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WANG Ziyan, WANG Cheng, TANG Sainan, ZHANG Chang, HAN Dan. Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391
Citation: WANG Ziyan, WANG Cheng, TANG Sainan, ZHANG Chang, HAN Dan. Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391

Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391
  • Received Date: 2019-08-27
  • Rev Recd Date: 2019-10-25
  • Available Online: 2019-12-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391

Abstract:   Objective  This study aims to analyze the horizontal and vertical distribution characteristics of plants diversity in typical riverside rural settlement zones along the Nansha river of Guangzhou, and explore the variation law of plant diversity with the change of the river sections and residential activities.  Method  The basic data were obtained by field survey, satellite image interpretation and mathematical statistics.  Result  A total of 77 species of 70 genera and 44 families were recorded, including 42 species of trees, 19 species of shrubs, 13 species of herbs and 3 species of vines, among which Rosaceae and Palmae had the most species, followed by Moraceae and Rutaceae. There were no significant differences in dominant plant species in different river sections. The dominant trees were Dimocarpus longan, Ficus microphylla and Clausena lansium, while the main shrubs were Osmanthus fragrans, Murraya exotica and Aglaia odorata, and the main herbs were Musa nana and Bambusa textilis. In different reaches from the west gate to the east gate in the study area, tree diversity showed a downward trend as a whole, while no obvious trend was found in shrubs, herbs and overall evenness. However, the diversity and evenness index of trees, shrubs and herbs in the residential section were significantly higher than those in other sections, while the indices in the agricultural section were lower than those in other sections. The river width was significantly correlated with herb diversity, and building coverage was significantly correlated with shrub evenness. Vegetation in the study area was vertically distributed and divided into upper, middle and lower layers with 4 m and 8 m as boundaries. The dominant tree species in different height layers were different. M. nana, B. textilis and D. longan were dominant in the lower layer. D. longan, C. lansium, Taxodium distichum and Gironniera subaequalis were dominant in the middle layer. D. longan, F. concinna and Clausena lansium were dominant in the upper layer.  Conclusion  Human activities have little impact on large trees, but significant impact on small flexible plants such as potted shrubs and herbs. [Ch, 4 fig. 2 tab. 29 ref.]

WANG Ziyan, WANG Cheng, TANG Sainan, ZHANG Chang, HAN Dan. Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391
Citation: WANG Ziyan, WANG Cheng, TANG Sainan, ZHANG Chang, HAN Dan. Characteristics and influencing factors of plant diversity in riverside rural settlement in Guangzhou[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190391
  • 珠江三角洲地区河湖纵横,是富有岭南特色的水乡聚落聚集地;聚落植被空间特有的线性特征对村民生活、乡村传统文化传承等具有巨大作用,其带状滨河空间具有明显边缘效应和较强的异质性,是城乡最富有魅力的界面,也是理想的生态走廊,成为城乡景观中最具表现力的地带[1]。但乡村聚落居住区人口密集,居住和生产活动频繁,对滨水植物生态系统的结构和功能影响巨大[2-4];植被特征和功能也因居民需求的多样化而呈现出较强多样化特征,并随着线性聚落居民点的分布差异而变化[5-7]。因此,研究人与植物的双向关系、植物在人们居住活动中所发挥的作用以及居住建设活动对植物多样性的影响等,对乡村聚落植物生态环境的改善和聚落文化的传承具有十分重要的意义[8]。目前国内外对滨河乡村植物基本特征、植物群落结构特征、树木健康评价等聚落植物景观[5-9],植物景观与村聚落建筑、农田、道路和水体等景观要素的相互关系[10],乡村人居林分类、结构和配置等[11-17]较为关注,但对基于乡村聚落分布的线性特征及人居需求变化造成植物景观特征变化的研究较少。本研究以典型带状滨河乡村聚落——广州南沙河涌区的3涌为对象,研究聚落带状空间的植物多样性特征以及居住建设活动对其产生的影响,调查不同村落中植物群落的种类及分布变化,分析造成这一变化的影响因素,以期从植物景观建设的视角为中国乡村振兴计划中建设“宜居”的生态环境提出建议[18-20]

