太原市道路綠地植物多樣性特征研究

王獻(xiàn)婧 ，王 蓉 ，劉艷榮，劉艷紅，喬 瓊，陳小平，武小鋼

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，山西 太谷 030801）

綠地是城市最為重要的綠色基礎(chǔ)設(shè)施，因其在改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化景觀風(fēng)貌、維持生態(tài)系統(tǒng)功能及保育區(qū)域生物多樣性等方面的重要價值而受到全世界研究人員的關(guān)注[1]。作為受到人類活動劇烈影響和控制的自然社會經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，城市生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性水平在很大程度上依賴于城市管理者的決策和相應(yīng)的行動，如城市規(guī)劃[2]和城市生物多樣性保護(hù)規(guī)劃的編制[3]。因此，深入理解影響綠地植物多樣性特征的因素將有助于使用規(guī)劃、公眾教育和政策等手段改善當(dāng)前城市生物多樣性保護(hù)所面臨的嚴(yán)峻現(xiàn)狀[4]。

道路綠地是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，作為城市骨架和交通命脈的城市道路建設(shè)需求旺盛，道路綠地也隨之飛速發(fā)展。如截至2015年底，北京市城市道路綠地面積達(dá)到1.01億m2，占城市綠地總面積的12.4%，其規(guī)模與居住區(qū)綠地面積相當(dāng)[5]。盡管國內(nèi)外學(xué)者對城市綠地植物多樣性已經(jīng)從多個角度開展了大量的研究并取得了豐富成果[6]，但大多數(shù)的研究多集中于公園綠地、居住區(qū)綠地以及森林等方面，關(guān)于道路綠地植物多樣性的研究也集中于植物種類組成與群落結(jié)構(gòu)[7-8]，對道路綠地植物多樣性影響因子的研究十分缺乏。

研究表明，城市生物多樣性分布格局受到城市經(jīng)濟(jì)、政策、文化等社會因素的強(qiáng)烈影響，如土地利用類型[9]、建成區(qū)密度和功能[10]、經(jīng)濟(jì)水平和受教育程度[11]等。然而，對全球75個城市生物多樣性的Meta分析顯示，斑塊面積和廊道是影響生物多樣性最重要的因素[12]。長期以來對自然生態(tài)系統(tǒng)生物群落物種多樣性的研究也表明，面積對物種多樣性具有顯著影響[13]。那么，就城市道路綠地這一完全人工設(shè)計并建造的植物群落而言，植物多樣性水平是否受到綠帶面積的影響以及影響程度如何？

本研究以山西省會太原市為研究區(qū)，通過選取不同寬度綠帶進(jìn)行植物群落組成調(diào)查并分析其多樣性特征，旨在為城市生物多樣性保育提供一定的科學(xué)支撐。

1 研究內(nèi)容與方法

1.1 研究區(qū)概況

山西省太原市位于北緯 37°47′，東經(jīng) 112°33′，全境屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均溫10.2℃，年均降水量456.8 mm。截至2012年底，建成區(qū)綠化覆蓋面積達(dá)到11 403 hm2，綠地率33.16%，人均公園綠地面積10.09 m2。綠化樹種約有217種，其中，包括27個變種，20個栽培變種，14個變型，隸屬于51科103屬。其中，綠化樹種中，常綠、落葉喬木分別有9，33種，灌木、藤本分別有36，7種。

1.2 樣地調(diào)查

根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范（CJJ 37—2012）》，城市道路可分為快速路、主干路、次干路、支路4個等級。按這一標(biāo)準(zhǔn)，太原市區(qū)道路中有主干路54條、次干路96條、支路（有綠化帶）200余條。根據(jù)《城市道路綠化規(guī)劃與設(shè)計規(guī)范》，道路綠地率隨紅線寬度而確定，取值范圍為20%～40%。這意味著，較高等級的道路一般具有更高的綠地率。由于太原市快速路除濱河?xùn)|西路外，均采用高架和立交形式，橫斷面設(shè)計上沒有設(shè)置綠化帶，因此，調(diào)查未包含快速路。本研究選取108條道路（其中，主干路24條、次干路31條、支路53條），各級道路寬度及綠化帶寬度如圖1所示。主干路、次干路和支路綠化帶寬度分別為11.02，5.42，2.87 m，不同等級道路之間綠化帶寬度差異顯著。

在所選取道路的分車綠帶和行道樹綠化帶中進(jìn)行樣地調(diào)查，分別隨機(jī)布設(shè)3條長度至少為20 m的樣帶（包含完整的一個標(biāo)準(zhǔn)段），群落學(xué)調(diào)查內(nèi)容包括：喬木的名稱、數(shù)量、胸徑、高度和灌木的名稱、數(shù)量、冠幅和高度。調(diào)查時間為2017年9月中旬至10月下旬。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本研究中植物多樣性測度指標(biāo)及其計算方法如下。

