功能,应根据实际情况兼顾生态功能。比如,在改造现有面临退化的马占相思种群,应考虑林下植被对水土流失,水源涵养能力的不足。

4)小苗优先,逐步实施。在优化现有植物群落的同时,应从风景林的立地条件出发。现有风景林多为山地,坡度较大,土壤的保水能力较差。实践证明,山坡地造林,小苗成活率最高[9]。选取试点,小面积进行试验,主要应用不同生长型的植物的小苗合理配置,考虑其中长期植物景观的效果,然后逐渐扩大改造区域,进而逐步改善现有风景群落的结构、植物景观效果和提高物种多样性。

5)适地适树,乡土植物优先。仙湖植物园风景林群落结构优化应根据现有的立地条件,进行优化。如山坡的顶部、山脊和山谷、低洼地等的水分、温度、光照以及土壤肥力等综合因子形成的小环境有较大的差异,因此,应根据仙湖植物园风景林现有的立地条件选择适合植物来营造植物景观效果好的风景林。

3.2.2 群落结构优化模式

1)景观树种的推荐与选择。王定跃等[10]对梧桐山景观生态林已做了大量的实践探索,提出景观生态林的表达公式,即景观树种+本底植物=景观生态林,该模式已在梧桐山风景区得到了很好的实践成果[10]。仙湖植物园作为梧桐山的主要区块,因此风景林改造提升依据此模式为理论和实践基础,参考以上景观生态林的改造模式。该公式中的景观树种,既作为风景林的建群树种,又能体现风景林植物景观的鲜明特征。该类树种具有较高的观赏价值,或开花壮观,或叶色有明显的季相变化;本底植物为风景林的大基底,本地的原生植被为景观树的大背景,用以衬托景观树。

根据景观树种的要求,遵循风景林改造的原则,模拟深圳市自然植被的植物群落组成和结构特征,以乡土植物为主,适当引用一些观赏价值高,适应性强,对本地生态系统不会造成威胁的外来物种,丰富植物和植物景观的多样性,综合多方面的考量,推荐以下景观树种(表4)。

表4 风景林优化推荐树种

2)风景林植物景观群落结构模式推荐。在尽可能保证充足阳光和减少水土流失的前提下,呈小块状间伐现有马占相思、台湾相思,留出林窗,补植乡土树种,逐步改造和提升风景林。推荐以下群落结构:黧蒴锥+复羽叶栾树+鸭脚木—五列木+黄牛木—原生的本底植物;枫香+木荷+苦槠—银柴+九节—原生的本底植物;红楠+深山含笑+山乌桕—本底植物;朴树+钟花樱桃—本底植物;凤凰木+山鸡椒+红楠—本底植物。

4 结论

马占相思风景林在仙湖植物园占有较大面积,群落外貌终年常绿,林内郁闭度0.95以上,群落成层现象明显,林相终年常绿,植物景观较为单一。马占相思群落中的乔木层的各项指数相对较低,灌木层物种的丰富度较高,分布相对较为均匀。通过调查分析可知,仙湖植物园风景林中马占相思群落特征和结构呈退化状态。从植物园生物多样性保护的角度来看,受植物园面积的限制,植物多样性受到了较大的约束;从植物园的功能和植物园地域性植物景观的角度来看,大面积的纯林景观不能很好地体现仙湖植物园的风景林植物景观的地域性特色,也不利于仙湖植物园该类植物景观的稳定。

根据仙湖植物园风景林的功能要求和深圳的地域特征和气候特点,推荐了一批观赏价值较高景观树种和群落结构模式。主要以乡土景观植物为主,外来的适应性较强,具有较高观赏价值的景观植物为辅,以期为仙湖植物园的风景林植物景观的提升和改造提供参考。

[1]陶昕,李勇.生态仙湖写意自然——深圳市仙湖植物园的规划与生态发展[J].风景园林,2010,6(5):67-69.

[2]姜笑梅,叶克林,吕建雄,等.中国桉树和相思人工林木材性质与加工利用[M].北京:科学出版社,2007.

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[8]王小德.风景林景观建设初探[J].华东森林经理,1999,14(1):12-14.

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[10]王定跃,刘永金,郝忠良.景观生态林的理论和实践[J].风景园林,2008,4(1):60-63.

Investigation on Scenic Forest Community and Research of Optimized Strategy on Plant Landscape of Fairylake Botanical Garden in Shenzhen

RAO Xian-long1,WANG Dan2,WANG Xiao-ming3,BAO Zhi-yi2

(1.ZhejiangA&FUniversityLandscapeArchitectureInstitiuteCO.,LTD.,Lin′an311300,Zhejiang,China; 2.SchoolofLandscapeArchitecture,ZhejiangA&FUniversity,Lin′an311300,Zhejiang,China; 3.FairylakeBotanicalGardeninShenzhen,Shenzhen518000,Guangdong,China)

The characteristics and species diversity of theAcaciamangiumcommunity at Fairylake Botanical Garden in Shenzhen,were studied by quadrat survey.The results showed that there are 58 species of vascular plants belonging to 35 families in the sample plots totaling 3200 m2.The species diversity of the community is relatively low with Margalef index of 7.4428,Shannon-Wiener index of 3.6308,Simpson index of 0.8433,and the evenness index of 0.8980.The diversity pattern from maximum to minimum is ordered by shrub,herb,liana and arbor.Litsea glutinosa is the dominant species of the community and its composition diversity and horizontal distribution is uneven.The analysis on species important value and frequency showed that the physiognomy of the community was evergreen.The age structure of dominant population showed that the main population of the community belongs to rudimentary population.On the premising the respect for the original natural vegetation, this paper puts forward a improve transformation strategy for fairy lake botanical garden planar scenic forest vegetation to restore the fairy lake regional monsoon evergreen broad-leaved forest botanical garden plant landscape and highlights the features for fairy lake botanical garden plant landscape.

scenic forest community characteristics;plant landscape;Fairylake Botanical Garden

2014-10-14;

2014-11-12

国家自然科学基金项目(人类管理行为对园林绿地碳平衡影响的生命周期研究,31400607)

饶显龙(1988—),男,江西贵溪人,浙江农林大学园林设计院有限公司助理工程师,从事植物景观规划设计、生态景观设计研究。E-mail:624213312@qq.com。

包志毅(1964—),男,浙江东阳人,浙江农林大学教授、博导,从事植物景观规划设计研究。E-mail:bao99928@188.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.021

S718.54

A

1002-7351(2015)03-0098-06

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