上海中心城區(qū)公園植物群落特征及多樣性分析

史海燕,王賢榮,楊學(xué)軍,陳志偉,段一凡

(1.南京林業(yè)大學(xué) 森林資源與環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210037;2.同濟(jì)大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程研究院，上海 200092)

植物作為城市中除人以外的另一主體因素，是城市生態(tài)系統(tǒng)的靈魂，豐富綠地景觀的主要元素.城市園林植物群落對所在環(huán)境有明顯的美化和改善作用[1],且植物的多樣性與景觀效果、城市環(huán)境優(yōu)化和生態(tài)平衡有密切的聯(lián)系.因此研究城市植物群落及植物多樣性對城市園林綠化建設(shè)有著重要的理論與實(shí)踐意義.

1 研究地

上海位于北緯31°14′,東經(jīng)121°29′,地處長江三角洲前緣，東瀕東海，南臨杭州灣，西接江蘇、浙江兩省，北界長江入?？?屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，氣候溫和濕潤，四季分明，春秋較短，冬夏較長，日照充分，雨熱同季且地下水位整體較高、土壤鹽堿化.年平均溫度在15～16℃,年均降水量1 000mm左右.

上海位居中亞熱帶北緣,屬亞熱帶東部季風(fēng)氣候區(qū),地帶性植被為含有落葉成分的常綠闊葉林[2,3].由于在長期人為活動影響壓力下,自然植被遭到很大程度的破壞,面積大幅度減少,其中主要的自然或半自然植被類型是常綠闊葉林和常綠、落葉闊葉混交林[2-6],地帶性植物以殼斗科和樟科植物為主.市區(qū)綠地基本以人工景觀植物為主[7].

2 研究方法

2.1 調(diào)查范圍

選取上海市區(qū)內(nèi)具有代表性的13個(gè)公園為調(diào)查對象，即世紀(jì)公園、共青森林公園、楊浦公園、黃興公園、和平公園、魯迅公園、中山公園、植物園、動物園、長風(fēng)公園、徐家匯公園、靜安公園、人民公園.

2.2 調(diào)查方法

運(yùn)用群落學(xué)的調(diào)查研究方法，在公園內(nèi)選擇具代表性的群落設(shè)置10 m×10 m的典型樣地，實(shí)測樣方內(nèi)每株喬木(分枝點(diǎn)在1.3 m以上，高4 m以上)的胸徑、樹高、冠幅、枝下高、多度、頻度、蓋度；詳細(xì)調(diào)查灌木的種類、高度、地徑、冠福、蓋度、多度、頻度；記錄草本(包括蕨類植物)和層間植物的種類、株數(shù)、蓋度、頻度.

植物多樣性采用目前廣泛使用的Simpson指數(shù)(D)和Shannon-Wiener指數(shù)(H)表征[8],物種均勻度采用Pielou指數(shù)(J)表征.物種多樣性Smipson指數(shù)(D)和Shannon-Wiener指數(shù)(H)是物種豐富度和各物種均勻程度的綜合指標(biāo),其值越大,說明物種的多樣性越高.Pielou均勻度指數(shù)(J)反映城市綠化物種的均勻程度.各指標(biāo)計(jì)算公式如下:

式中Pi是第i種比例多度，給定為Pi=Ni/N，Ni為第i種物種個(gè)體數(shù)，i=1，2，…,S，N為個(gè)體總數(shù).

式中H為Shannon-Wiener指數(shù)，S為物種數(shù).

3 結(jié)果與分析

3.1 樹種組成分析

上海中心城區(qū)公園92個(gè)群落樣地調(diào)查資料表明，上海中心城區(qū)公園調(diào)查樣地共有植物246種.其中喬木樹種有35科53屬64種，灌木樹種34科48屬69種，草本植物70科118屬130種.其中常綠樹種49種、落葉樹種67種，常綠樹中裸子植物9種、被子植物40種，落葉樹中裸子植物4種、被子植物63種.

喬木層中有落葉樹44種，其中裸子植物4種，被子植物40種；常綠樹種20種，包括裸子植物9種，被子植物11種.最常見的落葉裸子植物是水杉，常綠裸子植物是雪松、香榧；落葉被子植物運(yùn)用豐富，常見的有銀杏、櫻花、懸鈴木、櫸樹、樸樹等，常綠被子植物樹種較單調(diào)，出現(xiàn)頻率最高的是香樟，其次是女貞、廣玉蘭、棕櫚.雖然常綠樹種不多，但種植面積卻比落葉樹種大，即單位面積的植物物種多樣性較低，影響城市景觀的豐富性,建議在今后城市園林綠化過程中可加強(qiáng)常綠被子植物的引種工作,以豐富城市景觀.