    • 广州南沙河涌区位于广东省广州市最南端,珠江入海口处,是珠江三角洲经济区的几何中心。该区域属亚热带海洋季风气候,年平均气温为21.9 ℃,年平均降水量为1 647.5 mm,雨量充沛,雨热同季,热量和辐射丰富,植被为热带雨林季风植被。区域由北向南按照形成时序依次命名为1涌、2涌、3涌等直至19涌,每条河涌由西闸口和东闸口限制,总面积约160 km2[21]。研究区以南沙河涌区北部的3涌为代表。该涌建成距今约70 a,共有行政村7个,以农田、鱼塘为边界划定乡村植物景观研究范围。调研区域以道路为中心,除大型农业用地外,两侧为建筑、广场、桥、河流、水塘等与村民日常生活密切相关的区域。受城市化建设影响,3涌从西闸至东闸被工厂隔开,根据河涌两岸用地类型对乡村聚落河段进行划分,形成居住农业段(R-A1)-居住段(R)-农业段(A)-居住农业段(R-A2)分布序列。研究区总长为5.3 km,其中居住段占34.0%,农业段约占16.2%,乡村聚落呈非连续分布。

    • 根据卫星影像资料确定研究区域主要植物种类及基本性质,采用样方法进行实地群落调查。在河涌两岸乡村聚落带(不包含工厂段),每隔200 m设置对应的2个样地,其中R-A1和R段分别有12个,A段8个,R-A2段14个,共46个样地。各样地划出40 m × 40 m 的样方,并在样方内设置乔木样方(5 m × 5 m),灌木样方(5 m × 5 m)和草本样方(1 m × 1 m),记录其中的乔木名称、空间位置、株数、树高、胸径及年龄,记录灌木或草本的名称、空间位置、株数(盖度)和高度。测量对应样地的河道宽度,记录样方内建筑的覆盖面积、数量、高度等基本信息[22]

    • 选取相对多度、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Patrick丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(J)和重要值[22],指示植物基本多样性特征。

    • 建筑盖度(CB)=(S投影/S)×100%,其中S投影为样方内建筑投影面积,S为样方总面积;河道宽度(WR):成对样地测量4组河道宽度,其平均值即为该组样地对应河道宽度(m)。

    • 利用Excel 2016统计分析植物各项形态指标种类、数量及其变化趋势,利用SPSS进行相关统计分析。

    • 调查发现:研究区共有植物77种,隶属于44科70属,其中乔木42种,灌木19种,草本13种,藤本3种;乔木占54.55%,具绝对性优势,藤本植物最少。就科属而言,研究区以蔷薇科Rosaceae、棕榈科Palmae植物为主,桑科Moraceae和芸香科Rutaceae次之。

    • 计算4个河段中乡村聚落植物乔、灌、草的重要值(表1)可知:不同河段的优势乔灌木差异较小,乔木均以龙眼的重要值最高,黄皮Clausena lansium、菠萝蜜Artocarpus heterophyllus和苹婆Sterculia nobilis次之,体现了聚落居民对果树的需求;近西闸口以小叶榕Ficus concinna和白颜树Gironniera subaequalis重要值较高,可能作为风水文化林的形式在河涌区整体植物景观风貌中发挥作用。灌木以九里香Murraya exotica、桂花Osmanthus fragrans和米仔兰Aglaia odorata等观叶观花植物为主,主要见于庭院内外空间,用于满足聚落居民的观赏需求。草本植物以香蕉Musa nana和青皮竹Bambusa textilis为主,成片栽植于河岸边、池塘边和街道两侧。

