幾種城市綠地植物物種生物多樣性調查方法研究
——以上海為例

張冬梅 羅玉蘭 張 浪 傅仁杰 有祥亮 尹麗娟

（上海市園林科學規(guī)劃研究院，城市困難立地生態(tài)園林國家林業(yè)和草原局重點實驗室，國家林業(yè)和草原局城市困難立地綠化造林國家創(chuàng)新聯(lián)盟，上海城市困難立地綠化工程技術研究中心，上海 200232）

植物物種生物多樣性對于城市綠地生物多樣性的維護和促進具有重要意義，是構建健康、穩(wěn)定的城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。生物多樣性的精準調查評價是對城市綠地實施科學規(guī)劃管控、保護性提升，推動城市可持續(xù)發(fā)展的基礎，而制定科學的調查方法是基礎。以上海中心城區(qū)公園綠地、防護綠地、附屬綠地為例，按照綠地規(guī)模、綠地形狀、空間布局、植被類型及其生態(tài)服務功能，采取樣方法、網格法、樣點法等樣地設定方法，選定上海世博文化公園28個微樣地、272條主干道道路綠地樣段、34處商服附屬綠地，采用全面普查、重點調查、專項調查等方法，對綠地新優(yōu)植物、骨干樹種、基調樹種、入侵物種、古樹名木、立體綠化植物種類開展調查。形成了一套有代表性且可操作性強的植物物種調查方法，為城市綠地生物多樣性水平科精準價、新建綠地新優(yōu)植物開發(fā)利用，以及已建綠地植物物種多樣性保護性提升提供科學依據(jù)。

公園綠地；道路綠地；附屬綠地；植物物種；生物多樣性；調查方法

城市綠地是城市生物多樣性水平的重要載體，植物物種生物多樣性對維持城市生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高城市生態(tài)效益和服務功能具有重要意義[1-3]。城市綠地多屬于人工植物群落，綠地規(guī)模和功能、植物群落結構、物種種類和數(shù)量因土地屬權、用地現(xiàn)狀、人口增長、生活需求、交通發(fā)展等多重因素疊加影響發(fā)生變化，生物多樣性水平也存在不穩(wěn)定性[4]。不同的城市綠地類型，其生物多樣性水平差異明顯。

2002年，中國住房城鄉(xiāng)建設部按照城市綠地主體功能發(fā)布了《城市綠地分類標準》（CJJ/T 85-2002），將城市綠地分為5大類：公園綠地、生產綠地、防護綠地、附屬綠地和其他綠地；2011年、2017年，國家標準委員會和中國住房城鄉(xiāng)建設部相繼發(fā)布了《城市用地分類與規(guī)劃建設用地標準》（GB/T 50137-2011）和《城市綠地分類標準》（CJJ/T 85-2017），仍將城市綠地分為5大類，增加了廣場綠地、區(qū)域綠地類型，其他綠地類型具體化，將生產綠地調整至區(qū)域綠地范疇[5]；2019年，新的國家標準《城市綠地規(guī)劃標準》（GB/T 51346-2019）將城市綠地進行分類為4大類：公園綠地、防護綠地、廣場用地、附屬綠地，將距離中心城區(qū)較遠的風景游憩綠地、生態(tài)保育綠地、防護性綠地以及生產綠地等歸并至其他4類綠地類型中。該分類標準更突顯了城市綠地的空間分布及其生態(tài)服務功能特征（表1）。

