桂林市环城水系不同生境自生植物物种组成及多样性研究
卢家锋1, 康秀琴1,2, 孟皓轩1     
1. 桂林理工大学旅游与风景园林学院,广西桂林 541006;
2. 桂林理工大学,广西旅游产业研究院,广西桂林 541006
摘要: 探究不同生境中自生植物(Spontaneous plants)的科、属、种的组成与特点,对比不同样段、生境下其多样性特征差异,可为桂林市环城水系打造低成本、低维护且具自然野趣的近自然河岸景观提供建议。本研究结合典型样地法,依据自然属性以及人为因素将环城水系生境划分为硬质岸边、半自然缓坡岸边、水边荒置地、河漫滩和自然绿地,并对不同生境的自生植物物种组成及多样性进行研究。结果表明,共记录环城水系自生植物197种,隶属78科152属,主要以菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae)为主,发现外来入侵物种25种,占比13%。生活型组成丰富,其中多年生草本植物最多,有51种,占比26%。漓江段自生植物物种多样性高于其他样段。不同生境的自生植物组成和多样性存在显著差异,自然绿地最为丰富。自然绿地和水边荒置地Patrick丰富度指数较高,硬质岸边和河漫滩等人类活动频繁且环境变化大的区域物种数较低,表明保持充足的林下空间和减少人为干预是促进和维护物种多样性的关键因素。综上,不同生境下自生植物差异显著,自然绿地最为丰富,漓江段多样性高。因此,减少人为干扰、保留林下空间,对构建近自然河岸景观、提升生态系统稳定性意义重大。
关键词: 环城水系    自生植物    植物多样性    桂林市    
Composition and Diversity of Spontaneous Plant Species in Different Habitats of the Water System around Guilin City
LU Jiafeng1, KANG Xiuqin1,2, MENG Haoxuan1     
1. College of Tourism & Landscape Architecture, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi, 541006, China;
2. Institute of Guangxi Tourism Industry, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi, 541006, China
Abstract: Exploring the composition and characteristics of spontaneous plants at the family, genus, and species levels in different habitats and comparing the diversity of spontaneous plants in different sampling sections and habitat types can provide suggestions for creating a near-natural riverbank landscape with a low-cost and low maintenance in the water system around Guilin City. The habitats of the water system were classified into hard shores, semi-natural gentle slope shores, waterside wasteland, flood plains, and natural green areas based on natural attributes and human factors. The typical plot method was employed to study the species, composition, and diversity of spontaneous plants in different habitats. The results showed that a total of 197 native plant species were recorded in the water system, belonging to 152 genera of 78 families, which were mainly dominated by Asteraceae, Poaceae, and Fabaceae. In addition, 25 invasive alien species were identified, accounting for 13%. The plants showed rich life forms, in which perennial herbaceous plants were the richest, with 51 species accounting for 26%. The spontaneous plant diversity in the Lijiang River section was higher than that in other sections. The composition and diversity of spontaneous plants differed significantly among different habitat types, with the highest richness in natural green areas. Natural green areas and waterside wasteland showed higher Patrick richness index, while the areas with frequent human activities and large environmental changes such as hard shores and flood plains had fewer species, which indicated that maintaining sufficient understory space and reducing human intervention were key factors for improving and maintaining species diversity. Overall, the composition and diversity of spontaneous plants differed significantly among different habitat types, with the highest richness in natural green areas and the highest diversity in the Lijiang River section. Therefore, reducing human interference and preserving understory space are of great significance for creating near natural riverbank landscapes and enhancing ecosystem stability.
Key words: water system around the city    spontaneous plants    plant diversity    Guilin City    

“山水林田湖草沙是生命共同体”的理念,强调了自然资源的用途和生态修复必须遵循自然规律。桂林市作为“十四五”全国第二批系统化全域推进海绵城市建设的示范城市之一,积极探索和建立完善漓江流域自然保护地体系,对构建漓江流域生态保护格局意义重大[1]。人类活动的增多导致景观资源退化、景观资源尚未转化为经济发展优势等都是桂林市亟待解决的问题。据漓江流域桂林市区段生态保护及修复工程的初步核算结果,每年需要不低于4亿元的投入[2]。环城水系作为桂林市生态系统建设、城市景观构建以及海绵城市建设的关键部分,承担着维护桂林市生态系统健康、增加城市绿化覆盖率和环境容量、提高城市水资源利用效率和环境质量的重要责任。当前围绕环城水系植物的研究主要集中在园林植物的物种多样性[3]、游憩价值[4]、景观评价[5]以及滨水景观特色[6]等,而关于利用自生植物(Spontaneous plants)展示不同地域的自然景观特色和文化内涵,打造具有辨识度和记忆度的旅游城市景观的相关研究非常有限。使用大量的园林植物,不仅会增加生态环境修复和维护的费用,还会导致景观风格的趋同,失去地域特色,给生态系统带来一系列问题[7]。在建设“节约型园林”的号召下,提倡利用最少的地、最少的水、最少的钱即最少的资源为城市创造最大的绿化需求[8, 9]