      河段 乔木 灌木 草本
      种名 重要值 物种名 重要值 种名 重要值
       R-A1 龙眼Dimocarpus longan 0.26 桂花Osmanthus fragrans 0.46 香蕉Musa nana 0.64
      Amygdalus persica 0.12 散尾葵Chrysalidocarpus lutescens 0.18 青皮竹Bambusa textilis 0.21
      小叶榕Ficus concinna 0.06 九里香Murraya exotica 0.10 大米草Spartina anglica 0.10
      落羽杉Taxodium distichum 0.05 金银花Lonicera japonica 0.07 白花鬼针草Bidens alba 0.05
      菠萝蜜Artocarpus heterophyllus 0.05 米仔兰Aglaia odorata 0.05
       R 龙眼 0.21 桂花 0.37 香蕉 0.45
      白颜树Gironniera subaequalis 0.14 九里香 0.10 青皮竹 0.29
      黄皮Clausena lansium 0.08 散尾葵 0.10 甘蔗Saccharum officinarum 0.12
      大王椰子Roystonea regia 0.07 米仔兰 0.10 紫苏erilla frutescens 0.04
      番石榴Psidium guajava 0.06 月季Rosa chinensis 0.06 狗尾草Setaria viridis 0.03
       A 龙眼 0.20 木薯Manihot esculenta 0.56 香蕉 0.68
      黄皮 0.13 木瓜Chaenomeles sinensis 0.27 青皮竹 0.24
      芒果Mangifera indica 0.11 桂花 0.08 美人蕉Canna indica 0.04
      苹婆Sterculia nobilis 0.07 九里香 0.08 朱蕉Cordyline fruticose 0.03
      番石榴Psidium guajava 0.06
       R-A2 龙眼 0.34 朱蕉 0.32 香蕉 0.40
      菠萝蜜 0.11 桂花 0.22 青皮竹 0.27
      大王椰子 0.09 九里香 0.13 大米草 0.22
      黄皮 0.08 变叶木Codiaeum variegatum 0.08 闭鞘姜Costus speciosus 0.05
      罗汉松Sterculia nobilis 0.05 米仔兰 0.08 美人蕉 0.02

      Table 1.  Significant value characteristics of dominant species

    • 研究发现(表2):不同河段群落上层(高于8 m)植被多以落羽杉Taxodium distichum、龙眼Dimocarpus longan、大王椰子Roystonea regia、白颜树及小叶榕为主;不同河段树种丰富度指数不同(图1),其中以R段最高(10),R-A1和R-A2段其次,A段最低(2);即居住密集区植被较为高大,常以古树名木或风水林的形式存在,农业段多为断枝枯木,罕有大型古树,植被多为人工栽植果树。各河段的群落中层植被以龙眼、黄皮、菠萝蜜和苹婆等果树为主,见于道路、庭院河岸等各类植物功能区,白颜树、美丽异木棉Ceiba speciosa和柳树Salix babylonica等景观观赏树种也较为常见,见于街边游憩广场或小游园;中层植被丰富度指数同样以R段最高(18),A段(11)最低。相比之下,因包含小乔木、灌木和大型草本植物,群落下层植被丰富度指数较高,近东闸口的R-A2段丰富度指数达到了29,调查显示该段庭院面积较大,庭院内栽植经济类、观赏类果树等的可选择性较高,而近西闸口的R-A1段则庭院面积相对较小,植被多为盆栽为主,因而丰富度指数略低(11);R和A段丰富度指数基本相当,植被以香蕉、青皮竹及龙眼为主。

      河段 0~4 m 4~8 m >8 m
      种名 相对多度/% 种名 相对多度/% 种名 相对多度/%
       R-A1 香蕉 82.02 龙眼 31.08 落羽杉 44.44
      青皮竹 11.43 27.03 龙眼 25.93
      桂花 2.69 落羽杉 13.51 苦楝 Melia azedaeach 11.11
      龙眼 1.85 白颜树 8.11 樟树Cinnamomum camphora 7.41
      橡皮树Ficus elastica 0.50 荔枝Litchi chinensis 4.05
       R 青皮竹 35.41 龙眼 45.22 大王椰子 43.33
      香蕉 32.13 黄皮 14.01 白颜树 23.33
      黄皮 16.39 苹婆 8.92 落羽杉 6.67
      番石榴 4.43 菠萝蜜 5.10 龙眼 6.67
      龙眼. 3.44 罗汉松Podocarpus macrophyllus 3.82 小叶榕 3.33
       A 香蕉 63.51 龙眼 31.65 小叶榕 66.67
      青皮竹 14.85 美丽异木棉Ceiba speciosa 25.32 苦楝 33.33
      龙眼 5.36 黄皮 16.46
      美丽异木棉 4.12 杨桃Averrhoa carambola 6.33
       R-A2 香蕉 37.23 龙眼 52.00 大王椰子 55.56
      龙眼 19.70 柳树Salix babylonica 13.09 小叶榄仁Terminalia neotaliala 27.78
      青皮竹 16.01 菠萝蜜 12.73 龙眼 13.89
      菠萝蜜 5.59 黄皮 7.27
      黄皮 3.56 落羽杉 4.73

