基于自然的乡土植物景观设计模式研究

王倩, 李良涛, 韩红英, 樊慧敏, 孙梅婷, 张鹏

中国农学通报. 2023, 39(7): 64-75

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中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (7) : 64-75. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0236
林学·园艺·园林

基于自然的乡土植物景观设计模式研究

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Landscape Design Mode of Native Plants Based on Nature

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摘要

基于自然的乡土植物种群优势和应用现状,针对城市不同的生态服务功能,改善提升城市绿化建设。以河北省邯郸市为例,采用系统取样法实地调查太行山区的乡土植物,运用二元指示种分析方法(TWINSPAN)分类,分析群落结构和植物功能性状,并根据乡土植物的生活型、观赏特性及功能用途等,开展乡土植物景观设计模式研究。明确基于自然的解决方案,结合城市生态服务功能,满足服务绿色基础设施和生态园林建设需求,选择耳湖生态园区作为示范园区,对雨水花园、野花组合、蜜粉源野花带、鸟类栖息地4个城市景观提出不同配植模式进行集中示范。通过构建多样化的自然植物景观配植模式,达到修复人为破坏的自然环境、完善城市绿色基础设施的目的,从而有效促进国内生态城市的可持续发展,为城市景观建设提供思路。

Abstract

Based on the advantages of native plant populations and their application status, the urban greening construction should be improved according to different ecological service functions of the city. Taking Handan City of Hebei Province as an example, the systematic sampling method was used to investigate the native plants in the Taihang Mountains, and the binary indicator species analysis method (TWINSPAN) was used to classify the community structure and plant functional traits. According to the life forms, ornamental characteristics and functional uses of native plants, the landscape design mode of native plants was studied. We identified nature-based solutions and combined urban ecological service functions, to meet the needs of serving green infrastructure and ecological garden construction. We took Erhu Ecological Park as a demonstration park, and chose four urban landscapes to propose different planting modes for centralized demonstration. Through the construction of a variety of natural landscape planting modes, the purpose of restoring human-damaged natural environment and improving urban green infrastructure can be achieved, thereby effectively promoting the sustainable development of ecological cities in China, and providing ideas for urban landscape construction.

关键词

模拟自然群落 / 乡土植物 / 功能性状 / 生态服务功能 / 景观设计

Key words

simulated natural communities / native plants / functional traits / ecological service functions / landscape design

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王倩 , 李良涛 , 韩红英 , 樊慧敏 , 孙梅婷 , 张鹏. 基于自然的乡土植物景观设计模式研究. 中国农学通报. 2023, 39(7): 64-75 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0236
WANG Qian , LI Liangtao , HAN Hongying , FAN Huimin , SUN Meiting , ZHANG Peng. Landscape Design Mode of Native Plants Based on Nature. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2023, 39(7): 64-75 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0236

0 引言

由于全球大力发展经济建设,生态环境问题日益严重,自然灾害频发直接或间接影响到全球发展,人类认识到地球原生生态系统具有不可替代的生态、社会和经济价值[1]。人们受自然启发,在保护和尊重自然的基础上,利用乡土植物模仿自然群落营造自然景观,对生态环境自主恢复、展现当地自然景观和文化特色具有重要意义。为了阻止自然景观被城市化吞没,20世纪起,许多园林专家在设计园林绿地时遵循仿照自然群落的原则和理念;德国生态学家蒂克逊以“顶级群落”原理和潜在植被为生态理论来建造生态园林;日本生态学家宫协昭创造了宫协造林法,采用乡土植物模拟自然群落结构,进行乡土森林植被的营造[2-3]。在中国,苏雪痕最早在20世纪80年代对广州、杭州及北京地区的自然植物群落进行了调查分析,以自然植物群落为主造景并提出植物配植模式[4]。自此以后,众多学者纷纷提倡模拟自然群落进行园林景观设计。在党的十九大生态文明宏观政策背景下,国家全面推进城市双修等生态园林建设工作[5],目的利用自然做功原理代替人工干预解决生态问题[6],这种模拟自然植物群落的景观设计手法与基于自然的解决方案(nature-based solutions,NBS)高度契合。城市景观是城市居民赖以生存的生态系统,人类的可持续发展离不开城市可持续景观的良性发展[7]。研究发现,当前国内城市园林中盲目使用外来植物,人工痕迹明显,导致植物配植存在视觉效果与实用性发展不均衡、对本土植物重视程度不够、植物种类缺乏多样性等问题[8-9],以乡土植物为主的模拟自然群落的景观设计能够完美解决以上问题。乡土植物对特定地区生态环境具有高度适应性[10],有较强的抗逆性,成本低、种类多、易栽培,在生态建设中具有其他植物不可替代的优势[11],自然植物群落有利于维护物种多样性、提高生态系统的稳定性[12]。为了修复和维护城市生态系统的多样性和稳定性,选取河北武安国家森林公园内的耳湖生态园区,集中模拟设计和推荐不同绿地条件下的乡土植物景观配植模式,为邯郸市的生态园林建设提供适用于城市应用的基于自然的解决方案。此次研究的景观设计模式筛选技术路线如图1所示。