自生植物是指以自然的方式生长,无需耗费大量人力、物力和资源进行人工栽培和管理,仅依靠丰富的自然光线、空气和水源,并借助自身调节机制适应环境变化的一类植物群体。人们最早以“杂草”“野生植物”命名该类群体植物[10]。自生植物的生态效益以及经济效益当前已得到诸多研究的证明[11, 12]。在国内许多城市如北京[13]、杭州[14]、南京[15]、哈尔滨[16]等均有展开相关研究。有关自生植物的生长环境如在公园[17]、河流廊道[18]、高校校园[19]等地的研究也愈加丰富。自生植物适应性强、生长快的特性,能够有效促进生态系统的修复和重建[20]。环城水系自生植物景观,作为自然生态的重要组成部分,在海绵城市的建设上发挥着节约水资源和减少土地使用,降低海绵城市建设经济投入的作用,能为城市形象添上生态宜居、和谐共生的鲜明注脚,为节约型、地域性园林景观建设提供了更多的选择。

本研究以桂林市环城水系不同生境中的自生植物为研究对象,对环城水系两旁河岸带自然生境展开实地调查,通过探究不同生境类型下自生植物科、属的组成与特点,比较不同样段、不同生境类型下自生植物的多样性特征和差异,以期将自生植物与本地的文化元素相结合,打造具有独特地域特色的景观,利用自生植物创建各种观赏地点,吸引游客欣赏当地的自然景观,可为环城水系海绵城市建设低成本、低维护、富有自然野趣的近自然河岸景观提供物种选择,并在养护管理和维护物种多样性等方面提供建议和参考。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

研究区位于广西壮族自治区桂林市(25°12′-26°56′N,109°36′-111°29′E),属于亚热带季风气候,四季分明。桂林市各区县年平均气温为16.2-19.9 ℃,1月气温最低,极端最低气温为-8.4 ℃,7月平均气温为27.7 ℃、最高气温为38.4 ℃。历年极端最高气温为38.3-40.4 ℃。桂林市日照的季节性变化明显,年日照时数可达2 000 h,最少仅1 200 h,最多与最少年日照时数相差近800 h。桂林市湿度较高,全年降水充沛,雨量集中在夏季,全市年平均降水量为1 300-2 000 mm,是广西的多雨地之一,其中5-7月为降水高峰月。

1.2 方法 1.2.1 样段选取

本研究选取桂林市区两江四湖环城水系,囊括漓江、桃花江、榕湖、杉湖、桂湖、木龙湖。其中漓江段以南州大桥为起始点,途经虞山桥、解放桥、漓江桥,终点为净瓶山大桥,全长11.373 km。小东江段作为漓江段支流,也在研究区范围内,小东江全长5.568 km。桃花江段以芦笛岩为起始点,终点为文昌桥,最终汇入漓江,桃花江段全长9.329 km。四湖以古驿桥为起点,过木龙桥,经宝积桥、宝贤桥、古榕桥、阳桥,终点为杉湖,四湖全长3.550 km。漓江、桃花江、小东江、四湖总全长29.820 km(图 1图 2)。

图 1 研究区域 Fig. 1 Study area

图 2 环城水系样段 Fig. 2 Sampling sections of the water system around the city

1.2.2 样地及样方设置

2023年3-4月进行预调查,对特征明显、植物群落覆盖面积丰富的样地进行记录。环城水系调查范围宽度界定为距离河流水位线不超过30 m的区域[21]。采用典型样地法对区域内的自生植物进行调研,典型样地选取标准:能足够反映不同生境和群落种类组成、结构特征,自生植物相对盖度超过20%,分布面积超过50 m2。结合采集的数据,综合考虑人类活动影响、植被结构以及生境结构等因素,将环城水系自生植物生境类型分为硬质岸边、半自然缓坡岸边、水边荒置地、河漫滩和自然绿地等5类(表 1)。其中硬质岸边是指以混凝土或石材等硬质材料构建的人工河岸边界,常伴有护坡墙和护岸板等人为设施,共设置样地25个;半自然缓坡岸边是指部分由人工修建,部分保留自然形态的河岸边界,地形较为平缓,共设置样地26个;水边荒置地是指位于水域边缘的未经开发或利用的荒地,共设置样地14个;河漫滩是指由河流泛滥形成的地势较低、较平坦的区域,在雨季或河水上涨时,常年或季节性被水淹没,是水体的自然过渡区域,共设置样地19个;自然绿地是指未经人工修建或设计,自然形成的植被覆盖区域,包括自然草地、灌木丛等植被类型,共设置样地17个。环城水系共设置101个样地(表 1)。在每个样地内随机选取2-5个1 m×10 m的样带,共计290条,于两端和中心分别设置大小为1 m×1 m的样方,共870个小样方,在1 m2的小样方内进行自生植物调查,记录物种名、株数、高度和盖度(图 3)。

表 1 环城水系生境类型 Table 1 Habitat types of the water system around the city
生境类型Habitat type 样地数Number of plots
漓江Lijiang River 桃花江Taohuajiang River 小东江Xiaodongjiang River 四湖Four Lakes
Hard shore 10 6 5 4
Semi-natural gentle slope shore 10 9 5 2
Waterside wasteland 8 2 4
Flood plain 10 4 4 1
Natural green 7 6 2 2

