北京城市副中心公園綠地植物多樣性特征

段敏杰，叢日晨，王月容，王 行，謝軍飛，王 茜

(北京市園林科學(xué)研究院，園林綠地生態(tài)功能評(píng)價(jià)與調(diào)控技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102)

城市植物多樣性是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)城市環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，與城市綠地建設(shè)關(guān)系密切，對(duì)于維持城市生態(tài)環(huán)境平衡與穩(wěn)定也具有重要作用[1-2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)城市植物多樣性已經(jīng)展開(kāi)了大量研究，包括城市化對(duì)植物多樣性的影響[3-4]、不同類型城市綠地植物多樣性分析[5]、城市植物多樣性調(diào)查[6-7]等。城市公園綠地不僅發(fā)揮著改善城市生態(tài)環(huán)境的重要功能，而且是園林植物多樣性保護(hù)和利用的重要基地[8-9]。北京城市副中心建設(shè)是千年大計(jì)、國(guó)家大事，是疏解非首都功能、推動(dòng)京津冀協(xié)同發(fā)展的一項(xiàng)重大舉措。在當(dāng)前環(huán)境下，城市副中心的公園綠地建設(shè)與功能提升變得尤為重要。因此，對(duì)北京城市副中心不同公園綠地的典型植物群落進(jìn)行抽樣調(diào)查，統(tǒng)計(jì)植物物種組成及其重要值，分析公園綠地的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度、物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)，為城市副中心公園綠地建設(shè)，適應(yīng)新定位新需求提供理論依據(jù)。

北京城市副中心位于北京市東南部、京杭大運(yùn)河北端，是京津冀區(qū)域生態(tài)建設(shè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的關(guān)鍵區(qū)域，西至與朝陽(yáng)區(qū)之間的規(guī)劃綠化隔離帶，東至規(guī)劃東部發(fā)展帶聯(lián)絡(luò)線，北至潞苑北大街，南至京哈高速公路，東西寬約12 km，南北長(zhǎng)約13 km，總用地面積為155 km2。北京市通州區(qū)區(qū)域地理坐標(biāo)39°36'～40°02'N，116°32'～116°56'E，東西寬36.5 km，南北長(zhǎng)48 km，面積906 km2。副中心生態(tài)格局區(qū)位關(guān)鍵，全區(qū)地處永定河、潮白河洪沖積平原，地勢(shì)平坦，自西北向東南傾斜，海拔最高點(diǎn)27.6 m，最低點(diǎn)僅8.2 m。土質(zhì)多為潮黃土、兩合土、沙壤土。氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园霛駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，受冬、夏季風(fēng)影響，形成春季干旱多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季天高氣爽、冬季寒冷干燥的氣候特征。年平均溫度11.3 ℃，降水620 mm左右。

1 研究方法

1.1 公園綠地概況

于2018年8至9月，在對(duì)北京城市副中心公園綠地全面踏查的基礎(chǔ)上，分別選取不同類型的公園綠地，包括綜合公園型、社區(qū)公園型、專類公園型等，最終確定大運(yùn)河森林公園、減和公園、運(yùn)河公園3個(gè)不同公園綠地進(jìn)行植物種類、植物結(jié)構(gòu)以及植物多樣性的研究。大運(yùn)河森林公園為中國(guó)AAAA級(jí)風(fēng)景區(qū)，總建設(shè)面積約713 hm2，公園依傍大運(yùn)河而建，分南北兩區(qū)，公園內(nèi)運(yùn)河全長(zhǎng)約8.6 km，其中水面面積約166 hm2，綠化面積約546 hm2，于2009年4月開(kāi)工建設(shè)，2011年4月開(kāi)園。減和公園屬于北京市老舊公園改造提升工程之一，以自然生態(tài)為主題的植物文化造景，突出植物景觀，以林為主，于2015年5月開(kāi)園。運(yùn)河公園是在運(yùn)河文化廣場(chǎng)、生態(tài)公園和運(yùn)河奧體公園基礎(chǔ)上擴(kuò)建改造，整合而成的大型綠色生態(tài)公園，于2007年5月開(kāi)園。