      Table 2.  Relative abundance of tree species at different heights

      Figure 1.  Tree species richness at different heights

    • 图2可知:不同河段植被多样性指数波动较大,总体表现为R(2.52)>R-A2(2.45)>R-A1(1.53)=A(1.53),4个河段不同生活型植被多样性则表现为乔木>灌木>草本。均匀度指数差异较小,总体表现为R-A2(0.67)>R(0.65)>A(0.49)>R-A1(0.45),说明均匀度大小与河段用地类型和地理位置相关;不同河段乔灌草均匀度相对大小不同,R-A1段表现为乔木(0.74)>灌木(0.69)>草本(0.48),R段表现灌木(0.82)>乔木(0.80)=草本(0.80),A段表现为灌木(0.62)>乔木(0.47)>草本(0.43),R-A2段表现为灌木(0.69)>草木(0.68)>乔本(0.65)。4类河段中R段多样性指数和均匀度指数均最高,主要原因是作为居住用地,R段两岸居住建筑分布多,人为活动频繁,受居民需求层次影响,庭院观赏植物更多,植物选择自由度较高,种类也较为丰富。而同为半居住半农业河段,近西闸的R-A1段乔木多样性高于近东闸口的R-A2段,原因在于西闸口居住建筑密度较高,居民更倾向选择乔木;而东闸口居住密度较小,人为干扰较小,大米草Spartina anglica,白花鬼针草Bidens alba等低矮灌木和草本植物更易生长,自然生态性较强。A段为农业用地,虽然干扰频率较低,但在以经济需求为本的人为管理下均质性较高,多为成片果树林或香蕉等可食用类植物,因此各类指数都低于其他河段。

      Figure 2.  Trend map of the change of plant diversity index

    • 实地调查发现:河涌南岸居住活动较为频繁,而北岸以农用地为主,因此本研究主要对南岸进行植物多样性与河道宽度和建筑盖度相关关系的分析。

      Pearson相关性检验发现(图3):河道宽度与河段区位相关性显著(r=0.700,P<0.05),河道宽度不受用地的限制,而与河段区位直接相关;多重比较(LSD)发现:与其他河段相比,R-A2段河道宽度更大(P<0.05),其他河段河道宽度则无显著差异。对河道宽度与乔灌草的多样性和均匀度指数的相关性分析发现:河道宽度与草本植物多样性呈显著正相关(r=0.537,P<0.05);单因素方差分析发现:R与R-A2段草本植物多样性差异显著(P<0.05),不同河段表现为R-A2>A>R-A1>R,结合河道宽度认为,河段河道宽度越大,草本植物多样性越高,也就是说,河道宽度较高河段,其河岸带自然性较高,滨河自然野生草本植物生存空间较大,种类也较为丰富。

      Figure 3.  Distribution relationship between river width and diversity index

      图4所示:不同河段植被均匀度指数变化较小,建筑盖度变化不明显。Pearson相关性分析发现:建筑盖度与灌木均匀度呈显著负相关(r=−0.414,P<0.05),即建筑盖度越大,灌木分布越不均匀;主要原因在于建筑密集区,庭院分布也较为密集,桂花、九里香和散尾葵Chrysalidocarpus lutescens等常用做庭院造景灌木,受人为干较大;而在建筑盖度较低河段,由庭院导致的灌木分布不均匀的现象则相对较弱。

      Figure 4.  Distribution relationship between building coverage and eveness index

      总的来看,乔木和灌木在不同河段多样性差异不显著,受居住活动影响较小,表明整体乡村聚落河岸带植物景观较为统一,稳定性较强。河道宽度与草本植物多样性显著相关,建筑盖度与灌木均匀度显著相关;前者受河涌本身属性影响,而后者与人居庭院灌木选择的多样化相关,且由西闸口至东闸口的不同河段无明显上升或下降的变化规律,但呈现出多样性指数和河道宽度上升的变化趋势,而均匀度变化趋势则较为平缓。

    • 本次样地调查共记录河涌乡村聚落带内植物44科70属77种,其中乔木42种,灌木19种,草本13种,藤本3种;以蔷薇科和棕榈科植物种类数最多,桑科和芸香科次之。

      不同河段优势植物种类无显著差异,乔木以龙眼、小叶榕和黄皮等为主,灌木以桂花、九里香和米仔兰为主,草本以香蕉和青皮竹为主。突显了居民的生存、感官和审美等不同层次需求。

