北京市中心城區(qū)行道樹結(jié)構(gòu)的研究

張楠 ，董麗 ,b，郝培堯 ，晏海 ，王闊 ，羅楊

(北京林業(yè)大學(xué) a.園林學(xué)院；b.國(guó)家花卉工程技術(shù)研究中心，北京100083)

北京市中心城區(qū)行道樹結(jié)構(gòu)的研究

張楠a，董麗a,b，郝培堯a，晏海a，王闊a，羅楊a

(北京林業(yè)大學(xué) a.園林學(xué)院；b.國(guó)家花卉工程技術(shù)研究中心，北京100083)

通過(guò)分層隨機(jī)取樣，對(duì)北京市中心城區(qū)行道樹種類構(gòu)成、應(yīng)用頻度、多樣性指數(shù)、徑階結(jié)構(gòu)、樹高組成及季相結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：北京市中心城區(qū)行道樹共有13科21種，其中常綠與落葉的比例為24︰1；行道樹種類豐富度較高，但分布不均勻；新城區(qū)在行道樹樹種豐富度上總體要高于老城區(qū)；行道樹徑階結(jié)構(gòu)分布上，老城區(qū)偏大，新城區(qū)則偏?。辉谛械罉錁涓叻矫?，二者差異不明顯；中心城區(qū)行道樹在季相結(jié)構(gòu)上，以夏、秋為主，春季景觀較薄弱。根據(jù)北京市現(xiàn)狀，采取引入新品種、控制樹種搭配等改進(jìn)措施, 可以緩解行道樹綠化當(dāng)前存在的問(wèn)題。

行道樹；物種構(gòu)成；多樣性；規(guī)格；季相景觀

經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市森林日益在人們生活的方方面面起到重要作用。行道樹作為構(gòu)成城市森林的一部分，通過(guò)線性的形態(tài)，連接起城市中散落的綠地斑塊，形成完善的城市綠地系統(tǒng)[1]。行道樹具有良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。行道樹在降低周邊環(huán)境溫度，緩解城市熱島效應(yīng)[2-4]、消減噪音[5]、凈化空氣[6]、截留雨水[7]、維護(hù)城市內(nèi)部生物多樣性[8]等方面都能起到顯著作用。在經(jīng)濟(jì)層面，Geoffrey等[9]發(fā)現(xiàn)，行道樹可以提高周邊房屋的銷售價(jià)格。行道樹有助于提高行車安全，并有助于降低人們肥胖及哮喘的發(fā)病率[10-11]。

然而，很多城市建設(shè)者并未真正意識(shí)到行道樹可以帶來(lái)的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益，也不愿意對(duì)其投入過(guò)多的財(cái)力物力[12]，因此當(dāng)城市建設(shè)擴(kuò)張時(shí)，行道樹往往會(huì)被最先考慮伐除。為了實(shí)現(xiàn)行道樹帶來(lái)的最大效益，合理的規(guī)劃和必要的監(jiān)管是不可或缺的。在發(fā)展中國(guó)家，由于缺乏相應(yīng)調(diào)查信息，管理部門對(duì)于城市行道樹的物種組成、多樣性結(jié)構(gòu)、空間分布等不甚了解，這為后期的管理養(yǎng)護(hù)帶來(lái)不便，同時(shí)也為城市森林結(jié)構(gòu)的生態(tài)安全埋下了隱患[13]。

因此，本研究參照自然群落的研究方法，通過(guò)隨機(jī)分層布點(diǎn)取樣獲取北京市中心城區(qū)行道樹相關(guān)信息，分析了不同城區(qū)行道樹的種類、多樣性、規(guī)格與季相結(jié)構(gòu)，以期為北京市在道路綠化設(shè)計(jì)與后期管理方面提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