表1 城市綠地分類標準歸納Tab. 1 Induction of classification standards for urban green spaces

研究表明，城市綠地因其類型及規(guī)模、植物群落結構、景觀連接度、外來物種、水體、周邊環(huán)境及管控措施等，在植物物種生物多樣性水平上差異很大[6]。陳穎等[7]對比分析了上海2000–2020年4種城市綠地239個植物群落，城市綠化面積迅速增加，植物種類不斷豐富，綠地應用的植物栽培種、優(yōu)勢種種類呈現(xiàn)出由熱帶植物向溫帶植物過度的變化趨勢；對上海環(huán)城綠帶的物種多樣性研究發(fā)現(xiàn)，因樹種單一、群落結構單調、人為干擾程度小，物種數(shù)量變化和植物群落結構變化均較小[8]；而對上海中心城區(qū)居住區(qū)附屬綠地新優(yōu)植物應用調查發(fā)現(xiàn)，隨著建成時間變化，不同的用地面積、居民人數(shù)有所區(qū)別，植物種類在數(shù)量、觀賞性、功能性和地域文化性方面差異明顯[9]。因此，城市綠地生物多樣性調查評價需采取不同的方法和指標體系。

1 城市綠地植物物種生物多樣性調查方法研究現(xiàn)狀

2002年，國家建設部發(fā)出了關于加強城市生物多樣性保護工作的通知，要求各地開展生物資源調查。2009年，國家林草局發(fā)布行業(yè)標準《自然保護區(qū)生物多樣性調查規(guī)范》（LY/T1814-2009），規(guī)定了調查范圍、周期、內容、方法以及調查對象，為林業(yè)部門主管的自然保護區(qū)科學考察提供依據(jù)。2020年，中國生物多樣性保護與綠色發(fā)展基金會發(fā)布團體標準《生物多樣性調查與監(jiān)測標準》（T/CGDF00001-2020），規(guī)范了水（水系、徑流量等）、土（地形、地勢、土壤等）、氣（溫度、降水、CO2、N2等）、生物（動物、植物、微生物等）的調查和監(jiān)測，提供了調查區(qū)域內的生物多樣性本底調查對象及要求。2021年10月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳在《關于進一步加強生物多樣性保護的意見》中提出，要持續(xù)推進生物多樣性調查監(jiān)測，完善生物多樣性調查監(jiān)測技術標準體系，形成統(tǒng)一有序的全國生物多樣性保護空間格局。2023年，國家生態(tài)環(huán)境部編制多個關于生物多樣性觀察技術、生物多樣性綜合觀測站建設方面的導則或標準，以進一步加強生物多樣性保護。同年，中國住房城鄉(xiāng)建設部發(fā)布團體標準《城市生物多樣性調查技術導則》，對城市市域和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內植物、動物、微生物生物多樣性的調查指標體系及調查方法進行了規(guī)范，但聚焦城市中心城區(qū)綠地植物物種多樣性調查缺乏實證。

城市綠地植物物種受地域、時間、類群分布格局，加上人為活動因素干擾，為城市綠地植物多樣性調查研究增加了一定的難度[10]。近些年，在城市綠地生物多樣性系統(tǒng)調查多集中在植物種類的調查[11-15]、保護[16-17]及評價[18-23]，樣地樣方設定及調查方法不統(tǒng)一，調查結果差異很大。吳麗娟[22]根據(jù)北京五環(huán)內“圈層+放射”城市結構特點，采用“米字”形樣線，在環(huán)線的交叉點對街道、居住區(qū)等附屬綠地進行植物物種多樣性調查；吳雍欣[23]以北京市18個縣（區(qū)）為單元開展植物、外來物種的調查；成夏嵐等[24]選取?？谑芯C合公園、街旁綠地、城市帶狀公園、道路綠地、居住區(qū)附屬綠地等33個面積大于2 hm2的綠地，在線路調查的基礎上，設定樣地調查植物種類、數(shù)量、頻率、生長狀況等；楊云峰等[25]在上海選擇有代表性25個公園綠地，選取一、二級園路作為主線路調查觀賞草種類；徐幼榕等[26]在社區(qū)公園網格法布設樣點（間距30 m），在樣點中心設20 m×20 m樣方，在樣方中心及4個角點處設置1 m×1 m小樣方，調查自生草本植物種類。在植物生態(tài)學研究中，樣地大小按照植被類型設定，如：森林群落100 ～2 500 m2、灌叢或高草群落25 ～100 m2、中低草本群落1～25 m2[27]。

