太原城市生態(tài)廊道草本植被調(diào)查及其分布格局分析

崔虎亮　高靜　徐強(qiáng)

摘要：對(duì)太原市河流生態(tài)廊道和道路生態(tài)廊道的草本植被進(jìn)行調(diào)查，分析其植物種類構(gòu)成和分布格局，探討城市生態(tài)廊道植物多樣性及景觀效益。結(jié)果表明，太原城市生態(tài)廊道草本植物有174種，隸屬于41科20屬，其中鄉(xiāng)土植物107種，所占比例61.49%;外來植物48種，所占比例27.59%;入侵植物19種，所占比例10.92%。相關(guān)分析表明，距離城市中心越遠(yuǎn)，調(diào)查樣點(diǎn)草本植物多樣性越高，可見城市化進(jìn)程降低了城市生態(tài)廊道的植物豐富度。總體來看，道路生態(tài)廊道草本植被多樣性高于河流生態(tài)廊道。不同廊道中入侵種占比的分布規(guī)律并不一致，河流生態(tài)廊道入侵種比例隨著城市中心距離的增加而增加;而道路生態(tài)廊道恰恰相反，距城市中心越近，入侵種占比反而越大。

關(guān)鍵詞：生態(tài)廊道;草本植被;種類構(gòu)成;分布格局;太原市

中圖分類號(hào)：S688

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-2641（2021）05-0086-05

收稿日期： 2021-04-02

修回日期：2021-05-01

Abstract： This paper carried out a research on the species composition and distribution pattern of herb in Taiyuan urban ecological corridors， in order to investigate the plant diversity and landscape effects of urban ecological corridors. As results， a total of 174 species of herb， belonging to 20 genera and 41 families， were concerned in ecological corridors， including 107 species of indigenous plants， 48 species of alien plants and 19 species of invasive plants， accounting for 61.49%， 27.59% and 10.92%， respectively. The correlation analysis showed that the farther the survey site is from the city center， the higher the diversity of herb. Thus， urbanization decreases herb richness. In the investigation， the road ecological corridors always showed higher plant diversity than river ecological corridors. In addition， the invasive plants showed different distribution patterns in the two different ecological corridors. The ratio of invasive plants showed direct proportion to urban center distance in river ecological corridors， while showed inverse proportion in road ecological corridors.

Key words： Ecological corridor; Herb; Species composition; Distribution pattern; Taiyuan

山西省太原市古稱晉陽或并州，有2 500年建城史，其在北宋和明初的建設(shè)，尤其是在明代被作為九邊重鎮(zhèn)之首，奠定了太原日后城市發(fā)展的總體形態(tài)特征，使其逐步成為我國北方區(qū)域政治中心和經(jīng)濟(jì)中心[1]。太原位于晉中盆地北端，東、西、北三面環(huán)山，汾河穿城而過，形成了“一水中分，三山環(huán)抱，九水環(huán)繞”的河谷地貌。但長期以來的重工業(yè)粗放發(fā)展，使太原市成為地質(zhì)災(zāi)害和空氣污染的敏感區(qū)域，生態(tài)環(huán)境總體較為脆弱[2～4]。近年來，太原市各級(jí)政府積極改善城市生態(tài)環(huán)境，取得明顯成效。至2010年，太原市被國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部命名為國家園林城市，繞城高速范圍內(nèi)約186 km2的建成區(qū)綠化覆蓋率達(dá)到42.73%，人均綠地面積12.39 m2。2018年，太原市初步建成了“一軸雙區(qū)三楔多廊多園”的城市綠地系統(tǒng)。王云才[5]針對(duì)太原城市生態(tài)修復(fù)實(shí)例，結(jié)合太原城市“山-水”關(guān)系，認(rèn)為建立自然過程主導(dǎo)的城市生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)框架和路徑是主要的城市景觀低影響營造策略，并提出“水綠共舉，復(fù)綠養(yǎng)水，水綠孕城”的系統(tǒng)理念。由此可見，城市生態(tài)廊道在太原城市生態(tài)修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。

