重慶市不同年齡綜合公園綠化喬木樹種多樣性和組成的比較研究

王月 趙亮

摘 要： 該研究通過對重慶市不同時期（解放前、直轄前、直轄后）建造的15個綜合公園的綠化喬木樹種進行調(diào)查，分析了公園年齡對綠化喬木多樣性和組成的影響以及公園之間的同質(zhì)化情況。結(jié)果表明：（1）共調(diào)查到喬木59種，隸屬于28科48屬。其中，鄉(xiāng)土樹種占81.36%，外來樹種占18.64%。（2）不同年齡公園喬木物種豐富度之間雖無顯著差異，但解放后和直轄后公園喬木多度明顯高于解放前;不同年齡公園外來樹種的比例無顯著差異;黃葛樹、雅榕、復羽葉欒樹在公園中的應用呈減少趨勢，而日本晚櫻、荷花玉蘭、木犀、黃蘭在綠化中的應用卻呈增加趨勢。（3）不同年齡公園之間同質(zhì)化程度較低，解放前公園植物群落間Jaccard相似性指數(shù)明顯高于其他兩個階段，且公園之間的Jaccard相似性指數(shù)與公園年齡差距無顯著相關關系。綜上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國歷史因素、園林文化和近代城市綠化相關規(guī)定可能是外來物種使用的限制因子，并可能導致了小尺度植物群落同質(zhì)化程度偏低的現(xiàn)象。

關鍵詞： 城市公園， 喬木， 多樣性， 外來樹種， 常綠樹種

中圖分類號： Q948.1 ?文獻標識碼： A

文章編號： 1000-3142（2020）04-0546-11

Abstract： Greening tree communities in fifteen comprehensive parks in Chongqing were investigated to analyze the impact of park age on the diversity and composition， and homogeneity among parks. Park age was divided into three stages including before liberation （before 1949）， before the municipality period （1950-1998） and after the municipality period （after 1999）. The results were as follows： （1） There were 59 tree species， belonging to 28 families and 48 genera， among which native tree species accounted for 81.36%， exotic tree species accounted for 18.64%. （2） There was no significant differences in the richness of park trees among the three stages， but the tree abundances in the park after liberation and after the municipality period were significantly higher than that before liberation; The proportion of alien tree species in community was no significant differences among the three stages; The application of Ficus virens， F. concinna， and Koelreuteria bipinnata in the park was decreasing， while the application of Cerasus serrulata， Magnolia grandiflora， Osmanthus fragrans， and Michelia champaca was increasing.（3） The degree of homogeneity between parks of different ages was low， but the Jaccard similarity index between plant communities in the parks before liberation was significantly higher than that in the other two stages. There was no significant relationships between the Jaccard similarity index and the age of park. The historical factors， garden culture and modern urban greening regulations may be the limiting factors for the use of alien species and may lead to a low degree of homogeneity of small-scale plant communities.

Key words： urban park， arbors， diversity， exotic tree species， evergreen tree species

自20世紀以來，快速的城市化進程顯著地改變了傳統(tǒng)的土地利用方式和生態(tài)系統(tǒng)組成。一方面，城市中原生自然植被快速消失;另一方面，在城市綠化中人類又栽植了大量的人工植物群落，形成了獨特的城市景觀（Chen & Wang，2013）。植物群落是城市生態(tài)系統(tǒng)的基礎，具有重要的生態(tài)系統(tǒng)功能（Guerrero et al.， 2016）。公園是城市中植物集中分布的區(qū)域，其植物群落的組成、演變及其驅(qū)動因子受到研究者的廣泛關注（Cornelis & Hermy，2004; Li et al.， 2006;Vilisics & Hornung，2009;Tonietto et al.， 2011）。除了環(huán)境和生態(tài)因素外，公園年齡也會影響其植物群落的多樣性和組成（Nielsen et al.， 2014）。在新西蘭奧克蘭市，公園中的喬木幾乎都是人類栽植的，從1903年到1991年，城市中的喬木物種數(shù)目從10種增加到350種，且政府規(guī)劃起著主導性作用（Nowak & David，1993）。對智利圣地亞哥49個城市公園的研究表明，老公園的喬木物種豐富度比新公園更多，且與公園年齡具有顯著的相關關系（Figueroa et al.，2018）。對中國上海市15個公園的研究表明，老公園中木本植物物種豐富度高于新公園（向官海，2017）。對中國安徽省合肥市的環(huán)城公園研究表明，喬木物種豐富度隨公園年齡的增加呈連續(xù)減少趨勢（劉慧等，2017）。然而，公園年齡對喬木物種多樣性和組成的影響在不同國家和地區(qū)缺乏一致的結(jié)論（Fischer et al.， 2016）。

