西北半干旱城市绿地近自然人工植物群落构建研究

杨 阳，王晶懋

(1.西安工程大学 服装与艺术设计学院，陕西 西安 710048；2.西安建筑科技大学 建筑学院，陕西 西安 710055)

我国城市化发展过程中，城市绿地发挥着重要的作用，在提升城市形象的同时也承担着重要的生态职能。为了最大程度地发挥其改善城市环境的功能效益，近自然型园林绿地建设模式开始被广泛运用。“近自然园林”理论是1898年由德国林学家约翰·卡尔·盖耶尔所提出的“近自然林业”理论衍变而来的[1]。近自然型绿地建设更注重植物群落的自然配置模式，强调模拟地带性植物群落建设“近自然植物群落”[2]。“近自然植物群落”一般指采取“模拟自然”的方式，基于群落生态学理论和植物群落演替规律，以建植地带性植被类型为目标，强调人与自然的和谐共生，采用群落的建群种和优势种进行城市绿地建设和植物群落构建，从而营造与当地顶级群落相似的人工群落结构[3-5]。近自然植物群落具有相对稳定且完整的群落结构，这将有助于提高城市绿地的物种多样性和生态综合效益[6]，这种利用乡土植物构建的群落结构不仅能够有效体现地域景观特色，而且有利于营造适应场地生态特征的生境单元，提升了城市绿地的景观质量[7]。

本研究以同处西北半干旱地区的甘肃省兰州市和宁夏回族自治区的银川市为研究对象，对两城绿地的植物群落进行实地调研，进而总结西北半干旱地区城市绿地近自然人工植物群落的群落结构、空间布局及观赏特性，为我国西北半干旱城市绿地建设及植物景观营造提供借鉴，形成具有地域风貌特征和鲜明植被特色的城市绿地空间，在提升该地区城市绿地景观效果的同时，促进城市生态环境的可持续健康发展。

1 研究区概况

本研究的兰州市和银川市位于西北半干旱城市绿化区。兰州地处黄河上游(35°34′-37°07′N，102°35′-104°34′E)，是甘肃的省会城市，城市南北皆为山地，黄河贯穿城市东西，位于带状盆地之中，市区平均海拔1 518 m。兰州大陆性半干旱气候特点明显，全年降水偏少，气候较为干燥，日照时间长，辐射强度大，年温差、日温差均较大。年平均降水量327 mm，降水主要集中在6-9月，年平均气温9.8℃，全年日照时数2 424 h，无霜期180 d左右[9]。兰州市地带性植被以草原为主，地带性土壤为由黄土母质发育而成的灰钙土。

银川市地处西北地区宁夏平原中部(37°29′-38°53′N，105°49′-106°53′E)，东临黄河，西倚贺兰山，是宁夏回族自治区的首府，市区平均海拔1 112 m。夏季较短，冬季较长，昼夜温差大，降水稀少，蒸发量大，气候十分干燥，常有风沙天气，属于中温带大陆性气候。年平均气温8.5℃，年平均日照时数2 850 h，太阳辐射量较大。年平均降水量203 mm，无霜期185 d[10]。银川市的野生植被类型以草原为主，森林占比相对较少。地带性土壤以黑垆土、灰钙土为主。

为了研究西北半干旱地区城市绿地近自然人工植物群落的基本情况，选取6个具有代表性的地点作为调查对象，包括兰州市的五泉山公园、银滩湿地公园、雁滩公园和银川市的银川植物园、中山公园、森林公园。近自然人工植物群落的营造模式在这些公园绿地的植物种植设计中得到了较好的运用，不仅呈现出良好的景观视觉效果，而且能够体现出较好的生态效益。

2 研究方法

2.1 调查方法

采用标准样地法对所选公园绿地进行调查，并逐一对样地的坡向、坡度、地理坐标、微地形、土壤质地等进行记录。基于公园绿地的立地条件，分别从6个公园各选择4个具有代表性，且可以体现群落物种组成和群落结构特征的调查样地。记录高度5 m以上乔木的种类、数量、高度、胸径、冠幅、郁闭度；分别按2 m×2 m的样方和1 m×1 m的样方调查灌木及草本地被层，记录样方内的植物种类、株数、高度以及覆盖度。

2.2 数据分析

利用Excel 2013整理数据，计算频度、盖度、密度和重要值。选取常用的物种多样性指数：Margalef丰富度指数(R)、Simpson优势度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(JSW)，来表示近自然人工植物群落的物种多样性[11]。

