山西運城綠地草本植物組成沿面積變化規(guī)律及其與環(huán)境特征的相關(guān)性

王松 王君 薄偉 康紅梅 王晉

摘要：為了了解運城綠地園林草本植物的組成、沿面積變化規(guī)律及其與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系，用實地調(diào)查法分析草本種間關(guān)聯(lián)性及種類隨綠地面積的變化規(guī)律，用CCA分析法測得植物分布和環(huán)境特征間關(guān)系數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：樣地共記錄草本植物22種12科19屬，幾乎全部種對都存在一定程度的相關(guān)關(guān)系；優(yōu)勢科為百合科（Liliaceae）；優(yōu)勢屬為鳶尾屬（Iris）和萱草屬（Hemerocallis）；優(yōu)勢種為萱草（Hemerocallis fulva）、藍蝴蝶（Iris tectorum）等，其中藍蝴蝶重要值最高；綠地草本植物種數(shù)隨面積增加呈“低—高—低”的拋物線型分布模式，在面積16.40 hm2樣地種數(shù)最大，而樣地面積和景觀類型則對蘆葦、大麗花等草本植物的分布影響較大。調(diào)查樣方面積應(yīng)設(shè)置在20 hm2以上。在4個環(huán)境特征中，周邊環(huán)境、景觀類型與草本植物分布存在較強的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：運城市；草本植物；綠地面積；環(huán)境特征；相關(guān)性

中圖分類號：S688文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0096

The Variation Regularity of Composition of Herbaceous Plants Along Green Space and Its Correlation with Environmental Characteristics in Yuncheng City Wang Song1， Wang Jun2， Bo Wei1， Kang Hongmei1， Wang Jin1

（1College of Horticulture， Shanxi Agricultural University （Institute of Horticulture， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Taiyuan 030031， Shanxi， China；2Taiyuan Zoo， Taiyuan 030009， Shanxi， China）

Abstract： The study aims to understand the composition and the variation of composition of herbaceous plants along green space and their correlation with environmental impact factors in Yuncheng City. The interspecific correlation and variation rule of the composition of herbaceous plants along green space were analyzed on the basis of field investigation， and data of the relationship between plant distribution and environmental characteristics were studied by canonical correspondence analysis. The results showed that 22 herbaceous plants were found， belonging to 12 families and 19 genera. Almost all species pairs had a certain degree of correlation. Liliaceae was the dominant family， and Iris and Hemerocallis were the dominant genus. Hemerocallis fulva and Iris tectorum， etc. were the dominant species， especially Iris tectorum had the highest important value. The number of herbaceous plant species showed a para-curve distribution mode of“l(fā)ow-highlow”with the increase of green space， and was the highest at green space of 16.40 hm2. The area and landscape type of sample plots had great influence on the distribution of Phragmites communis and Dahlia pinnata. The sample area should be set at least 20 hm2. At last， it was found that among the four environmental characteristics， the surrounding environment and the landscape type were strongly correlated with the distribution of herbaceous plants.

Keywords：YunchengCity；HerbaceousPlants；GreenSpace；EnvironmentalCharacteristics；CorrelationAnalysis

0引言

隨著城鎮(zhèn)化進程的快速推進，加快生態(tài)建設(shè)，拓展綠色宜人的生態(tài)空間已成為各個城市綠化建設(shè)的新目標，草本植物作為有效覆蓋地面的低矮植物，因其具有生長速度快、繁殖能力強、種植范圍廣、養(yǎng)護管理粗放等特點[1-3]，已成為塑造園林景觀、建設(shè)生態(tài)城市的重要植物素材之一。

自然群落中，植物的生存、分布與環(huán)境息息相關(guān)，不同生境（溫度、水分、海拔和光照等）植物聚生的種類可能不同[4-7]。而在城市綠地建設(shè)中，設(shè)計師通常會根據(jù)綠地特征，以人工群落代替自然群落來營造園林景觀，使植物物種多樣性還易受到樣地面積、景觀類型等因素的影響?，F(xiàn)今，有關(guān)草本植物與環(huán)境特征之間關(guān)系的研究已開展較多。葛兆軒等[8]研究表明，土壤含水量、土壤有機質(zhì)和坡向?qū)Σ荼局参镂锓N多樣性的影響較大。任斌斌等[9]通過分析綠道特征與植物物種多樣性的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)綠道類型和綠道寬度是對北京城市綠道草本植物多樣性最具影響力的環(huán)境特征。