外來物種在城市綠化中的大量應用被認為是植物群落同質(zhì)化（homogenization）的主要驅(qū)動因子（McKinney， 1999，2006）。在北美的研究表明，相對于鄉(xiāng)土物種而言，外來物種對同質(zhì)化的貢獻更大（Qian & Ricklefs， 2006）。在歐洲，1 500 a以后引入的外來物種在不同城市之間有很高的相似性，是城市之間同質(zhì)化的重要原因之一（La et al.， 2007）。在南美洲，大量來自于歐洲和亞洲的外來物種在城市綠化中的應用，使得城市之間的同質(zhì)化程度很高（Figueroa et al.， 2018）。在中國，對于同質(zhì)化的研究起步較晚且相對較少，相關研究主要集中于長江流域城市（宋坤，2009;齊猛，2015;Qian et al.，2016）。近年來，外來物種在公園綠化中使用是否為我國城市植物群落同質(zhì)化的驅(qū)動因子尚不明確。

重慶是全球生物多樣性34個關鍵地區(qū)之一，具有豐富的鄉(xiāng)土植物資源（韓晨霞，2004）。從社會經(jīng)濟發(fā)展過程來看，重慶公園綠地建設具有鮮明的階段性特征，可以作為研究綠化歷史變遷的絕佳地區(qū)（朱明，2007）。喬木是城市綠化的主體，壽命較長，可以很好地反映城市綠化樹種選擇的歷史變遷（Nagendra & Gopal， 2011）。因此，本文以重慶市三個不同建設時期的15個公園為研究對象，探討公園人工栽植的喬木樹種組成和多樣性隨時間的變化規(guī)律，同時分析城市綠化中使用的外來物種是否是同質(zhì)化的原因，以期為今后城市公園綠化建設和管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

重慶市位于105°17′—110°11′ E、28°10′—32°13′ N之間的青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶。氣候較為溫和，屬亞熱帶季風性氣候，冬暖夏熱，無霜期長，雨量充沛，濕潤多陰，年平均氣溫為18 ℃，冬季平均氣溫為6～8 ℃，夏季平均氣溫為27～29 ℃，7月—8月最高氣溫多超過35 ℃，極端氣溫最高為43 ℃。日照總時數(shù)1 000～1 200 h，常年降雨量1 000～1 400 mm（董仕萍，2006）。

1.2 研究方法

城市公園植物群落包括人工群落、半人工群落和自然群落三種類型，不同類型植物群落的驅(qū)動機制也有所區(qū)別。為了排除生態(tài)過程如演替等的干擾，排除自然植被較多的森林公園、植物園、動物園等專題性公園后，本研究選取了人工型植物群落主導的綜合公園作為研究對象（圖1）。根據(jù)城市和經(jīng)濟狀況和綠化發(fā)展歷史，將重慶市公園分為三個階段：第Ⅰ階段——建國前（1949年及其以前），第Ⅱ階段——直轄前（1950年—1998年），第Ⅲ階段——直轄后（1999年及其以后），詳見表1（朱明，2007）。在每個階段選取5個公園，共計15個綜合公園，于2018年1月—10月對公園喬木組成進行調(diào)查。

目前對公園植物調(diào)查的方法包括普查法和抽樣調(diào)查法兩類。普查法是對公園的所有物種進行逐一記錄;抽樣法是采取樣線或樣方法記錄植物群落組成和結(jié)構(gòu)。無論采用哪種方法，物種多樣性通常隨著公園面積或取樣面積的增加而增加（Cornelis & Hermy， 2004;Figueroa et al.， 2018）。本研究的主要目的是探索公園年齡與植物群落之間的關系，其中人民公園和南溫泉公園面積分別只有1.2和2.8 hm2，為消除公園面積或取樣面積差異帶來的影響，在每個公園選取了相同的取樣面積，為2 000 m2（Cornelis et al.， 2004;Fischer et al.， 2016）。

為了避免取樣時人為選擇帶來的偏差，在百度地圖上對每個公園中選取5個樣方（20 m×20 m），盡量均勻分布于公園中（圖2）。樣方選取時避開大片水面和地面硬化的廣場，同時與公園邊緣保持一定的距離。調(diào)查前對公園進行整體踏查，以確保樣方選擇符合要求。記錄樣方內(nèi)株高≥1.3 m喬木樹種的種名、多度、株高和胸徑。