城市生態(tài)廊道是以植物為主體，植被覆蓋度良好的線性或帶狀生態(tài)學(xué)要素，在保護(hù)生物多樣性、過濾污染物、防止水土流失、防風(fēng)固沙、排蓄洪水等方面具有重要作用[6]。而廊道的生物多樣性保護(hù)也成為生態(tài)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一[7]?；凇鞍邏K—廊道—基底”的生態(tài)學(xué)理論，生態(tài)廊道對(duì)于促進(jìn)斑塊之間物種的交流，維持物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要的意義[8～9]。城市廊道演化過程中發(fā)現(xiàn)，生態(tài)廊道對(duì)于完善城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)人與自然和諧，改善城市環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)城市生態(tài)安全具有不可替代的作用[10]。

長期以來，有關(guān)生態(tài)廊道內(nèi)部動(dòng)植物多樣性，特別是植物的多樣性及其分布影響等方面的相關(guān)研究較少。植物是人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要載體，是形成城市肌理的主要角色[11]，而生態(tài)廊道的植物多樣性及其分布格局直接影響城市景觀異質(zhì)性及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。本研究針對(duì)太原市道路生態(tài)廊道和河流生態(tài)廊道的草本植物種類和數(shù)量進(jìn)行調(diào)查并分析其分布格局，研究太原城市化進(jìn)程對(duì)其城市綠地生態(tài)廊道植被構(gòu)成的影響，同時(shí)為揭示城市生態(tài)廊道景觀格局和功能效益，探索河谷型城市的生態(tài)廊道發(fā)展規(guī)律提供參考依據(jù)。

1研究背景

1.1研究區(qū)概況

太原市地處華北平原西面的黃土高原，位于晉中盆地北緣（111°30～113°09 E， 37°27～38°25 N），總面積約6 999 km2，東、西、北三面環(huán)山，中部和南部為河流沖積平原，汾河從北向南流過。太原屬于北溫帶大陸性氣候，四季分明，雨季集中于6—9月，年均氣溫9.5℃，年均降雨量456 mm，年均無霜期202 d。

1.2研究方法

本研究于2020年6—8月進(jìn)行，參照太原市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃，對(duì)太原城市生態(tài)廊道植被種類構(gòu)成進(jìn)行抽樣調(diào)查，研究范圍為太原繞城高速以內(nèi)（圖1），對(duì)寬度大于12 m的生態(tài)廊道進(jìn)行隨機(jī)樣點(diǎn)布置，每個(gè)樣點(diǎn)設(shè)定1 m×1 m樣方5個(gè)，作為重復(fù)。最終布置樣點(diǎn)78個(gè)，其中道路生態(tài)廊道64個(gè)，河流生態(tài)廊道14個(gè)。由于太原城市總體沿汾河南北向帶狀分布，城市中心區(qū)域幾經(jīng)變遷，因此本研究以當(dāng)前太原城市中心區(qū)域迎澤大街為基礎(chǔ)，設(shè)定迎澤大橋（d1）和五一廣場（d2）兩個(gè)城市中心點(diǎn)，利用地圖軟件計(jì)算不同樣點(diǎn)與兩個(gè)城市中心的距離。

對(duì)樣點(diǎn)中的植物進(jìn)行實(shí)地識(shí)別并統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，無法現(xiàn)場識(shí)別的植物則采集標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室后，參照《中國植物志》和《山西植物志》進(jìn)行研判;對(duì)鄉(xiāng)土植物、外來植物和入侵植物的界定參照《中國植物志》《山西植物志》及中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫①進(jìn)行綜合判斷。

1.3數(shù)據(jù)處理

調(diào)查指標(biāo)包括物種頻度（F）、物種相對(duì)多度（Pi）、物種豐富度指數(shù)（R）、物種Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）和物種均勻度指數(shù)（Jsw）。各指標(biāo)計(jì)算方法參照前人文獻(xiàn)[12～14]。