图 3 自生植物生境类型 Fig. 3 Habitat types of spontaneous plants

1.2.3 自生植物类别界定

调研前通过查阅相关文献资料以及向当地园林绿化管理部门和管理人员等了解环城水系城市的绿化情况,以更好地区分园林绿化植物与自生植物。园林植物指经过人工选择、种植和管理的植物,其种植和繁殖过程受到人为控制[22]。自生植物指未经人工栽培,自发定居生长的各类生活型植物群体,包括在建设初期人为栽植但后续通过自播繁衍形成的植物以及场地遗留的原生非栽培植物[23]。自生草本植物指未经过人为种植或栽培,在自然环境中自发生长和繁殖的草本植物[24]。参考《中国植物志(第五十七卷 第三分册)》[25]、《广西野生维管植物名录》[26]等文献对自生植物的科、属、种名进行识别;植物生活型划分依据《植被生态学》[27];入侵物种的界定根据中华人民共和国生态环境部(https://www.mee.gov.cn/)发布的中国外来入侵物种名单。

1.2.4 物种多样性分析

(1) 频度

频度(F)是衡量物种在群落中分布均匀程度的指标,计算公式如下:

$ F=n / N \times 100 \%, $

式中,n为某一物种在调查中出现的样方数量和,N为全体样方的总数量。

(2) 重要值

重要值(IV)是生态系统中评估不同物种相对重要性的方法。重要值综合考虑了物种的相对密度、相对频率和相对占据面积等指标[28, 29]。计算公式如下:

$ I V=(R D+R F+R A) / 3, $

式中,RD表示相对密度,即在样方中该物种的个体数占总个体数的比例;RF表示相对频率,即在样方中该物种的出现频率占样方总数的比例;RA表示相对占据面积,即在样方中该物种占据的面积占样方总面积的比例。

(3) 物种多样性计算

Patrick丰富度指数(R)是用于衡量物种丰富度的指标,在生态学中常被用来描述群落或生态系统中物种的数量,计算公式如下:

$ R=S, $

式中,S表示样本中的物种数。

Shannon-Wiener指数(H′)是用于衡量生态系统中物种多样性的指标,它综合考虑了物种的丰富度和均匀度,计算公式如下:

$ H^{\prime}=-\sum\left(p_i \times \log _2 p_i\right), $

式中,pi表示第i个物种的个体数/总个体数。

Pielou均匀度指数(J′)是用于衡量群落中物种分布均匀程度的指标,计算公式如下:

$ J^{\prime}=H^{\prime} \ln S^{\prime}, $

式中,S′表示物种总数。

1.2.5 数据处理

频度使用Excel 2019进行计算,Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener指数使用PAST 4.0以及R 4.3.1语言进行计算,使用SPSS 26.0进行分析。采用GraphPad Prism 8.0绘图[30, 31]

2 结果与分析 2.1 自生植物物种来源及科属特征

共记录桂林市环城水系不同生境自生植物197种,隶属于78科152属,其中占比较大的为菊科(Asteraceae)19种,其次为禾本科(Poaceae)17种,豆科(Fabaceae)13种,蓼科(Polygonaceae)9种,桑科(Moraceae)8种,蔷薇科(Rosaceae)7种(图 4)。乡土植物129种,占比65%,其中具有代表性的物种为构树(Broussonetia papyrifera)、枫杨(Pterocarya stenoptera)、楝(Melia azedarach)、桂花(Osmanthus fragrans)等。外来物种43种,占比22%,其中具有代表性的物种为竹节菜(Commelina diffusa)、青葙(Celosia argentea)、石榴(Punica granatum)、五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia)等。环城水系外来入侵物种25种,占比13%。一级入侵(恶意入侵)物种最为常见的有鬼针草(Bidens pilosa)、小蓬草(Erigeron canadensis)、钻叶紫菀(Symphyotrichum subulatum)、喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等,二级入侵(严重入侵)物种较为常见的有银合欢(Leucaena leucocephala)、蓖麻(Ricinus communis)、白花紫露草(Tradescantia fluminensis)、铺地黍(Panicum repens)等,三级入侵(局部入侵)物种较为常见的有通奶草(Euphorbia hypericifolia)、少花龙葵(Solanum americanum),四级入侵(一般入侵、有待观察)物种较为常见的有苦蘵(Physalis angulata)、吊竹梅(Tradescantia zebrina)、秋英(Cosmos bipinnatus)。

图 4 环城水系自生植物前10科的数量 Fig. 4 Top 10 family number of spontaneous plants of the water system around the city