1.2 樣地設(shè)置與調(diào)查

分別記錄各個(gè)公園綠地園林植物種類，并選取有代表性的植物群落布設(shè)樣地進(jìn)行調(diào)查。采用典型取樣方法，依據(jù)北京人工植物群落特點(diǎn)，在綠地內(nèi)設(shè)置20 m×20 m的方形樣地，共計(jì)70個(gè)樣地，其中大運(yùn)河森林公園40個(gè)，運(yùn)河公園15個(gè)，減和公園15個(gè)。按照相鄰格子樣方法，將樣地分成4個(gè)10 m×10 m的樣方調(diào)查喬木層；在標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)以梅花形分別設(shè)置5個(gè)2 m×2 m和5個(gè)1 m×1 m的小樣方，分別調(diào)查灌木層和草本層；共計(jì)喬木樣方280個(gè)，灌木樣方350個(gè)，草本樣方350個(gè)。記錄樣地面積、位置、周圍環(huán)境、群落結(jié)構(gòu)以及各層片的高度、蓋度等；喬木層進(jìn)行每木調(diào)查，記錄種名、高度、冠幅、胸徑等；灌木層與草本層記錄植物種類、多度、高度、蓋度等。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

公園綠地中喬木層、灌木層和草本層植物的物種多樣性指數(shù)，采用Margalef豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)進(jìn)行分析，其計(jì)算公式如下[10-12]。

Margalef豐富度指數(shù)：DM= (S-1)/lnN。Simpson多樣性指數(shù)：D= 1-ΣPi2。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：H= -ΣPilnPi。Pielou均勻度指數(shù)：E= (-ΣPilnPi)/lnS。式中，S是調(diào)查樣方內(nèi)所有物種種類的數(shù)量，N是調(diào)查樣方內(nèi)所有物種的數(shù)量，Pi=Ni/N，Ni為第i種物種個(gè)體數(shù)，i=1，2，3，…S，N為個(gè)體總數(shù)。

用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，并對(duì)各樣地內(nèi)所采樣方數(shù)據(jù)進(jìn)行均值換算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同公園綠地植物物種組成

通州大運(yùn)河森林公園是通州特有的運(yùn)河生態(tài)天然大氧吧。實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果為，大運(yùn)河森林公園主要植物群落物種共48科73屬108種，其中喬木16科26屬31種，灌木10科18屬20種，草本29科53屬57種。大運(yùn)河森林公園調(diào)查樣地喬木層中常綠喬木主要以油松(Pinustabulaeformis)、圓柏(Sabinachinensis)、白皮松(P.bungeana)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)為主，落葉喬木主要以旱柳(Salixmatsudana)、白蠟(Fraxinuschinensis)、毛白楊(Populustomentosa)、欒樹(shù)(Koelreuteriapaniculata)、銀杏(Ginkgobiloba)、元寶楓(Acertruncatum)、國(guó)槐(Sophorajaponica)、臭椿(Ailanthusaltissima)等植物為主，灌木層中落葉灌木主要以西府海棠(Malusmicromalus)、榆葉梅(Amygdalustriloba)、金銀木(Loniceramaackii)、金枝國(guó)槐(S.japonica'Winter Gold')、碧桃(Prunuspersicavar.duplex)、連翹(Forsythiasuspensa)、丁香(Syringaoblata)、棣棠(Kerriajaponica)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、木槿(Hibiscussyriacus)、紅瑞木(Cornusalba)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)、山桃(Prunusdavidiana)等為主，常綠灌木主要以大葉黃楊(Buxusmegistophylla)、沙地柏(S.vulgaris)為主，草本層以麥冬(Ophiopogonjaponicus)、早熟禾(Poaannua)、藎草(Arthraxonhispidus)、鳶尾(Iristectorum)、澇峪苔草(Carexgiraldiana)、萱草(Hemerocallisfulva)、狗尾草(Setariaviridis)等為主。