運城市作為山西省十佳魅力城市，在園林綠地規(guī)劃中已開始借鑒一線城市的綠化模式，綠地面積大幅增加，這在一定程度上促進了城市人與自然的和諧發(fā)展。近年來，運城市正處于積極向國家園林城市邁進的關(guān)鍵時期，開展草本植物應(yīng)用現(xiàn)狀分析，對運城創(chuàng)建國家園林城市、打造生態(tài)宜居家園具有重要意義。目前，關(guān)于運城綠地的植物調(diào)查研究已有一些報道，主要集中在彩葉植物、行道樹[10-12]以及鹽湖周邊植物[13]，國道、省道景觀植物[14]亦有評價分析。但對運城市鹽湖區(qū)園林綠地所應(yīng)用的草本組成、種間關(guān)聯(lián)性及其與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系等問題很少涉及。

為此，本研究在對運城市15個綠地的園林草本植物實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析該地區(qū)草本種間關(guān)聯(lián)性及種類隨綠地面積的變化規(guī)律，并對其與環(huán)境特征的相互關(guān)系進行研究，以期了解運城綠地草本植物的組成、找到影響植物分布的主要環(huán)境特征，為改善運城市生態(tài)園林景觀提供參考依據(jù)。

1材料和方法

1.1研究區(qū)概況

運城位于東經(jīng)110°15′—112°04′，北緯34°35′—35°49′，總面積13968 km2，海拔350～400 m，地處暖溫帶大陸性半干旱季風氣候區(qū)，年均降水量約530 mm，全年雨量集中在夏秋季，約占全年的70%左右。全年最低、最高溫分別出現(xiàn)在1月（均溫-2.2℃）和7月（均溫27.4℃），為冬季干燥、寒冷，夏季炎熱，光能豐富的城市[15]。

1.2研究方法

于2019年5—6月，在運城鹽湖區(qū)，按樣地面積劃分樣地，并對居住區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、公園等不同樣地類型分別編號為A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N和O，調(diào)查面積共計177.33 hm2（表1）。采用實地面積調(diào)查，對15個樣地中的所有園林草本植物進行調(diào)查分析[16]。記錄數(shù)據(jù)包括：樣地面積、位置、草本植物種類、數(shù)量和蓋度等。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和SigmaPlot 12.5軟件對調(diào)研數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、作圖。種間Spearman相關(guān)分析采用李軍玲[17]的方法。依據(jù)文獻[18]計算草本重要值，具體公式為：

參照文獻[19]對科屬種-面積曲線進行擬合。在CANOCO 5.0中運用典范對應(yīng)分析方法（CCA）對草本植物分布與環(huán)境特征（樣地面積、位置、景觀類型和周邊環(huán)境）（表2）間的關(guān)系進行數(shù)據(jù)處理分析。

2結(jié)果與分析

2.1運城市草本植物資源組成

通過實地調(diào)查，運城市園林綠地共有草本植物22種，隸屬12科19屬（表3）。其中，菊科（Asteraceae）、鳶尾科（Iridaceae）以及鳶尾屬（Iris）、景天屬（Sedum）包含種類較多，分別為4種、3種和3種、2種；石竹科（Caryophyllaceae）、芍藥科（Paeoniaceae）、美人蕉科（Cannaceae）等單種科亦有5科，占總科數(shù)的41.67%。

由表4可知：在草本植物相對蓋度排名前4位的科中，鳶尾科（Iridaceae）的相對蓋度最大，其后依次為百合科（Liliaceae）、禾本科（Gramineae），這3科的相對蓋度共計45.46%。由表4還可以看出：在草本植物相對蓋度排名前4位的屬中，最重要的為鳶尾屬（Iris）和萱草屬（Hemerocallis），這2屬的相對蓋度總計31.50%，其中鳶尾屬的相對蓋度最高，達到20.03%。

