武漢市青山公園植物物種組成及多樣性研究

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　　摘要：選取武漢市青山公園中8個典型樣方，運用群落學常規樣方調查法，獲取了樣方的多樣性指數、優勢科和優勢樹種的重要值。結果表明：豐富度排序為喬木層 > 灌木層 > 草本層，Shannon-wiener多樣性為喬木層 > 灌木層 > 草本層，Simpson多樣性為草本層 > 喬木層 > 灌木層，Pielou均勻度為喬木層 > 灌木層 > 草本層。園內植物群落分布較不均勻，有些樣方的植物多樣性明顯低于其他樣方。草本層多樣性較低，甚至有些草本因管理不善等原因已經消失。公園植物配置決定了植物群落的多樣性，人為干擾和周邊環境也對植物多樣性有一定影響。建議適當增加具有觀賞性的鄉土樹種，在對喬灌木粗放管理的同時需保護草本層的生長環境。
　　關鍵詞：青山公園;植物群落;植物多樣性;武漢市
　　中圖分類號：S731.2         文獻標志碼：A         文章編號：1001-1463（2019）04-0071-06
　　Abstract：In the study， eight samples from Qingshan Park in Wuhan City were selected. The sample diversity index， dominant families， and important tree species values were obtained using routine quadrat investigation methods. The results showed that the order of richness was tree Layer > shrub layer > herb layer. The Shannon-wiener diversity is arbor layer > shrub layer > herb layer. Simpson diversity is herb layer > arbor layer > shrub layer. Pielou evenness is arbor layer > shrub layer > herb layer. The distribution of plant communities in the park is uneven， and the plant diversity in some plots is significantly lower than in other plots. The diversity of herbaceous layers is low， and even some herbs have disappeared due to poor management. The plant configuration in the park determines the diversity of the plant community. Other human disturbances and the surrounding environment also have a certain influence on plant diversity. It is recommended that ornamental native tree species should be appropriately increased and the growth environment of herbaceous layer should be protected while extensive management of trees and shrubs is carried out.
　　Key words：Qingshan park; Plant community; Plant diversity; Wuhan City
　　生物多樣性是可持續發展的根本，對生態平衡有著重大意義。植物多樣性更是不可缺少的存在，是人類生存的根本。城市公園是城市綠地相對集中的地區，不僅能夠為居民提供文化、休息等日常活動的場地，更是能夠產生巨大的社會和生態效益，對改善生態環境，協調城市綠化具有非凡的意義。公園和城市的生態環境和城市人居環境有重大關聯，保護城市公園植物多樣性對于改善城市小氣候、維持城市生態系統的平衡、美化環境和建立人與自然和諧共生等方面都具有重要作用[1 ]。植物的合理種植可以彌補當前城市綠化面積缺乏的情況，讓園林植物對生態的改善作用發揮到最大，在保證美觀的同時極大提高的人居環境的質量[2 ]。
