烏魯木齊城市半自然植被群落類型及特征分析

南偉疆,昝 勤,姜逢清,王 蕾,嚴(yán) 成,尹林克,①

城市半自然植被主要為近自然管護(hù)條件或缺少管理的人工灌叢 (指以灌木為主體的人工綠化實(shí)體)、人工草地 (指以草本植物為主體的人工綠化實(shí)體)和人工林(指以喬木為主體的人工綠化實(shí)體)；或其邊緣地區(qū)自然發(fā)育的野生植被；或侵入人類所創(chuàng)造的城市環(huán)境中的伴人野生植物群落和在城市化過程中保留下來的、但在植物群落中因自然因素之間的基本聯(lián)系已經(jīng)遭到一定程度的破壞、群落整體自動(dòng)調(diào)節(jié)功能受到很大破壞的植物群落[1]。半自然植被是城市植被類型中的一種特殊類型,具有豐富城市景觀、增加生物群落多樣性的生態(tài)功能,是城市生物多樣性的重要組成之一。

目前,對新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市的城市半自然植被類型劃分及其群落組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的研究尚未見報(bào)道。鑒于此,作者對烏魯木齊城市半自然植被進(jìn)行了類型劃分及群落特征分析,旨在為烏魯木齊市植被景觀資源保護(hù)、城市生物多樣性保護(hù)規(guī)劃及生態(tài)園林景觀建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

烏魯木齊地處中溫帶半干旱大陸性氣候區(qū),地理坐標(biāo)為東經(jīng) 86°37′33″～88°58′24″、北緯 42°45′32″～44°08′00″,海拔 450～4 800m。南北長約 153 km、東西長約 190 km,總面積為 1.42×104km2。年均氣溫7.5℃,年均降水量 236mm,年均蒸發(fā)量 2 570 mm,年均無霜期 150～190 d,年均總?cè)照諘r(shí)數(shù) 2 775 h。

烏魯木齊市共有野生種子植物 87科 430屬1 096種。其中,蕨類植物 8科 12屬 23種,裸子植物3科 3屬 10種,被子植物 76科 415屬 1 063種；栽培植物共有 68科 164屬 326種,其中,裸子植物 3科,被子植物 65科[2-6]。烏魯木齊城市半自然植被多成片或零星分布于城鄉(xiāng)接合部的農(nóng)業(yè)區(qū)或建成區(qū)內(nèi)受人類活動(dòng)干擾較少的地段。主要由受破壞的原生植被經(jīng)人工補(bǔ)植后的城市防護(hù)綠地、缺少管護(hù)的城鎮(zhèn)農(nóng)區(qū)防護(hù)林地及城區(qū)道路及房前屋后的伴人植物群落組成。植被群落層片結(jié)構(gòu)以單一草本型、灌木 -草本型、喬木 -草本型、喬木 -灌木 -草本型、喬木 -高大草本 -低矮草本型為主,喬木層和灌木層多為人工補(bǔ)植的栽培種類,草本層多為野生植物。

1.2 研究方法

1.2.1 植被類型調(diào)查方法 2010年 5月、6月和 9月期間,采用典型樣地法對烏魯木齊城市半自然植被群落進(jìn)行了調(diào)查。在半自然植被分布的典型區(qū)域,選擇生境條件和植被均勻一致且能夠反映某一群落種類組成的主要特征、并具有相同優(yōu)勢種連續(xù)分布的群落地段作為典型樣地。依優(yōu)勢種或建群種的生活型在樣地內(nèi)設(shè)置樣方,喬木樣方面積為 10m×10m,草本樣方面積為 1m×1m。記錄樣方內(nèi)出現(xiàn)的植物種類、生長型、物候期、個(gè)體數(shù)量、高度、蓋度和多度等指標(biāo)。采集樣地內(nèi)所有種類的標(biāo)本,并記錄樣地的經(jīng)度、緯度、海拔和生境等基本情況。