由表5可見：在草本植物中，優(yōu)勢種包括萱草（Hemerocallis fulva）、八寶景天（Sedum spectabile）、藍蝴蝶（Iris tectorum）和蜀葵（Althaea rosea）等，其中藍蝴蝶的重要值最高（0.153），在群落中具有明顯的優(yōu)勢地位。

2.2運城市草本植物種間關(guān)聯(lián)分析

從圖1可知，運城地區(qū)草本植物間有著一定的相關(guān)關(guān)系。Spearman相關(guān)分析結(jié)果中有10個種對呈極顯著相關(guān)，21個種對呈顯著相關(guān)，它們占所有種對的13.4%，200個種對為不顯著相關(guān)，占到總對數(shù)的86.6%。

2.3運城市草本植物種類與面積的相關(guān)性

對運城不同樣地中草本植物科數(shù)、屬數(shù)和種數(shù)與面積的相關(guān)性進行分析，結(jié)果見圖2。結(jié)果顯示：運城面積30 hm2以下樣地的草本植物科數(shù)、屬數(shù)和種數(shù)隨面積升高均呈“低—高—低”的分布趨勢，在面積 16.40 hm2樣地數(shù)值最大，當面積大于20 hm2時，種數(shù)略有降低且趨于穩(wěn)定。從相關(guān)系數(shù)來看，科數(shù)、屬數(shù)與面積相關(guān)性較?。≒>0.05，r=0.486），種數(shù)與面積表現(xiàn)為顯著相關(guān)（P<0.05，r=0.518*），表明面積對運城草本種類分布影響顯著。

2.4運城市草本植物分布與環(huán)境特征的相關(guān)性

對15個樣地環(huán)境特征和22種草本植物分布進行典范對應(yīng)分析（CCA），得到樣地物種和環(huán)境特征間的關(guān)系（圖3）。其中前2個排序軸特征值、相關(guān)系數(shù)分別為：0.534、0.410和0.942、0.939，表明排序可以較好地反映草本種類分布與環(huán)境間的關(guān)系。在植物與環(huán)境特征之間的關(guān)系中，第1軸由左到右表示景觀類型、城市干道寬度和樣地面積減小的變化趨勢。第2軸從下到上表示周邊生活類場所增加的變化趨勢。其中，樣地周邊環(huán)境、景觀類型對草本植物的分布都有顯著影響。

3討論

調(diào)查結(jié)果表明，運城園林綠地草本植物共計12科、19屬、22種。群落中優(yōu)勢科為百合科、禾本科、鳶尾科和錦葵科，占有重要地位的屬為鳶尾屬和萱草屬。這一研究結(jié)果與高志英等[20]前期調(diào)查運城園林草本植物得出的研究結(jié)論相似，即禾本科在園林草本中占據(jù)比例較高，錦葵科、鳶尾科也有較多應(yīng)用。重要值體現(xiàn)了群落中不同物種的相對重要性，其數(shù)值大小可反映植物在群落中的地位[21]。藍蝴蝶作為群落中應(yīng)用面積最大的宿根草本，被廣泛應(yīng)用于花壇、花境，片植、叢植點綴于大片綠地草坪中，以較大的重要值成為樣方內(nèi)的絕對優(yōu)勢種，但有關(guān)交通綠地、廣場綠地和防護綠地植物多樣性及其優(yōu)勢植物種類仍有待進一步研究。

從種間關(guān)聯(lián)分析結(jié)果看，雖然樣地中多數(shù)草本種對的關(guān)聯(lián)性并未達到顯著水平（P>0.05），但幾乎全部種對均具有不同程度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，原因是植物群落是城市生物多樣性的基本保障[22-23]，因此，在園林造景中，設(shè)計師為豐富植物群落層次，確保創(chuàng)造的植物景觀更加立體飽滿，植物群落的生態(tài)效益更加明顯，通常將形態(tài)色調(diào)搭配協(xié)調(diào)、生態(tài)功能互補的草本種類成片栽植，使植物群落關(guān)系相對穩(wěn)定和生境豐度相對完善[24-29]。這一結(jié)果與李軍玲等[14]對草本植物優(yōu)勢種種間關(guān)聯(lián)性的報道相似，后者研究中所有種對都表現(xiàn)出了一定的相關(guān)關(guān)系，其中有122個種對呈顯著相關(guān)，占所有種對的25%。關(guān)聯(lián)結(jié)果較高的種對為美人蕉和大麗花、臥莖景天和玉簪，表明種對中的2種植物被高頻率搭配于各樣地的植物景觀，意味著它們相比其他草本組合更能營造出具有層次感、觀賞性的空間效果，這在太原[13]、大同[30]等山西省內(nèi)主要城市的綠地建設(shè)中也有體現(xiàn)。由此可見，在城市綠地群落中，草本植物的關(guān)聯(lián)性越強，其相互搭配構(gòu)成的景觀效果越好。