2.2 自生植物生活型组成特征

依据《植被生态学》[27]将自生植物生活型划分为多年生草本、一年生草本、乔木小苗、落叶灌木、常绿灌木、小乔木、竹类、蕨类、木质藤本、草质藤本、二年生草本等11种类型(图 5)。其中以多年生草本最多,共51种(占比26%),代表物种有土牛膝(Achyranthes aspera)和苎麻(Boehmeria nivea);其次是一年生草本, 共有45种(占比23%),代表物种为苍耳(Xanthium strumarium)和狗尾草(Setaria viridis)。乔木小苗和小乔木分别有21种、20种,各占11%和10%,落叶灌木与常绿灌木分别有14种、7种,代表物种有细叶水团花(Adina rubella)、小蜡(Ligustrum sinense)、石楠(Photinia serratifolia)、海桐(Pittosporum tobira)。草质藤本和木质藤本各有10种和12种,代表物种有鸡屎藤(Paederia foetida)、乌敛莓(Causonis japonica)、蘡薁(Vitis bryoniifolia)、五叶地锦。竹类有6种,代表物种为车筒竹(Bambusa sinospinosa)和孝顺竹(Bambusa multiplex)。蕨类有6种,代表物种为蜈蚣凤尾蕨(Pteris vittata)和井栏边草(Pteris multifida)。二年生草本有5种,代表物种为草木樨(Melilotus suaveolens)和繁缕(Stellaria media)。在乔木小苗中,有部分植物如桑树(Morus alba)、乌桕(Triadica sebifera)、枇杷(Eriobotrya japonica)、柑橘(Citrus reticulata)、柚(Citrus maxima)已成长为大树,其余为乔木小苗。

图 5 环城水系自生植物生活型组成 Fig. 5 Life form composition of spontaneous plants of the water system around the city

2.3 自生植物重要值组成特征

桂林市环城水系自生植物重要值排名前10的物种依次为鬼针草(26.14)、小蓬草(16.37)、苎麻(15.47)、构树(14.76)、土牛膝(12.62)、钻叶紫菀(12.43)、瘤梗番薯(Ipomoea lacunosa,12.32)、枫杨(10.71)、香附子(Cyperus rotundus,10.54)、喜旱莲子草(10.08)。在这10种植物中,外来入侵物种与乡土植物的数量各占50%,鬼针草、小蓬草、钻叶紫菀、苎麻、喜旱莲子草均为一级外来入侵物种,苎麻、土牛膝、香附子、枫杨、构树为乡土植物。

2.4 环城水系自生植物物种多样性分析 2.4.1 不同样段自生植物物种多样性分析

漓江段Patrick丰富度指数的平均值为43.37、桃花江为36.62、小东江为31.66、四湖为25.77, 其中漓江段是四湖的1.68倍,两者间呈极显著差异(P<0.001);漓江段是小东江段的1.36倍,两者间呈极显著差异(P<0.001);漓江段是桃花江段的1.18倍,两者间呈显著差异(P<0.05)。漓江段的Shannon-Wiener指数的平均值(2.663 4)高于桃花江(2.615 4)、四湖(2.557 6)和小东江段(2.548 3),4条样段无显著差异(P>0.05)。Pielou均匀度指数桃花江段(0.857 1)高于漓江段(0.829 3)、四湖(0.814 6)以及小东江段(0.813 3),4条样段未达到显著差异水平(P>0.05)(图 6)。

* indicates significant difference at the 0.05 level; *** indicates significant difference at the 0.001 level; ns indicates no significant difference. 图 6 环城水系不同样段自生植物物种多样性 Fig. 6 Species diversity of spontaneous plants in different sampling sections of the water system around the city

2.4.2 不同生境自生植物物种多样性分析

从不同生境类型来看,自然绿地的Patrick丰富度指数的平均值为17.46,半自然缓坡岸边为15.54,水边荒置地为13.41,河漫滩为14.28,硬质岸边为10.71。其中自然绿地的Patrick丰富度指数是硬质岸边的1.63倍,是河漫滩的1.22倍,是水边荒置地的1.30倍,Patrick丰富度指数均存在显著差异(P<0.05);半自然缓坡岸边是硬质岸边的1.45倍,两者间呈极显著差异(P<0.001);河漫滩是硬质岸边的1.33倍,两者间呈极显著差异(P<0.001);水边荒置地是硬质岸边的1.25倍,两者间呈显著差异(P < 0.01)。自然绿地的Shannon-Wiener指数的平均值为3.17,水边荒置地为3.09,河漫滩为3.08,硬质岸边为2.99,半自然缓坡岸边为2.96,5种生境类型不存在显著差异(P>0.05)。自然绿地生境的Pielou均匀度指数的平均值为0.784 0,高于半自然缓坡岸边(0.761 2)、河漫滩(0.731 5)、水边荒置地(0.707 1)、硬质岸边(0.663 9),自然绿地与硬质岸边的差值为0.120 1,两者间呈显著差异(P<0.05)(图 7)。

* indicates significant difference at the 0.05 level; ** indicates significant difference at the 0.01 level; *** indicates significant difference at the 0.001 level; ns indicates no significant difference. 图 7 环城水系不同生境类型自生植物物种多样性 Fig. 7 Species diversity of spontaneous plants in different habitat types of the water system around the city