灌木層中落葉樹種有23種，常綠樹29種.運(yùn)用頻度高的栽培灌木集中在棕櫚、桂花、灑金珊瑚、海桐、八角金盤、黃楊、杜鵑、枸骨、山茶、茶梅等少數(shù)幾種上，多數(shù)種類應(yīng)用仍不廣泛.應(yīng)多配置花灌木來豐富植物多樣性，滿足人們的視覺需求，提高城市景觀多樣性.

3.2 群落特征

調(diào)查的92個(gè)植物群落樣地在水平結(jié)構(gòu)上根據(jù)優(yōu)勢類群(落葉針葉樹、常綠針葉樹、落葉闊葉樹、常綠闊葉樹)的重要值和建群種的性狀[9]，可分為以下8種類型：常綠落葉闊葉混交型46個(gè)，占50%；落葉闊葉型9個(gè)，占9.78%；常綠闊葉型20個(gè)，占21.74%；常綠針葉型2個(gè)，占2.17%；落葉針葉常綠闊葉混交型8個(gè)，占8.70%；落葉針葉型2個(gè)，占2.17%；常綠針葉落葉闊葉混交型4個(gè)，占4.35%；落葉針葉闊葉混交型1個(gè)，占1.09%.

調(diào)查的92個(gè)植物群落樣地在垂直結(jié)構(gòu)上，可分為5種類型：一層結(jié)構(gòu)的只有喬木層一種，有12個(gè)，占13.04%；二層結(jié)構(gòu)的有三種，其中喬草結(jié)構(gòu)的有18個(gè)，占19.57%；灌草結(jié)構(gòu)的有2個(gè)，占2.17%；喬灌結(jié)構(gòu)的有13個(gè)，占14.13%；三層喬灌草結(jié)構(gòu)的有47個(gè)，占51.09%；

從以上數(shù)據(jù)可以看出，上海市中心城區(qū)公園植物群落主要以三層結(jié)構(gòu)的常綠落葉闊葉混交林類型為主，這與上海的自然植被特征相符合，具有較強(qiáng)的地帶性.其它地帶性不強(qiáng)的植被類型占有的比例較小，但它們在公園綠地群落營造中起了一定作用，豐富了植物群落類型.這說明上海市在城市綠化過程中也考慮了近自然植物群落的特點(diǎn)，但在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)群落中常綠面積大，且常綠樹種單一，主要樹種有香樟、棕櫚、桂花、女貞、廣玉蘭等，建議今后在植物配置時(shí)多引進(jìn)常綠樹種，比如樟科樟屬的一些常綠植物，來提高植物群落的多樣性.

在垂直結(jié)構(gòu)上雖然三層結(jié)構(gòu)占的比例較大，但喬木層、灌木層的植物種類比較單調(diào)，常見的喬木有香樟、水杉、棕櫚、桂花、夾竹桃、廣玉蘭、女貞等，灌木有海桐、黃楊、圓柏、八角金盤、灑金桃葉珊瑚等，且大多數(shù)草本是人工種植的物種單一的草坪，雖然在層次上符合自然植物群落，但在植物種類上不如自然植物群落豐富.建議在構(gòu)建群落時(shí)引進(jìn)多種多樣的喬木和花灌木，增加單位面積植物種類，提高群落的景觀多樣性；在草本方面，以種類豐富的草地代替單一的草坪,依照地帶性野花的花期、花色、植株高度、習(xí)性等,輔以混播或混作[10],構(gòu)建色彩斑斕的低維護(hù)自然野花群落,改變單一草坪或雜亂野草的格局.

表1 不同公園特征概況表

3.3 植物多樣性分析

考慮到公園的特征及選取的樣地?cái)?shù)會對植物多樣性造成一定的影響，因而在進(jìn)行群落調(diào)查時(shí)根據(jù)公園的綠地面積大小的不同，在每個(gè)公園選取的樣地?cái)?shù)也有所不同，具體見(表1).

由圖1中Smipson指數(shù)(D)和Shannon-Wiener指數(shù)(H)兩項(xiàng)可以看出，喬木層中魯迅公園的多樣性指數(shù)最高，上海植物園和中山公園次之，植物園因其具有研究、保護(hù)物種的功能需要，因而喬灌層植物種類都很多，而魯迅公園、中山公園都是建園時(shí)間較早的紀(jì)念性公園，但中山公園的植物生長穩(wěn)定，近自然植物群落較多，認(rèn)為干擾少，因而植物多樣性較其他公園的高.而魯迅公園由于改建人為干擾，人工植物群落增多，使魯迅公園的喬木層多樣性高而灌木層多樣性較低.喬木層中多樣性指數(shù)最低的是長風(fēng)公園，由于植物配置時(shí)受到人為干擾性強(qiáng),因而樹種種類少,優(yōu)勢度低.