2結(jié)果與分析

2.1太原市生態(tài)廊道草本植被組成

本研究參照恩格勒系統(tǒng)，最終調(diào)查記錄的草本植物共有174種，隸屬于41科20屬，其中鄉(xiāng)土植物107種，占比61.49%;外來植物48種，占比27.59%;入侵植物19種，占比10.92%。統(tǒng)計(jì)草本植物頻度（表1）發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)土植物中頻度最高的是狗尾草，其次為藜;外來植物中頻度排前二的是如意草和苜蓿;入侵植物中頻度最高的是苦苣菜。由此可知，太原城市生態(tài)廊道中鄉(xiāng)土植物狗尾草和藜的分布范圍最廣。

草地早熟禾雖然分布范圍不廣，但是在草坪中大量使用，因此相對(duì)多度最高，達(dá)66.37%;結(jié)縷草Zoysia japonica作為外來植物也是草坪草常見植物，因此相對(duì)多度也比較高，達(dá)7.42%。在入侵植物中，相對(duì)多度排序最高的是斑地錦，達(dá)0.73%，筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)該植物在草坪生境中出現(xiàn)頻率較高，而太原城市生態(tài)廊道中人工草坪占比較大，因此該植物相對(duì)多度較高。

2.1.1河流生態(tài)廊道草本植被組成

在河流廊道調(diào)查記錄的草本植物共有75種，隸屬于27科61屬，Shannon多樣性指數(shù)1.29，其中鄉(xiāng)土植物46種，占比例61.33%;外來植物20種，占比26.67%;入侵植物9種，占比12%。在河流廊道中分布頻度最高的是鄉(xiāng)土植物蒲公英，頻度達(dá)14.10%，其次為入侵植物斑地錦和鄉(xiāng)土植物草地早熟禾，頻度均為12.82%（表2）;相對(duì)多度最高的是鄉(xiāng)土植物草地早熟禾，達(dá)26.46%，其次為外來植物結(jié)縷草，達(dá)7.42%（表3）?？梢钥闯?，河流廊道中大量使用草坪草，沿岸綠地人工痕跡較為明顯，而入侵植物斑地錦和鄉(xiāng)土植物天藍(lán)苜蓿在草坪生境中分布范圍較廣，屬于草坪草伴生植物。

本調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有9種植物僅在河流廊道樣點(diǎn)中有分布，分別為田旋花、山萵苣Lactuca sibirica、獨(dú)行菜Lepidium apetalum、長葉車前Plantago lanceolata、林蔭鼠尾草Salvia nemorosa、紅車軸草Trifolium pratense、野青茅Deyeuxia pyramidalis、輪葉景天Sedum chauveaudii和麥藍(lán)菜Gypsophila vaccaria，其中林蔭鼠尾草、輪葉景天和麥藍(lán)菜是常見的栽培花卉植物，而其余6種植物均為濕地生境自生植物。

2.1.2道路生態(tài)廊道草本植被組成

在道路生態(tài)廊道調(diào)查記錄的草本植物共有165種，隸屬于41科20屬，Shannon多樣性指數(shù)1.91，其中鄉(xiāng)土植物102種，占比61.82%;外來植物46種，占比27.88%;入侵植物17種，占比10.30%。在道路廊道中分布頻度最高的植物為狗尾草、藜和蘿藦，頻度分別達(dá)到74.36%、69.23%和43.59%，均為鄉(xiāng)土植物（表4）。草地早熟禾的相對(duì)多度最高，達(dá)到39.91%（表5），這是由于人工草坪的大量使用，該物種的數(shù)量集中增加。相對(duì)多度較高的鄉(xiāng)土植物狗尾草和外來植物苜蓿均為常見農(nóng)田雜草，往往成為農(nóng)田旁道路邊緣優(yōu)勢種，本調(diào)查設(shè)定的繞城高速周邊樣點(diǎn)中該現(xiàn)象尤為明顯。城市中心存在入侵植物比重增加的現(xiàn)象，外來種如意草和入侵種苦苣菜在城市中心區(qū)域道路廊道中分布逐漸增多。另外費(fèi)菜作為公路護(hù)坡常見種植材料，同樣大量分布于城市主干道周邊綠地。

