一种植物群落构建方法
阅读：718发布：2020-05-17
专利汇可以提供一种植物群落构建方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 植物 群落构建方法，本方法构建的植物群落适用于西北地区的 气候 及 土壤 环境，包括以下步骤：(1)土壤 质量 评价，(2) 土壤改良 ，(3)植物群落构建，(4)连续性设计。本发明的效果在于：通过生态学和设计营造学的结合，运用植物群落学原理，以场地设计为出发点，提出了场地尺度下地被植物群落组构的基本方法，充分考虑区域气候、环境及典型工程生境特征，并基于植被结构特征与功能作用的差异，创新性的提出了结构层+季节主题层+地被层的分层设计模式。，下面是一种植物群落构建方法专利的具体信息内容。
1.一种植物群落构建方法，本方法构建的植物群落适用于西北地区的气候及土壤环境，其特征在于，包括以下步骤：
(1)土壤质量评价：从土壤利用历史、现状植被以及地形水文三个方面对土壤质量进行评估，根据评估结果生成土壤图示化表达图；
(2)土壤改良：根据土壤图示化表达图进行土壤改良；
(3)植物群落构建：在一个植物群落的基本尺度内，在改良后的土壤上，按照垂直分层模式构建植物群落，垂直分层模式包括结构层、季节主题层和地被层；
其中，结构层种植建群种，覆盖地面的比重为60％；
季节主题层种植优势种，覆盖地面的比重为40％；
地被层采用砾石和松龄覆盖。
2.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，第(2)步，根据土壤图示化表达图形成土壤生境分区图，土壤生境分区图包括健康土壤区、土壤压实区、土壤侵蚀区和杂草区四个区域，对着四个区域采取不同的土壤改良措施。
3.如权利要求2所述植物群落构建方法，其特征在于，土壤压实区采用翻土的机械改良措施和草炭改良与树皮覆盖结合的环境工程学改良措施，杂草区以砾石覆盖和砾石覆盖与草炭改良结合的环境工程学改良措施，土壤侵蚀区采用竖向整理的机械改良措施。
4.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，第(3)步，植物群落构建时需要确认建群种以及确认与建群种有种间联系并且生态位相异的优势种。
5.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，第(3)步，地被层位于最底层，结构层和季节主题层不限制层高，在一个植物群落的基本尺度内，结构层和季节主题层都呈均匀种植。
6.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，还包括第(4)步连续性设计：对构建的植物群落的生长态势进行连续动态监测并进行适宜性评价，根据评价结果设计纠正方案。
7.如权利要求1或2所述植物群落构建方法，其特征在于，所述结构层中，阳生生境种植八宝景天或橙花糙苏中的任意一种，阴生生境种植阔叶麦冬或肾蕨中的任意一种。
8.如权利要求1或2所述植物群落构建方法，其特征在于，所述季节主题层中，阳生生境种植绵毛水苏、木春菊、蓍草、地被石竹、灯心草、崂峪苔草、藿香或小兔子狼尾草中的一种或两种；阴生生境种植灯心草、葱兰、木贼、红花酢浆草、玉簪、崂峪苔草、矾根或崂峪苔草中的一种或两种。
9.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，所述季节主题层中，若植物冠幅在18-22cm，则种植密度为36株/m2，若植物冠幅在23-26cm，则种植密度为25株/m2；若植物冠
2
幅在30-40cm，种植密度为16株/m。
10.如权利要求1所述植物群落构建方法，其特征在于，所述植物群落的基本尺度为1m×1m。
一种植物群落构建方法
技术领域
[0001] 本发明涉及城市生态及景观构建技术领域，具体涉及一种西北地区人工地被植物群落组构方法。
背景技术