3 结果与分析

3.1 近自然人工植物群落的物种组成

本研究对兰州与银川的共24个城市公园样地调研之后发现，样地中的乔木大多为乡土物种，灌木及地被草本植物多数为常用的乡土物种和园林绿化物种，其中乡土物种数量占总体的50%以上。西北半干旱地区落叶阔叶林群落以杨柳科、豆科、榆科、蔷薇科、忍冬科植物为主[12]。由于该区域从北至南的气候特征及水热条件存在一定的差异，因此所在区域的植物群落特征及物种组成也存在一定的分异现象[13]。根据调研数据可以看出，样地的植物群落物种组成类似于西北半干旱典型植物群落物种组成(表1)，兰州和银川的园林植物群落的物种组成具有明显的西北半干旱地域性植被特征。

本次调查的两城公园绿地24个群落样地中，共有植物49科，126种(表2)。兰州的12个群落由37科66属88种植物组成，银白杨、旱柳、国槐、榆树、臭椿和云杉在兰州城市绿地中应用较多，尤其以国槐、榆树和旱柳居多。灌木及草本地被多选用榆叶梅、暴马丁香、连翘、沙棘、金银木、柽柳、绣线菊、胡枝子、金叶莸、金叶女贞等，其中连翘、暴马丁香和柽柳使用频率最大。银川的12个群落由33科69属80种植物组成，乔木中的油松、银白杨、旱柳、榆树和刺槐种植较多，其中以银白杨、榆树、刺槐的应用频度最大，是银川城市绿地中最常见的乔木种类。灌木和草本地被中的珍珠梅、连翘、柠条、黄刺玫、花棒、宁夏枸杞、沙棘、红叶小檗、绣线菊应用频率最大，其中柠条、花棒、宁夏枸杞和沙棘具有明显的地域特征。

表1 园林植物群落与自然植物群落特征对照

3.2 近自然人工植物群落的应用情况

本研究中绿地的近自然人工植物群落结构以乔―灌―草和乔―草为主，并在植物种植设计时都非常注重复层群落结构的构建，充分考虑了物种与物种之间的关系，从而有利于形成一个更加稳定的植物生态系统[14]。以兰州五泉山公园和银川中山公园中的植物群落为例，一般以落叶树种为优势种构建乔木层，通常以2～3种植物为基调树种，并且各个植物群落中都至少生长有1株胸径在30 cm以上的大乔木，这反映了群落内部的稳定特征。乔木层包含上亚层和下亚层2种形式，其中上亚层多为株高8～20 m的大乔木，兰州主要为银白杨、国槐、旱柳，银川主要为银白杨、榆树、刺槐，下亚层多为株高4～8 m的小乔木或高度在2 m以下的灌木。兰州五泉山公园样地主要是乔灌草搭配的群落结构，主要种植有银白杨、国槐、侧柏、黄刺玫、柽柳、金银木、沙棘、鸡麻、冬青、暴马丁香、荆条等木本植物，草本地被层主要有异穗苔草、草地早熟禾、匍茎剪股颖、马蔺等(表3)。银川中山公园内调查样地的乔木以银白杨、榆树、冷杉等为主，灌木以连翘、柠条、榆叶梅、毛樱桃、花棒、暴马丁香等花灌木为主，草本地被层以高羊茅、莎草、白三叶等为主(表4)。

两地调研的近自然人工植物群落具有较好的层次结构及季相变化特征，从而达到层次分明和独特的四季景观效果。通常选用的春色叶树种有臭椿、小叶朴、紫叶李、盐肤木、金叶莸、金叶女贞等；秋色叶树种有银杏、鸡爪槭、红叶小檗、白蜡、丝棉木等。另外，还选择了一些观赏性好的树种，如雪松、梓树、白蜡、悬铃木、枫杨、栓皮栎等观赏大乔木；珍珠梅、黄刺玫、榆叶梅、花棒、连翘、锦带花、金银木、暴马丁香等观赏花灌木；玉簪、矢车菊、蜀葵、大花萱草、香石竹、虞美人、三色堇、马蔺等地被层草本植物。可以看出，这种近自然人工植物群落绿地的景观效果较好，不仅注重了观叶、观花、观果等方面的效果，而且更加注重落叶植物与常绿植物兼备的绿化结构。

3.3 近自然人工植物群落结构与空间布局分析

西北半干旱地区的地带性植被是落叶阔叶林。西北半干旱地区落叶阔叶林的乔木层优势种有杨柳科、榆科、豆科等树种，并辅以蔷薇科、壳斗科、胡桃科等，灌木层组成物种以木犀科、蔷薇科、忍冬科、胡颓子科、小檗科等为主，草本地被层多以禾本科、豆科、菊科、石竹科等为主，这与所调研公园样地的物种组成相似。西北半干旱地区山地森林的群落结构较为单一，建群种多为云杉、冷杉、圆柏等常绿乔木，灌木优势种常见豆科、蔷薇科、杨柳科的植物[15]，这种自然的乔灌草结构与所调研样地的群落结构相似。可以看出，所调研群落与自然群落在群落物种组成、结构以及空间布局上存在较高相似度，因此可将其归类为近自然人工植物群落。

