绪论
一、研究背景
石漠化、荒漠化、盐碱化是我国目前面临的三大生态问题。贵州省是全国石漠化面积*大、等级*齐、程度*深且危害*重的省份,也是我国西南部*典型的喀斯特地区之一。省会贵阳市是典型的喀斯特城市,全市土地面积的约50.65%为潜在石漠化和石漠化地区。喀斯特区域生态环境脆弱、治理困难、复绿难度大,使用传统的园林绿化手段如常规树木种植和草坪铺设无法有效解决其绿化、美化问题。此外,喀斯特山地城市地形变化大,立体绿化、边坡绿化、屋顶绿化等景观工程量大,均需要质量轻、易生长、基质要求低的植物材料。然而现有的植物材料种类少,难以满足实际需求。因此,运用当地适生植物解决石漠化区域的景观化问题,对提升喀斯特山地城市公园景观质量非常必要。
苔藓植物作为群落演替的“先锋植物”具有较强的抗逆性状,如抗干旱、耐贫瘠和耐阴,可以在其他植物(乔木、蕨类和种子植物)无法生存的生境中生长和繁殖。苔藓植物与其他高等植物在营养需求、生境、生活型和植株大小等方面存在显著差异,拥有丰富的生态功能,在水土保持、水源涵养、生物结皮形成、生态系统物质循环和能量流动、生物多样性维持、植被演替、森林更新、环境监测与生态修复等方面具有重要作用。例如,苔藓植物在荒漠地区能够形成生物结皮,从而有效防止土壤侵蚀和沙漠化扩展。此外,苔藓植物体型微小,适应性强,具有诸多草坪植物不具备的优势,如营造不同类型的景观,长期保持较高的观赏效果,无病虫害,不易受杂草侵害,质感细腻,越冬能力强,没有枯黄期,养护和管理成本低,特别适合用于喀斯特城市困难绿地的造景。贵州省是我国苔藓植物种类*多的省份之一,共有1600余种,占全国苔藓种类的47%。因此,利用当地多样的苔藓植物和适宜的气候条件来解决城市绿地石漠化区域的景观化问题,是提升喀斯特城市景观质量的可行途径。
苔藓植物造景功能强大,在中国古典园林中有悠久的应用历史。苔藓景观与中国古典园林、诗词文化、盆景文化有着深厚的联系。中国古典园林是文人园林,苔在《全宋词》中共出现333次,排名于梅、柳、竹之后,位列第四;文人对苔藓的感情还体现在绘画中,“点苔”就是中国画的重要技法之一。因此,将中国风格元素融入苔藓景观中,利用其形态多样、质感细腻、色泽青润、四季常青的特性,结合诗词描绘的景象、中国的地理景观及表达中国传统节日的景观,能够营造出幽静雅致、意境深远的园林空间,从而达到弘扬传统园林文化和提升景观质量的目的。
二、研究目的与研究意义
贵阳市为贵州省的省会,有“林城”之美誉。2015年,《贵阳市绿地系统规划》明文提出建设“公园城市”的理念,并提出构建类型丰富、完整的公园绿地体系,到2020年己建成“千园之城”。但是在建设中面临着乡土园林植物种类较少、景观单调及用于治理石漠化的植物材料种类少等问题。因此,充分发掘贵阳市境内的苔藓植物资源显得尤为必要。目前,针对苔藓植物的研究多集中在物种多样性、繁殖、园林造景应用等层面上,关于其在喀斯特城市绿地中应用的研究却少见报道,而喀斯特城市绿地苔藓植物景观适应性评价研究几乎空白。因此,构建苔藓植物景观适应性评价体系,是促进苔藓植物广泛应用于园林景观所亟待解决的关键问题。此外,贵阳多雨湿润的环境条件非常适合苔藓植物自然生长,因此市域公园内不同立地条件下自然生长的苔藓植物种类繁多,所以开展该地区苔藓植物的群落特征和景观适应性研究、构建评价体系和开发繁殖栽培技术等,对解决喀斯特城市困难立地的景观化问题,促进苔藓植物在贵阳、贵州、西南地区乃至全国园林景观中应用,以及通过苔藓植物营造园林意境、提升园林景观质量、弘扬古典园林文化均有着重要的科学和现实意义。
本研究的主要目的如下。①从传统文化在园林景观中及苔藓植物应用于园林景观中的重要性和潜力出发,对唐诗宋词中苔藓植物景观组成特征进行分析,并据此分析苔藓植物景观意境的类型以及生成过程,提出基于唐诗宋词的苔藓植物景观组景模式。②通过样方调查法对贵阳城市绿地苔藓植物资源现状开展详细调查,分析苔藓植物群落的景观特征,包括形态特征、色彩特征和质感特征以及物种组成特征,并据此构建苔藓植物景观评价体系。③根据调查研究发现的优势苔藓物种和当前市场上常用的景观苔藓植物种类,进行景观环境模拟栽培实验,以评估其在不同环境条件下的适应性和景观效果。④对特殊生境中苔藓植物群落(如树附生苔藓、石生苔藓以及墙体苔藓)的物种特征和生态功能进行系统研究,以进一步了解其生态价值和应用潜力。
三、研究对象
本研究以贵阳市中心城区(南明区、云岩区、花溪区、乌当区、白云区、观山湖区)的城市公园和道路绿地为切入点,对苔藓植物进行全面调查并开展相关研究,旨在了解其在城市绿地中的分布、生态功能及景观适应性,进而为其在园林景观中广泛应用提供科学依据。选择这些区域是因为其代表了不同类型的绿地环境,具有典型性和代表性。
四、研究方法
本研究注重理论研究和实例考证相结合,综合运用了各类科学方法。整个研究工作分为外业和内业两个部分,以充分调查、收集资料为基础,对相关数据进行科学分析。
1.外业调查研究