[0002] 植物群落具有稳定提高城市物种多样性和生态系统服务功能的潜力，而地被植物群落对于城市生物多样性构成具有不可替代性，地被层植物和本土植物可以有效改善城市生物多样性，同时地被植物群落具有适应狭小街区小空间的可能性，有益于在城市生境中的可复制性和应用性。因此，地被植物群落组构可以有效应对附属绿地中小尺度绿地单元的生态设计。并且，由于西北地区干旱半干旱的降水条件、季节性雨水等内陆型气候特征和物种群落演替规律等自然环境的特点，使得其有丰富的自然草地景观，是地被植物群落设计的依据并提供原型。
[0003] 目前，国内学者主要集中在植物群落的结构、物种多样性、功能的调查与评价研究，对于应用性的植物群落研究并不多。同时，目前的技术手段缺少针对西北城市建成环境中，大面积破碎化小尺度城市绿地的生态设计方法；缺少对于与在特定的城市绿色空间内扭转生物多样性丧失或增加生物多样性的指导方针；对小尺度城市绿地景观美学效果要求较低，缺少对西北地区地被植物冬季枯萎期的美学思考。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种植物群落构建方法，解决目前无针对西北地区城市环境小尺寸的植物群落的技术问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0006] 一种植物群落构建方法，本方法构建的植物群落适用于西北地区的气候及土壤环境，包括以下步骤：
[0007] (1)土壤质量评价：从土壤利用历史、现状植被以及地形水文三个方面对土壤质量进行评估，根据评估结果结合场地生成土壤图示化表达图；
[0008] (2)土壤改良：根据土壤图示化表达图进行土壤改良；
[0009] (3)植物群落构建：在一个植物群落的基本尺度内，在改良后的土壤上，按照结构层—季节主题层—地被层的垂直分层模式构建植物群落；
[0010] 其中，结构层种植建群种，结构层覆盖地面的比重为60％；季节主题层种植优势种，季节主题层覆盖地面的比重为40％；地被层位于最底层，结构层和季节主题层不限制层高，在一个植物群落的基本尺度内，结构层和季节主题层都呈均匀种植。地被层采用砾石和松龄覆盖。
[0011] 其中，第(2)步，根据土壤图示化表达图形成土壤生境分区图，土壤生境分区图包括健康土壤区、土壤压实区、土壤侵蚀区和杂草区四个区域，对着四个区域采取不同的土壤改良措施。土壤压实区采用翻土的机械改良措施和草炭改良与树皮覆盖结合的环境工程学改良措施，杂草区以砾石覆盖和砾石覆盖与草炭改良结合的环境工程学改良措施，土壤侵蚀区采用竖向整理的机械改良措施。
[0012] 其中，第(3)步，植物群落构建时需要确认建群种以及确认与建群种有种间联系并且生态位相异的优势种。
[0013] 优选的，还包括第(4)步，连续性设计：对构建的植物群落的生长态势进行连续动态监测并进行适宜性评价，根据评价结果设计纠正方案。
[0014] 优选的，其中，结构层：阳生生境种植八宝景天或橙花糙苏中的任意一种，阴生生境种植阔叶麦冬或肾蕨中的任意一种；
[0015] 优选的，季节主题层：阳生生境种植绵毛水苏、木春菊、蓍草、地被石竹、灯心草、崂峪苔草、藿香或小兔子狼尾草中的一种或两种；阴生生境种植灯心草、葱兰、木贼、红花酢浆草、玉簪、崂峪苔草、矾根或崂峪苔草中的一种或两种。
[0016] 更优选的，季节主题层：若植物冠幅在18-22cm，则种植密度为36株/m2，若冠幅在23-26cm的植物，种植密度为25株/m2；若冠幅约在30-40cm的植物，种植密度为16株/m2。
[0017] 优选的，植物群落的基本尺度为1m×1m。
[0018] 本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0019] 本发明的效果在于：
[0020] (1)通过生态学和设计营造学的结合，运用植物群落学原理，以场地设计为出发点，提出了场地尺度下地被植物群落组构的基本方法，充分考虑区域气候、环境及典型工程生境特征，并基于植被结构特征与功能作用的差异，创新性的提出了结构层+季节主题层+地被层的分层设计模式；
[0021] (2)对群落物种数量、物种进行科学控制，有利于降低物种对环境水分、养分、光资源等消耗强度，促进群落安全建成；
[0022] (3)充分考虑区域气候、环境及典型场地土壤特征，并基于以群落为基础的植物栽植方法与传统的种植方法的典型差异，而提出场地准备+植物群落的建植+植物群落的维护与管理三位一体的植物群落建植方式及养护管理方法，符合西北人工地被植物群落建植的要求；