種-面積關(guān)系是生物多樣性尺度轉(zhuǎn)換的重要依據(jù)，常被用于反映某一范圍內(nèi)的物種多樣性[31]。有學(xué)者認為，利用種-面積曲線來預(yù)測實際的物種數(shù)似乎不具備可行性，但預(yù)估值仍能作為反映植物種類數(shù)量的相對指標[16]。本研究中，種與面積呈顯著相關(guān)（P<0.01），但從該群落擬合的種-面積曲線方程得到的預(yù)期值和實測值仍有一定差距，這是由于個別小面積綠地也配置了較多植物種類所致，因此計算得到的數(shù)值僅可為預(yù)測草本應(yīng)用種數(shù)提供參考。這與要元媛關(guān)于種-面積模型不能準確預(yù)估實際物種數(shù)的觀點一致[16]。還有研究表明，通過計算種-面積關(guān)系曲線拐點處的樣方面積可確定調(diào)查樣方的大小[32]。本研究結(jié)果顯示：在運城綠地草本植物群落中，隨樣方面積的增大，物種數(shù)量呈“低-高-低”的分布趨勢，樣方面積達到20 hm2后，物種數(shù)量略有下降且趨于平穩(wěn)。由此可見，在調(diào)查運城綠地草本植物時，樣方面積至少應(yīng)設(shè)置在20 hm2以上，以確保得到的數(shù)據(jù)較為準確。但在調(diào)查樣方面積低于20 hm2園林綠地時，能夠代表樣地植物多樣性的面積選擇，仍值得進一步研究。

典范對應(yīng)分析（CCA）作為分析植物群落生態(tài)關(guān)系的重要手段，能夠解釋植物分布與環(huán)境特征的因果關(guān)系[33]。本文的研究結(jié)果表明，樣地面積和景觀類型對蘆葦（Phragmites communis，13）的分布影響較大，原因主要是作為水生或濕生高大禾草，蘆葦多見于景觀類型豐富的大型園林綠地。而臥莖景天（Sedum sarmentosum，14）、玉簪（Hosta plantaginea，15）、香蒲（Typha orientalis，16）和美人蕉（Canna indica，11）、松果菊（Echinacea purpure，19）、石竹（Dianthus chinensis，20）、鼠尾草（Salvia japonica，21）、菊花（Dendranthema morifolium，22）的位置相近，甚至存在重合，說明這幾種植物常在樣地中搭配使用，這與草本種間關(guān)聯(lián)分析結(jié)果一致，相互印證也證實了結(jié)論的可靠性。

4結(jié)論

運城綠地共記錄草本植物22種12科19屬，優(yōu)勢科、優(yōu)勢屬分別為百合科（Liliaceae）、鳶尾屬（Iris）和萱草屬（Hemerocallis）。其中，藍蝴蝶（Iris tectorum）作為樣方內(nèi)的絕對優(yōu)勢種，被廣泛應(yīng)用于園林綠地草坪當中。在城市綠地群落中，草本植物的關(guān)聯(lián)性與其搭配構(gòu)成的景觀效果成正相關(guān)。在4個環(huán)境特征中，周邊環(huán)境、景觀類型與草本植物分布存在較強的相關(guān)性，而樣地面積和景觀類型對蘆葦、大麗花等草本植物的分布影響較大。由于樣方面積達到20 hm2后，調(diào)查植物種類趨于平穩(wěn)。因此，為了得到較為準確的調(diào)查數(shù)據(jù)，樣方面積應(yīng)設(shè)置在20 hm2以上。

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