城市化影响下川西林盘植物群落特征及发展

罗奕爽, 李宇奇， 彭培好， 郑少伟， 黎燕琼*

(1. 成都理工大学 旅游与城乡规划学院， 四川 成都 610059； 2. 四川省林业科学研究院 生态所, 四川 成都 610081)

城市化影响下川西林盘植物群落特征及发展

罗奕爽1,2, 李宇奇1,2， 彭培好1， 郑少伟2， 黎燕琼2*

(1. 成都理工大学 旅游与城乡规划学院， 四川 成都 610059； 2. 四川省林业科学研究院 生态所, 四川 成都 610081)

川西林盘是四川特有的一种乡村景观类型和生态聚居聚落.为探讨川西林盘自然环境中植物群落的发展状况，走访成都平原范围内7市、5县的57个镇，共103个典型的川西林盘聚落，分析其植物物种组成和垂直结构，计算并探讨不同林盘植物群落的物种多样性、三维绿量.结果显示，共调查到229种植物，隶属于62科、113属，乔木层植物占据着最大优势，其多样性数值与三维绿量数值影响整体群落数值的走向呈正相关，也极大地影响整个植物群落的生态效益和景观效果；新型林盘虽然有较高的植物覆盖度，但群落结构丰富度和稳定性上不如原始林盘.从研究结果可知，恢复乡土记忆、改善部分植物群落的结构、优化土地利用方式是当前保护川西林盘生态系统的有效措施.

川西林盘； 植物群落； 物种多样性； 三维绿量

1 研究背景

川西林盘是川西平原地区农耕文化、经济的重要载体，也是动植物的栖息地，为人们提供生产生活空间[1-2]，长期维持着四川地区大环境的稳定.关于川西林盘的研究普遍认为：川西林盘随着社会兴废几经变迁，定形于清代[3-4]，在20世纪以前，四川传统农业发达，原始的川西林盘承载着重要的经济、文化、生态等作用，有着文化独特、生态共融、形态各异等特点[5]；自20世纪70年代末开始，城市化盛行，川西林盘受其影响，面临着和其他农业景观类似的变化：景观格局整齐划一[6]、斑块碎片化、生态环境均质化等[7]，范围和面积有着缩减的趋势，亟待保护.因此，本文通过调查成都平原内具有代表性的川西林盘聚落，重点分析群落特征和构成，以及不同类型的川西林盘的多样性指数、三维绿量、苗圃和竹林分布的情况，用以研究人为干扰和城市化进程对其植物群落的影响，以及植物群落在发展中存在的问题，改善农村居民点的景观绿化研究甚少的现状[8]，为川西林盘进一步的生态规划和建设提供科学依据.

2 研究区概况

川西林盘所在的川西平原是中国西南地区最大的平原，由岷江、沱江、青衣江、大渡河冲积而成，地表松散，沉积物较厚，以紫土为主的土壤矿物质丰富，结构较好，坡度较小，易于耕作和发展自流灌溉[9].同时拥有世界最古老的水利工程——都江堰水利工程，保证充足的用水需求.川西平原属亚热带季风气候，年平均气温约为16 ℃，年均降水量在1 000 mm左右，年雨天平均约300 d，湿度高，热量低.这些优势因素为川西林盘的形成和发展提供了便利的条件，使川西林盘从古至今都拥有着丰富的植物物种，以常绿阔叶林和喜阴喜湿植物为主，这些丰富的物种也有效维持着林盘内的生态环境的稳定.

3 调查研究方法

3.1调查地点与调查内容如今川西林盘主要分布于四川中、西部平原地区、丘陵与平原之间的过渡地区[9]，其中，成都平原范围内的川西林盘受城市化影响最为明显.因此，为了有效、直观的反应在不同人为干扰下林盘的特征与差异，在2016年5月到8月期间，调查、走访了成都平原范围内的村落，包括成都市、都江堰市、广元市等7市，以及双流县、彭山县、郫县等5县的57个镇.按照居民点空间分布，随机选择、记录了103个典型聚落.此次记录包括聚落内所有乔木、灌木、草本植物：记录乔木的种名、个体数、胸径、树高、冠幅、枝下高等，灌木的种名、株数、高度等，草本的种名、高度、盖度、频度等，还记录了聚落的经度和纬度.