1 乡土植物的调查方法

1.1 研究地概况

河北青崖寨国家级自然保护区位于河北省武安市,由邯郸市代管,地理位置为113°45′16″—113°54′01″E、36°50′30″—37°01′05″N,海拔介于600~1899 m之间,总面积15164 hm2。该保护区属温带大陆性季风气候,四季分明,年平均气温11.1℃,年平均降水量653.3 mm,植被类型以天然落叶阔叶林和温性针叶林为主[13]

1.2 样地调查

于2021年8—10月在保护区内采用系统取样法对野生植被进行取样,样方布置海拔范围为800~1600 m,选取不同的坡度和坡向以保证调查数据的完整性。针对青崖寨自然保护区的地形及植被分布特征,设置77个20 m×20 m的方形样方,每个样方以重要乔木、标志性物体作为中心打桩系红绳。植物调查将20 m×20 m的样方分割成4个10 m×10 m的小样方,选取其中一个小样方调查乔木层,同时在小样方中随机选取3~4个2 m×2 m的灌木样方调查灌木层,4~5个1 m×1 m的草本样方调查草本层。调查内容为乔木层中3 m及以上的乔木,记录每木种名、株数,实测胸径、冠幅、树高、枝下高;灌木层及草本层包括植物的种名、株树、株高、盖度、聚生度,观察植物群落的生境及长势等综合特征。
图1 基于自然的乡土植物景观设计模式筛选技术路线图
○人工植物群落景观代表绿地类型 ●动植物栖息地景观代表绿地类型

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1.3 数据处理

将外业调查的样方数据整理录入Excel表格中,根据其所在层片分别计算各植物的胸高断面积[式(1)]、相对重要值[式(2)~(3)] [13]
乔木层胸高断面积=πR2/4
(1)
++3
(2)
++3
(3)
式中,胸径(R)是指乔木主干离地表面胸高处的直径;频度是指某种植物出现的样方的百分比,它是反映某种植物分布均匀程度的一个指标;相对频度是某种植物在样地中出现的频率占群落中全部种频率之和的百分比;多度是指群落内每种植物的个体数量;相对多度是某种植物的个体数占群落总体个数的百分比;盖度指植物地上部分垂直投影的面积占地面的比例;相对盖度是指某种植物的盖度占总盖度的百分比[2,14];计算如式(4)~(7)。
=×100%
(4)
=×100%
(5)
=×100%
(6)
=×100%
(7)

1.4 数据分析

根据所有群落中乔木层和灌木层植物的相对重要值,采用二元指示种分析方法(TWINSPAN)对群落进行划分[13]

2 结果与分析

2.1 物种组成

表1结果表明,样方内共有植物324种(含变种),隶属74科208属;蕨类植物10种,占总种数的3.09%;裸子植物3种,占总数的0.93%;被子植物311种,占总种数的95.98%。
表1 植物资源统计
植物类群 种(变种)
蕨类植物 4 6 10
裸子植物 2 2 3
被子植物 68 200 311
合计 74 208 324

2.2 群落类型

TWINSPAN等级分类将77个植物样方分为19组,如图2所示。结合调查区域的实际生态意义,根据中国植物分类方法及命名原则对其进行命名,最终形成12种植物群丛类型,具体植物样地资料见表2
图2 青崖寨保护区植物群落77块样地的TWINSPAN分类图
*样地数量,**样地号

