城市河岸带近自然草本群落样方建立:时空维度设计转译与实验方法 - PenJing8

城市河岸带近自然草本群落样方建立:时空维度设计转译与实验方法

2023-10-06 王睿1
核心提示:本文详细阐述了在近自然理念下,沈阳浑河河岸带草本植物群落样方的建立与实验途径。研究选取株高(高、中、低)与植物类型(观赏草、花卉)为关键要素,通过设计转译将自然群落的空间复层结构与物候动态融入样方构建。实验采用定密度、混植模式,涵盖9组种植模式及8类核心指标观测,并利用群落竞争模型探究植物种间的动态平衡。研究结果为创新城市滨水绿地人工草本群落模式、提升生态系统服务功能提供了可操作的实验方案与理论参考。
时空维度设计转译下的草本植物群落样方建立

3.4.1 关键要素的筛选与样方设计

基于“株高梯度”与“植物类型”组合形成的九组草本植物群落种植模式示意图
图4:基于“株高梯度”与“植物类型”组合形成的九组草本植物群落种植模式示意图

据调查,浑河及周边地区相似生境中处于自然生境的草本植物群落大多由禾本科和非禾本科草本植物组成,群落亚层数为1~2层,高度为30~120cm,具有全季外貌动态特征。在草本植物群落样方建立及实验过程中,提取株高(高、中、低)和植物类型(观赏草和花卉)作为关键要素,以自然草本植物群落空间复层结构、物候动态变化和优势物种组成为原型进行群落组合设计。

在各生境类型中建立具有近自然植物群落特征(如乡土植物种类、多样性的植物种类、复层-动态-混植)的草本植物群落样方,探究各生境条件下植物种间竞争对草本植物群落空间结构和物候动态的影响。

3.4.2 实验方法与观测

草本植物群落样方实验观测指标与分析方法列表
表4:草本植物群落样方实验观测指标与分析方法列表

为满足植物多样性,被试植物材料选择适应性较强的野生种类和园艺植物。鉴于一些草本植物只能在秋季和春季发芽的复杂性,群落实验通过栽植幼苗的方式实现目标数量的混合。实验中将花卉和观赏草分别划分成高、中、低3个株高梯度,组合形成9组种植模式的草本植物群落,进行定密度实验(图4)。

参照自然生境中草本植物群落各亚层物种比例,将群落样方中各个高度的花卉设为6个物种,各个高度的观赏草设为2个物种。土壤表层10cm使用粗沙,以降低土壤肥力并抑制杂草,所有样方如有杂草幼苗出现则即时清除(所用植物经过耐寒性和耐旱性测试,具有较强抗性,冬季不做防寒处理)。

实验通过连续2年每半个月1次观测记录,获取植株的死亡率,群落高度、花期、密度、覆盖度、生物量等指标数据。运用群落竞争模型进行相关性分析,探究沈阳浑河河岸带各生境类型中植物种间竞争对草本植物群落空间结构和物候动态的影响(表4)。

4 结论与实验研究途径

以近自然目标为导向,潜在自然植物群落(具有生态适应性和生态观赏性的残存自然植物群落)能够为人工植物群落设计提供启发性灵感和模板,并且在维持城市河岸带植被基本生态过程、确保物种和生态系统的持续发展方面发挥正向作用。本研究将近自然理念融入城市河岸带草本植物群落构建,从选择适应性较高的植物种类、混植多种可协同共生的植物、设计转译植物群落空间复层结构和设计转译植物群落物候动态变化4个方面提出城市河岸带草本植物群落构建方法。

在此基础上,以沈阳浑河河岸带为例初步提出城市河岸带草本植物群落构建的实验研究途径:

  1. 基于微域分异的河岸带自然草本植物群落分布及物种组成特征调查;
  2. 草本植物景观应用适应性测定;
  3. 时空维度设计转译下的草本植物群落样方建立,尝试对城市河岸带人工草本植物群落模式进行创新。通过对城市河岸带草本植物群落构建方法和实验研究途径的探讨,为中国城市河岸带、滨水绿地生态系统服务功能提升及可持续草本植物群落构建提供理论参考。

常见问题(FAQ)

实验研究中筛选了哪两个“关键要素”来设计群落样方?其依据是什么?
筛选的两个关键要素是“株高”(高、中、低)和“植物类型”(观赏草、花卉)。依据是:对浑河自然生境调查发现,原生草本群落具有1-2层的垂直结构(对应株高梯度)和以禾本科/非禾本科植物为主的类型组成。以此为原型,可以系统地探究不同高度、类型植物组合形成的空间结构和动态变化,这是实现“复层-动态-混植”近自然特征的基础。
实验是如何具体设计和操作的?如何确保科学性和可重复性?
实验采用“控制变量、系统组合”的定密度实验法:1)设计:将花卉和观赏草分别按高、中、低组合,形成9种固定模式;2)配比:参照自然群落各层物种比例,设定各高度花卉6种、观赏草2种;3)控制:统一用粗沙降低土壤肥力、即时除草、不进行防寒处理;4)观测:连续两年、每半月记录多项生长指标。通过标准化设计和严格的环境控制,确保实验的科学性与结果的可比性、可重复性。
实验的核心观测目标是什么?如何通过数据分析来实现?
核心观测目标是探究“植物种间竞争对群落空间结构和物候动态的影响”。通过连续观测记录死亡率、高度、花期、密度、覆盖度、生物量等指标,获取群落发展的时间序列数据。然后运用“群落竞争模型”对这些数据进行相关性分析,从而量化不同种植模式下种间竞争的强度与结果,并解释其对群落垂直结构(空间)和季相变化(时间)的具体影响机制。
本研究总结出的完整“实验研究途径”包括哪三个步骤?其最终目标是什么?
完整的实验研究途径包括三个递进步骤:1)本底调查:摸清河岸带自然群落的分布与物种组成;2)适应性测定:筛选和测试具有应用潜力的植物材料;3)样方实验:通过设计转译建立近自然群落样方,验证构建方法。
最终目标是形成一套从理论(近自然理念)、方法(四大构建法)到验证(实验途径)的完整技术体系,为创新城市河岸带可持续的草本植物群落模式提供可操作、可验证的科学范式与理论参考。
 
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