3.2数据处理

3.2.1群落特征计算 物种多样性指数是群落功能复杂性和稳定性的重要量度指标.本文综合现有指数计算方法，选择了群落的丰富度指数、Simpson多样性指数、Simpson均匀度指数，用以分析川西林盘植物群落结构特征和复杂程度.下面是所用计算公式[10-11]:

1) 丰富度指数R=S/logN;

2) Simpson多样性指数

D=1-∑Ni(Ni-1)/[N(N-1)];

3) Simpson均匀度指数

E=N(N/S-1)/(∑Ni(Ni-1)),

其中，S、N为总物种数和总个体数，Ni为第i个物种的个体数，i=1，2，…,S.

3.2.2三维绿量的计算 由于乔木在数量、分布等方面占据较大优势，因此，主要研究和计算乔木三维绿量.通过记录树种的冠形、树高、冠幅、枝下高，结合三维绿量计算公式[12](见表1)，得出单株乔木的三维绿量，再根据树种数量累加得出每种乔木的平均三维绿量和每个聚落的三维绿量.

表 1 树种三维绿量计算公式

注：其中x为冠幅，y为冠高.

4 结果与分析

4.1川西林盘植物群落物种组成分析调查结果显示，103个川西林盘聚落中，共调查到植物229种,其中，乔木植物101种，占44.1%，灌木植物40种，占17.4%，草本植物80种，占34.9%，藤本植物8种，占3.4%.所有植物共62科、113属，主要有蔷薇科(Rosaceae)11属15种、豆科(Leguminosae)10属10种、禾本科(Gramineae)8属11种、桑科(Moraceae)4属7种、菊科(Compositae)7属7种、忍冬科(Caprifoliaceae)4属5种、五加科(Araliaceae)4属5种(见表2).

4.2群落生活型分析由表3可知，中、小型乔木和更新芽近地表草本的种类最多，它们中含有川西林盘植物群落的优势物种.其次，虽然有单个高度超过30 m的大型乔木，如香樟(Cinnamomumcamphora(L.)presl)、槐、水杉(MetasequoiaglyptostroboidesHu et Cheng)、枫杨(PterocaryastenopteraC. DC)等，这些乔木多出现在较原始的林盘中，如都江堰市天马镇、郫县唐元镇等地，但由于其他聚落中同种植物的高度较矮，最终均高未达到大型高位芽植物的标准.这证明了人为干扰对树种生长的影响较大.

表 3 川西林盘植物生活型统计

4.3群落垂直结构分析

4.3.1植物群落不同层次分析 所有植物中，乔木在分布面积、范围、覆盖量等方面都占了很大比重，共43科72属101种，在整个植物群落中具有明显的优势，处于主导地位，最直观的代表了植物群落的外貌特征.常见乔木植物见表4.所有乔木的平均高度为5.946 3 m，超过平均高度的树种有38种，占37.62%;平均冠幅为3.812 4 m，超过平均冠幅的树种有41种，占40.59%，其中喜树、枫杨、香樟、大叶桉(EucalyptusrobustaSmith)在高度和冠幅上均有一定优势.

表 4 乔木层植物相关数据统计

灌木层植物种类、数量、分布范围比乔木层和草本层都少，共有29科35属40种.主要种有山茶(CamelliajaponicaL.)、八角枫、海棠花(Malusspectabilis(Ait.) Borkh.)、蜡梅(Chimonanthuspraecox(Linn.) Link)、八角金盘等植物，出现次数较多，高度多为0.5～1.0 m之间.这些灌木主要作为观赏植物栽植.