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表2 青崖寨自然保护区植物样地资料
序号 群落名称 样方 生境 乔木层
高度/m 盖度/% 优势种 伴生种
1 荆条+栾树-小红菊 55、73、74 海拔900~1200 m的半阴坡
2 胡桃-栾树-露珠草+求米草 54、61、66 海拔900~1200 m的半阴坡 6~11 70~80 胡桃
3 柿+槐-薄皮木-求米草 5、6、56 海拔800~1000 m的半阴坡 3.5~11 70~80 柿、槐 杜梨、胡桃
4 胡桃+毛白杨-荆条-艾蒿 1、25、26、27 海拔800~900 m的阴坡和半阴坡 3~14 50~60 胡桃、毛白杨 柿、胡桃楸、漆
5 胡桃+胡桃楸-荆条-求米草 4、7、8、9 海拔800~1000 m的阴坡和半阴坡 3~12 70~80 胡桃、胡桃楸 毛白杨、柿、白蜡、槲栎
6 小叶杨+旱柳-
胡枝子-两型豆
57、59 海拔900~1000 m的阴坡和半阴坡 3~20 60~70 小叶杨、旱柳
7 小叶杨+胡桃-木香薷+
大叶铁线莲-艾蒿
2、3、10等
16个样方
海拔800~1300 m的阴坡和半阴坡 3~20 60~70 小叶杨、胡桃 胡桃楸、漆、黄栌、毛白杨
8 胡桃-鼠李+木香薷-艾蒿 14、19、21等
21个样方
海拔1000~1300 m阳坡和半阳坡 7~20 40~50 胡桃 槐、旱柳、山杨
9 油松-土庄绣线菊 45、63 海拔1200~1300 m的阴坡和半阴坡 6~20 50~60 油松 榆树、黄栌
10 河北木蓝-荩草+太行铁线莲 42、52 海拔1100~1200 m的阳坡和半阳坡
11 黄栌-连翘+河北木蓝-薹草 43、44、47、48 海拔1300~1500 m的阳坡和半阳坡 2~6 40~60 黄栌 羊奶子 、板栗
12 蒙古栎-三裂绣线菊-薹草 41、49、62 海拔1100~1500 m的半阴坡 5~15 40~50 蒙古栎 鹅耳枥、胡桃、黄栌
序号 群落名称 灌木层 草本层
高度/m 盖度/% 优势种 伴生种 高度/m 盖度/% 优势种 伴生种
1 荆条+栾树-小红菊 0.6~2 30~40 荆条、栾树 榆树 0.2~1.2 30~40 小红菊 老鹳草、短尾铁线莲
2 胡桃-栾树-露珠草+
求米草
1.2~2 40~50 栾树 侧柏、南蛇藤 0.15~1.2 70~80 露珠草、求米草 小红菊、小花鬼针草、
两型豆
3 柿+槐-薄皮木-求米草 0.3~2 70~80 薄皮木 荆条、雀儿舌头、
连翘、扁担杆
0.1~1 60~70 求米草 京芒草、东亚唐松草
4 胡桃+毛白杨-荆条-艾蒿 0.5~3 50~60 荆条 木蓝、野菊、
刺槐、扁担杆
0.2~1 70~80 艾蒿 龙芽草、假苇拂子茅、
白屈菜
5 胡桃+胡桃楸-
荆条-求米草
0.6~2.5 60~70 荆条 三裂绣线菊、
大花溲疏、雀儿舌头
0.2~0.6 50~80 求米草 两型豆、紫花地丁、
露珠草
6 小叶杨+旱柳-
胡枝子-两型豆
0.4~1.7 50~60 两型豆 木蓝、杠柳、接骨木 0.2~0.8 60~70 两型豆 大叶铁线莲
7 小叶杨+胡桃-木香薷+
大叶铁线莲-艾蒿
0.5~3 70~80 木香薷、
大叶铁线莲
三裂绣线菊、
大花溲疏、杭子梢
0.2~0.8 70~80 艾蒿 京芒草、薹草
8 胡桃-鼠李+木香薷-艾蒿 0.5~3 50~60 鼠李、木香薷 大花溲疏、连翘、
接骨木、杭子梢
0.2~0.6 60~80 艾蒿 两型豆、求米草、
牛膝菊
9 油松-土庄绣线菊 0.5~2.5 20~30 土庄绣线菊 小花溲疏、小叶鼠李
10 河北木蓝-荩草+
太行铁线莲
0.5~2 20~30 河北木蓝 北京丁香、
三裂绣线菊、葛
0.15~0.8 60~80 荩草、
太行铁线莲
蓝刺头、直立黄芪
11 黄栌-连翘+
河北木蓝-薹草
0.5~2.5 30~40 连翘、河北木蓝 山桃、鹅耳枥、
灰栒子、粗齿铁线莲
0.2~1 70~80 薹草 女娄菜、蓝刺头、
12 蒙古栎-
三裂绣线菊-薹草
0.8~2.5 20~30 三裂绣线菊 多花胡枝子、
羊奶子、六道木
0.2~1 60~80 薹草 糙苏、蓝刺头、艾蒿