北京位于華北平原的北部，與天津、河北相毗鄰，全市經(jīng)度為東經(jīng) 115°25′～ 117°30′，緯度為北緯 39°28′～ 41°05′。北京的氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶?rùn)、半干旱大陸性氣候，冬季寒冷而干燥，夏季高溫多雨[14]。北京市植被類型隸屬暖溫帶北部落葉櫟林地帶，轄區(qū)內(nèi)是很多高等植物的過(guò)渡地帶[15]。本次研究調(diào)查范圍為北京市中心城區(qū)，即五環(huán)內(nèi)城六區(qū)，涵蓋東城、西城、海淀、朝陽(yáng)、豐臺(tái)以及石景山在內(nèi)，根據(jù)北京市城市規(guī)劃，將東、西兩城區(qū)歸納為老城區(qū)，其余四城區(qū)為新城區(qū)。

1.2 研究方法

實(shí)地調(diào)查以北京市地圖為底，通過(guò)隨機(jī)分層布點(diǎn)法確定調(diào)查樣點(diǎn)。調(diào)查共取得城區(qū)五環(huán)內(nèi)142個(gè)樣點(diǎn)，108條街道，其中朝陽(yáng)區(qū)38條，海淀區(qū)24條，豐臺(tái)區(qū)17條，石景山區(qū)3條，東城區(qū)14條，西城區(qū)12條。樣點(diǎn)處采用每木調(diào)查，即每個(gè)樣點(diǎn)取60m街道長(zhǎng)度，選擇其中行道樹作為樣本，分別記錄行道樹種類、數(shù)量、胸徑、樹高等相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)合實(shí)際將行道樹胸徑分為＞45、30～45、15～30、＜15 cm共 4組，而將樹高分為＜6 m、6～15、＞15 m 3個(gè)組群[13,19-21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 應(yīng)用頻度分析

應(yīng)用頻度是指調(diào)查中出現(xiàn)的某個(gè)物種在調(diào)查總體樣方中出現(xiàn)的頻率[16]：

式中：Fi為物種應(yīng)用頻率；ni為物種在調(diào)查中出現(xiàn)的樣方總數(shù)；N為全體樣方總體數(shù)量

1.3.2 多樣性指數(shù)分析

Shannon-Weiner index反映的是調(diào)查樣本中，物種自身分布的不確定性，不確定性越高，物種組成的多樣性也就越高：

式中：H指Shannon-Weiner index；Pi指第i種的個(gè)體的數(shù)量占所有樣方中個(gè)體總數(shù)的比例；S為總體物種數(shù)目；

Simpon’s diversity index是對(duì)構(gòu)成群落的物種多樣性的測(cè)算：

式中：D指Simpon’s diversity index；Pi指第i種的個(gè)體的數(shù)量占所有樣方中個(gè)體總數(shù)的比例；S為總體物種數(shù)目。

根據(jù)相關(guān)公式用Excel2003表格對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)北京市中心城區(qū)行道樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市尺度行道樹結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析

2.1.1 城市尺度行道樹樹種結(jié)構(gòu)

北京市中心城區(qū)行道樹（喬木）總數(shù)21種（含品種/變種），隸屬于13科17屬，其中，常綠針葉喬木5種（隸屬于2科4屬），落葉闊葉喬木16種（隸屬于11科13屬）（見(jiàn)表1）。

21種行道樹中，速生樹種8種，為毛白楊、臭椿、一球懸鈴木、加楊、旱柳、刺槐、千頭臭椿及毛泡桐，應(yīng)用頻度28.82%；慢生樹種3種，銀杏、油松與白皮松，應(yīng)用頻度9.86%；中生樹種涵蓋其余10種，應(yīng)用頻度為61.27%。由于常綠闊葉樹在北京難以越冬，故常綠樹種與落葉樹種的應(yīng)用頻度的比例相差懸殊，為1∶24。

表1 北京市行道樹種類Table 1Species of street trees in Beijing

2.1.2 城市尺度行道樹多樣性結(jié)構(gòu)分析

物種多樣性是評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)。園林植物的多樣性是構(gòu)建城市多樣化、生態(tài)化景觀的基礎(chǔ)，同時(shí)也對(duì)城市綠地是否能演繹良好的生態(tài)效益有著直觀影響[17]。

