喀斯特传统村落人居林植物群落景观种间网络关系.pdf

为探析喀斯特传统村落植物种间网络关系特征与村落中植物配置特色，本文选取遵义地区六个具有代表性喀斯特地貌的传统村落，即苟坝村、黑溪村、龙潭村、玛瑙村、三坑村（板场组）、石家寨村，作为研究对象，运用复杂网络分析、单因素方差分析和最小显著差异方法计算其稳定性、均衡性以及脆弱性来分析植物生境、植物种间网络关系特征。研究结果表明：喀斯特传统村落植物整体种间网络关系较差，石漠化程度对植物种间网络关系有较强的影响，在石漠化轻度地区，植物种间网络关系表现稳定性、均衡性、脆弱性均较好；喀斯特传统村落中植物对于小生境（如绿地类型、不同的植物、不同海拔、不同景观要素物质、三生空间以及保护级别等）与配置格局有不同的适应性，因此，不同的小生境有不同的种间网络关系特征。研究揭示植物景观配置与植物种间网络关系具有统一性，为喀斯特生态恢复、景观规划提供参考。关键词：复杂网络分析；种间网络关系；传统村落；喀斯特中图分类号：文献标志码：传统村落是活化的文化遗产，可以完整呈现某一历史时期某一特定地域单元的生产生活方式、社会文化水平和民族特色，具有一定历史、文化、社会和经济价值 。作为自然景观重要组成部分的人居林 ，核心在于植物景观 。因此，研究传统村落的人居林植物景观对村落文化传承、人与自然和谐共生、生态环境改善和在地景观保护等均具有重要意义。群落内植物种间复杂的相互关系，对群落结构的形成 、群落的发展方向和过程 有重要影响。目前，乡村聚落植物群落研究主要集中在植物群落结构特征与多样性、环境因子对种间关系的影响 、种间相关性及生态位特征 、植物之间的相互作用（竞争和助长）等。虽然关于植物种间关系的研究已有不少，但对植物种间网络关系相关研究并不多见，特别是针对喀斯特传统村落人居林的相关研究未见报道。本研究旨在为喀斯特传统村落植物种间关系保护与植物配置策略提供理论依据，并为喀斯特乡村生态恢复 、景观规划设计提供理论参考。研究区域与研究方法概述 研究区概况遵义市位于贵州省北部，是西南地区承接南北、连接东西、通江达海的重要交通枢纽，位于 与 之间，地形起伏大，地貌类型复杂。海拔高度一般在 ，属于亚热带湿润性季风气候。遵义市地貌类型根据成因可分成三大类：溶蚀地貌区、溶蚀构造地貌区和侵蚀貌区，其中以溶蚀构造地貌（喀斯特）分布最广。样本村选择样本村落的选择遵循以下原则：（）完整性，村落空间形态与植物景观格局保存完整；（）物种多样性，乡村植物群落种类较为丰富且样地类型较完整；（）代表性，能体现喀斯特植物配置特色。村落基本概况见表 。样地选择本研究在上述 个样本村落中共选择了 块调查样地。每块标准样地大小为 ，其中包含 块植物群落调查小样地，每块为 的正方形。在每块小样地中，乔木样方面积为 ，选取左下角 区域作为灌木样方，选取左下角 区域作为草本样方，对传统村落内乔灌搭配特征进行常规调查 。基本研究思路首先，基于网络分析理论构建语义模型；其次，建立计算指标；最后，对拓扑关系中相关指标进行处理分析以构建种间网络关系。收稿日期：基金项目：国家自然科学基金资助项目（）作者简介：张镡壬（），女，在读硕士，研究方向：传统村落研究，：通讯作者：黄宗胜，：表 样地村落概况 村落石漠化程度海拔 民族建筑形式聚落形式地形地貌龙潭村潜在 仡佬族木结构块状喀斯特石家寨村潜在 汉族木结构块状喀斯特三坑村（板场组）轻度 仡佬族木结构点状喀斯特玛瑙村轻度 汉族木结构块状喀斯特苟坝村轻度 汉族木结构块状喀斯特黑溪村中度 汉族木结构块状喀斯特 研究方法 秩相关系数对于本文的研究数据选用 秩相关分析，属于非参数检验，对物种的分布形式不做要求，秩相关系数检验有更高的灵敏度，可以更为准确的反映种间关系 。因此，本研究选择 秩相关系数以得到网络矩阵。计算公式如下 ：（，）（）（）式中，为样方总数；和 分别是种 和种在样方 中的秩。