1.2.2 城市半自然植被類型劃分及命名方法 借鑒文獻(xiàn)[7-12]中城市植被分類系統(tǒng)的劃分方法,同時(shí)參考烏魯木齊城市植被研究的相關(guān)文獻(xiàn)[13-20],確定了城市半自然植被類型的劃分方法,即按照植被類(第一級)、植被型 (第二級)和群叢組 (第三級)3個(gè)等級對烏魯木齊城市半自然植被類型進(jìn)行劃分,并根據(jù)生長型或功能型對植被類進(jìn)行命名,根據(jù)優(yōu)勢種的分類地位或植被分布的生境對植被型進(jìn)行命名,根據(jù)優(yōu)勢種的聯(lián)合或發(fā)育生境對群叢組進(jìn)行命名。

1.2.3 群落物種生長型的確定和優(yōu)勢種重要值的計(jì)算 在植物物種調(diào)查和鑒定的基礎(chǔ)上根據(jù)W hittaker的生長型系統(tǒng)[21-22]對植物的生長型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本研究將優(yōu)勢度作為群叢劃分的依據(jù),而重要值是評價(jià)植物種群在群落中作用的一項(xiàng)綜合性數(shù)量指標(biāo),可表示物種在群落中的優(yōu)勢度,因此可利用重要值來評價(jià)種群的優(yōu)勢度,其計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[23]。

2 結(jié)果和分析

2.1 烏魯木齊城市半自然植被類型的劃分結(jié)果

根據(jù)調(diào)查結(jié)果,可將烏魯木齊城市半自然植被劃分為 4個(gè)植被類 33個(gè)植被型 38個(gè)群叢組,詳細(xì)劃分結(jié)果見表 1。4個(gè)植被類分別為闊葉林植被類、灌叢植被類、草本植被類和伴人植被類。其中,闊葉林植被類包括 8個(gè)植被型 11個(gè)群叢組,分別占植被型和群叢組總數(shù)的 24.24％和 28.95％；屬于灌叢植被類的植被型和群叢組均最多,共包括 12個(gè)植被型 12個(gè)群叢組,分別占植被型和群叢組總數(shù)的 36.36％和31.58％；草本植被類包括 10個(gè)植被型 11個(gè)群叢組,分別占植被型和群叢組總數(shù)的 30.30％和 28.95％；屬于伴人植被類的植被型和群叢組則最少,分別占植被型和群叢組總數(shù)的 9.10％和 10.52％。

按分布的生境,伴人植被類又可細(xì)分為廢地草本型、行道樹坑草本型和縫隙草本型 3個(gè)植被型。其中,廢地草本型廣泛分布于城市廢地,如建筑物、堤壩和垃圾箱附近,未受到經(jīng)常性的人為踐踏和除草修剪等管理行為的干擾；行道樹坑草本型多分布在城市的綠化林地下；縫隙草本型的植物能在非常小的空間生長,常出現(xiàn)在墻縫和馬路邊以及介于交通要道與建筑物之間的縫隙空地中。

2.2 烏魯木齊城市半自然植被群落的結(jié)構(gòu)特征

從表 1可以看出：烏魯木齊城市半自然植被群落由一層、二層和三層層片組成。其中,闊葉林植被類以二層和三層層片為主；灌叢植被類以二層層片結(jié)構(gòu)為主；草本植被類和伴人植被類均為一層層片結(jié)構(gòu)。屬于一層層片結(jié)構(gòu)的有 17個(gè)群叢組,占群叢組總數(shù)的 44.74％；屬于二層層片結(jié)構(gòu)的有 19個(gè)群叢組,占群叢組總數(shù)的 50.00％；屬于三層層片結(jié)構(gòu)的有 2個(gè)群叢組,占群叢組總數(shù)的 5.26％。