計(jì)算表明，北京市中心城區(qū)行道樹總體Shannon-Weiner index為3.21，Simpon’s diversity index為0.83，反映出中心城區(qū)行道樹的物種豐富度較高，但分布并不均勻，出現(xiàn)了一定的集聚現(xiàn)象，存在潛在的生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 城市尺度行道樹規(guī)格結(jié)構(gòu)分析

樹木胸徑結(jié)構(gòu)分布（見(jiàn)圖1），在中心城區(qū)行道樹胸徑與行道樹的數(shù)量二者呈現(xiàn)出反比的關(guān)系。中心城區(qū)行道樹中44.37%的行道樹處于胸徑（d）15 cm以下，35.92%的行道樹胸徑位于15≤d＜30cm的范圍，16.2%的行道樹胸徑30cm≤d≤45 cm，剩下只有3.52%的行道樹胸徑大于45 cm。市區(qū)行道樹徑階結(jié)構(gòu)較為合理，呈現(xiàn)出生態(tài)學(xué)上的金字塔型增長(zhǎng)模式，此類徑階結(jié)構(gòu)分布下的行道樹在后續(xù)時(shí)間里有較好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

圖2反映的是中心城區(qū)行道樹樹樹高分布情況，19.72%的行道樹樹高處于6 m以下的區(qū)間，73.24%的行道樹處于6～15 m的區(qū)間，剩余7.04%的行道樹樹高高于15 m，全部為毛白楊，樹種種類單一，景觀效果單調(diào)。

圖1 行道樹胸徑分布趨勢(shì)Fig. 1Distribution of DBH of street trees in Beijing

圖2 行道樹樹高分布趨勢(shì)Fig. 2Distribution of tree height of street trees in Beijing

2.1.4 城市尺度行道樹季相結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)前人關(guān)于植物造景的研究，結(jié)合實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，五環(huán)內(nèi)有明顯季相變化的行道樹共有11種，隸屬于8科9屬，觀賞時(shí)期集中在春、夏、秋三季，其中觀賞季節(jié)為春季的有5種，夏季2種，秋季4種（見(jiàn)表2）。季相景觀為夏季的行道樹應(yīng)用頻度為36.61%，高于季相景觀為秋季行道樹的30.28%，而季相景觀為春季的行道樹應(yīng)用頻度為9.14%。

整體上，中心城區(qū)行道樹季相景觀以夏、秋季為主，少量街道存在春季季相的行道樹景觀，多集中在城區(qū)東部。在色相組成方面，白色系占34.91%，黃色系為30.28%，紅色系為7.04%，紫色系為1.4%。秋季，秋色葉為黃色的樹種占據(jù)主導(dǎo)地位，色彩單一。

表2 中心城區(qū)行道樹觀賞特性Table 2Ornamental characters of street trees in central districts in Beijing

2.2 城區(qū)尺度行道樹結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析

2.2.1 城區(qū)尺度行道樹樹種結(jié)構(gòu)分析

朝陽(yáng)區(qū)現(xiàn)有行道樹16種（含品種），隸屬于10科12屬；海淀區(qū)現(xiàn)有行道樹11種，隸屬于9科9屬；豐臺(tái)區(qū)較海淀區(qū)與朝陽(yáng)區(qū)行道樹種類較少，有8種隸屬于8科8屬；石景山區(qū)有行道樹4種，隸屬于4科四屬；東城區(qū)有行道樹7種，隸屬于6科6屬；西城區(qū)，調(diào)查顯示只有毛白楊、國(guó)槐和銀杏3種。

新城區(qū)行道樹有21種，隸屬于13科16屬，老城區(qū)有行道樹7種，隸屬于6科6屬。新城區(qū)所用的行道樹種類高于老城區(qū)，二者接近3∶ 1。