2.2太原市生態(tài)廊道草本植被分布格局

2.2.1河流生態(tài)廊道草本植被分布格局

相關(guān)分析表明（圖2），本研究設(shè)定的河流生態(tài)廊道調(diào)查樣點(diǎn)與迎澤大橋和五一廣場兩個(gè)城市中心距離的相關(guān)關(guān)系存在一定差異，河流生態(tài)廊道樣點(diǎn)各生態(tài)指標(biāo)與迎澤大橋距離的相關(guān)關(guān)系較為明顯，與五一廣場距離的相關(guān)關(guān)系不明顯。觀察發(fā)現(xiàn)入侵種類占比與迎澤大橋距離呈正比（相關(guān)系數(shù)R2=0.301 8），即距離迎澤大橋越遠(yuǎn)，入侵植物種類所占比例越大;物種豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和物種均勻度指數(shù)與迎澤大橋距離均呈正比，表明距離迎澤大橋越遠(yuǎn)，河流生態(tài)廊道物種多樣性越高。外來植物種類比例與Shannon-Wiener多樣性指數(shù)存在顯著性正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.903 4，表明外來植物的分布直接影響到物種多樣性。

2.2.2道路生態(tài)廊道草本植被分布格局

道路廊道調(diào)查樣點(diǎn)各生態(tài)指標(biāo)與兩個(gè)城市中心距離均存在明顯的相關(guān)關(guān)系（圖3）。研究發(fā)現(xiàn)道路廊道調(diào)查樣點(diǎn)的入侵植物和外來植物種類占比與兩個(gè)城市中心距離呈反比，其中，兩者與迎澤大橋距離相關(guān)系數(shù)（R2）分別為-0.025 7和-0.257 6，與五一廣場距離相關(guān)系數(shù)（R2）分別為-0.068 9和-0.271 9，可見距離市中心越近，入侵植物和外來植物所占比例越大，這一規(guī)律與河流生態(tài)廊道恰恰相反。物種豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和物種均勻度指數(shù)均與城市中心距離呈正比，表明距離市中心越遠(yuǎn)，物種多樣性也越多，這與河流生態(tài)廊道的規(guī)律一致。

3討論

3.1太原城市生態(tài)廊道草本鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用比例

城市建設(shè)對(duì)自然生境的改造必然導(dǎo)致城市植被的物種構(gòu)成產(chǎn)生變化，其中外來植物種類增多和鄉(xiāng)土植物種類減少是較為顯著的問題[13]。陸慶軒[14]認(rèn)為，特定植物區(qū)系內(nèi)自然發(fā)生、生長的植物一般就是該地區(qū)的鄉(xiāng)土植物。鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用對(duì)于維護(hù)植物物種多樣性和生態(tài)安全具有重要作用，因此外來植物的引入需要謹(jǐn)慎?？傮w來看，我國北方城市園林綠地中鄉(xiāng)土植物應(yīng)用比例低于南方城市，如張楠等[12]對(duì)北京市生態(tài)廊道草本種類進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)土植物占比為53.09%～58.16%;趙娟娟等[15]進(jìn)一步對(duì)北京建成區(qū)外來植物種類進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)外來種比例達(dá)到53%;西安市城市綠地群落中鄉(xiāng)土樹種占整體樹種的55.5%[16];石家莊公園綠地以鄉(xiāng)土植物為主體，但引進(jìn)植物種類較為豐富，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明鄉(xiāng)土植物所占比例為54.86%[17];馬杰等[18]以鄭州市16個(gè)綠道為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)得出鄉(xiāng)土植物比例為74.24%;楊敏等[19]應(yīng)用群落生態(tài)學(xué)方法對(duì)南京地區(qū)植物進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)土植物比例達(dá)到68.08%。北方地區(qū)由于適生植物種類相對(duì)較少，城市園林建設(shè)為滿足延長綠期的要求，大量引種南方植物，這導(dǎo)致北方城市本土植物應(yīng)用比例下降，最終導(dǎo)致地帶性植物應(yīng)用嚴(yán)重缺乏，造成景觀同質(zhì)化現(xiàn)象[11]。而過度引種南方植物易增加綠地養(yǎng)護(hù)成本，帶來入侵植物風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生生態(tài)平衡壓力。