2.3 模拟自然群落的原则

2.3.1 自然性

本于自然、高于自然是园林设计的最高宗旨。邯郸地区的植物景观营造从太行山区的植物群落中模拟与借鉴,打造人与自然和谐相处的环境,实现具有邯郸地方特色的景观设计。

2.3.2 科学性

模拟自然群落的景观设计尊重植物群落的复杂关系,在科学理论的指导下进行植物配植。景观设计参考自然群落的优势和特点,各层次均以优势种和常见种为主。根据不同的景观和功能需求,模仿相似自然群落或以保留群落优势种、替换常见种的方式进行植物配植。

2.3.3 稳定性

自然群落遵循自然界的更替和演变,趋于稳定和富有特色的群落结构。综合考虑自然群落的空间位置、食物关系、群落功能等生态位关系[15],从而形成一个生物多样性高、能够自我调节反馈的稳定群落。

2.3.4 艺术性

植物群落配植除了考虑自然性外,还应该考虑景观的韵律、比例和色彩的美观性,相对应植物的层次、体量和季相,维持自然群落的本质,调整改善使景观和谐统一。

3 基于自然的乡土植物景观设计

城市绿地景观设计从宏观上调和了人与自然环境之间的关系,大多利用人工形式替代自然形式[16]。当前以乡土植物为主的模拟自然群落研究,多数为推荐适合各城市景观配植的乡土植物种类和仅给予模拟自然群落的配植模式,选择示范园区并针对不同城市绿地条件提出相应配植模式研究略少[2,17-18]。面对当前城市自然生态系统的破坏,植物的作用已经不容忽视了,植物景观具有生态修复作用,为动物提供栖息地,更是人类健康及精神世界的必要元素[19],将不同的配植模式融合在同一示范园区内集中展示,有利于整体提升景观生态服务水平与推广。因此选取河北武安国家森林公园内的耳湖生态园区进行植物群落的模拟和景观设计,结合乡土植物的观赏价值、经济价值、生态价值等,给予不同场景搭配特定的植物配植模式建议,以此完善城市生态环境建设,从而促进城市生态的可持续发展。

3.1 模拟植物群落景观示范

3.1.1 河北武安国家森林公园

河北武安国家森林公园地处太行山中南段东麓武安市西北部境内,毗邻河北青崖寨自然保护区,地理位置在北纬36°45′—37°01′、东经113°45′—114°00′之间。植被属华北植物系半干旱生森林草原植被系,园内植物资源丰富,植被结构复杂,区系特点鲜明,植被类型多样,成为太行山区自然生态类型的典型代表。

3.1.2 耳湖农场生态园区

耳湖生态园区位于活水乡楼上村,周边景区云集,紧邻东太行景区。城市公园是一个城市景观的缩影,能够代表所在城市的景观生态程度。为了更好地推广乡土植物在城市景观中的运用,此次模拟示范区选择在距离调研地距离近、自然环境相似的森林公园,使模拟植物群落的景观效果更加直观,地理区位如图3所示。
图3 模拟植物群落景观示范区区位图

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外业调查的野生植物多数为邯郸市乡土植物,以乔灌草的复层结构方式生长,对邯郸市的环境适应性高,能够轻松在邯郸市露地种植,且群落结构稳定,植物自生能力和恢复力极强,在遭受环境破坏时能有效抵抗破坏和自我调节与恢复,因此后期管护相较于其他人工植物景观更加简单。
图4所示,此次模拟植物群落的景观设计在耳湖生态园区规划的基础上,结合城市生态园林的服务功能,进一步规划设计了4个功能分区,分别为森林康养区、运动健身区、生态科普区及农耕果林体验区,并从其中选择了雨水花园、野花组合、蜜粉源野花带、鸟类栖息地4个适用于城市的自然解决方案,进行植物群落的模拟示范,观测其景观效果,从而力求能在邯郸市推广使用。其中,森林康养区主要用于欣赏森林景观和林下漫步,人们能够在此身心放松的游玩,同时在生态服务功能方面,乔灌草的复层结构不仅能够调节小气候,也为鸟类及其他动植物提供舒适的栖息地;运动健身区主要用于人们健身跑步、运动休息,优美的环境使人们心情极佳,因此在运动健身区设计模拟野花组合,搭配微地形和乔灌木营造园林景观;生态科普区以园区中的湖为中心,设计雨水花园和水循环池等生态场景为人们进行生态知识科普;农耕果林体验区主要种植果树和粮食蔬菜,用来让人们体验农耕采摘的乐趣。
图4 耳湖生态园区功能分区图