在樹種構(gòu)成上，老城區(qū)主要以國(guó)槐、銀杏等中生、慢生樹種為主，新城區(qū)則除了應(yīng)用中生、慢生樹種以外，還采用了一定數(shù)量的毛白楊、臭椿、一球懸鈴木等速生樹種。

2.2.2 城區(qū)尺度行道樹多樣性結(jié)構(gòu)分析

Simpon’s diversity index體現(xiàn)是行道樹的物種豐富度，在物種豐富度上朝陽(yáng)區(qū)與海淀區(qū)＞豐臺(tái)區(qū)＞東城區(qū)＞石景山區(qū)＞西城區(qū)；Shannon-Weiner index反應(yīng)的是行道樹分布均勻度，數(shù)值顯示朝陽(yáng)區(qū)＞海淀區(qū)＞豐臺(tái)區(qū)＞東城區(qū)＞石景山區(qū)＞西城區(qū)（見(jiàn)表3）?？傮w上，無(wú)論從物種豐富度還是物種均勻度，新城區(qū)要好于老城區(qū)。石景山區(qū)由于五環(huán)內(nèi)面積小，調(diào)查樣點(diǎn)少，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定的誤差。

表3 區(qū)域行道樹多樣性指數(shù)Table 3Diversity index of street trees in different districts in Beijing

2.2.3 城區(qū)尺度行道樹規(guī)格結(jié)構(gòu)分析

城六區(qū)行道樹徑階結(jié)構(gòu)分布，總體上新城區(qū)行道樹胸徑較老城區(qū)偏?。ㄒ?jiàn)圖4）。

圖3 區(qū)域行道樹胸徑分布趨勢(shì)Fig. 3Distribution of DBH of street trees in 6 districts in Beijing

圖4 區(qū)域行道樹樹高分布趨勢(shì)Fig. 4Distribution of height of street trees in 6 districts in Beijing

朝陽(yáng)、海淀、豐臺(tái)、石景山等新城區(qū)，行道樹進(jìn)行了大量的更新替換，整體行道樹的胸徑大都處于15 cm以下。豐臺(tái)區(qū)在綠化初始時(shí)采用了較大數(shù)量的速生樹種毛白楊，胸徑大于45 cm行道樹占有一定比例。

在樹木高度方面，新老城區(qū)實(shí)際差異并不顯著，但在豐臺(tái)區(qū)，由于在綠化的時(shí)候采用了一定數(shù)量的速生樹種，總體上來(lái)說(shuō)樹木平均高度分布良好，并且12.64%的行道樹樹高高于15 m。在西城區(qū)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)無(wú)行道樹樹高大于15 m，大多集中在6～15 m，這與此前胸徑大于45 cm以上的行道樹缺失相互映證，反映出了西城區(qū)作為一個(gè)老城區(qū)，大樹保護(hù)力度不夠，大齡樹木消失嚴(yán)重。

2.2.4 城區(qū)尺度行道樹季相結(jié)構(gòu)分析

朝陽(yáng)區(qū)、海淀區(qū)以及豐臺(tái)區(qū)具有一定應(yīng)用頻度春季季相樹種，較老城區(qū)景觀效果更為豐富。

東城區(qū)和海淀區(qū)，觀賞時(shí)期為秋季的行道樹應(yīng)用頻度高于觀賞期為其他季節(jié)的行道樹。

圖5 區(qū)域行道樹季相結(jié)構(gòu)分布Fig.5Distribution of seasonal phenomena of street trees in different districts in Beijing

在所有的城區(qū)中，以朝陽(yáng)區(qū)的行道樹的季相結(jié)構(gòu)最為合理，一方面在各個(gè)季節(jié)上季相景觀分布較為均勻，保證隨著季節(jié)的變化，行道樹都能呈現(xiàn)不同的景觀效果；一方面觀花和觀葉樹種較其他城區(qū)種類多，豐富了行道樹景觀多樣性。