目前，針對城市綠地植物物種生物多樣性的調查尚未形成一套普遍適用的樣地樣方設定和物種調查規(guī)范。本研究通過文獻查詢及研究實踐，匯總了一套城市綠地樣地設立及調查方法（表2）。

表2 城市綠地樣地設立及調查方法匯總Tab. 2 Summary of establishment and investigation methods for urban green space sample plots

2 上海城市綠地植物物種生物多樣性調查實證

本研究選擇上海中心城區(qū)有代表性的公園綠地、防護綠地、附屬綠地三種綠地類型，分別采取樣方法、網格法、樣點法設立樣地，采用全面普查、重點調查、專項調查等方法（表3），開展生物多樣性調查分析。

表3 三種城市綠地生物多樣性調查實踐Tab. 3 Investigation and analysis of biodiversity in three typical urban green spaces

2.1 大型公園綠地生物多樣性調查

2.1.1 樣地設定及調查方法

利用樣方法在上海中心城區(qū)選定上海世博文化公園（占地29 hm2）大型公園綠地作為樣地，通過無人機獲取俯瞰圖，結合園區(qū)內立地類型、植物群落類型及建園骨干樹種種類，劃定28個樣方（圖1）。針對28個樣方，采用四邊形微樣地法調查骨干樹種生長狀況，四邊形微樣地法是在抽樣測點上對包括中心樹在內5株樹的坐標、胸徑、樹高等進行測量，其有效克服了傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)獲取周期長，效率低，精度差的缺點，提高效率與精度，縮短周期，實現(xiàn)林分的精準測量。具體步驟為：首先目測最大的骨干樹木為領導中心木，其次在其周圍選取4棵觀測木，然后將距離領導木1號樹最遠的一顆樹定義為第5棵樹，連線2 ～5棵樹根基組成四邊形微樣地，最后調查微樣地骨干樹種生長狀況。

圖1 上海世博文化公園樣地的28個樣方分布及生物多樣性調查方法Fig. 1 28 sample plots distribution and biodiversity investigation methods of Shanghai World Expo Cultural Park

2.1.2 調查結果與分析

（1）骨干喬木樹種應用頻度。28個植物群落中包括了9個骨干喬木樹種。包括香樟（Cinnamomumcamphora）、無患子（Sapindusmukorossi）、烏桕（Sapiumsebiferum）、廣玉蘭（MagnoliaGrandiflora）、水杉（Metasequoiaglyptostroboides）、銀杏（Ginkgo biloba）、櫸樹（Zelkova serrata）、 東方杉（Taxodiummucronatum×Cryptomerafortunei）、黃山欒樹（Koelreuteriabipinnata‘integrifoliola’）。其中香樟出現(xiàn)頻度最高，達到44%，銀杏、無患子超過10%，水杉、櫸樹為9%，其余4種頻度較低（圖2）。

圖2 9個骨干喬木樹種出現(xiàn)頻度Fig. 2 Frequency of appearance of 9 backbone tree species

（2）植物群落類型、面積及郁閉度。28個植物群落分為5個不同類型，分別為常綠闊葉林群落、落葉闊葉林群落、落葉闊葉林+常綠闊葉林群落、針葉林群落以及針葉+常綠闊葉林群落。各群落類型及占地面積比例見圖3。5個群落類型郁閉度不同，針葉林群落以及針葉+常綠闊葉林群落最大，為0.7，其次為常綠闊葉林群落0.68，落葉闊葉林+常綠闊葉林群落為0.6，郁閉度最小的為落葉闊葉林群落0.47。

圖3 不同群落類型占地面積比例Fig. 3 The proportion of land occupied by different community types