1.3 數(shù)據(jù)處理

選取物種豐富度指數(shù)（S）和多度（abundance）作為衡量生物多樣性的指標。

將喬木胸徑分為6個等級來反應群落的大小結(jié)構(gòu)，分別為0～15 cm、15～30 cm、30～45 cm、45～60 cm、60～75 cm、>75 cm。為了分析公園綠化植物組成的變化過程，根據(jù)生活型將綠化樹種分為常綠喬木和落葉喬木;根據(jù)起源地將綠化樹種分為鄉(xiāng)土物種和外來物種。所有分類標準以中國植物志電子版（http：//frps.iplant.cn/）為依據(jù)。

為了檢驗公園植物群落之間的同質(zhì)化程度，選取了Jaccard相似性指數(shù)表示不同公園之間物種組成的相似程度（Mckinney， 2004; Qian et al.， 2016）。首先構(gòu)建公園植物群落組成矩陣，如群落中存在某物種則記為“1”，不存在則記為“0”，并在此基礎上進行指數(shù)計算（Qian et al.，2016）。

Jaccard相似性指數(shù)計算公式如下：

CJ=ca+b-c。

式中，a和b分別為兩個公園中的物種數(shù)，c為兩個公園的共有物種數(shù)。CJ的取值范圍介于0和1之間。CJ的取值為0，表明兩個位點之間沒有共同的物種;CJ的取值為1，表明兩個位點之間的物種組成完全相同。將公園建造的年份相減，計算公園之間的年齡差異。

采用單因素方差分析（One-way ANOVA）來比較不同階段公園物種豐富度、多度、胸徑、Jaccard相似性指數(shù)、生活型百分比和來源百分比在三個階段中的差異，顯著性水平設置為α=0.05。利用R3.5.2、Origin 9.1和Excel 2016進行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 公園綠地喬木樹種組成

從重慶市15個綜合公園中共統(tǒng)計到喬木1. 北溫泉公園; 2. 北碚公園; 3. 碧津公園; 4. 龍頭寺公園; 5. 大學城中央公園; 6. 沙坪公園; 7. 平頂山文化公園; 8. 鵝嶺公園; 9. 人民公園; 10. 枇杷山公園; 11. 珊瑚公園; 12. 融僑公園; 13. 南溫泉公園; 14. 中華美德公園; 15. 大渡口公園。

1 721株，涉及樹種59種，隸屬于28科48屬。其中，闊葉樹種占有絕對優(yōu)勢，比例為79.67%，而針葉樹僅有12種，比例為20.34%，種類數(shù)最多的科為薔薇科（5屬6種，占所有樹種的10.34%）。鄉(xiāng)土樹種48種，種類占比為81.36%，數(shù)量占比為82.4%;外來樹種11種，種類占比為18.64%， 數(shù)量占比為17.6%。常綠樹種31種，種類占比為52.54%，數(shù)量占比為72.34%;落葉樹種28種，種類占比為47.46%，數(shù)量占比為27.66%。

2.2 公園喬木物種多樣性及組成特征

第Ⅰ階段公園喬木多度為41至145， 物種豐富度為5～23;第Ⅱ階段公園喬木多度為96～149，物種豐富度為15～22;第Ⅲ階段公園喬木多度為107～136，物種豐富度為15～24。在取樣面積相同的情況下，三個階段之間公園喬木豐富度差異不顯著，第Ⅱ、第Ⅲ階段公園喬木多度顯著高于第Ⅰ階段（P<0.05）（圖3）。

三個階段公園中喬木優(yōu)勢種（出現(xiàn)頻率大于20%）見表3。從表3可以看出，樟和荷花玉蘭是在三個時期均廣泛采用的綠化樹種。黃葛樹是在第Ⅰ和第Ⅱ階段廣泛采用的綠化樹種，頻率分別為60%和80%;在第Ⅲ階段則很少采用。雅榕在第Ⅰ階段較少出現(xiàn)， 而在第Ⅱ和第Ⅲ階段公園中A. 復羽葉欒樹; B. 荷花玉蘭; C. 黃葛樹; D. 黃蘭; E. 木犀; F. 日本晚櫻; G. 雅榕; H. 銀杏; I. 樟。

占據(jù)優(yōu)勢，占比分別為76%和56%。第Ⅰ和第Ⅱ階段公園綠化樹種以遮蔭樹和觀花樹為主，而直轄后的公園中觀賞型樹種的應用比例大大提高，第Ⅲ階段公園紫葉李、銀杏等觀葉植物大量出現(xiàn)（表3）。

2.3 公園喬木的胸徑結(jié)構(gòu)