[0023] (4)本发明的植物群落建植方式，科学全面，有利于降低后期场地维护管理费用及人力物力的投入。
[0025] 图1为人工地被植物群落组构的分层组构模式图。
[0026] 图2为人工地被植物群落组构A1\A2，B1/B2平面图。
[0027] 图3为根据南门花园场地土壤图示化表达图评估生成的生境分区图。
[0028] 图4为南门花园土壤优化策略图。
[0029] 图5为园艺种植区方案设计图。
[0030] 以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0031] 遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0032] 本发明的植物群落构建方法，前期进行了大量研究：
[0033] 第一步，首先针对西北五省的典型大中城市进行群落生态学方法调研，通过大量对其不同生境条件下地被植物群落的样方调查，研究得出不同生境条件下，组成稳定群落的地被植物种类数目、垂直结构及其植物的高度和优势种。
[0034] 第二步：首先根据设计目标功能，确定群落结构层的建群种。对该建群种进行原生自然生境群落研究，确定其原生生境类型。并且观察分析和其有种间联结关系的优势种，从中挑选确定作为季节主题层的物种，如该种地被植物在苗圃中未有生产，则按照相应原则进行替换。
[0035] 第三步，根据“结构层+季节主题层+地被层”的分层设计模式方法，结合不同生境条件和一定物种数和群落结构，将建群种和优势种进行地被植物群落组构。
[0036] 其中，地被植物群落的基本尺度需保证地被群落的完整性，还要便于在实践中重复与组合，因此本发明中地被植物群落组构单元的基本尺度为1m×1m。
[0037] 通过大量自然群落样方调查，在1m×1m的群落单元中，植物种数确定为：阳生旱地生境3-7种，阳生湿地生境2-6种，阴生旱地生境2-5种，阴生湿地生境3-8种。故而本发明在地被植物群落构建时，用砾石和松龄代替地被层，每个样方群落实验植物种数确定为3种。
[0038] 建群种需满足的条件是：(1)必须是能在西北地区找到其原生生境及自然原型的乡土植物；(2)为常绿植物或其冬季季相为枯而不倒，能成为群落的结构层；(3)在苗圃中有生产，对种植环境有良好的适应性且具有推广应用的潜力。
[0039] 所述结构层作为群落的主干结构，为了在冬季维持较好的群落形态，应选择茎干强壮的植物；季节主题层可选择开花或季相分明的植物，创造有规律的色彩变换；地被层常选择低矮的植物或土壤覆盖物满铺于地面，营造基调的同时还能抑制杂草。
[0040] 优势种需满足的条件是：(1)与建群种有良性的种间关系；(2)在质感、色彩等方面与建群种形成良好的景观效果；(3)与建群种有相异的生态位(包括空间生态位、时间生态位和花期)。
[0041] 由于部分自然界中的优势种在苗圃中未有生产，实验时按照以下原则进行替换：(1)具有相似的形态和高度；(2)具有相似的习性；(3)尽可能为乡土植物。如将拂子茅替换为苔草或小兔子狼尾草。
[0042] 本发明提供的人工地被植物群落组构方法，采用栽植的方式建植地被植物群落中的地被植物。
[0043] 其中，建群种所占地面覆盖的比重为60％，其余两种优势种共占地面覆盖的比重为40％。栽植苗木使用相同的规格。
[0044] 地被植物种植时，冠幅约在20cm的植物种植密度优选为36株/m2，冠幅约在25cm的2 2
植物种植密度为25株/m，冠幅约在35cm的植物种植密度为16株/m。
植物种植密度为25株/m，冠幅约在35cm的植物种植密度为16株/m。
[0045] 本发明所指的场地土壤利用历史与土壤，即在较长时间的场地演变过程中，场地土壤可能由于土地利用方式的改变而发生巨大改变，这些利用历史具体表现在开发与建设活动、地形改造、堆放材料和建筑垃圾、机动车道和人行道、土壤污染和堆填等方面，这些利用历史极大的影响当前的场地使用或改造，即场地的利用历史对现状土壤条件极为重要。