单因素方差分析方差分析作为一种对多个样本均值进行比较的统计方法，可同时对多组数据进行比较分析，将总变异解构分为组间变异和组内变异，并通过两者变异比率来确定影响结果的因素 。最小显著差异法最小显著差异法是事后检验的一种方法，它是对独立样本 检验的一种修正，其构建一个 检验统计量，其中标准误差是合并的标准误差，它是方差分析种应用所有数据计算的误差的均方，通过构造 检验统计量来比较两个处理组间的均值差异。语义模型植物群落种间网络关系与网络结构稳定性、脆弱性及均衡性三大因素有关 ，据此本研究从这三个方面构建网络模型。相关指标见表 。表 复杂网络分析方法所选指标及含义 网络特征指标含义作用稳定性密度实际关系数与理论上最大关系数之比密度越高，整体网的密度越大 核建立在点度数基础上的凝聚子群概念数值越高，即网络整体越稳定 集合一对点的边关联度指数为 （，）（，）越小，二者之间关系越稳健平均距离二者在图论或矩阵意义上最短途径的长度平均距离越小，节点越亲密凝聚力系数描述一个图中顶点之间的结集成团的程度系数凝聚力系数越大，说明联系程度越高均衡性点度中心度在多大程度上表现出向某个点集中地趋势点度中心度越高，说明该点具有较高向心力中间中心度一个点在多大程度上位于其他“点对”的“中间”中间中心度越高，说明该点具有较高的中介程度脆弱性切点拿走某个点，关系结构就分为互不关联的成分切点代表的往往是重要节点，有“中介”作用 分析视角本文从村落、优势木种类、海拔梯度、绿地类型、建筑景观、三生空间和传统村落保护层级 个方面对植物景观种间网络关系进行比较，以揭示其配置特色。数据处理通过 、和 软件对数据进行网络分析与显著性差异计算，采用最小显著差异法比较不同分类下植物群落物种种间关系的差异，显著性水平设定为 。结果与分析 不同村落种间网络关系图 为村落种间网络关系。由图 分析可知，苟坝村网络密度和凝聚力系数数值最高分别为 与 ，其结点更倾向于形成密度相对较高的网群。黑溪村边关联度差值数值最大，约为 ，表明黑溪村植物种间网络关系稳定性较差；三坑村 核数值为 ，说明三坑村整体网络较稳定。苟坝村点度中心度和中间中心度最高，分别为 与 ，表明其均衡性与集中趋势最强，第 期张镡壬 等：喀斯特传统村落人居林植物群落景观种间网络关系与此相反，石家寨种间网络关系均衡性最差。黑溪村切点比例为 ，表明其脆弱程度最高，说明石漠化程度影响了此村落的生态环境适宜度，对植物生长与种间关系网络产生了影响。图 村落种间网络关系 不同绿地类型种间网络关系图 为不同绿地类型种间网络关系。由图 分析可知，名人故居网络密度、凝聚力系数、核数值最大，说明名人故居集聚程度、稳定性较好，与此相反，庭院稳定性较差；宗祠的点度中心度（）与中间中心度（）最高，说明其网络结构较均衡；点度中心度最低为庭院和祭祀场所，均为 ，中间中心度数值最低为名人故居，说明不同的绿地类型因受历史、文化习俗影响，导致人工种植的数量与种植方式都有差异。名人故居的植物群落种间网络结构切点比例最小（），脆弱性最低，宗祠脆弱性最高，为 ，说明名人故居作为旅游景点其植物配置与绿化环境良好，而宗祠为每个村自发建造，其环境基本依托于自然条件与植物本身所代表的精神依托。图 绿地类型种间网络关系 贵州大学学报（自然科学版）第 卷 不同群落种间网络关系图 为不同群落种间网络关系。由图 分析可知，柳杉网络密度（）、凝聚力系数（）较高，表明柳杉种间网络集聚程度较高，与此相反，樟与柏木网络紧凑程度较差；木犀平均距离为 、边关联度差值为 ，数值较小，表明其局部稳定性较高；优势木樟 核数值最大，表明其 核成分最多，而木犀、香椿、杉木、银杏、胡桃 核成分为 ，表明它们种间网络稳定性较差；优势木李点度中心度与中间中心度数值较高，分别为 与 ，表明李种间网络关系均衡性最好；木犀切点比例为，表明其种间网络不存在切点，脆弱程度较低，柏木切点比例为 ，数值较高，说明其种间网络较脆弱。