減河公園是以自然生態(tài)為主題的植物文化造景，突出植物景觀，以林為主，追求環(huán)境生態(tài)效益，同時(shí)體現(xiàn)簡(jiǎn)潔、現(xiàn)代、有創(chuàng)意的景觀文化。公園主要植物群落物種共26科44屬55種，其中喬木10科17屬22種，灌木10科19屬22種，草本8科10屬11種。減和公園調(diào)查樣地中，常綠喬木主要以白皮松、油松、華山松(P.armandii)為主，落葉喬木主要以國(guó)槐、欒樹(shù)、垂柳(S.babylonica)、銀杏、白蠟、旱柳等植物為主，灌木層中落葉灌木主要以金銀木、西府海棠、丁香、棣棠、歐洲莢蒾(Viburnumopulus)、紫葉李(P.Cerasifera)、天目瓊花(Viburnumopulusvar.calvescensf.calvescens)、錦帶花(Weigelaflorida)、連翹等為主，常綠灌木主要以大葉黃楊、沙地柏為主，草本層以早熟禾、鳶尾、麥冬、澇峪苔草、玉簪(Hostaplantaginea)、萱草、馬藺(Irislactea)等為主。

通州運(yùn)河公園是在運(yùn)河文化廣場(chǎng)、運(yùn)河奧體公園、生態(tài)公園基礎(chǔ)上擴(kuò)建改造，整合而成的大型綠色生態(tài)公園，是集休閑娛樂(lè)教育，體育競(jìng)技健身、水上游樂(lè)觀光為一體的綜合性場(chǎng)所。經(jīng)實(shí)地調(diào)查分析，公園主要植物群落物種共26科41屬54種，其中喬木12科16屬20種，灌木14科14屬18種，草本14科16屬16種。運(yùn)河公園調(diào)查樣地中常綠喬木主要以白皮松、油松等植物為主，落葉喬木主要以白蠟、國(guó)槐、垂柳、旱柳、懸鈴木(Platanusacerifolia)、銀杏、欒樹(shù)、白玉蘭(Magnoliadenudata)等植物為主，落葉灌木以西府海棠、迎春(Jasminumnudiflorum)、榆葉梅、金銀木、碧桃、紫葉李、紫葉矮櫻(Prunus×cistena)、紫薇等為主，常綠灌木主要為大葉黃楊和沙地柏，草本層以鳶尾、麥冬、早熟禾、澇峪苔草、萱草、八寶景天(Hylotelephiumerythrostictum)、玉簪等為主。

2.2 不同公園綠地物種應(yīng)用頻度

不同公園綠地物種應(yīng)用頻度較高(頻度>12%)的喬木植物物種如表1所示，整體體現(xiàn)出本地樹(shù)種應(yīng)用比較廣泛。從表中可以看出，大運(yùn)河森林公園31種喬木在40個(gè)植物群落中的出現(xiàn)頻率最高的喬木是油松，頻度達(dá)到54.17%；出現(xiàn)頻率較高的還有旱柳、白蠟，頻度均為33.33%，其他如圓柏、毛白楊、欒樹(shù)、銀杏、山桃、紫葉李等，出現(xiàn)頻度都在20%以上，這些都是北京地區(qū)常用的園林綠化喬木樹(shù)種。對(duì)減河公園22種喬木在15個(gè)植物群落中的出現(xiàn)頻率進(jìn)行分析得出應(yīng)用頻率最高的喬木是國(guó)槐，頻度達(dá)到66.67%；出現(xiàn)頻率相對(duì)較高的還有欒樹(shù)和垂柳，頻度均為33.33%，其他如油松、銀杏、白皮松、白蠟、紫葉李、元寶楓、旱柳，出現(xiàn)頻度都在15%以上。通過(guò)對(duì)運(yùn)河公園20種喬木在15個(gè)植物群落中的出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)得出，出現(xiàn)頻率最高的喬木是白蠟，頻度達(dá)到63.64%；出現(xiàn)頻率相對(duì)較高的還有桑樹(shù)(Morusalba)，頻度為36.36%，其他如油松、銀杏、垂柳、白皮松、國(guó)槐、懸鈴木、欒樹(shù)、白玉蘭等，出現(xiàn)頻度也都在15%以上。

不同公園綠地物種應(yīng)用頻度較高(頻度>5%)的灌木物種如表2所示，大運(yùn)河森林公園20種灌木在40個(gè)植物群落中的出現(xiàn)頻率最高的灌木種是金銀木，頻度達(dá)到23.86%，出現(xiàn)頻率較高的還有丁香和碧桃，頻度分別為14.77%和12.50%，其他如榆葉梅、金枝國(guó)槐、西府海棠、木槿等應(yīng)用頻度均小于10%；減河公園應(yīng)用頻度最高的灌木也是金銀木，頻度為17.54%，其次為丁香和連翹，頻度分別為15.79%和10.53%，其他如天目瓊花、榆葉梅、西府海棠、棣棠等相對(duì)較低；運(yùn)河公園應(yīng)用頻度最高的灌木是西府海棠，頻度為16.22%，其次為大葉黃楊、紫薇、迎春、錦帶花、金銀木、石榴(Punicagranatum)、沙地柏、金葉女貞(Ligustrum×vicaryi)等。