[0046] 本发明所指的现状植被与土壤，即通过对现状植被的判读，可以协助我们更好的识别现状土壤的特殊性质，譬如植物叶脉的萎黄可能预示着土壤酸碱度的变化或无机元素的失衡，植物生长发育不良可能表明土壤存在压实、干旱或排水不良等状况等。
[0047] 本发明所指的地形水文与土壤，即场地水文条件是水在场地和土壤中流动和分布模式，其受场地地形和土壤条件影响很大，因此就场地的地形水文条件的研究可以帮助我们更好的了解场地的土壤情况。例如土壤侵蚀、内涝等水文现象可以传达给我们该区域的土壤条件十分脆弱、不透水地面较大，雨水汇流历时较短，或者该区域的土壤的渗透性较差等信息。
[0048] 本发明所指的建群种是优势种中的最优势者，即盖度最大，占有最大空间，因而在建造群落和改造环境方面作用最突出的生物种叫建群种，它决定着整个群落的基本性质。决定群落外貌的主要是它的建群种的生活型。它们是群落中生存竞争的真正胜利者。建群种在个体数量上不一定占绝对优势，但决定着群落内部的结构和特殊环境条件。
[0049] 本发明所指的优势种是指，它对生境影响最大的种类。各层的优势种可以不止一个种即共优种。基本简介在我国热带森林里，乔木层的优势种往往都是由多种植物组成的共优种。
[0050] 实施例1：
[0051] 本实施例提供一种人工地被植物群落建植方法，主要包括场地准备(土壤质量评价及改良)、植物群落建植及连续性设计等方面内容。
[0052] 第一步，进行土壤质量评价，首先对场地土壤从场地土地利用历史与土壤、现状植被与土壤、地形水文与土壤三个方面来进行评估，以明确场地土壤中需要保留与保护的部分、需要修复的部分、移除的部分、可以加以有效利用或改造利用以及无法利用的部分，并将以上收集到的土壤信息进行图示化表达，如场地土壤生境分区图，并以此为依据来进行场地土壤改良：(1)场地土壤利用历史与土壤，即在较长时间的场地演变过程中，场地土壤可能由于土地利用方式的改变而发生巨大改变，这些利用历史具体表现在开发与建设活动、地形改造、堆放材料和建筑垃圾、机动车道和人行道、土壤污染和堆填等方面，这些利用历史极大的影响当前的场地使用或改造，即场地的利用历史对现状土壤条件极为重要(2)现状植被与土壤，即通过对现状植被的判读，可以协助我们更好的识别现状土壤的特殊性质，譬如植物叶脉的萎黄可能预示着土壤酸碱度的变化或无机元素的失衡，植物生长发育不良可能表明土壤存在压实、干旱或排水不良等状况等(3)地形水文与土壤，即场地水文条件是水在场地和土壤中流动和分布模式，其受场地地形和土壤条件影响很大，因此就场地的地形水文条件的研究可以帮助我们更好的了解场地的土壤情况。例如土壤侵蚀、内涝等水文现象可以传达给我们该区域的土壤条件十分脆弱、不透水地面较大，雨水汇流历时较短，或者该区域的土壤的渗透性较差等信息。
[0053] 第二步，改良：
[0054] 针对场地土壤存在土壤侵蚀、压实、裸露及贫瘠等问题，主要从场地设计、机械改良及环境工程学的角度，分别提出竖向整理、坡面固土，翻土，树皮、砾石覆盖及草炭+珍珠岩+稻糠土壤改良物的改良措施。
[0055] 第三步，植物群落的建植，以群落为基础的植物栽植方法与传统的种植方法存在显著的差异。本发明的垂直结构共分三层，分为一个地被层和两个种植层。地被层以松麟和砾石作为地面覆盖材料，种植层采用结构层+季节主题层的两层结构。结构层选取1种植物作为群落的建群种，季节主题层选取2种植物作为优势种。我们采用植物分层栽植的方法来进行植物群落的组建，在植物施工过程中应准备三张分层的植物种植图，第一张图主要对群落的结构层进行准确定位，第二张用来表达季节主题层的位置和范围，最后一张用来确定植物下及其周围的混合型地被覆盖植物的确切范围。并按照相应的步骤来进行植物种植：(1)认真的放置结构层植物(2)布置季节主题层(3)使用最基本层的地表覆盖植物进行填充(4)填充临时性的动态层植物以及球根植物。
[0056] 实施例2：
[0057] 本实施例提供一种人工地被植物群落组构设计，具体实施时，垂直结构共分三层，分为一个地被层和两个种植层。地被层以松麟和砾石作为地面覆盖材料，种植层采用结构层+季节主题层的两层结构。结构层选取1种植物作为群落的建群种，季节主题层选取2种植物作为优势种。