从2021年12月至2022年10月,研究人员分4个季度(春、夏、秋、冬)对贵阳市建成区内7个具有代表性的城市公园进行了调研(表0-1),随后进行了苔藓植物的景观特征分析和观赏价值评价。*先以公园的主干道和部分次干道为调研路线,选取主干道两侧10m范围内面积大于0.5m2(树附生苔藓要求寄主树木胸径大于15cm,同时苔藓群落面积大于15cmx20cm)的可达性强的苔藓群落为研究样点(共222个样方),并避开只生长在无人为干扰环境中的栽培应用难度极大的苔藓植物。随后采集苔藓群落中所有苔藓植物种类的标本(区分群落优势种、共优种及混生种),同时分别标记每个苔藓群落的地理位置并进行拍照,保证每个季度的采样点一致。
从2019年3月开始,研究人员用了3年多的时间对贵阳市区主要道路绿地和城市公园的苔藓植物群落特征开展调研,即根据城市公园和道路绿地分布情况,对南明区、云岩区、观山湖区、花溪区、白云区和乌当区6个主城区中绿化率较高、车流量较大的30条主干道和具有代表性的8个公园进行实地调查(表0-2,表0-3)。根据踏查结果,将城市公园苔藓植物群落依据基质和空间位置划分为土生、石生和树附生样地。其中,在土生和石生样地内设置1mx1m的样方,并采用五点取样法设置20cmx20cm的副样方;在树附生样地选取胸径>15cm的具有苔藓植物群落的树木,在分别距离地面50cm、100cm、150cm树干处设置10cmx10cm的小样方,每个样地间隔1m以上,总计375个样方(表0-2)。道路绿地调研以道路横断面设立15mx15m的样地(样地与样地之间至少距离1km,若周边环境发生改变,贝J多设立一个样地),利用等距离法在样地所有绿带上设立3个1mx1m的样方,并使用五点取样法设置20cmx20cm的小样方,总计199个样方(表0-3)。
表0-2贵阳城市公园苔藓植物群落特征调查数量表
对于贵阳特殊生境中苔藓植物群落,研究人员在2022年2~7月对花溪公园、贵阳森林公园、观山湖公园、鹿冲关森林公园和长坡岭国家森林公园的树附生苔藓植物进行了调查。根据林分特征,选取林分状况较为良好且易进入的5块100mx100m林分,其中纯林2块,分别是香樟林(Sp.1)、桂花林(Sp.2),混交林3块,分别是常绿落叶阔叶混交林(Sp.3)、常绿落叶针叶混交林(Sp.4)、针阔混交林(Sp.5)。以每块林分的林缘为起点,分别在0m、50m、100m处设置10mx10m的样地,每种林分9块样地,共计45块样地;在每块样地利用五点取样法选择胸径>10cm的树木,尽量避开分枝点较低的树木,在分别距离地面30cm、110cm、150cm和180cm的树干处,按东南西北4个方向设立10cmx10cm
的样方,每棵树16个样方。同时,记录调查样地的海拔、经纬度、植被类型、乔木层和下木层植物种类,测量并记录每个样方的盖度、坡度、温度、湿度、光照、风速、郁闭度、人为干扰类型、凋落物厚度和伴生种,目测估计草本与灌木盖度。海拔采用GPS仪等测定。树高使用激光测距仪和目测相结合的方法测定。枝下高(指地面到树冠*低处枝条的垂直高度)、胸径(定义为距地面1.3m处的树干直径)分别使用卷尺和胸径尺测量。冠幅通过测量树冠投影来计算。树皮水分使用ZTW1601A水分测定仪测定。土壤湿度、酸碱度使用土壤酸碱度和湿度测定仪测定。温度、光照、风速与湿度使用LurtonLM8000A四合一环境测试仪测定。将人为干扰程度分为5级(表0-4)无干扰、干扰较少、中等干扰、干扰较多和干扰大,分别赋值1、2、3、4、5。
研究人员在2022年3~8月通过ArcGIS10.7软件的掩膜提取工具单*提取研究区的高程,在综合考虑贵阳6个城区海拔的基础上,基于GIS软件,采用渔网栅格(样点与样点间隔1km)以50m为间隔将整个中心城区(南明区、云岩区、花溪区、乌当区、白云区、观山湖区)*终分为8个海拔梯度,开展石生苔藓植物群落调查。经过实地调研,由于某些采样现场没有生长石生苔藓植物,不能采样,因此实际采样点共157个(图0-1),其中海拔梯度N1(972~1022m)采样点9个,N2(1023~1073m)采样点25个,N3(1074~1124m)采样点28个,N4(1125~1175m)采样点12个,N5(1176~1226m)采样点14个,N6(1227~1277m)采样点13个,N7(1278~1328m)采样点25个,N8(1329~1379m)采样点31个,总体来看,样点数分别在海拔梯度N8(1329~1379m)和N3(1074~1124m)达到*高峰与次高峰,在海拔梯度N1(972~1022m)*少。对6个中心城区的样点进行统计发现,乌当区采样点12个,花溪区22个,白云区26个,云岩区28个,南明区31个,观山湖区38个。每个样点设置1个10mx10m的样地,每个样地再分为25个样方(2mx2m),选择有代表性的3个样方采集苔藓植物。根据群落*小面积法,在每个样方内按照五点取样法,使用10cmx10cm的金属网(网格边长为1cm)确定5个小样方取样。环境因子测定结果见表0-5。
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