烏魯木齊城市半自然植被群落的一層層片結(jié)構(gòu)以單一草本型為主,二層層片結(jié)構(gòu)以喬木 -灌木型和灌木 -草本型為主,三層層片結(jié)構(gòu)以喬木 -灌木 -草本型為主。上述分析結(jié)果表明：烏魯木齊城市半自然植被群落結(jié)構(gòu)以單一草本型、喬木 -灌木型、灌木 -草本型 3種層片結(jié)構(gòu)為主。

2.3 烏魯木齊城市半自然植被群落的物種組成特點(diǎn)

2.3.1 優(yōu)勢種的組成分析 調(diào)查結(jié)果表明：烏魯木齊城市半自然植被主要分布在城市和郊區(qū)附近,由于過度放牧和野生動(dòng)物的啃食等原因喬灌木植物已受到很大程度的損毀,其植被類型多為在不破壞原生植被基礎(chǔ)上經(jīng)過人工補(bǔ)植所形成的城市防護(hù)綠地。

烏魯木齊城市半自然植被中的闊葉林植被類的喬木層高度為 3.5～5.0m,覆蓋度 10％～15％,優(yōu)勢種有沙棗 (ElaeagnusangustifoliaL.)、白榆 (Ulmus pumilaL.)、西伯利亞杏〔Armeniacasibirica（L.) Lam.〕、山楂 (CrataeguspinnatifidaBunge)、文冠果(XanthocerassorbifoliaBunge)和櫻桃李（Prunus sogdianaVass.)等。灌叢植被類的灌木層高 1.5～3.0 m,覆蓋度 3％～5％,優(yōu)勢種有野薔薇 (Rosa multifloraThunb.)、紅瑞木 (CornusalbaL.)、檉柳(Tamarixsp.)、榆葉梅〔Amygdalustriloba（L ind l.) R icker〕、黃刺玫（RosaxanthinaL ind l.)、錦雞兒(Caraganasp.)、紫穗槐 (AmorphafruticosaL.)、紫丁香（SyringaoblataL ind l.)、沙拐棗（Calligonum mongolicumTu rcz.)和枸杞 (LyciumchinenseM ill.)等,大多種類為造林或綠化過程中補(bǔ)植的種類。草本植被類的草本層高度為 0.15～1.5 m,覆蓋度 60％～85％,優(yōu)勢建群種有絹蒿 (Seriphidiumsp.)、駱駝蓬(PeganumharmalaL.)、頂羽菊〔Acroptilonrepens(L.) DC.〕、瑞氏針茅 (SitparichterianaKar.et Kir.)、狗尾草〔Setariaviridis（L.）Beauv.〕、沙蔥（Allium polyrhizumTu rcz.ex Regel)、粉苞菊 (Chondrillasp.)和蒿屬 (Artemisiasp.)等種類。上述 3種植被類的伴生植物有角果藜 (CeratocarpusarenariusL.)、豬毛菜(Salsolasp.)、中亞濱藜 (AtriplexcentralasiaticaIljin.)、尖頭葉藜 (ChenopodiumacuminatumW illd.)、白車軸草 (TrifoliumrepensL.)、草木犀〔Melilotusofficinalis(L.)Pall.〕、鋸齒萵苣 (LactucaserriolaL.)、飄帶萵苣(LactucaundulataLedeb.)、黃花蒿 (ArtemisiaannuaL.)、天仙子 (HyoscyamusnigerL.)、萹蓄 (Polygonum aviculareL.)和鱗果海罌粟 (GlauciumsquamigerumKar.et Kir.)等一、二年生草本植物,還有田旋花(ConvolvulusarvensisL.)、蒲公英 (Taraxacumsp.)、蓍(AchilleamillefoliumL.)、拉拉藤 (Galiumsp.)、二裂葉委陵菜 (PotentillabifurcaL.)、群心菜 (Cardariasp.)和新疆旋覆花 (InulaasperaPoir.)等多年生草本植物以及東方鐵線蓮 (ClematisorientalisL.)等藤本植物。