[0058] 阳生生境以八宝景天作为建群种，组构A1(八宝景天+绵毛水苏+木春菊)和A2(八宝景天+蓍草+地被石竹)两种群落模式，以糙苏作为建群种，组构B1(糙苏+灯心草+崂峪苔草)和B2(糙苏+藿香+小兔子狼尾草)两种群落模式。
[0059]
[0060] 实施例3：
[0061] 本实施例提供一种人工地被植物群落组构设计，具体实施时，垂直结构共分三层，分为一个地被层和两个种植层。地被层以松麟和砾石作为地面覆盖材料，种植层采用结构层+季节主题层的两层结构。结构层选取1种植物作为群落的建群种，季节主题层选取2种植物作为优势种。
[0062] 阴生生境以阔叶麦冬作为建群种，组构C1(阔叶麦冬+灯心草+葱兰)和C2(阔叶麦冬+木贼+红花酢浆草)两种群落模式，以肾蕨作为建群种，组构D1(肾蕨+玉簪+崂峪苔草)和D2(肾蕨+矾根+崂峪苔草)两种群落模式。
[0063]
[0064] 实施例4：
[0065] 本实施例提供一种人工地被植物群落建构方法，具体实施时，以建大南门花园为例，总共分为场地准备、植物群落建植及场地连续性设计三部分内容。
[0066] 其中，场地准备，首先对场地土壤进行评估，并将评估得到的土壤信息进行图示化表达，形成南门花园场地土壤生境分区图：土壤生境分区主要包括健康土壤区、土壤压实区、土壤侵蚀区、杂草区四个区域(具体如图3)，然后依据图3的土壤生境分区类型的特点(压实区土壤空隙率较低，侵蚀区土壤安息角不足，杂草区存在入侵现象)来分别采取相应的改良措施。具体来看，南门花园土壤优化主要就土壤压实区及杂草区进行改良试验，其中压实区主要采用“翻土”的机械改良措施和“草炭改良+树皮覆盖”的环境工程学改良措施，杂草区主要以简单的砾石覆盖和“砾石覆盖+草炭改良”的环境工程学改良措施，具体区域及其改良策略如图4。
[0067] 进一步地，植物群落建植，在进行植物的种植施工过程中，种植之前，将表层30cm的土壤与基肥混合，然后挖出约10cm的浅渠，并将带土球的幼苗按照25cm的间距放入浅渠中，覆盖土壤并浇水。种植之后，为了防止植物因蒸发量太大脱水死亡，专门采用黑色遮光布对植物进行了遮光处理。
[0068] 进一步地，连续性设计，一旦植物群落建植完成，随着植物群落的生长及发展，各种问题也会随之出现：譬如，结构层的植物容易倒伏，严重限制稳定的分层状态。而连续性设计就是对生境营造地被植物群落建设过程中出现的问题进行周期性的观察与针对性的设计反馈，主要包含以下几点内容：(1)生境花园的动态观测；(2)植物生长状况的适宜性评价；(3)连续性设计方案制定；(4)连续性设计方案的实施。
[0069] 针对南门花园第一次施工后的植物景观表现存在的问题：结构层的植物容易倒伏，严重限制稳定的分层状态。通过连续性设计所包含的四个步骤的处理，同时根据南门花园的二次设计与实验的目标的需求，最终提出新的连续性设计方案：主要针对园艺区植物群落存在的以上问题进行相关苗木替换，主要替换植物包括：耧斗菜、日本矮麦冬、紫花鼠尾草等，具体替换植物类型及位置区域如图5：耧斗菜16株/m2、日本矮麦冬16株/m2,紫花鼠尾草16株/m2。
[0070] 实施效果：
[0072] 建植和养护成本上，人工地被植物群落平均建植成本为传统园艺地被植物建植成本的97.3％；人工地被植物群落平均浇水成本为传统园艺地被植物浇水成本的58.4％；人工地被植物群落平均除草成本为传统园艺地被植物除草成本的65.7％。管理中，仅需建植前一年浇水养护，除草仅需除去缠绕藤本和木本植物幼苗，节省了管理维护成本，避免化肥、农药和除草剂的使用防止了土壤的污染。
[0073] 本发明还具有以下目的和意义：
[0075] 提高场地生产率。植物群落的分层结构使得群落内拥有不同株高的植物，这些植物可以充分分享光照、水分和土壤资源，使得场地上的植物充分利用空间资源，大大提高了场地的生产效率。
[0076] 完善生态系统。植物群落的演替是生态系统自我完善的必然过程，将过程设计引入场地，使得场地中构建健康完整的植物群落，植物群落可以改善场地的土壤，从而促进微生物群落的生长。同时，植物群落及生境共同构成动物群落的生活环境，从而完善生态系统。
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