3 讨论 3.1 桂林市环城水系自生植物组成特征

桂林市环城水系自生植物有197种,高于北京温榆河-北运河(195种)[18]、京杭大运河(杭州主城区段)河岸带(195种)[32]和成都河流廊道(158种)[33]。环城水系主要的景观类型包括水域景观和沿岸景观。近年来,桂林市政府坚持将生态保护置于首要位置,全力保护漓江和桂林山水,为当地自然植被群落结构的稳定性提供了坚实保障,流域景观生态良好,生物多样性丰富[34]。桂林市属于典型的喀斯特地貌,其独特的地质条件限制了多数植物的生长,而菊科、禾本科以及豆科的草本植物具有很强的适应性和可塑性[35],是环城水系的优势科。自生草本植物对环境的适应性强,优势种占据了较宽的生态位,河岸带丰富的水资源和肥沃的土壤为其提供了有利条件。本研究结果显示,环城水系自生植物在生活型组成上主要以多年生草本植物为主,符合客观发展规律[36]。在生活型构成中, 乔木小苗和小乔木分别有21种、20种,这些物种主要出现在管理粗放的绿地中,其原因有两个方面:一方面乔木的种子落下进行自我繁殖;另一方面大多数乔木小苗是在原有乔木长出的枝条上发育而成的,这些枝条在适宜的营养和环境条件下,逐渐发展成为独立的乔木小苗[37]

本研究发现环城水系外来入侵物种共25种,占13%,低于青岛湿地公园自生植物调查结果中入侵物种的比例(18.6%)[38],高于哈尔滨城市工业废弃地入侵物种的比例(7.7%)[16]。由此可见环城水系受外来物种入侵较为严重,尤其是鬼针草在调研过程中随处可见,在一定程度上侵占了其他植物的生长空间。从区位层面来看,广西区位独特,与广东、海南相邻,距香港、澳门较近,且接壤越南等东南亚国家。东南亚是众多外来植物的原产地,而广西气候温润、生态丰富,有利于外来植物生存繁衍,物流往来为外来植物的引入提供了途径,使广西成为我国外来植物入侵的重灾区[39]。从物种特性看,入侵物种竞争能力强,且适应范围广,可在多种生态环境中生存,这类物种在生态系统中占据较高的生态位,凭借强大的竞争优势抢夺本地物种的生存资源,极大压缩了本地生物的生存空间[40]

3.2 桂林市环城水系自生植物物种多样性组成差异性 3.2.1 环城水系不同样段自生植物物种多样性的生态特征

环城水系4条样段中漓江段自生植物物种数为129种,其Patrick丰富度指数显著高于其他样段。桂林市近年来在漓江流域实施山水林田湖草沙一体化保护和修复工程,对城市建成区漓江两岸除修建景观工程外,还对原有的生态环境、植物群落等采取了保护措施,如拆除原有通往伏龙洲的桥,减少人为干预,促进物种多样性的增长和生态系统的恢复[41-43]。桃花江段自生植物物种数为8种,其Patrick丰富度指数低于漓江段。近年来桂林市政府开展桃花江生态修复工程,修建了从胜利桥至鲁家村的绿道,全长8 km,并对绿道两边的植物进行了园林绿化,原始生境较少,部分靠近新规划的居住区附近地段,有园林绿化工人定期维护,因此桃花江段的自生植物跟漓江段的自生植物有显著差异(P<0.05)。在研究过程中发现,桃花江段的乔木小苗较多,因为管理者对不同生活型自生植物的接受度有差异,导致草本植物更易被清除,而木本植物则相对容易得到保留[44]。小东江段作为漓江的支流,主要位于市中心地段,早期的河道建设以砖石砌筑为主,缓坡和自然植物生境较少,有自生植物70种,由于存在硬质岸壁,土壤的水分和养分循环受阻,以攀缘类自生植物为主,其Patrick丰富度指数与漓江段呈极显著差异(P<0.001)。四湖作为桂林市的主要旅游景点,绿化区域人工维护程度及养护管理频度都很高,由于环境限制和人为干预,自生植物物种多样性和丰富度明显低于其他3条样段,仅有49个物种,与漓江段同样呈极显著差异(P<0.001)。四湖段的自生植物多以乔木小苗及小乔木为主,该类型自生植物利用原有乔木的根系作为生长基础,通过依附和共享其强大的根系得以繁殖发育。

3.2.2 环城水系不同生境自生植物物种多样性差异性及生态影响因素

环城水系5类生境间自生植物的物种组成差异较大。自生植物种类最丰富的是自然绿地,物种数为119种。自然绿地、半自然缓坡岸边与硬质岸边中自生植物Patrick丰富度指数呈极显著差异(P<0.001),主要是因为自然绿地提供了丰富的林下空间以及人为干预较少,为自生植物的生长提供了稳定的繁殖空间,符合其他研究者得出的林下草本植物是重要的保育层[45]以及物种多样性随着人为干预表现出相反的变化特征[46, 47]的结论。硬质岸边受限于其独特的自然资源,自生植物的物种数较少,特别是灰色基础设施和不透水铺装面积的增加,极易改变植被生长的条件,这与Collins等[48]和Faeth等[49]提出的不透水性地面增加、人类游憩等人为干扰活动会引起生境变化从而导致植被变化这一观点吻合。水边荒置地与硬质岸边Patrick丰富度指数存在显著性差异(P < 0.01),这与人为干扰程度有密切联系。水边荒置地人为干预较少,长期无人管理,植被过度生长,通常会生长有丰富的湿地植物。自然绿地与河漫滩Patrick丰富度指数存在显著性差异(P < 0.05)。河漫滩作为水体的自然过渡区域,在雨季或河水上涨时,植被常年或季节性被水淹没,符合不同水位对植被群落优势种的分布具有差异的结论[50]

