太原市不同建成時期居住區(qū)植物多樣性研究

王 蓉，王獻婧，張熙茜，李兆中，溫媛媛，劉艷紅，喬 瓊，武小鋼

（1.山西農(nóng)業(yè)大學林學院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學城鄉(xiāng)建設(shè)學院，山西太谷030801）

如何進行生物多樣性的保護和利用，對于建立一個完善且相對穩(wěn)定的城市生態(tài)系統(tǒng)是絕不能忽視的問題，而植物多樣性又是其中的核心問題[1]。居住區(qū)是城市居民生活起居的基本設(shè)施，分布廣且數(shù)量大，因此，居住區(qū)綠地不僅是城市綠地系統(tǒng)的重要組成，同時在城市生態(tài)建設(shè)中也發(fā)揮著極其重要的作用，在為居民提供調(diào)節(jié)、文化等生態(tài)服務(wù)方面，可發(fā)揮比城市公園、郊野公園、遠郊森林等更為直接、甚至是更大的生態(tài)效益[2]。因此，居住區(qū)綠地植物多樣性水平直接影響著城市綠化質(zhì)量和城市生物多樣性水平，進而影響著城市生態(tài)服務(wù)供給能力以及城市可持續(xù)發(fā)展[3-4]。

隨著我國城市化的迅猛發(fā)展，以及提升城市生態(tài)質(zhì)量和改善城市人居環(huán)境的現(xiàn)實需求，國內(nèi)關(guān)于城市綠地植物多樣性的研究從20世紀90年代開始出現(xiàn)，2005年之后大量涌現(xiàn)。研究覆蓋了城市（建成區(qū)）和局地（公園）2種尺度[5-6]，研究對象為單一類型綠地或者不同類型綠地（公園、附屬、居住區(qū)、廣場及道路）[5-8]，研究區(qū)主要集中于直轄市、省會城市以及經(jīng)濟發(fā)達的城市。從研究內(nèi)容上看，大多為城市綠地的植物種類組成、群落結(jié)構(gòu)、多樣性指數(shù)或不同類型綠地間的物種多樣性特征差異的分析。就城市綠地多樣性特征或格局形成機制而言，大多采用城市中心—城郊—鄉(xiāng)村梯度的分析或不同土地利用方式間的比較，其研究成果反映了生物、環(huán)境以及社會等多因子復合作用下植物多樣性的格局特征。越來越多的研究表明，城市生物多樣性分布格局與城市經(jīng)濟特征、政策、文化等社會因素關(guān)系密切[9]。

就居住區(qū)綠地而言，不同時期國家關(guān)于綠地率的強制性規(guī)定不同，經(jīng)濟投入差異明顯，育種技術(shù)和引種活動的廣泛開展使得城市建設(shè)中可利用的植物物種資源大大豐富。因此，不同年代建成的居住區(qū)，其綠地植物多樣性特征可能具有顯著差異。為了明確不同建設(shè)時期下居住區(qū)綠地的植物多樣性特征，本研究選取太原市不同建成年代的居住區(qū)樣本，對其綠地植物組成特征進行調(diào)查，分析居住區(qū)綠地植物組成狀況及其在時間梯度上的多樣性特征，以期為太原市居住區(qū)綠化建設(shè)和管理提供一定的參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

太原市地處山西省中部，位于東經(jīng)111°30′～113°09′，北緯 37°27′～38°25′，海拔 753～2 659.8 m，全區(qū)三面環(huán)山，中南部為河谷平原，地形北高南低，呈簸箕形。氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L氣候，年平均溫度為9.5℃，年均降水量為468.4 mm。太原市綠化樹種約有217種，其中，27個變種，20個栽培變種，14個變型，隸屬于51科103屬。其中，常綠、落葉喬木分別有9，33種，灌木、藤本分別有36，7種[10-11]。

1.2 樣地選取

表1 調(diào)查樣本概況

房天下（http://taiyuan.fang.com/）網(wǎng)站信息顯示，太原市區(qū)內(nèi)約有3 000余個住宅區(qū)。在對太原市基本概況了解的基礎(chǔ)上，將居住區(qū)進行分類。首先根據(jù)太原市居住區(qū)建設(shè)時期將居住區(qū)分為4類（20世紀90年代前、1991—2000年、2001—2010年、2011年至今），再隨機選取15個居住區(qū)作為樣地（表1）。調(diào)查工作于2015年5月中旬至10月下旬進行。