表 1 烏魯木齊城市半自然植被類型的劃分結(jié)果Table 1 The c lassified resu lts of urban sem i-na tura l vegeta tion types in U rum q i

伴人植被類是與人為干擾密切相關(guān)的一種城市植被類型,多分布在城市建筑物的廢地上、未使用的綠化用地上及介于交通要道與建筑物之間的縫隙空地中,多由一年生或多年生草本植物組成,它們是城市植被中的先鋒群落。在烏魯木齊城市半自然植被中,組成伴人植被類廢地草本型的常見植物群落有木地膚 〔Kochiaprostrata（L.）Schrad.〕群落、蔊菜〔Rorippaindica(L.)H iern〕群落、藜 (Chenopodium albumL.)群落、狗尾草群落和駱駝蓬群落等,其伴生種類有地膚〔Kochiascoparia(L.)Schrad.〕、鐵線蓮(Clematissp.)、藍(lán)刺頭 (Echinopssp.)、苦豆子 (Sophora alopecuroidesL.)、蒼耳 (XanthiumsibiricumPatrin ex W idder)、大翅薊 (OnopordumacanthiumL.)和田旋花等；組成行道樹坑草本型的種類主要有車前(Plantagosp.)、蒲公英、狗尾草和糙草 (AsperugoprocumbensL.)等；縫隙草本型中常見植物有播娘蒿〔Descurainia sophia(L.)W ebb.ex Prantl〕、麻葉蕁麻（UrticacannabinaL.)、反枝莧 (AmaranthusretroflexusL.)和藜等種類。

2.3.2 種子植物優(yōu)勢科的組成分析 烏魯木齊城市半自然植被群落中種子植物科的組成分析見表 2。在被調(diào)查的烏魯木齊城市半自然植被群落的樣方中共出現(xiàn)種子植物 24科 74屬 88種。其中,單種科有 10科,占總科數(shù)的 41.7％；含 2～9種的寡種科有 12科,占總科數(shù)的 50.0％,而含 10～19種的中等科僅 2科,僅占總科數(shù)的 8.3％；沒有含 20種以上的大科,顯示出該植物群落中以單種科和寡種科占絕對優(yōu)勢。

根據(jù)所包含的屬、種數(shù)量,其中的優(yōu)勢科為禾本科 (Gram ineae,6屬 7種)、藜科 (Chenopodiaceae,11屬13種 )、豆科（Legum inosae,6屬9種 )、菊科(Compositae,12屬 16種)、薔薇科 (Rosaceae,6屬 6種)和十字花科 (Cruciferae,6屬 6種),共包含 47屬57種,分別占該城市半自然植被群落中種子植物總屬數(shù)和總種數(shù)的 63.51％和 64.77％。

表 2 烏魯木齊城市半自然植被群落中種子植物科的組成分析Tab le 2 Ana lysis of fam ily com position of sperm a tophy te in urban sem i-na tura l vegeta tion comm un ity of Urum q i

2.4 烏魯木齊城市半自然植被群落中種子植物的生長型譜分析

烏魯木齊城市半自然植被群落中種子植物的生長型譜見表 3。由表 3可見,烏魯木齊城市半自然植被群落中的種子植物以一年生和多年生草本植物及多年生半灌木種類居多,共計(jì) 71種,占該群落總種數(shù)的 80.68％。其中,多年生草本植物種類數(shù)量最多,占總種數(shù)的 34.10％；一年生草本和多年生半灌木種類的數(shù)量也較多,分別占總種數(shù)的 29.55％和 17.04％；喬木和二年生草本植物種類數(shù)量較少,分別占總種數(shù)的 9.10％和 7.95％；一年生半灌木和藤本植物種類數(shù)均最少,均只有 1種,各占總種數(shù)的 1.13％。