3.3 基于生态修复理念环城水系自生植物种类推荐

生态修复和海绵城市建设的理念强调了对自然环境的尊重和模仿,旨在通过模仿自然界的循环过程来增强城市对极端天气事件的适应能力,降低洪涝灾害的风险,并通过提高绿地覆盖率和优化水资源管理来提升城市的生态质量[51, 52]。本研究发现,在漓江与桃花江的某些河段,由于地势相对低下,该区域在丰水期容易遭遇洪水侵袭,到了枯水期则会露出水面,形成大片裸露的土地。针对此类河漫滩、水边荒置地的情况,植物配置应选择具有较强的耐水淹、耐旱以及抗干扰能力的植物。基于所调研的环城水系的植被情况,本研究选取部分植物配置4种低成本、低维护的植物景观方案(图 8)。植物配置1:选取芦苇(Phragmites australis)、东方香蒲(Typha orientalis)、狗尾草、碱菀(Tripolium pannonicum),其中芦苇占主要优势,同时伴生荻(Miscanthus sacchariflorus)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)、黄花篙(Artemisia annua),地被植物选取牛筋草(Eleusine indica)[图 8(a)]。植物配置2:选取芦苇、东方香蒲、鸢尾(Iris tectorum)、水竹叶(Murdannia triquetra)、柽柳(Tamarix chimensis),其中芦苇占主要优势,同时伴生狗尾草、葎草(Humulus scandens), 地被植物选取牛筋草、狗牙根(Cynodon dactylon)[图 8(b)]。植物配置3:选取芦苇、东方香蒲、水毛茛(Ranunculus bungei)、狗尾草,其中芦苇和东方香蒲占主要优势,同时伴生辣蓼(Polygonum hydropiper)、水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)、柽柳,地被植物选取狗牙根[图 8(c)]。植物配置4:选取芦苇、菖蒲(Acorus calamus)、荻、碱菀、黄花蒿、盐地碱蓬,其中芦苇、菖蒲和荻占主要优势,同时伴生狗尾草、白茅(Imperata cylindrica)、柽柳,地被植物选取马唐(Digitaria sanguinalis)[图 8(d)]。

图 8 河岸带自生植物物种配置推荐 Fig. 8 Recommendation on the species configuration of spontaneous plants in the riparian zone

在环城水系发现部分未经人工开发的荒置地,保持了自然的生态状况,此类用地具有较大的发展潜力。同时,还发现所修建的人工覆土缓坡处存在大面积的草坪,植物景观同质化程度较高,植物景观较单一。在人类活动较为频繁的四湖处,部分区域存在植物景观较差的问题。因此,可运用乡土植物并结合地形特点,配置4种类型多样化的植物群落花境,创造层次丰富、色彩搭配和谐、富有地域特色的植物景观。花境配置1:选取狗尾草、蓝花草(Ruellia simplex)、野生杜鹃(Rhododendron simsii)、风轮菜(Clinopodium chinense)、肾蕨(Nephrolepis cordifolia)、通泉草(Mazus pumilus)、翅果菊(Lactuca indica)、火炭母草(Polygonum chinense)、冷水花(Pilea notata)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)[图 9(a)]。花境配置2:选取一点红(Emilia sonchifolia)、银胶菊(Parthenium hysterophorus)、白花紫露草、蓝堇草(Leptospermum fumarioides)、钻叶紫菀、青葙、土牛膝、土荆芥(Chenopodium ambrosioides)、宽叶十万错(Asystasia gangetica)、鸢尾、蒲公英、翅果菊[图 9(b)]。花境配置3:选取车轴草(Galium odoratum)、黄花草(Arivela viscosa)、车前(Plantago asiatica)、白屈菜(Chelidonium majus)、盾果草(Thyrocarpus sampsonii)、蓝堇草、土牛膝、蓝花草、狗尾草[图 9(c)]。花境配置4:选取矮牵牛(Petunia×atkinsiana)、小叶冷水花(Pilea microphylla)、狗肝菜(Dicliptera chinensis)、铁苋菜(Acalypha australis)、蒲公英、银胶菊、狗尾草、肾蕨[图 9(d)]。

图 9 自生植物物种花境配置推荐 Fig. 9 Recommendation on the flower border configuration of spontaneous plants species

4 结论

本研究选取国际旅游城市桂林市为研究地,对其不同生境的自生植物物种组成及多样性进行研究,结果显示环城水系的自生植物非常丰富,种类繁多,生活型多样,具有很高的开发潜力。漓江段自生植物的物种多样性明显高于其他区域,这一现象是实施生态保护措施对提高自生植物物种丰富度的积极体现。在各种生境中,自然绿地的物种多样性最为丰富,这表明减少人为干预以及丰富林下空间有助于自生植物繁衍生长。基于研究结果,针对当前环城水系植物景观单一、同质化的问题,提出8种类型的景观配置方案,旨在提升植物景观美观度的同时增强生态系统的稳定性和韧性,为打造低成本、低维护的地域性景观提供参考性建议。自生植物作为一种亟待开发的植物种类,具备适应性强、生长迅速、管理及维护成本低等特点,能与现有植物形成良好的互补关系,共同构建出更加丰富多彩的植物景观。未来,随着生态文明建设的不断深入,自生植物的应用将更加广泛,并将成为实现可持续发展的重要手段。