草本层的种类仅次于乔木，数量较多，覆盖率较大，共有41科63属80种,出现在超过60%的聚落内.草本层生长旺盛，长势良好，高度多为0.5 m以下.主要品种有空心莲子草(AlternantheraPhiloxeroides(Mart.)Griseb.)、狗尾草、竹叶草(Oplismenuscompositus(L.) Beauv.)、铁扫把(Crepislignea(Vaniot) Babcock)、小飞蓬(Conyzacanadensis(L.) Cronq.)、三七(PanaxpseudoginsengWall.var.notoginseng(Burkill) Hoo et Tseng)、鬼针草(BidenspilosaL.)等.其中部分草本植物还有药用价值，如蒲公英、龙葵(SolanumnigrumL.)、薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)、鱼腥草(HouttuyniacordataThunb)、酢浆草(OxaliscorniculataL.)、菊花(Dendranthemamorifolium(Ramat.) Tzvel.)等.

藤本层在数量、种类、分布范围等方面都较少，主要品种有葡萄(VitisviniferaL.)、凌霄、白英(SolanumlyratumThunb.)、马瓜交儿(Zehneriaindica(Lour.) Keraudren)、地瓜藤(Breyniaretusa(Dennst.) Alston)等，它们分布在少数保存完好且较原始的林盘聚落中，这些林盘内人为干扰较弱，藤本植物生存环境良好.

4.3.2川西林盘植物群落结构分析 川西林盘植物群落的垂直结构中，有“乔+草”、“乔+灌+草”、“乔+灌”结构，以及只以乔木群落植物为主的结构.

“乔+草”为主的结构数量最多，存在于42个林盘聚落中，占40.78%.该结构的聚落重视乔木经济和农耕经济，或为空心林盘，乔木层阻挡了林下空间的生长，草本多以放养为主，生长迅速，限制了灌木层的生长.主要乔木有柚、构树、慈竹、枇杷、香樟、核桃、桑树、柑橘(CitrusreticulataBlanco)等；草本有空心莲子草、竹叶草、狗尾草、小飞蓬、牛膝(AchyranthesbidentataBlume)、牛筋草(Eleusineindica(L.) Gaertn.)、商陆(RadixphytolaccaeRoxb.)等.

“乔+灌+草”为主的结构其次，有25个，占总林盘个数的24.27%.该结构较为完整，但经济物种相对较少，以绿化和防护为主.主要乔木有慈竹、银杏、构树、枇杷、桂花、枫杨、黄葛树(FicusvirensAit.var.sublanceolata(Miq.) Corner)、喜树等；灌木有八角枫、八角金盘、山茶、蜡梅、芭蕉(MusabasjooSieb. amp; Zocc.)等，草本有小飞蓬、空心莲子草、牛筋草、狗尾草、商陆、藿香(Agastacherugosa(Fisch. et Mey.) O. Ktze.)等.

“乔+灌”为主的结构有21个，占20.39%.该结构多出现在以游乐和观赏为主的林盘中，以种植观赏性植物为主，清理了草本植物，以达到美观整洁、方便游玩的效果.乔木主要有构树、桂花、女贞、香樟、紫薇(LagerstroemiaindicaL.)、枇杷、栾树(KoelreuteriapaniculataLaxm.)、柏木(CupressusfunebrisEndl.)、香椿(Toonasinensis(A. Juss.) Roem.)、皂荚、天竺桂(CinnamomumjaponicumSieb.)、银杏等；灌木有红花继木(Loropetalumchinense(R.Br.) Oliv.)、冬青卫矛(EuonymusjaponicusThunb.)、苏铁(CycasrevolutaThunb.)、棕榈(Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl.)、芭蕉、八角枫、三角梅(BougainvilleaglabraChoisy)等.

以乔木为主的结构群落，有15个，占14.56%.该结构主要出现在以种植经济树种为主的苗圃中，为保证乔木生长，未栽植灌木和草本.主要乔木有桂花、核桃、柚、构树、慈竹、香樟、桃树、枇杷、樱桃树、桉树、紫薇等.