2.2 道路綠地生物多樣性調查

2.2.1 樣地設定及調查方法

按照上海市行政區(qū)劃的8個中心城區(qū)，采用網格化隨機布點方法，依次劃分布點亞區(qū)、繪制網格圖、查隨機數(shù)表、落圖布點。（1）根據(jù)8個行政區(qū)全部或部分區(qū)域的面積和形狀，以道路輪廓清晰可辨為標準，兼顧布點操作方便、調查工作量適中劃分布點亞區(qū)，并確定各亞區(qū)計劃布點數(shù)量。（2）在A4紙上按1∶10 000的比例計算劃出70個網格圖（3 cm×3 cm），查隨機數(shù)表：按照任意指定數(shù)表中某一位置數(shù)字（第*行、第*列），按從左向右、從上向下選取隨機數(shù)字（如遇重復數(shù)字或超出“編號01–70”范圍的數(shù)字則棄之不用），直至取夠樣本數(shù)（落圖布點數(shù)）為止（圖4）。（3）最終確定市域范圍內的有效道路綠地272條。在選定的樣地（道路）上，沿路左右及兩側各100 m，如遇十字路口，4個方向各50 m路段進行調查。

圖4 網格化隨機布點Fig. 4 Grid based random point layout

2.2.2 調查結果與分析

采用重點調查及專項調查，對選定的272條道路行道樹骨干樹種、上海市花白玉蘭應用狀況進行調查。從應用頻度來看，常見行道樹種類排前三的依次為懸鈴木、香樟、銀杏，分別占比41.19%、27.76%、4.48%；常見樹種前10的依次為懸鈴木、香樟、銀杏、黃山欒、櫸樹、女貞、喜樹、柳樹、無患子、杜英，分別占比41.19%、27.76%、4.48%、4.48%、3.58%、1.79%、1.79%、1.49%、1.49%、1.19%（圖5）。從“四化”樹種的應用情況來看：觀花樹種占4.81%，主要是櫻花、白玉蘭；色葉樹占6.65%，銀杏、櫸樹、無患子居多；珍貴樹種占0.74%，主要是椴樹、梓樹。

圖5 行道樹種類及應用頻度Fig. 5 Types and application frequency of roadside trees

2.3 商服區(qū)附屬綠地

2.3.1 樣地設定方法

根據(jù)2009年10月上海市商務委員會和上海市規(guī)劃與國土資源管理局聯(lián)合公布的《上海市商業(yè)網點布局規(guī)劃綱要（2009年–2020年）》，規(guī)劃在全市構建三級商業(yè)網點體系：市級商業(yè)中心（14個），地區(qū)級商業(yè)中心（外環(huán)線以內22個、外環(huán)線以外28個）和社區(qū)級商業(yè)中心。選擇14個市級商業(yè)中心和20個地區(qū)級商業(yè)中心（外環(huán)線以內）為樣地（表4），基于綠地所屬區(qū)化、建成年代、綠地形狀，利用衛(wèi)星地圖劃定綠地植被調查區(qū)域。

表4 商服區(qū)附屬綠地基本情況Tab. 4 RBD basic information

2.3.2 調查結果與分析

對新優(yōu)植物種類及應用頻度的調查發(fā)現(xiàn)，附屬綠地中新優(yōu)植物應用樹種共152種。其中，喬木類62種，灌木類84種，藤本類6種（表5）。共調查到喬木樹種6 603株，其中香樟1 074株，占16.3%；櫻花918株，占13.9%；數(shù)量達到400 ～500株的樹種為銀杏、法國梧桐、垂絲海棠等。常綠喬木2 512株，落葉喬木4 091株，常綠樹種與落葉樹種比為3∶5。84種（品種）灌木樹種中，排列在前三位依次為紅葉石楠7 307 m2，占15.1%；瓜子黃楊6 911 m2，占14.3%；金森女貞6 114 m2，占12.7%。應用面積在1 000 ～4 000 m2以上的為紅花檵木、杜鵑、金邊大葉黃楊、海桐、灑金珊瑚。從應用頻度來看，前10為桂花、香樟、紅花檵木、杜鵑、櫻花、金邊大葉黃楊、紅葉石楠、瓜子黃楊、金森女貞和茶花、銀杏。新優(yōu)植物應用種類偏少。