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3.2 模拟植物群落景观与植物配植模式

3.2.1 雨水花园

(1)相关定义及配植要点。雨水花园是一种有效的雨水自然净化与处置技术,也是一种生物滞留设施[20]。由于其显著的景观和生态功能,已广泛地应用在居住区、道路、商业区等不同类型的园林景观中[21],植物的选择对于雨水花园起到一定重要作用。根据植物的生长习性和生存环境将植物种植区分为蓄水区、缓冲区、边缘区。
因雨水花园3个分区的蓄水能力不同,所以蓄水区要选用耐寒、耐涝,同时能抗污染、具有净化能力的植物;缓冲区选用耐寒及较耐水湿的植物;因为在下次雨水到来之前,雨水花园呈干旱状态,因此无蓄水能力的边缘区、蓄水区、缓冲区内的植物也要有耐旱性。
(2)模拟“旱柳+小叶杨-胡枝子-两型豆”群落营造雨水花园景观。该群落层次分明、高低错落,乔木层优势种为旱柳和小叶杨,15~20 m的小叶杨和10~15 m的旱柳整体呈现出2个层次,伴生种为杜梨和槐,穿插散植或丛植于两者之间,冠茂浓荫,灌木层木本与藤本缠绕混杂生长,疏密有致,草本层种类丰富,根据其生长环境与习性合理分布于群落内。
①模拟群落可选用的植物组成。乔木层有旱柳、白蜡、小叶杨、桑、杜梨、槐、杏、山桃、臭椿、侧柏,灌木层有海州常山、水杨梅、木香薷、接骨木、紫丁香、花木蓝,草本层有早熟禾、山尖子、芦苇、细叶芒、紫菀、拂子茅、黄精、大叶铁线莲、蛇莓。
②模拟群落配植模式。
a.旱柳+小叶杨+桑+侧柏-紫丁香+木香薷-山尖子+细叶芒+大叶铁线莲。以旱柳、小叶杨、桑和侧柏为上层,紫丁香和木香薷为中层,细叶芒和大叶铁线莲为地被营造以夏秋两季为主的景观。旱柳、小叶杨、紫丁香和细叶芒耐涝,栽植在蓄水区,桑、木香薷、山尖子和大叶铁线莲耐水湿栽植在缓冲区和边缘区。落叶乔木与常绿乔木侧柏搭配保证春冬两季有景可观,夏秋两季水杨梅、木香薷、大叶铁线莲和山尖子不同形态的花朵争相盛放,桑树枝干缀满紫红色的桑葚,不仅景色美观,还为昆虫与鸟类提供了良好的栖息环境。具体植物配植模式效果如图5所示。
图5 雨水花园效果图Ⅰ

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b.白蜡+杜梨+小叶杨-海州常山+花木蓝+接骨木-紫菀+芦苇+拂子茅。以白蜡、杜梨和小叶杨为上层,海州常山、花木蓝和接骨木为中层,紫菀、芦苇和拂子茅为地被营造四季景观。芦苇可净化污水,同拂子茅栽植于蓄水区净化水质,乔木层白蜡、杜梨和小叶杨具有茂密浓郁的树冠,树木高度参差有致,构成丰富的林冠线。从观赏特性上看,以郁郁葱葱的高大乔木为背景,花期从春季的杜梨到夏秋的海州常山、花木蓝和紫菀,赏叶乔木经夏季浓荫碧绿转为秋季黄金灿灿,接骨木秋季结满累累红果,形成三季有花、四季有景的景观。具体植物配植模式效果如图6所示。
图6 雨水花园效果图Ⅱ