表2 两地园林植物群落的主要植物种类

兰州和银川分别位于西北半干旱城市绿化区的南部和北部，因为受到地理区位、环境条件、水热状况、地域文化的影响，两地的植被类型和物种组成具有一定的差别。兰州地区城市绿地运用的物种数量较银川地区更多，常绿树种的种植量更多，且在灌木的应用上更为丰富，尤其是种植有更多种类的柏科常绿灌木。银川地区的城市绿地种植有更多的花灌木，使其植物群落呈现出更丰富的色彩，春季景观效果更好，在草本地被层植物的选择上多选用具有地域特色的乡土植物[16]。总体来看，兰州地区城市绿地植物群落的整体空间布局更合理，结构层次更富变化。

3.4 近自然人工植物群落观赏特性分析

所调查样地均位于市区典型的综合性公园内，因此，植物景观营造受人为干扰的影响较大，在选用植物时更加注重观赏特性，使其乔灌草垂直结构具有明显的层次感，采用不同的配置方式，将观赏特性进行点、线、面的组合[17]，充分展现各层植物的鲜明特色，营造出一组近自然人工植物群落景观。群落结构以落叶阔叶乔木为主体，多呈现大乔木-小乔木-灌木-草本的植物复层结构(图1)，这种多层次的垂直结构以密实的树冠、挺拔的树干和整齐的林相充分展现了近自然人工植物群落的美感[18]，也使其群落整体林冠线与林缘线的变化较为丰富。乔木层多选用树形优美、挺拔的落叶阔叶树种，如新疆杨、榆树、刺槐、国槐、银杏等；并且也较多选用巍峨耸立、庄重肃穆的松柏科常绿针叶树种，如雪松、白皮松、冷杉、云杉、桧柏、圆柏等。灌木层植物的选用不仅注重株型的优美，更注重观花与观果植物的应用，使其具有更佳的观赏效果。常选用的观花灌木有连翘、柠条、榆叶梅、暴马丁香、牡丹、月季、猬实、绣线菊等，观果灌木有金银木、沙棘、欧李、宁夏枸杞、毛樱桃、贴梗海棠等。另外，也运用了一些彩叶色植物，如紫叶稠李、金叶莸、金叶女贞、紫叶小檗等。草本地被层植物则主要选择观花、观叶效果好的1年生草本植物，如白三叶、大花萱草、半枝莲、香石竹、虞美人、三色堇、波斯菊、大丽花、玉簪、紫茉莉、千日花等。总之，该地区城市绿地近自然人工植物群落的构建是以合理的群落层次结构为基础，充分考虑了各种植物观赏特征的相似性与互补性，注重协调色彩搭配和观赏期限。

表3 兰州五泉山公园植物群落统计

表4 银川中山公园植物群落统计

4 结论与讨论

本研究近自然人工植物群落中共有91种木本植物，其中乔木和灌木分别占52.7%和47.3%，常绿和落叶之比约为1∶3；草本植物有35种，其中1年生草本和多年生草本的比例是1∶4。群落的乔木层物种组成以松柏科、杨柳科、豆科、榆科、壳斗科等为主，灌木层以忍冬科、蔷薇科、卫矛科、黄杨科、木犀科等为主，草本层集中在禾本科、莎草科、菊科、豆科、石竹科等。

图1 西北半干旱城市绿地近自然人工植物群落结构示意图

通过对西北半干旱城市绿地近自然人工植物群落进行调研，可以看出兰州与银川在营建城市绿地的人工植物群落时，常模仿地带性植物群落结构，以模拟自然和再现自然为目的，以具有地带性特征的自然植物群落的高度、冠幅、郁闭度等结构特征、种间关系及生境条件为参照[19]，注重选用抗逆性与适生性更强、生态效益更佳的乡土植物品种。

随着现代城市环境的变化，公众也日益认识到地带性自然植物群落的引入对城市植物景观营造的重要性，建议从以下三方面对近自然人工植物群落的构建进行改进：

首先，适当引入地带性野生乡土植物，提高群落生物多样性，增强系统稳定性，彰显近自然人工植物群落景观的自然风貌特征。另外，规范日常人工抚育管理措施，对园林植物适度整形修剪，避免出现植物景观过于规则化、整齐化、单一化的现象。

其次，基于群落内在的分层原理、种间关系原理及顶级群落原理，适当提升景观林的层次丰富性，分别营造出地被层、结构层和季节主题层，促进种间关系的协调，从而构建以乡土植物作为建群种的近自然植物群落。

最后，在进行园林植物配置时，应尽量选用生态位重叠较少的植物种类，从而增加物种多样性，营造出结构稳定、养护成本低、景观价值高的近自然植物景观。

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