3 結(jié)論與討論

3.1 北京市中心城區(qū)行道樹常綠樹木應(yīng)用頻度小，樹種分布不均勻

北京市中心城區(qū)行道樹（喬木）總數(shù)21種（含變種）隸屬于13科17屬，常綠樹木應(yīng)用較少，同時(shí)樹種豐富度較好但分布不均勻。

根據(jù)李海梅等[19]對(duì)于沈陽(yáng)市行道樹應(yīng)用頻度的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)在沈陽(yáng)市常綠樹與落葉樹應(yīng)用頻度的比例我1∶16。沈陽(yáng)市緯度較北京市高，但在常綠樹的應(yīng)用頻度上卻較北京市大，因此北京市在常綠行道樹的推廣以及應(yīng)用方面還有待提高。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中心城區(qū)行道樹中國(guó)槐，毛白楊等應(yīng)用頻度過(guò)大，與Clark[20-22]對(duì)于維護(hù)城市森林生態(tài)安全穩(wěn)定所提出的10%種群數(shù)量理論相違背，總體欠缺科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)。物種分布不均勻致使行道樹自身對(duì)于周遭環(huán)境的變化比較敏感，同時(shí)對(duì)于外界不良干擾的抵抗能力減弱。當(dāng)某一應(yīng)用頻度較高樹種突然發(fā)生大規(guī)模衰亡時(shí)，不論是對(duì)城市行道樹結(jié)構(gòu)還是對(duì)城市景觀都會(huì)產(chǎn)生巨大的不良影響，而想要對(duì)此進(jìn)行一定的修復(fù)，則需要較長(zhǎng)時(shí)間。

北京市行道樹雖然在豐富度上尚可，但是在種類上還有一定的提升空間，進(jìn)而豐富行道樹景觀效果。一方面，在進(jìn)行街道綠化時(shí)，常綠與落葉樹種二者比例控制在1∶3為最佳，加大常綠植物的使用頻率及種類；一方面可以充分利用在北京能夠良好生長(zhǎng)的其它落葉喬木，例如杜仲Eucommia ulmoides、黃金樹Catalpa speciosa、梧桐Firmiana simplex、栓皮櫟Quercus variabilis等，用豐富的植物創(chuàng)造出形式更為多變、生態(tài)結(jié)構(gòu)更為安全的行道樹景觀。

3.2 北京市中心城區(qū)內(nèi)行道樹規(guī)格結(jié)構(gòu)合理，但應(yīng)注意大齡樹木保護(hù)以及后期更新替換

城市總體行道樹徑階結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)金字塔增長(zhǎng)模式，而大部分行道樹樹高則處于6～15 m的區(qū)間。中心城區(qū)的行道樹規(guī)格構(gòu)成合理，既保證了一定的景觀效果，也保證了景觀效果的可持續(xù)性。

很多地區(qū)行道樹都進(jìn)行了一定的替換與更新，使得行道樹規(guī)格結(jié)構(gòu)更為科學(xué)，相應(yīng)綠化效果也會(huì)隨著年份增加而逐步提高。在進(jìn)行更新的時(shí)候，對(duì)于綠化初期使用慢生樹種與速生樹種相結(jié)合模式的街道，在景觀成熟后應(yīng)注意逐漸將衰老的速生樹種進(jìn)行替換。

部分老城區(qū)，大齡樹木出現(xiàn)了一定的缺失，值得引起一定的警惕。大齡樹木是歷史的見(jiàn)證者，同時(shí)在景觀效果上有著幼齡樹木無(wú)法替代的效果，所以對(duì)樹齡較大行道樹的科學(xué)保護(hù)，也應(yīng)該日益得到重視。

3.3 北京市不同城區(qū)行道樹樹種構(gòu)成、規(guī)格組成有一定差距

老城區(qū)（東城區(qū)和西城區(qū)）有行道樹7種，隸屬于6科6屬，新城區(qū)（朝陽(yáng)區(qū)，海淀區(qū)，石景山和豐臺(tái)區(qū)）則有行道樹20種，隸屬于13科16屬。