灌木層中多樣性指數(shù)最高的是上海植物園，其次是中山公園，原因同上.灌木層中多樣性指數(shù)最低的是上海動物園，其次是世紀(jì)公園.上海動物園以動物為主，喬灌草三層結(jié)構(gòu)的群落密度很大，人難以介入，密度小的群落人為干擾(經(jīng)過抽稀或人工配置)大，因而喬木多樣性較低，灌木多樣性為零.世紀(jì)公園是建園時(shí)間短以景觀、休閑娛樂為主的新型公園，人工植物群落占主體，又因城市園林綠化又往往強(qiáng)調(diào)以喬木為主體，因而喬木層植物多樣性偏高，灌木層植物多樣性最低.大面積公園共青森林公園，因其是是森林公園，所以自然植物群落占得比例大，所以喬灌層的多樣性都較高.

通過圖2的均勻度Pielou指數(shù)(J)比較可以得知，喬木層均勻度高的是魯迅公園、靜安公園、人民公園，且灌木層中人民公園的均勻度最高，靜安公園和魯迅公園的均勻度偏低僅次于徐家匯公園，這說明人民公園受人為干擾小,喬灌保存完好,均勻度指數(shù)較高，而靜安公園和魯迅公園受人為干擾大，在植物配置時(shí)注重喬木的應(yīng)用，忽略了灌木層的重要性.喬木層中均勻度最低的是長風(fēng)公園，其次是世紀(jì)公園，這兩個(gè)公園人為干擾多，人工植物群落多，過于注重視覺效果，造成樹種單一.灌木層中均勻度最低的是世紀(jì)公園，從圖1可知世紀(jì)公園灌木層的Simpson指數(shù)(D)和Shannon-Wiener指數(shù)(H)均很低，這說明世紀(jì)公園灌木種類很少，由于人的主觀因素，在綠化配置時(shí)過于強(qiáng)調(diào)喬木的生態(tài)視覺效果而忽視了灌木的重要作用.

結(jié)合圖1和圖2可知，中山公園、和平公園和植物園優(yōu)勢度和均勻度都較高，且喬、灌木應(yīng)用均衡，因受人為干擾小，植物群落以近自然式為主且較其它公園穩(wěn)定.

圖1 13個(gè)不同公園植物群落Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)比較 圖2 13個(gè)不同公園植物群落Pielou指數(shù)比較

4 結(jié)論

1)上海中心城區(qū)調(diào)查的92個(gè)樣方中共有喬木樹種有35科53屬64種，灌木樹種34科48屬69種，其中常綠樹種49種，落葉樹種67種.常綠比為1∶1.37.在樹種運(yùn)用的的比例上,應(yīng)充分反映地帶性植被的規(guī)律，常綠喬木與落葉喬木的比例應(yīng)視城市功能區(qū)的不同而異,分別達(dá)1∶1.5～2.5之間[11].可見上海城區(qū)公園的常綠樹種少較單一，常見的是香樟、女貞、桂花、廣玉蘭、海桐、杜鵑等.建議在構(gòu)建植物群落時(shí)多引進(jìn)常綠樹種，豐富物種多樣性，更進(jìn)一步提高景觀多樣性.

2)植物群落在水平結(jié)構(gòu)上是以常綠落葉闊葉混交型為主，這與上海(中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶)的自然植被特征相吻合.垂直結(jié)構(gòu)方面雖然整體上是以喬灌草為主，但群落內(nèi)灌木的密度很小，草本層大都是單一的草坪，雖然有的群落草本層是野生草本，但相比之下數(shù)量非常少，而且經(jīng)常被當(dāng)作雜草除去.建議在植物配置時(shí)注重花灌木和觀賞植物品種的應(yīng)用，草本層撒播地帶性野花種子，構(gòu)建色彩斑斕的低維護(hù)的復(fù)層自然植物群落，提高城市的綠化地位.

3)公園灌木層的植物多樣性和均勻度都比喬木層的小，樹種單調(diào)，一個(gè)樣方內(nèi)出現(xiàn)一種植物的幾率較大且密度很小.由于公園在綠化過程中人的參與較多，植物配置時(shí)過多地注重視覺效果和喬木的主體性，結(jié)果使得喬木的多樣性高于灌木.建議今后在構(gòu)建群落時(shí)把灌木和喬木放在同一高度，通過充分利用觀賞植物品種、開發(fā)利用當(dāng)?shù)匾吧参镔Y源、擴(kuò)大鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用比例，有節(jié)制地應(yīng)用外來物種等途徑增加植物種類，構(gòu)建多樣化的復(fù)層群落結(jié)構(gòu)，提高綠地單位面積的植物多樣性，豐富城市景觀，滿足游客的視覺需求.

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