1.3 調(diào)查方法

居住綠地分為公共綠地、專用綠地、宅旁綠地和道路綠地，這幾類包含了所有的居住區(qū)綠地。采用典型樣地抽取的方法，依據(jù)居住區(qū)內(nèi)綠地不同類型，每種類型選擇2～4個樣方進行調(diào)查，樣方大小分別選取為公共綠地面積400 m2、宅旁綠地面積200 m2、道路綠地長100 m。同時調(diào)查中以取得樣地最大信息為原則，對于面積較小或綠地類型沒有明顯劃分的居住區(qū)，作為一個大的樣地調(diào)查。進行樣方調(diào)查時需要調(diào)查的基本指標有：喬木的種名、株高、冠幅、胸徑；灌木的種名、株高、冠幅、地徑；草本的種名、株高、蓋度[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

植物多樣性反映了群落物種結(jié)構(gòu)、物種分布及其穩(wěn)定性，體現(xiàn)了群落種類組成、層次結(jié)構(gòu)、生境差異及其與周邊環(huán)境關(guān)系的多樣化[13]。在樣方調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)Raunkiaer頻度定律，將頻度在1%～20%的植物種歸入A級，21%～40%的植物種歸入B級，41%～60%的植物種歸入C級，61%～80%的植物種歸入D級，80%～100%的植物種歸入E級，將所調(diào)查物種數(shù)分布情況進行頻度分析。植物多樣性特征分析指標：豐富度Patrick指數(shù)（R）和Pielou均勻度指數(shù)（J），用以反映城市綠化物種的豐富程度和均勻程度；Shannon-Wiener指數(shù)（H'），反映的是群落結(jié)構(gòu)功能的復雜性和組織化水平，值越大表示物種多樣性越高[14]。各指標計算公式如下。

式中，Dr為相對密度；Hr為相對高度；Pr為相對顯著度（相對優(yōu)勢度）；Cr為相對蓋度[15]；R為物種豐富度指數(shù)；S為物種種類數(shù)目。

2 結(jié)果與分析

2.1 居住區(qū)綠地植物概況

調(diào)查結(jié)果顯示，太原居住區(qū)綠地所含植物種類共有142種，其中，喬木79種，分屬于33科41屬；灌木40種，分屬于15科26屬；草本19種，分屬于11科16屬；藤本3種，分屬于2科3屬；竹類1種。喬灌草本種類占比約為4∶2∶1。

在所調(diào)查的15個居住小區(qū)中，物種數(shù)最多的為69種，最少的為6種，平均物種數(shù)為28種，有7個小區(qū)物種數(shù)大于平均值。從圖1可以看出，有97種植物（約占總物種數(shù)的68%）的頻度在1%～20%，無大于80%的植物種，大于60%的植物為國槐、香椿、棗樹、月季、丁香、膠東衛(wèi)矛等6種。

按照重要值排序，所調(diào)查的居住區(qū)綠地前5位的植物如表2所示。從表2可以看出，國槐和膠東衛(wèi)矛的重要值遠大于其他物種，成為居住區(qū)綠化的基調(diào)樹種，鳶尾和金娃娃萱草是最主要的草本植物。表明盡管太原市居住綠地植物組成種類比較多，但是少數(shù)幾種植物應(yīng)用非常普遍，構(gòu)成了綠地植物的主體。

表2 太原市居住區(qū)綠地重要值前5的物種

2.2 不同時期居住區(qū)植物多樣性特征

4個時期不同生活型植物的多樣性Patrick指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)計算結(jié)果如圖2所示。從圖2-A可以看出，4個時期均表現(xiàn)為喬木層物種Patrick豐富度指數(shù)最大，灌木層次之，草本層最小。總體上，第Ⅳ時期（2011年至今）喬灌草的豐富度指數(shù)均顯著高于其他3個時期。不同生活型植物在不同時期的表現(xiàn)各異，隨著時間推移喬木物種數(shù)逐漸增加，但第Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ時期之間差異不顯著；灌木物種數(shù)在Ⅱ，Ⅲ時期較第Ⅰ時期增加顯著，第Ⅳ時期又一次顯著增加；而草本植物物種數(shù)在前3個時期幾乎無變化，僅在第Ⅳ時期表現(xiàn)為顯著上升。