式中，S表示物種數(shù)；N表示個體總數(shù)；Pi為種i（包含喬木種和灌木種）的重要值；相對多度是種i的個體數(shù)量與所有種的個體總量的比值；相對顯著度是種i的胸徑之和與所有種的胸徑之和的比值；相對蓋度是種i樹冠投影面積之和與所有種樹冠投影面積之和的比值；相對頻度是種i出現(xiàn)樣帶次數(shù)占總樣帶的百分比。

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，不同等級道路綠化帶植物多樣性指數(shù)的差異運用One-Way ANOVA進(jìn)行分析，比較采用Turkey's-b多重比較進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 道路綠地植物組成特征

調(diào)查顯示，太原市道路綠地植物共計47個種，屬于24科33屬。其中，喬木31種，分屬于18科21屬；灌木16種，分屬于13科15屬。在所有樣方中出現(xiàn)頻度和重要值前5位的喬木物種如表1所示。

表1 植物群落頻度、重要值前5名的物種

由表1可知，國槐和大葉黃楊分別為喬灌木的優(yōu)勢種，重要值分別為0.554和0.848，其頻度分別高達(dá)75%和86.5%。盡管西府海棠、紫葉李、銀杏和油松的重要值排序靠前，但其重要值均小于0.1，丁香、榆葉梅、水栒子和女貞的重要值更是低于0.06。頻度低于5%的喬灌木物種分別有21，15種，分別占喬灌木總物種數(shù)的67.7%和93.8%。就研究樣地內(nèi)物種數(shù)分布頻度而言（圖2），僅有1個物種的樣方占全部樣方數(shù)的39.81%，其物種主要為國槐；單個樣方內(nèi)最大物種數(shù)為10，僅占0.93%；包含5個以上物種的樣方數(shù)占比為19.44%。以上反映出太原市道路綠地植物物種豐富度較低，個別物種占據(jù)主要優(yōu)勢的情況比較突出，且以單一物種進(jìn)行綠化的街道居多。

2.2 不同等級道路綠地植物多樣性特征

從圖2可以看出，35.48%的次干路綠地由單一種物種組成，支路為60.38%，而主干路為0。相反地，由5種及以上喬灌木組成的道路綠地樣帶占主干路的樣帶比例為70.83%，而次干路和支路僅為9.68%和1.88%。這表明，主干路的綠地物種數(shù)量最為豐富，而次干路和支路綠地物種數(shù)量整體偏低，其中，支路多采用單一物種的行道樹綠化模式，次干路則多以1～2個物種為主（64.52%）。

按照重要值排序，前5名的喬木和灌木樹種如表2所示。從表2可以看出，各等級道路綠地中優(yōu)勢的喬灌木物種均為國槐（主干路0.5，次干路0.67，支路0.57）和大葉黃楊（主干路 0.89，次干路0.75，支路0.92）。然而，主干路中前5名的物種重要值差異明顯較次干路和支路小，這表明主干路的綠化帶中不僅物種數(shù)量多，而且各類樹種的應(yīng)用也更為均一。相反地，次干路和支路則存在過度使用單一物種的情況，同時支路中灌木應(yīng)用較少且種類缺乏。各級道路綠化帶中的優(yōu)勢樹種相似度高，少數(shù)物種出現(xiàn)頻率高，既導(dǎo)致城市道路綠地景觀豐富度水平低下，而且不利于極端氣候條件下城市植物的保存，還易于引發(fā)大規(guī)模病蟲害的發(fā)生。

表2 不同等級道路重要值排前5名的喬灌木

對不同等級道路綠化帶植物多樣性指數(shù)進(jìn)行計算，結(jié)果如圖3所示。喬木和灌木的Shannon-Weiner指數(shù)（H）、Simpson指數(shù)（D）、Pielou均勻度指數(shù)（E）以及Margalef豐富度指數(shù)（R）均呈現(xiàn)隨道路等級降低而下降。主干路綠化帶中喬木的豐富度和均勻度等都顯著高于次干路和支路，而次干路和支路之間無顯著差異。與喬木不同的是，不同等級道路的灌木在豐富度、均勻度等4項指數(shù)方面呈現(xiàn)逐級下降，主干路與支路之間差異顯著，但相鄰2個等級道路之間無顯著差異。