4.4不同类型川西林盘的植物群落特征

4.4.1不同类型的川西林盘分类 川西林盘在发展过程中，形态和使用功能随着人们的需求和社会更替而变化：传统的川西林盘以农耕活动为主，如今引进了新型生产方式，景观形态也随之发生变化，由此产生了新的林盘类型.虽然对川西林盘的类型分类方式多样，但较为常见的是按景观要素配置进行分类，分为生态型林盘、农耕型林盘、农家游赏型林盘、功能产业型林盘.

生态型林盘植被生长较好，不以农业、经济生产为主，主要进行生态植被的种植与维护，以供生活使用和防护，林、竹面积较大，以枫杨、皂荚、喜树、慈竹、柑橘为主.农耕型林盘以农业生产为主，拥有最完整的林盘景观结构和格局，林、竹环绕着宅院，以香樟、枫杨、构树、慈竹为主.农家游赏型林盘以各要素作为旅游环境的基础，依托自身特色发展第三产业——旅游产业，农业生产功能大大弱化，植物以观赏植物为主，如桂花、桃树、紫薇、白玉兰等，部分林盘没有种植竹林.功能产业型林盘在原有基础上发展相关经济产业，选取更高经济效益的作物取代原本传统的农田生产方式，苗圃是居民提高生产收入和生活质量的重要途径，植物围合感不强，以银杏、桂花、柑橘、核桃等为主.

4.4.2植物群落多样性分析 一般所谈到的群落多样性是指α多样性，即群落内的物种多样性.物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标.常规的多样性指标包括2个方面：一是一定区域内的物种丰富程度，即丰富度指数；二是生态学方面的物种分布的均匀程度，即辛普森指数[13].各类型林盘的多样性指数如图1～3所示.

图 1 植物群落的丰富度指数

图 2 植物群落的Simpson多样性指数

图 3 植物群落的Simpson均匀度指数

群落的物种数是最直观、简单的测度群落物种丰富程度的指标，也被认为是群落多样性最客观的指标.丰富度指数R是与群落的物种数和个体数均有关系的指标[14].它是样地内物种品种数和其总量之间关系的数值，能宏观的体现出植物在样地中的覆盖程度.如图1，农耕型林盘丰富度最高，为4.824 6，生态型林盘最低，为4.029 8；其中，乔木的情况和群落总体情况相同，农耕型林盘中乔木的指数为3.896 1，生态型林盘为3.351 9；灌木则是功能产业型林盘丰富度最高，为1.985 3，最低是生态型林盘，为1.568 2.

多样性指数是群落物种多样化或异质性程度的指标，Simpson多样性指数D是常用的多样性指标之一，数值越大，群落类型的多样化程度和异质性越高.如图2所示，农耕型林盘群落指数最高，为0.917 9，功能产业型林盘最低，为0.875 1；其中，乔木的情况和总体情况相同，在农耕型林盘中为0.886 0，功能产业型林盘为0.841 6；灌木则是功能产业型林盘最高，为0.728 4，生态型林盘最低，为0.693 5.

均匀度指数E反映了群落或生境中全部物种个体数的分配状况，即物种个体数目的分配均匀程度.从图3来看，农耕型林盘均匀度最高，为0.648 2，功能产业型林盘最低，为0.478 3；其中，乔木情况和总体情况相同，在农耕型林盘中为0.652 7，功能产业型林盘为0.508 6；灌木则是农耕型林盘最高，为0.833 2，农家游赏型林盘最低，为0.726 4.

由此可见，农耕型林盘在外观覆盖度、植物种类和种间均匀性上优势最大，证明如今川西平原的农耕区依然有着相当数量和面积的植物种植，“林+田”模式依然是川西林盘最主要的发展模式和最稳定的生长结构.生态型林盘已有部分被荒废，植物群落无人打理，虽然植物数量多、分布广，但均匀度低、结构混乱，植物的生长环境堪忧.农家游赏型林盘各项指数居中，略高于生态型林盘，植物群落结构适中，拥有一定数量的观花观叶植物，以第三产业为主.功能产业型林盘主要种植几种植物作为大面积苗圃，导致这些苗圃品种相似度高且占地面积大，与其他植物之间数量差异过大，导致其均匀度最低，在种类上单一性最强.