表5 商服區(qū)附屬綠地樹種應用頻度Tab. 5 Application frequency of tree species in RBD

3 結論與討論

國內城市綠地建設普遍存在著“重景觀、輕本質”的現(xiàn)象，鄉(xiāng)土樹種應用逐漸減少，外來樹種及栽培品種應用數(shù)量增多，自然生境逐步喪失，城市生態(tài)系統(tǒng)也由于人類的活動而變得更為脆弱[28]。加強對城市綠地生物多樣性長周期性的調查及監(jiān)測網絡體系建設，及時完善適生植物資源數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)，對城市公園建管適生植物選擇，保障城市綠地生物多樣性穩(wěn)步提升意義重大。

科學的調查方法是對綠地生物多樣性水平做出精準評價的基礎。綠地類型不同，其生物多樣性的表征也有差異。衛(wèi)星圖像和遙感技術已成為城市大型公園綠地植被監(jiān)測及生物多樣性參數(shù)獲取的主要工具。北京市在中心城區(qū)核心綠地、建成區(qū)綠地、平原林地及山區(qū)水源保護林地設置綜合觀測區(qū)和多個輔助觀測點，形成“一站多點”的生態(tài)系統(tǒng)觀測網絡體系；上海建成105個城市森林生態(tài)國家定位觀測研究站點；李程等[29]將遙感調查與地面調查協(xié)同的調查方法與單獨使用遙感調查或地面調查技術所獲得數(shù)據(jù)進行比較，提出協(xié)同調查能顯著提高綠地指標的準確性、調查的時效性；何榮曉等[30]利用遙感數(shù)據(jù)與樣方實測數(shù)據(jù)，建立了海口城市綠地植物多樣性遙感監(jiān)測數(shù)學模型，用于監(jiān)測研究區(qū)植物多樣性的空間分布狀況；有研究對自然保護區(qū)和濕地等綠地，采取衛(wèi)星圖像和遙感技術監(jiān)測植被覆蓋和變化趨勢，建立基于多種生境條件下的生物多樣性預測模型、預警技術體系和應急響應機制[31]，結合云計算、物聯(lián)網等信息化手段，整合各級各類資源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，完善生物多樣性保護與監(jiān)測信息云平臺[32]；有報道稱，針對種類單一、休閑設施較多的社區(qū)花園、附屬綠地等小型公園采取靈活的調查方法更有效。有研究利用無人機激光掃描技術，對附屬綠地中的立體綠化植物種類進行調查[32]。目前，本方法僅對居住區(qū)及商服區(qū)附屬綠地的新優(yōu)植物種類進行了調查，對和居民生活質量息息相關的致敏植物的調查方法尚待完善。

本研究采用樣方法、網格法、樣點法等樣地設定方法，選定上海中心城區(qū)人口高密區(qū)的大型公園綠地、主干道路綠地、居住及商服綠地，在綠地樣地的選擇方面更側重于和人居環(huán)境的密接相關性，以及對居民的社會服務功能性，靈活運用生物多樣性的全面普查、重點調查、專項調查等方法，創(chuàng)新了四邊形微樣地建群骨干樹種調查方法，旨在形成一套有代表性且可操作性強的城市綠地植物物種調查方法，為特大城市更新區(qū)搬遷地、垃圾填埋場等困難立地高效園林綠化生物多樣性水平科精準價、新建綠地新優(yōu)植物開發(fā)利用，以及已建綠地植物物種多樣性保護性提升提供科學依據(jù)。

注：圖1底圖源自百度地圖，圖4由上海測繪院編制，其余圖表均由作者繪制。