由圖2-B可知，居住區(qū)綠地3種生活型植物的Shannon-Wiener指數(shù)隨時間推移逐漸上升，與Patrick指數(shù)變化趨勢相同。第Ⅰ時期喬木Shannon-Wiener值顯著低于其他3個時期，且其他3個時期間無顯著差異；灌木在第Ⅲ，Ⅳ時期顯著高于第Ⅰ時期；第Ⅲ，Ⅳ時期草本的Shannon-Wiener值差異顯著。由公式可知，物種數(shù)越多，各物種之間個體分配越均勻，Shannon-Wiener值越大。然而，4個時期喬灌木的Pielou均勻度指數(shù)均未表現(xiàn)出顯著差異（圖2-C）。因此推斷，隨著時間推移，居住區(qū)綠地3種生活型的植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的變化主要是由物種數(shù)量增加引起的（圖2-A，B）。

3 討論

研究結(jié)果顯示，隨著時間的推移，居住區(qū)喬、灌、草多樣性水平不斷上升，尤其是2011年以后建成的居住區(qū)綠化植物種類豐富度高，喬、灌、草的比例日趨合理，綠地結(jié)構(gòu)飽滿、層次豐富。這與王紅兵等[16]對上海居住區(qū)植物多樣性的研究結(jié)論相一致。國內(nèi)外的研究均已表明，隨著公眾對生活環(huán)境質(zhì)量需求的提高，環(huán)境舒適度已成為影響房地產(chǎn)價格的重要因子[17-19]。在此驅(qū)動下，綠地景觀逐漸成為房地產(chǎn)品質(zhì)的重要標志甚至是品牌形象，構(gòu)建層次豐富的多樣化景觀也就成為設(shè)計潮流。需要特別指出的是，2011年后新建住宅區(qū)的綠地中草本植物物種豐富度較以往大幅上升，這反映出景觀設(shè)計上的一個新變化，即使用多樣的草本地被進一步豐富植物群落的豎向景觀[20]。通過上述分析可以清楚地看出，經(jīng)濟發(fā)展水平對居住區(qū)綠地植物多樣性水平具有顯著影響[21-22]，而景觀設(shè)計理念的變化也會影響居住區(qū)綠地植物豐富度。

盡管喬灌木物種豐富度隨著時間的不同都有不同程度增加，但是均勻度并未發(fā)生明顯變化，國槐、膠東衛(wèi)矛、毛白楊、香椿、花椒等數(shù)種植物在太原市居住區(qū)綠地中普遍使用，而絕大多數(shù)植物僅僅得到了零星使用。這一現(xiàn)象與石進朝等[23]2003年對北京市綠地植物多樣性研究結(jié)論相一致。表明目前居住區(qū)綠化植物的選擇中仍存在主要局限于少數(shù)鄉(xiāng)土樹種的問題[24]，其原因可能是由于鄉(xiāng)土樹種種質(zhì)資源開發(fā)利用不足、苗源有限以及受此影響的種類選擇上具有趨同性等。

本研究中，每個階段選取的居住區(qū)數(shù)量相對較少，可能會影響文中建成時期與植物多樣性關(guān)系的分析，研究結(jié)果只有一定的參考價值，需要后續(xù)更多的調(diào)查數(shù)據(jù)進一步說明。本研究僅分析了居住區(qū)建成時期與植物多樣性的關(guān)系，而植物多樣性與其他社會經(jīng)濟因素也有一定相關(guān)性[22，25-26]。居住區(qū)的建筑類型、容積率、家庭戶數(shù)等前期的規(guī)劃，會影響居住區(qū)中綠地的比例及布局，高容積率導致景觀破碎化加劇，間接影響植物多樣性水平[27]；開發(fā)商的投資、政府的決策等則影響居住綠地工程造價的高低，從而影響植物材料的選擇及其植物景觀的營造。

4 結(jié)論

通過對太原市居住區(qū)綠地植物多樣性特征的調(diào)查表明，太原居住區(qū)綠地植物種類共計53科84屬142種，喬木種數(shù)遠大于灌木和草本，其占比約為4∶2∶1；15個居住區(qū)綠地植物種數(shù)平均為28種，小區(qū)間分布差異較大，僅有6個物種的頻度大于60%，國槐和膠東衛(wèi)矛為優(yōu)勢種；植物多樣性與建設(shè)時期密切相關(guān)，隨時間推移，喬灌草的Patrick，Shannon-Wiener和Pielou指數(shù)均呈遞增趨勢。

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