表 3 烏魯木齊城市半自然植被群落中種子植物的生長型譜Tab le 3 G row th-form spectrum of sperm a tophy te in urban sem ina tura l vegeta tion comm un ity of Urum q i

3 討論和結(jié)論

烏魯木齊城市半自然植被主要分布在城市和郊區(qū)附近,多為在不破壞原生植被基礎(chǔ)上經(jīng)過人工補(bǔ)植所形成的城市防護(hù)綠地,該半自然植被群落主要由4個(gè)植被類 33個(gè)植被型 38個(gè)群叢組組成。其中,屬于灌叢植被類的植被型和群叢組均最多,所占比例分別為 36.36％和 31.58％；屬于伴人植被類的植被型和群叢組最少,所占比例分別為 9.10％和 10.52％。組成種類以一年生和多年生草本植物以及多年生半灌木種類居多,分別占總種數(shù)的 29.55％、34.10％和17.04％。李妮等[24]的研究結(jié)果表明：烏魯木齊城市自然植被多分布在烏魯木齊市的荒山、荒地、水庫、草原、路邊、磚廠及烏魯木齊河源區(qū)等地,可劃分為 7個(gè)植被類 84個(gè)群叢組,其中荒漠植被類有 48個(gè)群叢組,約占自然植被類型群叢組總數(shù)的 57％；一年生和二年生草本植物種類最多,分布面積也最大?？梢?就生境特征和植被類型而言,烏魯木齊城市半自然植被與自然植被間具有明顯的差異。

植被組成分析結(jié)果表明：烏魯木齊城市半自然植被群落中共有種子植物 24科 74屬 88種,與烏魯木齊市自然植被科的組成具有一定的相似性[24],但與烏魯木齊市人工植被組成卻有較大差異[25]。烏魯木齊城市半自然植被群落中優(yōu)勢科為禾本科、藜科、豆科、菊科、薔薇科和十字花科,共包含了 47屬 57種,分別占該半自然植被群落中種子植物總屬數(shù)和總種數(shù)的 63.5％和 64.77％,科的優(yōu)勢現(xiàn)象明顯。根據(jù)崔大方等[26]的分析結(jié)果,在該半自然植被群落中占有一定優(yōu)勢的藜科、十字花科及薔薇科均為新疆種子植物區(qū)系的表征科,且作為新疆種子植物區(qū)系表征科的罌粟科 (Papaveraceae)、蓼科 (Po lygonaceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)和毛茛科 (Ranuncu laceae)的種類也少量出現(xiàn)在烏魯木齊城市半自然植被群落中；另外,在 6個(gè)優(yōu)勢科中,禾本科、豆科和菊科均為世界性的特大科,具有全球分布性質(zhì)。因此,盡管烏魯木齊城市半自然植被群落中喬灌木多為人工補(bǔ)植,但其優(yōu)勢科的組成與新疆種子植物區(qū)系有密切的關(guān)聯(lián)。

昝少平等[25]的研究結(jié)果表明：烏魯木齊市綠地植物群落的結(jié)構(gòu)多是二層層片結(jié)構(gòu),即喬木 -草本層結(jié)構(gòu)；80％左右的公園綠地植物群落是二層或三層層片結(jié)構(gòu),以喬木 -灌木 -草本層結(jié)構(gòu)為主；80％左右的行道樹為一層層片結(jié)構(gòu),而且多以等距離栽植為主；90％的城市防護(hù)綠地和荒山綠化植物群落是一層層片結(jié)構(gòu)。而烏魯木齊城市半自然植被群落結(jié)構(gòu)有一層層片、二層層片和三層層片 3種形式,其中屬于一層層片結(jié)構(gòu)的群叢組占 44.74％,屬于二層層片結(jié)構(gòu)的群叢組占 50.00％,屬于三層層片結(jié)構(gòu)的群叢組占 5.26％。因此,從結(jié)構(gòu)特征上看,烏魯木齊城市半自然植被群落與其綠地植物群落有一定的區(qū)別。

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