本研究中，太原城市生態(tài)廊道草本鄉(xiāng)土植物種類比例達(dá)61.49%，略高于北方主要城市，略低于南方主要城市。鄉(xiāng)土植物是當(dāng)前太原市生態(tài)廊道的應(yīng)用主體，這對(duì)于維系太原城市生態(tài)平衡具有重要作用。鄉(xiāng)土植物的相對(duì)多度同樣較高，但是景觀同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，這歸因于人工草坪在城市重要景觀節(jié)點(diǎn)的大量使用，而人工草坪過于依賴鄉(xiāng)土植物草地早熟禾，如汾河城市中心段兩岸綠地、繞城高速出入口綠地及城市快速路環(huán)島等。此外，城市主干道路大量使用鄉(xiāng)土植物費(fèi)菜，也增加了鄉(xiāng)土植物相對(duì)多度。

河流廊道中鄉(xiāng)土植物相對(duì)多度較小的區(qū)域是北中環(huán)橋下濕地公園和南中環(huán)橋下濕地公園，道路廊道中鄉(xiāng)土植物相對(duì)多度較小的區(qū)域是北部的新蘭路與新城大街交叉區(qū)域。這是由于濕地公園中人工痕跡較少，草坪使用不多，因此外來物種和入侵物種比例較高;而北部新蘭路與新城大街交叉區(qū)域由于城市化建設(shè)中景觀節(jié)點(diǎn)建設(shè)尚未成型，草坪使用同樣較少，植被分布較為單一，外來物種苜蓿通常成為其優(yōu)勢種。

3.2河流與道路生態(tài)廊道草本植被多樣性差異

生態(tài)廊道是城市中以提升環(huán)境品質(zhì)、保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境及野生動(dòng)植物為主要目的的線性空間[10]，生態(tài)廊道對(duì)于維護(hù)生物多樣性、解決城市景觀碎片化具有重要作用[20]。在本研究調(diào)查結(jié)果中，太原市河流生態(tài)廊道的Shannon多樣性指數(shù)為1.29，道路生態(tài)廊道的為1.91，道路生態(tài)廊道的草本植物多樣性高于河流生態(tài)廊道。這是因?yàn)榉诤友匕洞竺娣e使用草地早熟禾，且頻繁地對(duì)人工草坪進(jìn)行除草，削弱了河流廊道的草本植物多樣性。然而太原市9條邊山支河基流小[21]，生態(tài)修復(fù)尚未完善，所有河岸均進(jìn)行了垂直硬化處理，游人無法靠近，河岸帶綠化薄弱，本研究亦未能在邊山支河設(shè)定調(diào)查樣點(diǎn)，因而本研究河流生態(tài)廊道僅針對(duì)汾河設(shè)定調(diào)查樣點(diǎn)，致使?jié)竦匾吧荼局脖坏恼{(diào)查缺少全面性。修晨等[22]針對(duì)北京永定河植物群落進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)人為影響較多的城市段外來種比例為25.5%，明顯高于人為影響較少的山峽段（20.9%）;不過張楠等[12]對(duì)北京市生態(tài)廊道草本植物多樣性進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)北京市河流生態(tài)廊道Shannon多樣性指數(shù)與道路生態(tài)廊道差異不大。關(guān)于兩城市草本植物多樣性結(jié)果的差異，分析認(rèn)為，可能是由于北京城市化水平較高，兩類生態(tài)廊道的人工痕跡明顯，從而兩者多樣性差異較小;而太原中環(huán)以外區(qū)域城市化水平較低，城市道路向外延伸區(qū)域?yàn)檗r(nóng)田，因此道路生態(tài)廊道的植物多樣性更高。