表1 不同公園綠地喬木層主要物種應(yīng)用頻度Tab.1 The application frequency main species in tree layer in different park green spaces

表2 不同公園綠地灌木層主要物種應(yīng)用頻度Tab.2 The application frequency of main species in shrub layer in different park green spaces

不同公園綠地草本層主要物種應(yīng)用頻度(頻度>5%)如表3所示，其中，大運(yùn)河森林公園草本層主要以雜草類為主，出現(xiàn)頻率最高的物種是牛筋草，頻度達(dá)到35.83%，出現(xiàn)頻率較高的還有黃鵪菜(Youngiajaponica)、狗尾草和諸葛菜(Orychophragmusviolaceus)，頻度分別為21.67%、17.50%和15.00%，其他如麥冬、鳶尾、早熟禾、澇峪苔草、三葉草(OxalisMedicagoTrifolium)、馬藺等出現(xiàn)頻度相對(duì)較低；減河公園應(yīng)用頻度最高的草本是早熟禾，頻度為43.10%，其次為玉簪、馬齒莧(Portulacaoleracea)、牛筋草(Eleusineindica)，頻度分別為24.14%、15.52%和13.79%，而馬藺、馬唐(Digitariasanguinalis)、藜(Chenopodiumalbum)、狗尾草等相對(duì)較低；運(yùn)河公園應(yīng)用頻度最高的草本也是早熟禾，頻度為41.18%，其次為鳶尾，頻度為21.57%，酢漿草(O.corniculata)、麥冬、玉簪、石竹(Dianthuschinensis)、馬唐等應(yīng)用頻度均小于10%。

表3 不同公園綠地草本層主要物種應(yīng)用頻度Tab.3 The application frequency of main species in herb layer in different park green spaces

2.3 不同公園綠地植物物種多樣性指數(shù)

喬木層、灌木層和草本層的Margalef豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)，結(jié)果如圖1所示。物種豐富度是一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多少，數(shù)值越大說(shuō)明物種豐富度越高。通過(guò)對(duì)不同公園綠地中喬木層、灌木層和草本層的Margalef豐富度指數(shù)的計(jì)算得出(圖1)，3個(gè)公園均表現(xiàn)出草本層Margalef豐富度指數(shù)相對(duì)較高的趨勢(shì)，其中大運(yùn)河森林公園草本層豐富度指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他公園。大運(yùn)河森林公園與減河公園物種豐富度指數(shù)整體均從大到小依次呈現(xiàn)出草本層，喬木層，灌木層的趨勢(shì)，而運(yùn)河公園表現(xiàn)出大小依次為草本層，灌木層，喬木層。

物種多樣性指數(shù)是衡量群落穩(wěn)定性和健康性的重要指標(biāo)，物種多樣性指數(shù)越低，其植物群落抵抗外界環(huán)境壓力的能力也是很低[10]。從圖1中的結(jié)果可以看出大運(yùn)河森林公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為草本層(0.62)，喬木層(0.49)，灌木層(0.29)，這說(shuō)明草本層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為草本層(1.28)，喬木層(0.83)，灌木層(0.45)，表現(xiàn)出與Simpson指數(shù)相同的趨勢(shì)。減河公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.56)，草本層(0.41)，灌木層(0.27)，這說(shuō)明喬木層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(1.04)，草本層(0.76)，灌木層(0.49)，表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果與Simpson指數(shù)相同。運(yùn)河公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.61)，草本層(0.39)，灌木層(0.32)，這說(shuō)明喬木層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(1.13)，草本層(0.72)，灌木層(0.63)，趨勢(shì)與Simpson指數(shù)相同。通過(guò)對(duì)物種多樣性指數(shù)分析可知，大運(yùn)河森林公園草本層與喬木層的物種多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灌木層，而減河公園與運(yùn)河公園喬木層物種多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于草本層與灌木層。