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3.2.2 野花组合

(1)相关定义及配植要点。野花组合是由一年生草本和多年生花卉混生而成的一种开花植物和谐交错分布的自然景观。野花组合相较其他花卉景观具有更强的稳定性,拥有自我维护能力,维修成本低、生态效益高[22]。因为乡土植物能适应当地气候特点,能够更大程度上发挥出其生态及观赏价值。
根据文献[23-24]可知,富有特色的野花组合垂直结构层次丰富、季相明显。植物的垂直结构可根据株型、株高、冠径、叶型等特征分为3个亚层。3个亚层的植物花期不同,其中第三亚层植株匍匐且大多数早春开花,第一、二亚层植株观花期在6—8月,合理选择与搭配可创造层次丰富、色彩艳丽的野花组合景观。因此本次研究分别从生活型、观花期和花色等方面大致筛选可以运用到模拟野花组合的植物,再按照野生花卉的株高、叶型、叶级等对植物进行亚层的分类,从而得出以下结论。
(2)模拟可用植物统计及分析。经保护区的典型样方调查结果整理筛选出27科80属106种野生可观花植物,其中一、二年生植物31种(占总数29.2%),多年生植物75种(占总数70.8%)。将植物按叶级分类,细型叶26种、小型叶38种、中型叶36种、大型叶6种;按叶型分类,单叶85种、复叶21种。根据植物的株高、株型等特性,房味味等[23]建立了植物亚层分类系统,最终将此次调查的草本植物总结得出第一亚层植物30种、第二亚层植物46种、第三亚层植物30种。
按花色分第一亚层白色系有大齿山芹、短毛独活、辽藁本、窃衣等,黄色系有败酱、抱茎小苦荬、北柴胡等,紫色系有泥胡菜、沙参、紫菀,紫红色系有地榆、蓟、漏芦等,蓝色及蓝紫色有藿香、蓝刺头、蓝萼香茶菜。第二亚层白色系有瓣蕊唐松草、鹅肠菜、防风、狭叶珍珠菜等,黄色系有白屈菜、草木樨、多茎委陵菜、糖芥等,紫色及紫红色系由达乌里黄芪、华北耧斗菜、华北蓝盆花、女娄菜、瞿麦等,蓝色及蓝紫色系有丹参、蓝花棘豆,红色系有狗娃花、石竹、中华秋海棠。第三亚层白色系有苍术、齿翅蓼、大丁草等,黄色系有朝天委陵菜、费菜、三叶委陵菜等,紫色系有地丁草、鸡腿堇菜、紫花地丁,蓝色及蓝紫色系有白头翁、并头黄芩、牻牛儿苗。
(3)模拟自然草甸营造城市公园野花组合。城市公园可供人们游憩郊野、健身锻炼,因此种植在城市公园的野花组合的植物配植要点在于安全无毒、对人无害,颜色搭配令人舒心放松,有芳香气味更佳。
第一亚层植物选择短毛独活、辽藁本、旋覆花、北柴胡、抱茎小苦荬、地榆、紫菀、蓝刺头作为野花组合的背景;第二亚层搭配瓣蕊唐松草、狗娃花、草木樨、糖芥、华北耧斗菜、华北蓝盆花、瞿麦、蓝花棘豆、石竹,植株高低错落,繁茂艳丽;第三亚层选择求米草、狗牙根、薹草类作为地被覆盖裸露地面,再以大丁草、蛇莓、紫花丁地、早开堇菜、老鹳草、委陵菜、繁缕等观花类草本点缀其中。此外,搭配禾本科类植物,如鹅观草、京芒草等丰富景观层次。具体植物配植模式效果如图7所示。
图7 野花组合效果图

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3.3 蜜粉源野花带

3.3.1 相关定义及配植要点

蜜粉源野花带狭义上也可称为昆虫野花带,一般位于灌木篱、防风林下及作物田缘,宽度在3~6 m左右,以蜜粉源野花组合、豆科组合等为主,主要为传粉者提供蜜粉源[25]。蜜粉源野花带是昆虫野花带内重要的一环,此外,昆虫野花带还包括杂草植物带、野生鸟类覆盖带等。
在自然界长期进化的过程中,植物和传粉昆虫之间存在着互惠、敌对和防御的复杂关系[26],能够帮助农作物传粉的昆虫主要包括蜂类、蝶类、蛾类及蝇类等[27],观花植物的形态特性对昆虫授粉的吸引力不同,因此野花带的植物配植如何搭配尤为重要。根据研究者建立的传粉昆虫招引能力评价表[28]发现,植物的花色、花味、花蜜、花茎等特征影响着昆虫授粉,花色招引能力表现为橙>黄>蓝>白>绿>紫,有花香且花径越大、蜜腺发达对昆虫的吸引力越大,观察昆虫造访植物的科属种次数得出了单生花、对生花及头状花序的花卉吸引昆虫的能力高于其他花序类型。例如,菊科旋覆花具有头状花序,夏季绽放黄色花朵,实验过程中吸引蜜蜂科、食蚜蝇科和花蝇科等昆虫前来授粉;豆科野豌豆具有总状花序,夏季蓝紫色小花点缀草地,吸引蜜蜂科、蝽科等昆虫为农作物授粉[29]