图 各群落种间网络关系 不同海拔种间网络关系图 为不同海拔种间网络关系。由图 分析可知，海拔 网络密度与凝聚力系数较高，分别为 与 ，表明在此海拔下植物种间网络凝聚力与群聚性较好，且其平均距离较短，表明种间网络紧密性更高；海拔 边关联度值较小而 核数值较大，表明在此海拔范围植物种间网络局部稳定性更好；海拔 点度中心度与中间中心度较高，分别为 与 ，表明再此海拔范围植物种间网络均衡性较好，与此相反，海拔 植物种间网络均衡性较差；海拔 切点比例较小而海拔 切点比例较高，表明植物种间网络在 脆弱程度较低而在 脆弱程度较高。因此，在喀斯特传统村落中需要多采用乡土植物，以适应其特殊的地貌特征以及生境。不同景观要素的植物种间网络关系图 为不同景观要素的植物种间网络关系。由图 分析可知，建筑的网络密度（）、凝聚力系数（）、平均距离（）都较小，表明建筑植物种间网络凝聚力强度较低，紧凑度较高，说明建筑要素受人为干预较大，种植范围受人为控制；道路凝聚力系数较高，为 ，表明道路种间网络结构集聚程度较高；山体边关联度差值较小，为 ，表明山体要素中大多为森林，因此，其植物种间网络结构网络层级较稳定；耕地边关联度差值较高，为 ，而其 核为 ，表明耕地要素种间网络层级稳定性较差，但其点度中心度与中间中心度数值较高，表明其种间网络关系最均衡，水体植物群落集中度较低且种间网络最不均衡；道路的种间网络中间性最高、种间关系最集中；建筑小品切点比第 期张镡壬 等：喀斯特传统村落人居林植物群落景观种间网络关系图 不同海拔种间网络关系 例较低而水体切点比例较高，分别为 与 ，表明建筑群落种间网络脆弱程度最低，植物种间网络结构较好，进一步体现了在传统村落的景观建设中，乡村环境建设得到了重视。图 不同景观要素的物质种间网络关系 三生空间种间网络关系图 为三生空间种间网络关系。由图 分析可知，生产空间网络密度、凝聚力系数、边关联度差值较高，平均距离、核数值较低，表明生产空间植物种间网络紧凑度与集聚强度较高，但网络结构局部稳定性较差，与此相反，生态空间植物种间网络层级与局部稳定性最好；生产空间点度中心度与中间中心度数值较高，分别为 与 ，表明其网络结构中间性与均衡性最好，相反生态空间均衡性最差；生活空间切点比例较小，数值为 ，表明其植物种间网络脆弱程度最低，生产空间切点比例较高，为 ，说明其脆弱程度最高。整体来看，生产空间植物种间网络紧密度较好、稳定性较差、均衡性较好，但脆弱程度较高，需要对生产空间植物进行有效保护。图 三生空间种间网络关系 不同保护级别植物种间网络关系图 为传统村落保护级别种间网络关系。由图 分析可知，核心保护区植物种间网络关系网络密度（）较高与 核比例（）较高，表明核心保护区植物种间网络密度与局部稳定性较好，这是由于传统村落核心保护区作为传统村落重点保护区域及其主要景观，保留着传统村落精神与文化图 传统村落保护级别种间网络关系 贵州大学学报（自然科学版）第 卷传统；环境协调区凝聚力系数（）与平均距离数值（）较高，表明环境协调区植物群落种间网络结构较为紧凑，但节点之间相互连接需要更远的距离，这是由于环境协调区大多为森林、菜地、农田等，在森林中植物种类较多且密集程度较大，因此，其网络结构集聚程度较高，但菜地、农田等乔木群落较少，因此，乔木群落网络连接度较低；同时，核心保护区植物种间网络点度中心度与中间中心度较高，表明网络均衡性与节点中介作用较强，而建设控制区由于两者数值较低说明其种间网络结构均衡性与集中趋势最弱；建设控制区切点比例较高，核心保护区切点比例较低，表明核心保护区脆弱程度较低，其内植物种间网络得到更多保护。讨论 喀斯特传统村落人居林植物景观种间网络关系特征及其主要影响因子龙潭村与石家寨村位于潜在石漠化区域，三坑村板场组、玛瑙村、苟坝村位于轻度石漠化区域，黑溪村位于中度石漠化区域。