從圖1中還可以看出，通州大運(yùn)河森林公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.28)，草本層(0.27)，灌木層(0.17)，這表明喬木層與草本層的植物分布相對(duì)比較均勻，而灌木層植物的分布相對(duì)較不均勻。減河公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.39)，灌木層(0.17)，草本層(0.15)，這表明喬木層的植物分布較均勻，而灌木層植物與草本層的分布相對(duì)較不均勻。運(yùn)河公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)出與減河公園相對(duì)一致的趨勢(shì)，即為喬木層(0.46)，灌木層(0.16)，草本層(0.15)，這表明喬木層的植物分布相比灌木層與草本層較為均勻。

3 討論與結(jié)論

1)本次調(diào)查共記錄大運(yùn)河森林公園植物48科73屬108種，減河公園植物26科44屬55種，運(yùn)河公園植物26科41屬54種，大運(yùn)河森林公園植物物種組成相比減和公園和運(yùn)河公園較為豐富，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，生態(tài)服務(wù)功能較強(qiáng)，公園綠地應(yīng)用物種絕大多數(shù)為鄉(xiāng)土植物。

2)對(duì)物種多樣性指數(shù)分析可知，大運(yùn)河森林公園草本層與喬木層的物種多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于灌木層，而減河公園與運(yùn)河公園喬木層物種多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于草本層與灌木層，這與劉瑞雪等[11]對(duì)武漢城市公園物種多樣性研究結(jié)論相似，說(shuō)明在公園綠地建設(shè)中灌木層植物仍相對(duì)較少。大運(yùn)河森林公園草本層具有較高的物種豐富度、多樣性和均勻度，減河公園與運(yùn)河公園喬木層有相對(duì)較高的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)。研究也發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到景觀效果的統(tǒng)一整齊，公園綠地在精細(xì)化養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，草本層中除一種植物作為優(yōu)勢(shì)種外，其他野生地被多被當(dāng)作雜草拔除，進(jìn)一步造成草本層多樣性降低。整體考慮需在滿足物種生態(tài)習(xí)性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在喬木層和草本層中增加觀賞價(jià)值較高的鄉(xiāng)土植物種類，同時(shí)充分利用空間，因地制宜地補(bǔ)充灌木層植物，以期在面積有限的公園綠地中更好地發(fā)揮植物群落生態(tài)功能。

3)城市公園植物群落區(qū)別于自然植物群落，是為了達(dá)到特定觀賞效果而人為配置植物種類及數(shù)量，這基本決定了植物群落物種多樣性特征差異。在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，植物物種之間存在著以水、光、養(yǎng)分和空間資源為核心的相互競(jìng)爭(zhēng)，再加上其他因素，如修剪、養(yǎng)護(hù)管理等的影響，造成了競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)的物種長(zhǎng)勢(shì)良好，數(shù)量增加，而競(jìng)爭(zhēng)性弱的物種長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較差，數(shù)量逐漸減少甚至消失[11]，這些原因共同影響了城市公園植物群落的物種多樣性特征。

城市公園綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，構(gòu)建物種豐富、層次復(fù)雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的近自然植物群落能夠增強(qiáng)群落穩(wěn)定性，進(jìn)而提高綠地生態(tài)效益。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，雖然北京城市副中心公園植物群落配置模式越來(lái)越多地模仿近自然植物群落生長(zhǎng)模式，逐漸向復(fù)層結(jié)構(gòu)發(fā)展，然而灌木層植物物種應(yīng)用比例仍相對(duì)較少，灌木層缺失或植物種類單一成為植物群落構(gòu)建領(lǐng)域的普遍問(wèn)題，植物群落垂直空間利用不充分，造成植物群落結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)豐富但整體生態(tài)效益和美學(xué)景觀效果不足。為解決上述問(wèn)題，在今后北京城市副中心公園綠地建設(shè)中，應(yīng)進(jìn)一步加大灌木層植物應(yīng)用，構(gòu)建物種豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定的植物群落；另外，應(yīng)增強(qiáng)對(duì)鄉(xiāng)土地被植物的應(yīng)用，重視野花組合和綴花草地，實(shí)現(xiàn)公園綠地整體生態(tài)效益的綜合提升。