4.4.3不同林盘的植物群落三维绿量分析 在调查的103个林盘聚落中，绿量最大的聚落位于郫县团结镇，为47 337.117 6 m3，最小的聚落在双流县籍田镇，为224.467 8 m3，平均为7 556.463 5 m3.不同类型川西林盘的植物群落平均三维绿量分别为:生态型林盘8 266.983 m3;农耕型林盘6 984.928 6 m3;农家游赏型林盘5 026.856 3 m3和功能产业型林盘8 034.508 3 m3.由此可知，生态型林盘的数值最高，这是由于原始林盘的植物群落分布广泛，高度高，枝叶对房屋和院落的覆盖程度均较高.功能产业型林盘虽然对房屋和院落的覆盖程度不高，但数量和树型均大，使其平均三维绿量仅次于生态型林盘.农家游赏型林盘由于植物的数量不及其他3种林盘，植物的品种部分为新栽植，植物的高度和冠幅也不及其他3种，所以该类林盘的平均三维绿量最低.

4.4.4不同林盘特殊植物群落分析 竹林和苗圃，作为川西林盘发展的特殊产物，是林盘植物群落中特殊的群落类型，在植物群落中占比较大.分析它们的生长、分布情况，能很好的反映不同类型林盘受城市化影响的多少，以及发展的程度，有着重要的研究价值.

在103个林盘聚落中，竹林一共出现在82个林盘聚落中，占林盘个数的79.61%，出现比例较高.其中，慈竹出现75次，麻竹(DendrocalamuslatiflorusMunro )14次，芦竹(Arundodonax)13次，金竹(Phyllostachyssulphurea(Carr.) A. et C. Riv.)8次，斑竹(PhyllostachysbambusoidesSieb. et Zucc. f./lacrima-deaeKeng f. et Wen)6次，龙竹3次，凤尾竹2次，部分林盘聚落中存在“慈竹+龙竹+芦竹”、“龙竹+斑竹”、“慈竹+金竹”等配置.经过后期资料整理发现，竹类植物占所有植物数量的比例，由大到小依次是：生态型林盘(22.36%)﹥农耕型林盘(15.97%)﹥农家游赏型林盘(14.72%)﹥功能产业型林盘(10.45%).可见，受城市化影响越多的林盘类型，竹类植物数量和分布越少；原始程度越高，竹类植物的分布越为广泛.

其次，有36个林盘中包含了苗圃，占34.95%，品种多为银杏、桂花、香樟、核桃等.这些植物都是人为种植的经济物种，数量较大.苗圃面积最大达到13 020.374 m2，最小为240.01 m2，平均为1 859.560 7 m2.苗圃面积占总面积的百分比最大的林盘达到60.98%，最小为0.86%，平均达到14.39%.各类型林盘的苗圃面积占比从大到小依次为：功能产业型林盘(18.83%)﹥农家游赏型林盘(18.42%)﹥农耕型林盘(14.48%)﹥生态型林盘(13.24%).可见苗圃多出现于功能产业型林盘和农家游赏型林盘，反映出林盘使用功能的转型.这类林盘中，人为活动对植物群落生长和分布的影响较大，景观效果整齐划一.

5 结论

川西林盘植物群落林下结构单一甚至缺乏，“乔+草”结构占比最大，这与孙大江等学者的研究结果[15]相同.林内结构大多呈现上密下疏的空间形态，形成川西林盘内部宜人的小气候循环格局，同时也有林下空间空缺、垂直方向上层次单调，植物类型较稀少等景观缺陷.物种主要集中在蔷薇科、豆科、禾本科、桑科、菊科植物，拥有经济价值和观赏价值，如慈竹、枇杷、构树、皂荚、桃树、海棠几种植物.其中，乔木层占据较大的优势和资源，单是以乔木为主的群落结构就占到总数的14%，它的各项多样性指数也与整个群落的多样性指数变化趋势呈正相关，对群落影响较大.