参考文献
[1]
卢羡婷. 旅游城市形象的国际传播研究: 以桂林打造世界级旅游城市为例[J]. 社会科学家, 2023(9): 51-56. DOI:10.3969/j.issn.1002-3240.2023.09.008
[2]
邵超峰. 桂林景观资源可持续利用面临的挑战和对策[J]. 可持续发展经济导刊, 2020(7): 41-43.
[3]
康秀琴. 基于层次分析法的桂林市"两江四湖"景区植物景观评价[J]. 中南林业科技大学学报, 2016, 36(3): 129-133, 140.
[4]
曹宏丽, 吴忠军. 桂林两江四湖环城水系景观绩效评价[J]. 桂林理工大学学报, 2020, 40(4): 819-827. DOI:10.3969/j.issn.1674-9057.2020.04.021
[5]
葛静. 桂林市"两江四湖"滨水景观分析与评价[D]. 南宁: 广西大学, 2007.
[6]
郑文俊, 程道品. 桂林"两江四湖"景区滨水景观特色及其开发[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(20): 6106-6107, 6109. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2007.20.052
[7]
李晓鹏, 张思凝, 冯黎, 等. 成都城区河流廊道自生植物的生境及物种多样性[J]. 风景园林, 2022, 29(1): 64-70.
[8]
朱建宁. 促进人与自然和谐发展的节约型园林[J]. 中国园林, 2009, 25(2): 78-82. DOI:10.3969/j.issn.1000-6664.2009.02.019
[9]
杨永莉. 节约型园林在海绵城市建设中的应用[J]. 现代园艺, 2016(20): 126. DOI:10.3969/j.issn.1006-4958.2016.20.097
[10]
李晓鹏, 董丽, 关军洪, 等. 北京城市公园环境下自生植物物种组成及多样性时空特征[J]. 生态学报, 2018, 38(2): 581-594.
[11]
LI X P, FAN S X, KÜHN N, et al. Residents' ecological and aesthetical perceptions toward spontaneous vegetation in urban parks in China[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2019, 44: 126397.
[12]
KÜHN N. Intentions for the unintentional[J]. Journal of Landscape Architecture, 2006, 1(2): 46-53. DOI:10.1080/18626033.2006.9723372
[13]
刘昌, 邢韶华, 姚扬, 等. 北京城区自生植物分布格局及其影响因素[J]. 生态学报, 2024, 44(2): 544-558.
[14]
姚兴达, 李浩铭, 史琰, 等. 杭州西溪国家湿地公园灌草层自生植物多样性与群落特征[J]. 浙江林业科技, 2021, 41(4): 24-31. DOI:10.3969/j.issn.1001-3776.2021.04.004
[15]
刘倩, 丁彦芬, 宋杉杉, 等. 南京明城墙绿带草本层自生植物群落数量分类与排序分析[J]. 草业学报, 2024, 33(5): 1-15.
[16]
李东咛, 李文, 董荣荣, 等. 哈尔滨城市工业废弃地自生植物多样性与分布特征[J]. 风景园林, 2024, 31(1): 112-120.
[17]
张明娟, 李青青, 李竹君. 南京市公园绿地中自生草本植物的种子传播方式及园林应用策略研究[J]. 中国园林, 2020, 36(8): 119-123.
[18]
张梦园, 李坤, 邢小艺, 等. 北京温榆河-北运河生态廊道自生植物多样性对城市化的响应[J]. 生态学报, 2022, 42(7): 2582-2592.
[19]
梁新悦, 游桂璇, 祝珊, 等. 哈尔滨市高校校园绿地自生植物多样性及其在异质生境中的分布特征[J]. 中国园林, 2023, 39(12): 138-144.
[20]
李仓拴, 刘晖, 程爱云, 等. 让自然参与设计: 一种基于自然演替的城市自生群落改良设计途径[J]. 中国园林, 2019, 35(7): 118-123.
[21]
朱强, 俞孔坚, 李迪华. 景观规划中的生态廊道宽度[J]. 生态学报, 2005, 25(9): 2406-2412. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2005.09.037
[22]
张佳平, 吴棣飞, 夏宜平. 浙江省常绿宿根花卉的园林应用及野生资源[J]. 中国园林, 2013, 29(10): 65-71.
[23]
李晓鹏, 董丽. 北京不同公园自生植物物种组成特征及群落类型[J]. 风景园林, 2020, 27(4): 42-49.
[24]
潘妮, 闵钰婷, 赵娟娟, 等. 城市建成区自生草本植物群落的物种多样性与功能多样性: 以深圳市为例[J]. 生态学报, 2024, 44(9): 3759-3774.
[25]
中国科学院, 中国植物志编辑委员会. 中国植物志: 第五十七卷 第三分册[M]. 北京: 科学出版社, 1991: 10-89.
[26]
韦毅刚, 温放, 辛子兵, 等. 广西野生维管植物名录[J]. 生物多样性, 2023, 31(6): 28-34.
[27]
宋永昌. 植被生态学[M]. 上海: 华东师范大学出版社, 2001: 555-556.
[28]