3.3.2 模拟可用植物统计及分析

表3所示,此次保护区外业样方调查,根据植物区系构成分析并统计挑选出可进行模拟群落的乡土花卉共128种,按花色分,黄色系31种、红色系(包括粉红色)10种、白色系37种、绿色3种、蓝紫色47种,分别占总数24.2%、7.8%、29%、2.3%、36.7%;单生花5种、头状花序28种,分别占总数4.6%、25.9%。
表3 蜜粉源野花带植被统计表
色系 单生花 头状花序 总状花序 聚伞花序 穗状花序
黄色系 朝天委陵菜、蛇莓 野菊、甘菊、抱茎小苦荬、
旋覆花、桃叶鸦葱
草木樨、糖芥 败酱、费菜、三叶委陵菜、
委陵菜、白屈菜
龙芽草、红纹马先蒿
红色系(粉红色) 石竹 小红菊 中华秋海棠 透骨草、两栖蓼
白色系 石竹 大丁草、狗娃花、
小红菊、山尖子、
露珠草、繁缕 錾菜、瓣蕊唐松草、防风、
辽藁本、短毛独活、
大齿山芹、石生蝇子草、
透骨草
蓝紫色系 并头黄芩 华北蓝盆花、蓟、紫菀、
全叶马兰、三脉紫菀、
山马兰、小红菊、
漏芦、蓝刺头
荫生鼠尾草、丹参、
蓝花棘豆、直立黄耆、
达乌里黄芪、山野豌豆、
瞿麦、歪头菜、山野豌豆
牻牛儿苗、华北耧斗菜、
白头翁、女娄菜、
蓝萼香茶菜
透骨草、藿香

3.3.3 模拟自然群落营造蜜粉源野花带

模拟群落可选用的植物组成。选用朝天委陵菜、蛇莓、野菊、龙芽草、蓝刺头、山野豌豆、藿香、石竹、狗娃花、瓣蕊唐松草、短毛独活、并头黄芩、华北蓝盆花、蓟、紫菀、丹参、瞿麦、白头翁营造蜜粉源野花带景观,可将乡土植物块植或将3~4种混植。用以上植物作为蜜粉源野花带的材料,除了达到招引昆虫传粉的目的,并兼顾了花带的景观效果,各种植物花期、花色和花形各不相同,大面积种植形成绚丽多彩的景观。从花期上看,白头翁、丹参、朝天委陵菜、石竹春季开花,花期可持续到夏末秋初,期间蓝刺头、瓣蕊唐松草、蛇莓、蓟和华北蓝盆花等也相继绽放,秋季野花带中的狗娃花、短毛独活、瞿麦、紫菀和野菊开放,色彩缤纷、馨香扑鼻,吸引大量蜜粉、蝴蝶等昆虫前来传粉。具体植物配植模式效果如图8所示。
图8 蜜粉源野花带效果图

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3.4 鸟类栖息地

3.4.1 相关定义及配植要点

栖息地指动物生活的周围环境,即指在动物个体、种群或群落在其生长、发育和分布的地段上各种生态环境因子的总和。对鸟类而言,栖息地就是个体、种群或群落在其某一生活史阶段(如繁殖期、越冬期)所占据的环境类型,是其各种生命活动的场所[30]
按食性将鸟类分为植食性、肉食性、虫食性及杂食性鸟类,分别以植物果实和种子、鱼虾等及昆虫作为食源[31],因此在模拟陆地鸟类栖息地时选择栽植的乡土植物需具有为鸟类提供食源、昆虫可寄主或是蜜粉源等特征,同时在配植方式方面,采用“乔—灌—草”复合的配植方式,创造完整的植物冠层结构,提供多样化的生态位[32]。如槲栎、桃等观果植物可为植食性鸟类直接提供食源;榆树、柿树、荆条和香薷等作为极好的昆虫寄主植物,可以为虫食性鸟类提供食源[33]