三個階段的喬木胸徑分布都基本符合偏左分布，喬木胸徑大小主要集中在0～30 cm（圖4）。第Ⅰ、第Ⅱ階段公園喬木不同胸徑占比較為均勻，表明整體上植物群落在持續(xù)更新中。胸徑≥60 cm的喬木主要分布在第Ⅰ、第Ⅱ階段;第Ⅲ階段公園中90%的喬木胸徑分布在0～30 cm之間，未見胸徑≥60 cm的個體。

從胸徑分布來看，木犀、荷花玉蘭、黃蘭和日本晚櫻這四個樹種胸徑<15 cm的個體比例很高，而黃葛樹、復羽葉欒樹胸徑<15 cm的個體比例較少，胸徑≥45 cm的大樹較多。雅榕、樟和銀杏的胸徑分布主要集中在15～45 cm的區(qū)間（圖5）。

2.4 公園植物群落的同質(zhì)化

第Ⅰ階段外來喬木物種數(shù)占比為8.94%～25.93%;第Ⅱ階段外來喬木物種數(shù)占比為12.34%～31.46%;第Ⅲ階段外來喬木物種數(shù)占比為18.98%～27.43%。三個階段間外來樹種的物種數(shù)和個體數(shù)占比均差異不顯著（圖6）。

第Ⅰ階段內(nèi)5個公園之間的喬木的Jaccard相似性指數(shù)為0.449±0.057，顯著高于第Ⅱ階段內(nèi)公園（0.337±0.119）和第Ⅲ階段內(nèi)公園（0.255±0.090）（P<0.05）。不同階段公園之間喬木的Jaccard相似性指數(shù)無顯著性差異（圖7）。

公園之間的年齡差距為16～101 a;公園之間的Jaccard相似性指數(shù)介于0.167～0.617之間;公園之間的年齡差與Jaccard相似性指數(shù)之間無顯著相關關系（圖8）。

3 討論與結(jié)論

本研究在75個樣方中記錄到了59種綠化喬木樹種，其中外來喬木樹種所占的比例為18.64%，表明重慶綠化樹種多樣性較高且主要以鄉(xiāng)土樹種為主。2003年對北京公園綠化樹種的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，200個喬木樣方中共記錄到78個綠化樹種，其中外來樹種占比為62.3%（Li et al.， 2006）。在印度班加羅爾公園127個喬木樣方中記錄到80個樹種，其中外來樹種所占比例為77%（Nagendra & Gopal， 2011）。由于城市中的公園主要是政府投資建設，并由相應部門管理的綠地，其植物組成具有鮮明的歷史和地域特色（徐倩，2010）。重慶市現(xiàn)有公園大多是20世紀80年代后建造的，尤其是1998年直轄后，重慶市經(jīng)濟飛速發(fā)展，公園建設才踏上快車道（朱明，2007）。國家和地方一系列公園綠地建設規(guī)范限制了外來樹種的使用，使得重慶市公園綠化樹種以鄉(xiāng)土物種為主。

3.1 公園年齡與喬木物種多樣性

重慶市不同年齡公園之間喬木物種豐富度和多度之間不存在顯著差異，表明公園年齡與物種多樣性之間并不存在必然的聯(lián)系。Figueroa et al.（2018）認為植物物種豐富度與公園年齡正相關，原因是早期栽植的喬木正常存活，后期新栽植的喬木增加了公園植物的物種多樣性，因此公園年齡越長，其物種豐富度可能越高，即物種密度隨公園年齡增長表現(xiàn)出增長的趨勢。向官海（2017）對上海公園的調(diào)查發(fā)現(xiàn)老公園喬木樹種豐富度高于新公園，原因是新公園相對而言生境均質(zhì)化程度較高，包含的生境類型較少，因此物種豐富度也較低。而在這些研究中，取樣面積與公園總體面積相關，即大公園的取樣面積較大，因此物種豐富度的增加可能是因為種-面積效應而不是年齡效應（Fisher et al.， 2016）。在本研究中，當取樣面積恒定后，三個階段公園喬木樹種豐富度之間無顯著差異。由于解放前公園喬木胸徑較大，其較大的土地和空間占用面積使得可利用的更新栽植的空間較少，使得解放前公園喬木多度顯著少于其他兩個階段。因此，公園年齡和喬木物種多樣性之間并沒有普適性規(guī)律，公園設計理念的變遷及后期管理維護水平可能是喬木多樣性變化的主導因素（Nielsen et al.， 2014;劉慧等，2017）。