农耕型林盘的多样性指数和三维绿量均高，功能产业型林盘和农家游赏型林盘的多样性指数和三维绿量参差不齐，高低起伏，群落稳定性和丰富度不足.尤其是功能产业型林盘，虽然它和生态型林盘的平均三维绿量相近，但由于苗圃面积大、比例高，多样性指数不高.人类活动干扰导致的生境减少和景观结构的变化已成为农业景观中生物多样性丧失的原因，它们证明了城市化进程带来的人为干扰是影响川西林盘植物群落变化的重要原因，这与人类活动干扰与农业景观生物多样性丧失之间关系的研究结论相符合[16].新型林盘即使有很高的植物覆盖率，但在植物群落的规划上仍然缺乏川西林盘的特色和生态性.综上所述，川西林盘在发展过程中，要注意以下几点：

1) 川西林盘的植物群落中，彩叶植物较少，季相变化不够明显，缺乏丰富的植被景观效果.在保护乡土树种、竹林和古树名木的基础上，适度种植观叶植物，引进外来物种，以达到四季有四景的效果.还可以适度增加药用植物，丰富川西林盘植物群落发展模式.

2) 改善植物群落的结构，保留农耕型林盘中较好的结构，优化生态型林盘中荒废的结构配置和空心林盘，调整和丰富新型林盘中单调的结构群落特征.

3) 由于土地使用方式模式化，单纯增加绿地面积而不考虑林盘特色的改造增多，这对土地资源和生物资源是一种浪费.因此，要深层解读川西林盘的价值，规划应以尊重农村生活方式为主，最大限度地延续川西林盘本身的特色，以期恢复新型林盘的传统记忆，如种植竹林等,使林盘在城市化进程中，和城市形态、需求有所区别，以动态思维实现可持续发展.

随着城市化进程的加快，林盘数量和质量均有所缩减，只有基于植物学、景观学等理论基础，才能更好的保护川西林盘的生态环境，并适当结合生态学、地理学等学科知识，进一步做到综合优化林盘植物景观，良性延续林盘生存模式和聚居环境.

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(编辑 李德华)

Farmhouse Forests in Western Sichuan Plant Community Characteristics and the Development under Urbanization Influence

LUO Yishuang1,2, LI Yuqi1,2, PENG Peihao1, ZHENG Shaowei2, LI Yanqiong2

(1.CollegeofTourismandtheUrban-RuralPlanning,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,Sichuan；2.InstituteofEcological,SichuanAcademyofForestry,Chengdu610081,Sichuan)

Farmhouse forests in western Sichuan is a special rural landscape type and ecological populated settlements. To explore the development of the farmhouse forests’ plant community in the natural environment conditions, we visited 57 towns in Chengdu plain’s seven cities and five counties, in which we analyzed the plant species composition and vertical structure of 103 typical farmhouse forests settlements, calculated and discussed different farmhouse forests plant community species diversity, three-dimensional green quantity. To according to the results of investigation on 229 kinds of plants, involving 62 families, 113 genera, tree layer plant occupies the biggest advantage, whose diversity and three-dimensional green quantity values was positively related to the direction of the whole community, also greatly affected the whole plant community ecological and landscape effect. Although new farmhouse forests have a higher plant coverage, community structure richness and stability of new farmhouse forests are less than original forests. The results of the study shows that restoring native memory, improving the part of the plant community structure, and optimizing the use of land are the effective measures of protecting the farmhouse forests ecosystem in western Sichuan province.

farmhouse forests in western Sichuan province; plant community; species diversity; three-dimension green quantity

S731.7

A

1001-8395(2017)06-0824-07

10.3969/j.issn.1001-8395.2017.06.019

2017-03-17

林业公益行业专项资助项目(201404301)、四川省科技厅基本科研业务费课题(JB2016-03)和2017年四川省基本科研业务费课题(JB201714)

*通信作者简介:黎燕琼(1979—)，女，副研究员，主要从事森林生态的研究，E-mail：527984863@qq.com