在多樣性構(gòu)成上，新城區(qū)較老城區(qū)顯然更具優(yōu)勢(shì)。新城區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，道路綠化一方面可以引入大量新型優(yōu)良行道樹，一方面較少像老城區(qū)一樣考慮古木遺留問(wèn)題，所以在樹種結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，分布上亦比較均勻。

老城區(qū)的行道樹多為長(zhǎng)壽樹種，而新城區(qū)的行道樹多是伴隨城區(qū)開(kāi)發(fā)新近移栽，在胸徑上老城區(qū)明顯高于新城區(qū)。由于新城區(qū)在綠化時(shí)采用了速生與慢生樹種相結(jié)合的模式，彌補(bǔ)了景觀效果的不足，故二者在樹高方面差異不明顯。

3.4 北京市中心城區(qū)季相變化明顯的行道樹種類偏少，季相結(jié)構(gòu)方分布不均，影響城市街頭的景觀風(fēng)貌

城區(qū)內(nèi)夏季觀花的行道樹以國(guó)槐為主，這一點(diǎn)對(duì)于夏季行道樹景觀的豐富度有一定的負(fù)面影響，可以推廣黃金樹等夏季開(kāi)花樹種的應(yīng)用，增加夏季景觀的多樣性，同時(shí)提高行道樹體系的生態(tài)安全穩(wěn)定性。調(diào)查范圍內(nèi)，雖然秋色葉樹種較多，但秋色葉大都以黃色為主，較為單調(diào)，可以考慮加強(qiáng)元寶楓等樹形優(yōu)美、秋色葉為橙紅色系的樹種的應(yīng)用，豐富城區(qū)內(nèi)秋天的色彩。

季相結(jié)構(gòu)方面，中心城區(qū)行道樹季相變化以夏秋為主，但在春季景觀上較薄弱?？蛇m當(dāng)將臭椿等春色葉樹種和毛泡桐等春花樹種加以推廣，從而加強(qiáng)春季的行道樹季相景觀。

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Study on structure of street trees in central districts of Beijing

ZHANG Nana, DONG Lia,b, HAO Pei-yaoa, YAN Haia, WANG Kuoa, LUO Yanga
(a. College of Landscape Architecture; b. National Engineering Research Center for Floriculture, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Through stratif i ed random sampling to the 142 transects, the structure of street trees in central districts of Beijing, differences in species composition, application frequency, diversity index，structure of DBH(Diameter at breast height)，composition of the tree height and aspection characters were investigated. The results show that the street trees in central districts can be classif i ed in 21 kinds of 13 families, the ratio between deciduous and evergreen trees was 24︰1; the street trees possessed comparatively high species richness,but didn’t evenly distributed; the old districts had a lower diversity compared to the new districts; the distribution of DBH structureof the street trees in old district was relatively larger and the new district was smaller; the composition of the tree height between them had no signif i cant difference; Taking account of seasonal phenomena structure, the street trees in the central districts displayed mainly with summer aspection and fall aspection and the spring landscape appeared relatively weak. These results highlight the needs to introduce new varieties of street trees, and to select an appropriate and diverse mix of deciduous and evergreen tree species for new planting.

street trees; species composition; diversity index; specif i cation; seasonal phenomena

S731.2

A

1673-923X(2014)05-0101-06

2014-03-10

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD07B09）；北京奧林匹克森林公司生態(tài)規(guī)劃研究項(xiàng)目

張楠（1989-），男，陜西安康人，碩士研究生，主要研究方向：從事領(lǐng)域園林植物應(yīng)用與園林生態(tài)

董麗（1965-），女，北京人，教授，博士，主要研究方向?yàn)橹参锞坝^規(guī)劃與設(shè)計(jì)

[本文編校：吳毅]