研究结果表明，整体而言，石漠化程度越低，人居林植物景观种间网络关系越好，在轻度石漠化地区，植物种间关系网络密度与凝聚力系数、点度中心度、中间中心度数值较高，表明其种间网络关系完备度与紧密程度较高，网络关系传递性与均衡性较好；同时不同海拔种间网络关系研究从侧面验证了石漠化程度对种间关系的影响，由此显示，在喀斯特这一特殊地貌环境下，不同石漠化程度的传统村落人居林植物景观种间网络关系特征差异较为显著，因此，石漠化程度对喀斯特植物资源保护与保育非常重要。研究结果表明，生产空间种间网络关系虽然脆弱性较高但整体来看稳定性与均衡性在“三生空间”中最好，与建筑小品中耕地所代表的生产空间整体趋势相吻合；生态空间种间网络关系在稳定性与均衡性方面稍显不足，与建筑小品、建筑、山体、水体植物种间网络关系相对应。由此能看出，在对传统村落建设过程中，自然生境在建设与规划过程中会受到不同程度的影响，乡村“生产 生态”功能的耦合协调过程实质是乡村生产空间与生态空间的竞合、博弈过程，前期乡村生产功能的过度发展引发了对乡村生态空间的侵占，造成部分乡村生态功能发生恶性转弱，而建筑环境的改变也会对植物群落种间网络产生影响。因此，对于自然生境的保护，在传统村落绿地建设中多因地制宜采用保持植物群落乡土性，尊重植物群落自然生长和演替规律。“三生空间”中不同空间相互影响并息息相关，我们在对喀斯特传统村落的建设环境与生产环境关注的同时，应该加强对喀斯特传统村落人居林植物群落物种多样性保护、缓冲区构建及生态廊道建立，同时注重对不同空间的保护。本研究运用社会网络方法对不同用地分类与优势木种间关系进行计算，通过计算可得，用地分类种间关系对优势木种间关系有所影响但影响较小。在建设过程中，喀斯特传统村落空间布局在符合人的感受与需求的同时，应考虑自然生境所受的影响，使用地布局设计与植物群落种间网络之间建立更协调关系。村落空间形态是由文化与自然不同形式的融合发展而来的，也是两因素的外在表达。因此，在对喀斯特传统村落不同用地类型进行规划布局时，在注意各元素搭配合理的同时应对植物群落多样性进行保护，特别是在建设中多使用优势木与乡土性植物，保护植物群落景观结构和生境，构建更稳定、均衡、完善的植物群落结构，使喀斯特传统村落植物能进行更好地自然恢复与重建，能更好适应生存空间的同时展现地域特色。通过对数据进行分析可得，不同分类对指标影响从大到小排序为凝聚力系数、网络密度、点度中心度、中间中心度、平均距离、边关联度差值、切点比例、核。总体来看，网络完备度、网络结构均衡性在不同层面存在性较强，而层级边关联度、网络脆弱性、局部稳定度为植物种间网络现存种间网络关系中指标最强项；通过计算可知，不同用地类型、不同优势木、不同海拔影响指标数量为 个，不同村落影响指标数量为 个，三生空间影响指标数量为 个，而传统村落保护级别与景观小品对指标并无影响。由此可得，对于喀斯特传统村落人居林植物群落景观，乔木种间网络关系指标在一定程度上受不同分类的影响，以植物为主要分类原则的方式，在种间网络关系指标中有较为明显的影响；而以建筑及构筑物为中心进行分类的，其建筑环境对于植物影响不大。因此，不同的分类方式现存种间网络关系指标构成各有差异。喀斯特传统村落植物配置保护发展策略应根据遵义市地形地貌特点，以保护优先为原则，选择能适应喀斯特地貌并具有水土保持功能的植物 ，自然群落不仅内部结构较稳定且能最大程度还原与保护植物乡土性；传统村落应从“三生空间”系统综合地营造植物景观。生活空间植物配置特色应以自然群落中优势树种结合村民需求第 期张镡壬 等：喀斯特传统村落人居林植物群落景观种间网络关系为特征，其种间网络关系需保持较低脆弱性；生态空间主要以乡土性植物且水土保持性较强的植物作为优势种，其生态环境应保持较强的稳定性；而生产空间以经济效益作物为主体，其种间网络应保持较高的均衡性；最后植物景观的形成与地域特点和历史文化有着不可分割的关系 ，因此，不同村落植物景观配置应该因地制宜，将植物文化与村落文化结合起来，这不仅是对地域文化与特色的尊重，更是对村落人民及其历史的尊重。