3 結(jié)論與討論

本研究通過對太原市城市道路綠地的多樣性調(diào)查分析，結(jié)果表明，太原市道路綠地植物種類共計24科33屬47種，喬、灌木分別為31，16種，國槐和大葉黃楊為優(yōu)勢種。太原市道路綠地植物物種總體上豐富度較低，不同等級道路綠化帶中物種數(shù)量差異顯著，次干路和支路綠化多為1～2個物種，而主干路多為5個以上的物種。Shannon-Weiner指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)以及Margalef豐富度指數(shù)均隨道路等級降低而依次遞減。

研究結(jié)果表明，太原市不同等級道路的綠化帶寬度差異顯著，與此相一致的是植物多樣性水平也表現(xiàn)為差異顯著，城市道路等級越高，其植物多樣性水平也越高。這與人們對自然生態(tài)系統(tǒng)物種-面積關(guān)系的研究結(jié)論相一致[13]，表明盡管城市道路綠地是一個完全由人工設(shè)計并建造的植物群落，但其物種多樣性水平在相當(dāng)大的程度上依然受到生境面積的限制。這一結(jié)果也進(jìn)一步支持了孫儒泳等[14]的研究結(jié)論，表明城市植物多樣性水平的維持和保護(hù)需要建立在保持一定數(shù)量的大型綠地斑塊的基礎(chǔ)之上。

本研究中，盡管主干路綠化帶植物豐富度和均勻度均較高，但是整體上存在單一物種優(yōu)勢度高的現(xiàn)象，國槐和大葉黃楊的頻度和重要值顯著高于其他物種，次干路和支路尤甚。這與韋薇等[15]對南京市道路綠地植物多樣性的研究結(jié)論相一致，表明目前城市道路綠化中還普遍存在物種單一的現(xiàn)象，這一問題的產(chǎn)生可能是由樹種種質(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[16]上的趨同性等所致，今后在增加物種種類[17]、豐富并優(yōu)化種植模式等方面還需要政府管理部門加強(qiáng)政策引導(dǎo)。

［1］金云峰，周聰惠.城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃要素組織架構(gòu)研究[J].城市規(guī)劃學(xué)刊，2013（3）：86-92.

［2］胡文芳.城市生物多樣性保護(hù)規(guī)劃編制研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2011.

［3］郝日明，張明娟.中國城市生物多樣性保護(hù)規(guī)劃編制值得關(guān)注的問題[J].中國園林，2015，31（8）：5-9.

［4］徐溯源，沈清基.城市生物多樣性保護(hù)：規(guī)劃理想與實現(xiàn)途徑[J].現(xiàn)代城市研究，2009，24（9）：12-18.

［5］侯立春，許正昊，徐磊，等.城市居住區(qū)綠地評價新指標(biāo)的探索與構(gòu)建[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2010（8）：172-175，179.

［6］毛齊正，馬克明，鄔建國，等.城市生物多樣性分布格局研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報，2013，33（4）：1051-1064.

［7］張慶費，夏檑.上海城區(qū)主要交通綠帶木本植物多樣性分析[J].中國園林，2002（1）：72-74.

［8］唐強(qiáng)，薛志杰，范業(yè)展.西安鎮(zhèn)道路綠地植物組成及其群落特征分析[J].沈陽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，24（1）：42-44.

［9］ ZERBE S，MAURER U，SCHMITZ S，et al.Biodiversity in Berlin and its potential for nature conservation[J].Landscape&Urban Planning，2003，62（3）：139-148.

［10］ GODEFROID S，KOEDAM N.Urban plant species patterns are highly driven by density and function of built-up areas[J].Landscape Ecology，2007，22（8）：1227-1239.

［11］ HOPE D，GRIES C，ZHU W，et al.Socioeconomics drive urban plant diversity[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2003，100（15）：8788.

［12］ BENINDE J，VEITH M，HOCHKIRCH A.Biodiversity in cities needs space：a meta-analysis of factors determining intra-urban biodiversity variation[J].Ecology Letters，2015，18（6）：581.

［13］唐志堯，喬秀娟，方精云.生物群落的種-面積關(guān)系[J].生物多樣性，2009，17（6）：549-559.

［14］孫儒泳，李博，諸葛陽，等.普通生態(tài)學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1993.

［15］韋薇，張銀龍.南京城市道路綠化帶生物多樣性調(diào)查分析[J].福建林業(yè)科技，2011，38（3）：114-118.

［16］付寶春，李志娟，劉琛彬，等.太原市城區(qū)園林植物應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（6）：594-598，649.

［17］鄢彥斌，張志梅，王志剛，等.太原市城區(qū)行道樹資源調(diào)查與結(jié)構(gòu)分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（2）：180-184.