本研究發(fā)現(xiàn)，在河流生態(tài)廊道中，距市中心越遠(yuǎn)，入侵植物占比越大;而在道路生態(tài)廊道的情況相反，距市中心越近，入侵植物占比越大。這表明相較于河流廊道，道路交通更有利于入侵植物的傳播。張楠等[12]認(rèn)為，人為引進(jìn)對(duì)入侵植物的傳播更為便利，因而道路生態(tài)廊道易促進(jìn)外來植物入侵進(jìn)程，本研究也證實(shí)了這一規(guī)律。而本研究中入侵植物斑地錦在河流生態(tài)廊道中分布較廣，在道路生態(tài)廊道中分布較少，是因其株型矮小，易分布于人工修剪較為頻繁的草坪生境中，而道路生態(tài)廊道中植物多樣性和鄉(xiāng)土植被比重略高于河流生態(tài)廊道，且人工修剪頻率較低，植被蓋度較高，一定程度上抑制了其生長。斑地錦繁殖能力強(qiáng)，對(duì)草坪危害極大，被列為我國高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物，有學(xué)者建議應(yīng)借鑒中歐風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系（WG-WRA）對(duì)其進(jìn)行入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[23～25]。同樣在河流生態(tài)廊道中分布較廣的鄉(xiāng)土植物天藍(lán)苜蓿是一種良好的綠肥植物，固氮效果明顯，適應(yīng)性強(qiáng)，目前我國已有草坪建植的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)[25]。太原城市綠地可嘗試將其與草坪草混播建植永久草坪，一方面能夠減少人工草坪養(yǎng)護(hù)成本，一方面可增加草坪草植被多樣性，提升城市景觀質(zhì)量。

4結(jié)論

綜上所述，太原城市生態(tài)廊道草本植物的應(yīng)用主體為鄉(xiāng)土植物，這對(duì)于維系太原城市生態(tài)平衡具有重要作用。但由于人工草坪在城市重要景觀節(jié)點(diǎn)的大量使用，景觀同質(zhì)化現(xiàn)象較嚴(yán)重。此外，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在河流生態(tài)廊道中，距市中心越遠(yuǎn)，入侵植物占比越大，而在道路生態(tài)廊道的情況相反，這表明相較于河流廊道，道路交通更有利于入侵植物的傳播。因此，建議今后生態(tài)廊道建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)入侵植物的預(yù)警工作，尤其是對(duì)于道路廊道，進(jìn)而維護(hù)城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外，應(yīng)適當(dāng)增加鄉(xiāng)土植物尤其是草本植物的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)城市綠地景觀的低影響營造。

注：圖片均由作者自繪。

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作者簡介：

（通信作者）崔虎亮/1986年生/男/山西長治人/博士/太原理工大學(xué)建筑學(xué)院（太原 030024）/講師/研究方向?yàn)閳@林景觀生態(tài)與森林康養(yǎng)/E-mail： cuihuliang2005@126.com

高靜/1969年生/女/遼寧大連人/博士/太原理工大學(xué)建筑學(xué)院（太原 030024）/教授/研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林設(shè)計(jì)

徐強(qiáng)/1970年生/男/山西太原人/碩士/太原理工大學(xué)建筑學(xué)院（太原 030024）/副教授/研究方向?yàn)槌青l(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)