中华人民共和国环境保护部. 生物多样性观测技术导则  水生维管植物: HJ 710.12—2016[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2016.
[29]
王育松, 上官铁梁. 关于重要值计算方法的若干问题[J]. 山西大学学报(自然科学版), 2010, 33(2): 312-316.
[30]
KABACOFF R I. R语言实战[M]高涛, 肖楠, 陈钢, 译. 北京: 人民邮电出版社, 2013.
[31]
张金屯. 数量生态学[M]. 北京: 科学出版社, 2004.
[32]
金亚璐, 楼晋盼, 姚兴达, 等. 京杭大运河(杭州主城区段)河岸带不同生境自生植物物种组成与多样性特征[J]. 中国园林, 2022, 38(10): 110-115.
[33]
李晓鹏, 冯黎, 黄瑞, 等. 成都城区河流廊道自生植物的物种组成及其响应不同生境的多度格局[J]. 中国园林, 2023, 39(8): 108-114.
[34]
覃宏明. 阳朔县漓江两岸绿化原则与方式探讨[J]. 南方农业, 2016, 10(3): 86-87. DOI:10.3969/j.issn.1673-890X.2016.03.051
[35]
李芹. 白云岩喀斯特山地生境特征与植物物种多样性: 以贵州施秉世界自然遗产地为例[D]. 贵阳: 贵州师范大学, 2020.
[36]
任斌斌, 王幸大, 张志国. 圆明园荒野区春季自生植物群落数量分类与植物多样性特征[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版), 2023, 44(2): 27-33.
[37]
曹丽娜. 南京市主城区道路绿地自生植物组成特征研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2019.
[38]
XU Y, ZHANG X L, LIU X J, et al. Biodiversity and spatiotemporal distribution of spontaneous vegetation in Tangdao Bay national wetland park, Qingdao City, China[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, 19(18): 11665. DOI:10.3390/ijerph191811665
[39]
郭亚男, 王瑞江. 华南地区外来入侵和归化植物分析[J]. 热带亚热带植物学报, 2023, 31(5): 715-726.
[40]
郭佳琦, 陈俊辰, 黄旬, 等. 喜旱莲子草入侵群落主要物种生态位和种间联结研究[J]. 生态环境学报, 2021, 30(8): 1607-1616.
[41]
罗楠, 滕耀宝, 胡金龙, 等. 漓江流域土地利用变化及与旅游发展关系研究[J]. 西北林学院学报, 2021, 36(5): 262-268. DOI:10.3969/j.issn.1001-7461.2021.05.39
[42]
甘剑伟, 吴静, 杨彬彬. 生态修复擦亮广西"生态优势金不换"招牌: 漓江流域山水林田湖草沙一体化保护和修复工程技术创新略记[J]. 南方自然资源, 2023(9): 9-12.
[43]
张弘弛. 漓江流域生态文明建设与乡村振兴进一步有机融合的路径探索[J]. 中共桂林市委党校学报, 2023, 23(2): 32-35. DOI:10.3969/j.issn.1671-1750.2023.02.007
[44]
袁文馨, 杨彬彬, 李正勇, 等. 重现十里桃花盛况: 桂林市临桂区桃花江开展近自然修复案例[J]. 南方自然资源, 2024(3): 47-50. DOI:10.3969/j.issn.1672-321X.2024.03.013
[45]
徐珊珊, 严靖, 彭志, 等. 上海城市森林草本植物多样性的城乡分布格局[J]. 生态学杂志, 2022, 41(1): 25-32.
[46]
何志华, 朱岩峰, 邱雅林, 等. 不同人为干预方式对子午岭植物群落组成及多样性的影响[J]. 西北林学院学报, 2017, 32(6): 87-95.
[47]
张慧斌, 张翼. 人类活动对河岸湿地植物群落的影响[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2024, 46(6): 88-97.
[48]
COLLINS J P, KINZIG A, GRIMM N B, et al. A new urban ecology: modeling human communities as integral parts of ecosystems poses special problems for the development and testing of ecological theory[J]. American Scientist, 2000, 88(5): 416-425.
[49]
FAETH S H, BANG C, SAARI S. Urban biodiversity: patterns and mechanisms[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2011, 1223: 69-81.
[50]
白洁, 曹子祯, 刘亚东, 等. 水位变化对康巴诺尔湖湿地地上植被及种子库影响研究[J]. 湿地科学与管理, 2021, 17(2): 19-22, 79.
[51]
马明海, 罗毅, 陈然, 等. 4种水生植物腐解对人工湿地净化水西河的影响[J]. 环境保护科学, 2022, 48(6): 116-120.
[52]
徐菲, 王永刚, 张楠, 等. 河流生态修复相关研究进展[J]. 生态环境学报, 2014, 23(3): 515-520.