      由西至东不同河段乔木多样性呈下降趋势,灌木和草本无明显趋势,均匀度无明显变化趋势,但居住段乔灌草的多样性和均匀度指数明显高于其他河段,而农业段各项指数较低于其他河段;主要原因在于农业段受人为管理,栽植经济类树种,异质性较差,而居住密集区植物栽植以居民多样化需求为导向,植物多样性较高。河道宽度与草本植物多样性显著相关,建筑盖度与灌木均匀度显著相关,未发现其他显著相关特征;说明居住建设活动,如河道建设、房屋建设等,对河涌的主体植物,如大型乔灌木的影响较小,但对草本和灌木等低矮植物或盆栽类植物的影响较为显著。

      不同河段间优势树种无明显差异,但不同高度层优势树种不同,下层以香蕉、青皮竹和龙眼为主,中层以龙眼、黄皮、落羽杉和白颜树为主,上层以龙眼、小叶榕和大王椰子为主。

    • 研究区域虽然是高度人工化的河岸带生态系统,但乡村聚落居民的生活对自然界有很强的依赖性,而聚落树种的选择主要由乡村聚落的主体——人的本能需求为主导,是人为选择,但却是在“无意识”的经验下完成的[23],说明:在乡村聚落长久的历史发展过程中,适应性强、经济价值高的树种获得了聚落居民的青睐而成为地域特征性树种,其重要值也较高。从个人层面到社会层面聚落居民需求可分为3个层次,第一层次,生存、感官和健康,即对植物作为可食用或可利用资源、环境净化和树冠遮光等的需求;第二层次,心理、审美和隐私,即对植物观赏属性、情感寄托和围合私密空间的需求;第三层次,群体、交通、安全和文化,即对植物构成的聚集空间,防护和集体意识形态层面的文化等的需求[24-26]。结合实地调查结果可知:优势植物不仅能够适应地域气候条件,还发挥了多种功能,以较高的经济和观赏等价值而得到广泛应用,并在邻里之间、代际之间传承[26-27]。在河涌区我们也发现:聚落居民需求主要停留在第一和第二层次,以食用和经济需求为首,观赏和感官等需求次之,因此在居民与植物的“双向选择”过程中,保留种类和数量最多的是果树,也就是说果树景观构成了河涌区的主体植物景观,并且不受用地类型和分布位置的限制[28]

      本研究依托河涌乡村聚落的线性特征,针对河涌两岸的用地状况进行植物多样性变化规律及其影响因素进行研究,分析乡村聚落带内植物基本特征、不同生活型及不同高度层的优势植物特征、植物多样性特征,以及居住建设活动对植物多样性特征的影响。唐赛男等[29]对乡村聚落植物多样性及人类活动对其影响的研究发现,不同人类活动影响下植物多样性等特征呈现出显著差异,尤其在典型带状特征河涌乡村聚落中,道路和居住建筑的建设活动对植物多样性的影响较为突出,并在不同用地类型中呈现出一定规律性,与本研究一致。带状河涌乡村聚落中,受居民需求导向影响,优势种以经济可食用植物为主,观赏和文化类为辅;居民居住活动,如居住建筑和庭院建设对乡村聚落整体植物多样性影响不大。以本研究为例,尽管居住用地植物多样性较农业用地高,但在统计学上差异不显著,居住用地仍然以经济类食用树种为主,这与农业用地主要树种相一致。但由于河段区位和居住建设活动的影响,盆栽灌木和草本类植物部分呈现显著差异。因此,在局部区域进行城镇化对大型乔灌多样性特征的影响不具有实际应用价值,但小尺度范围研究能体现出典型河涌的植物种属以及地域居民对植物的需求特征,突显出地域植物文化。

      未来研究应进一步扩大研究范围,选取不同地区同类型以及同地区不同年代的乡村聚落带进行对比研究,增加乡村聚落样本量及其特征的差异性,以进一步说明在城镇化影响下,人类居住活动对植物景观的影响,以及不同地形地貌、气候及文化背景下,滨河乡村聚落植物多样性及其受城镇化影响程度的差异,以及乡村聚落近年来的发展趋势等,分析哪些人类活动以何种程度对乡村聚落的植物景观产生着积极的影响,哪些又产生了强烈的负面影响,去粗取精,探索改善人为干扰负面效应的方法,以指导乡村聚落规划建设活动,对无限制的城市化活动实现科学管控,保留具地域特色的乡村植物景观,建设人与自然和谐相处的乡村聚落生态环境。

Reference (29)

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