结论本文对遵义市喀斯特传统村落人居林植物群落种间网络关系与植物配置进行了探讨，得到如下结论：）植物生境与植物种间网络关系存在耦合关系，石漠化程度影响了此村落的生态环境适宜度，对植物生长与种间关系网络产生了影响。）在不同村落、不同绿地类型、不同海拔、不同优势木等用地分类条件下，植物种间网络关系不同，但总体来看，植物种间网络整体稳定性与均衡性均较差，并且种间网络脆弱性较高，因此，对喀斯特生态恢复与重建提出了更高要求。）在喀斯特传统村落中，村落的建设控制区与环境协调区受制于地形、地貌、地质等自然条件，而核心建设区也受人类活动干扰严重。因此，对乡土植物与优势木进行保育至关重要，分别从稳定性、脆弱性与均衡性对喀斯特传统村落人居林植物群落种间关系进行提高，丰富植物多样性、对植物结构进行优化；充分利用喀斯特生境创造特色景观，应对喀斯特生境中的适生种与优势木进行大量培育并完善，形成喀斯特传统村落内植物景观特色化与多元化，并加强植物内部结构，提高植物之间联结性。参考文献：张浩龙，陈静，周春山中国传统村落研究评述与展望 城市规划，（）：黄焱，孙以栋乡村聚落的生态审美诠释：以浙江传统村落为 例 建 筑 与 文 化，（）：李景奇中国乡村复兴与乡村景观保护途径研究 中国园林，（）：李博生态学 北京：高等教育出版社，张乐满，兰波，张东升，等三峡水库涪陵奉节段消落带优势草本植物生态位与种间联结性研究 生态学报，（）：奇凯，张春雨，侯继华，等赤峰市沙地油松林草本植物多样性及种间关联动态 生态学报，（）：向杏信，黄宗胜，王志泰喀斯特多山城市空间形态结构与植物群落物种多样性的耦合关系：以安顺市为例 生态学报，（）：刘璐，刘志成，杨瑞莹，等 永定河干涸段（卢梁段）河流廊道植物群落数量分类及多样性特征 生态学报，（）：柏文富，禹霖，李建挥，等大围山樱属植物群落结构及物种多样性 应用生态学报，（）：王伟耀，郑心炫，吴雅华，等平潭岛原生滨海植物群落种间关系 林业科学研究，（）：郭滨德，徐静小兴安岭水曲柳种内和种间竞争关系研究 内蒙古林业调查设计，（）：王雪梅，闫帮国，史亮涛，等水分和种植密度对干热河谷车桑子生长性状及种内相互关系的影响 生态学报，（）：姚慧芳，卢杰，王超，等藏东南嘎朗国家湿地公园华山松种内与种间竞争强度研究 林业资源管理，（）：韩锦涛，郭俊兵，李素清山西云顶山亚高山草甸优势种种间关系分析 中国农学通报，（）：，（）：李霖，李素清阳泉矿区煤矸石山复垦地不同植被下草本植物群落优势种种间关系及生态位 中国农学通报，（）：谢健赤皮青冈天然林优势种群间关系及生态种组划分 四川农业大学学报，（）：吴艳玲，吕世杰，刘红梅，等不同放牧强度对短花针茅草原植物种群种间关系的影响 生态科学，（）：刘丛强，郎?超，李思亮，等喀斯特生态系统生物地球化学过程与物质循环研究：重要性、现状与趋势 地学前缘，（）：万媛媛，李洪远，莫训强，等滨海盐碱区湿地植被恢复后群落优势种种间关系分析 干旱区资源与环境，（）：韩锦涛，郭俊兵，李素清山西云顶山亚高山草甸优势种种间关系分析 中国农学通报，（）：，：，贵州大学学报（自然科学版）第 卷 ，（）：倪峰单因素方差分析在煤样均匀性检验中的应用 煤炭加工与综合利用，（）：，石亚灵，黄勇，肖亮基于社会网络分析的山地公园空间结构与布局优化 中国园林，（）：张元博，黄宗胜，陈旋，等贵州石漠化区布依族传统村落人居环境适宜度 应用生态学报，（）：席建超，王首琨，张瑞英旅游乡村聚落“生产 生活生态”空间重构与优化：河北野三坡旅游区苟各庄村的案例实证 自然资源学报，（）：（责任编辑：于慧梅），（，）：，（），（，），：；第 期张镡壬 等：喀斯特传统村落人居林植物群落景观种间网络关系