3.4.2 模拟“胡桃楸+鹅耳枥-接骨木-粗齿铁线莲+薹草”营造鸟类栖息地

该群落主要特征为上层以胡桃楸和鹅耳枥为优势种,伴生少量黄栌与小叶杨,灌木层种类丰富,以接骨木为优势种,伴生灌木为连翘、鞘柄菝葜、南蛇藤,草本层形态各异,观赏特征多样,以粗齿铁线莲和薹草为优势种,更重要的是群落内含有多种浆果类的观果灌木和蜜源植物。
(1)模拟群落可选用的植物组成。乔木层有胡桃、漆、槲栎、黄连木、杜梨、杏、桃、山桃、枣、旱柳、榆树、柿,灌木层有鞘柄菝葜、扁担杆、牛奶子、荆条、酸枣、圆叶鼠李、小叶鼠李、杭子梢、暴马丁香、绣线菊、胡枝子,草本层有薹草、麦冬、曲枝天门冬、玉竹、黄精、龙葵、商陆、一把伞南星、半夏、东北天南星、山野豌豆、蓝刺头、早开堇菜、紫花地丁、华北耧斗菜、草木樨、香薷、直立黄耆、蒲公英、蛇莓,藤木层有葎叶蛇葡萄、白英、忍冬。
(2)模拟群落配植模式。
①榆树+柿+黄连木-荆条+牛奶子+胡枝子-忍冬-薹草+龙葵+早开堇菜+蓝刺头,②槲栎+杜梨+杏-杭子梢+扁担杆+绣线菊-麦冬+紫花地丁+蛇莓+草木樨。以上2种植物配植分别以榆树、柿、黄连木和槲栎、杜梨、杏为上层,荆条、牛奶子、胡枝子、忍冬和杭子梢、扁担杆、绣线菊为中层,薹草、龙葵、早开堇菜、蓝刺头和麦冬、紫花地丁、蛇莓、草木樨为地被。为营造适宜鸟类栖息的环境,特地选用榆树、杜梨、荆条和杭子梢等粉蜜源植物来吸引昆虫和柿、杏和龙葵等浆果植物为鸟类提供饮食,且从观赏价值上看,选择早春开花的杜梨、早开堇菜和紫花地丁,夏秋开花的荆条、胡枝子、杭子梢和绣线菊等,花期持续,三季有景欣赏,此外,秋季还可观赏黄连木的秋色叶和牛奶子、扁担杆的果实。乔、灌、草的组合不仅为群落提供稳定的结构,还为鸟类筑巢、隐蔽提供良好的环境。具体植物配植模式效果如图9~10所示。
图9 鸟类栖息地效果图Ⅰ

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图10 鸟类栖息地效果图Ⅱ

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4 结论

研究采用系统取样法和二元指示种分析方法(TWINSPAN)对青崖寨自然保护区进行了植被调查和分析,获得乡土植物324种(含变种),隶属74科208属,划分为12个自然群丛类型。
文章从城市双修的角度出发,选择在毗邻保护区的的耳湖生态园区作为示范园区,进行模拟植物群落的景观设计。结合园区的规划设计和植物在城市生态服务功能的作用,在基于自然的解决方案中选取了4个可进行模拟景观设计的城市绿化场地,遵循它们的特定的城市生态服务功能,从青崖寨自然保护区内的15个自然群落中选择适用的优势种和伴生种作为植物配植的基础骨架,同时根据植物的形态特征、生境习惯等选择合适的乡土植物,结合自然性、科学性、稳定性和艺术性等模拟自然群落的设计原则及方法,构建不同类型的乡土植物景观配植模式,以此为相关研究者提供一定参考和借鉴。

5 讨论

为了修复城市化对自然生态系统的破坏,构建生态园林成为一种流行趋势。城市绿地在改善城市生态环境和提供生态系统服务中具有重要作用[34]。为不同类型的城市绿地景观进行植物配植设计是一个复杂的问题,笔者依据城市生态服务功能在示范区选择适用于城市的自然解决方案给雨水花园、野花组合、蜜粉源野花带和鸟类栖息地4个城市绿地提供多种乡土植物配植模式,示范园区靠近自然保护区,植物生境相似,且对特定场景挑选合适的乡土植物,后期生长预测效果较好,但真正在城市中推广使用仍存在一定局限,如不同于此次模拟的4个场景的其他拟建植绿地的相关植物配植应结合周围环境挑选使它们相呼应融合,且具体植被栽植环境和后续养护管理还需深入调查与研究。
笔者提倡使用乡土植物营造自然群落景观,在选取能进行模拟景观设计的乡土植物时,考虑到植被的园林生态价值、观赏价值和功能性状,但并未系统建立综合评价模型进行乔灌草及藤本植物的筛选,因此相关绿地场景的植物配植模式可进一步细化和补充完善。
本研究在调查青崖寨自然保护区的乡土植物的基础上,挑选可使用的植物进行模拟设计,选择使用的乡土植物部分处于未被开发利用的状态,而部分处于已被科研人员驯化但园林利用率却不高,例如胡枝子属,花色丰富、姿态优美、耐性强,是极好的生态修复植被类型,早在20世纪90年代被引种选育,却在北方极少作为花灌木应用在城市园林中[35]。因此,开发驯化及应用推广更多有利用价值的乡土植物,对以后生态园林建设具有重要作用。

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基金

河北省农业创新驿站项目“肥乡菊花基地项目”(2022021)
河北省科技计划项目(6226309D)
河北省林业和草原科学技术研究项目“太行山特有珍稀濒危植物缘毛太行花引种驯化及其保护繁育研究”(2001019)
邯郸市科技技术研究与发展计划项目“邯郸市采矿迹地生态植被重建与土壤改良技术研究”(1727201065)
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