3.2 公園年齡與喬木群落組成

對于單一物種而言， 喬木的胸徑分布可以作為物種隨時間變化的可靠指標（Richards， 1983; Welch， 1994; Nielsen et al.， 2014）。1999年頒布的《城市綠化工程施工及驗收規(guī)范CJJ/T82-99》中明確規(guī)定常綠喬木胸徑在15 cm以上的常綠喬木視為大樹移栽，需建立相應的技術檔案，因此胸徑15 cm可作為新栽植喬木的判斷標準，間接反映綠化樹種的栽培選擇歷史記錄。我們注意到不同時期重慶市公園植物選擇偏好已經(jīng)發(fā)生了變化，高大且具有良好遮蔭效果的鄉(xiāng)土喬木物種如黃葛樹、雅榕等在近年來逐漸被樹形較小的觀花觀葉類喬木如晚櫻、荷花玉蘭、木犀以及銀杏等物種替代。在直轄后的15個樣方中，黃葛樹的出現(xiàn)頻率為10%，作為重慶市市樹黃葛樹具有優(yōu)良的適應性和遮蔭效果，其應用減少的可能是設計時尚改變的結(jié)果（白雪和秦華，2017）。尤其是直轄后，公園設計更加注重彩葉植物的應用，紫葉李、銀杏觀葉樹種的比例顯著高于前兩個階段（王友國，2017）。在印度班加羅爾和中國廣州的研究發(fā)現(xiàn)了同樣的趨勢，公園設計和管理者的偏好從具有龐大樹冠的遮蔭樹種向冠層較小或者個體較小的樹種轉(zhuǎn)變（Jim & Liu，2001;Nagendra & Gopal， 2011）。喬木群落組成的改變可能對鳥類、昆蟲等生物多樣性帶來巨大的影響，需要在后續(xù)研究中持續(xù)關注（Guo et al.， 2015;張雪萍，2017）。

3.3 外來物種與植物群落同質(zhì)化

重慶市公園外來喬木樹種的比例與南美和歐洲城市公園相比處于較低水平。原因是綜合公園中的植物群落是依照設計者和管理者的喜好與理念配置的，現(xiàn)代公園的理念起源于歐洲，隨歐洲殖民者擴散到世界各地的殖民地中，公園建設者的喜好使得外來物種（主要是歐洲和亞洲的物種）在曾經(jīng)的殖民地公園中占據(jù)絕對優(yōu)勢（Nagendra & Gopal ，2010; Fischer et al.， 2016; Figueroa et al.， 2018）。中國古典園林具有2 000多年的悠久歷史，其設計理念秉承順應自然、天人合一的文化觀，具有鮮明的文化特征和繼承性，植物應用主要以鄉(xiāng)土物種為主（朱明，2007）。尤其是解放后全國性城市建設規(guī)劃和綠地建設一系列導則和規(guī)范的出臺對外來物種的應用做出了明確的規(guī)定。如《國家園林城市系列標準》中明確規(guī)定“本地木本植物指數(shù)大于等于0.8”。因此，歷史、文化以及政策因素是重慶市外來物種比例較低的主要原因。

重慶市公園之間的同質(zhì)化程度整體較低，且與公園年齡差距之間沒有顯著的相關關系，可能是由于研究尺度的影響。徐志虎等（2009）發(fā)現(xiàn)省份之間的相似性指數(shù)最高，其次是城市之間的相似性指數(shù)，而小區(qū)之間的相似性指數(shù)最低且數(shù)值與本研究結(jié)果相近。值得注意的是，解放前公園之間的相似性指數(shù)顯著高于其余兩個階段，Jaccard指數(shù)超過了0.4，而長江流域城市附近自然生態(tài)系統(tǒng)的相似性指數(shù)大多數(shù)小于0.2（Qian et al.， 2016）。重慶市解放前建成的老公園幾乎都是由私家園林改造而成，其建設之始可選擇的綠化物種少，鄉(xiāng)土物種的大量應用是公園之間同質(zhì)化程度較高的主要原因（徐志虎等，2009;宋坤等，2009）。隨著經(jīng)濟發(fā)展，大量外來物種進入城市綠化種庫，公園建設者具有更多個性化選擇的可能，植物群落相似性有所下降（Qian et al.， 2016）。研究表明，少數(shù)適應城市環(huán)境物種的大量應用是城市同質(zhì)化的重要原因，其中既包括了鄉(xiāng)土物種，也包括了外來物種（Mckinney， 2006; Williams et al.， 2009）。因此，在未來的研究中，進一步區(qū)分鄉(xiāng)土物種和外來物種對城市公園植物群落同質(zhì)化的貢獻對理解人類活動對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響至關重要。

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（責任編輯 何永艷）