　　1   研究區概況
　　1.1   公園概況
　　青山公園位于武漢市青山區紅鋼城，北臨和平大道，于1959年開始建設并于1962年對外開放，是武漢市青山地區的第一個大型綜合公園，同時也是武漢市最大的區屬公園。公園占地32.7萬m2，其中陸地面積占26.0萬m2，水域面積占6.7萬m2，綠化面積達到92%[3 ]。即便青山公園位于武漢市的重工業區，卻依然有著相對較高的綠地覆蓋率，公園里有桂花園，杜鵑園，梅花園，櫻花園，四季花開不斷。在50多年的積累完善下，青山公園的植物群落也相對豐富。
　　1.2   氣候特征
　　武漢地處華中腹地，位于長江中下游，屬于中亞熱帶季風性濕潤氣候區。具備降水充足、日照時間多、季節分明，夏天高溫、降水集中，冬天寒冷等特點。夏季較長，一般從5月中旬一直持續到10月下旬。冬季之后雨水較多，天氣較為陰冷。武漢處于大陸腹地、遠離海洋，河流湖泊較多，水資源豐富。武漢普通的植被類型為常綠闊葉林和落葉闊葉林。 　　2   研究方法
　　2.1   調查方法
　　采用典型樣地法，以植物的生活型為分類依據，將所有植物物種劃分為喬木層、灌木層、草本層這3個類別。選取8個隨機的植物群落地塊樣方（20 m×20 m）作為樣方進行數據測量及分析，并統計其數據，每個400 m2的樣方內，選取1個5 m×5 m的小樣方，測量記錄灌木的種名、株高、株數、蓋度和生長狀況。同時設置 1個1 m×1 m的小樣方，記錄草本植物的種名、蓋度和生長狀況。
　　2.2   數據分析
　　2.2.1    物種重要值計算    喬木、灌木重要值=
　?。ㄏ鄬γ芏?相對頻度+相對蓋度）/3;本層重要值=（相對蓋度+相對頻度）/2;對密度=（某一物種個體數/全部物種個體數）×100%;對頻度=（某一物種的頻度/所有物種的頻度和）×100%;對蓋度=（某一物種的蓋度/所有物種的總蓋度）×100%
　　2.2.2   物種多樣性計算    Shannon-Wiener多樣性指數：H=-∑PilnPi;Simpson多樣性指數：D=1-∑Pi2;Pielou均勻度指數：E= H/lnS;Margalef豐富度指數：R=（S-1）/lnN，式中：Pi=Ni/N，Ni為第i個種的個體數，N為所有物種個體總數，S為樣地內所有植物種類數目。
　　3   結果與分析
　　3.1   青山公園植物群落物種組成
　　從表1可以看出，青山公園內共有植物80科124屬149種，其中木本植物有60科98屬121種，草本植物16科22屬24種。對公園植物構成（表2）進行分析，按優勢科排序，其中薔薇科排第1位，有18種，該科的種的數量占總的種數的12.1%;其次是木蘭科有13種，占總的種數的8.8%。青山公園內優勢科（含5種植物以上的科）分別為薔薇科（16屬18種）、木蘭科（5屬13種）、木犀科（6屬7種）、豆科（6屬7種）、松科（3屬6種）、百合科（6屬6種），共計6科42屬57種，優勢科所包括的科、屬、種占公園內全部植物的科、屬、種的比例分別為7.50%、33.87%、38.26%。從表1中還可以得知，青山公園的植物群落以鄉土樹種為主，外來樹種并不多。
　　在所調查的8個400 m2樣方中，共記錄20科27種，其中喬木13科16種、灌木7科11種。常綠植物為主，落葉植物較少;鄉土植物為主，外來樹種較少。園內優勢種全部為鄉土植物，如香樟、水杉、杜鵑等。
　　3.2   園區植物群落的多樣性分析
　　3.2.1    重要值分析    生態學中的重要值是反映群落中某個物種的數量及其作用的綜合數值，經常被用作群落中優勢樹種的集中趨勢分析[4 ]。樣地中喬灌木層和草本層重要值排序分別見表3、表4、表5。由表中數據可知，在8個樣地的喬木層中，香樟、水杉、懸鈴木、桂花、棕櫚重要值較高，其中香樟、水杉、桂花、棕櫚為鄉土樹種，懸鈴木為引進栽培樹種;灌木層中杜鵑、山桃、桂花、含笑、紫葉李重要值較高，其中杜鵑、桂花、含笑為鄉土樹種，山桃、紫葉李為引進栽培樹種;草本層中沿階草、天胡荽、狗牙根、地毯草、蛇莓重要值較高，其中沿階草、天胡荽、狗牙根、蛇莓為鄉土樹種，地毯草為引進栽培樹種。在15種重要值較高的樹種中，鄉土樹種有12種，外來樹種只有3種， 表明在青山公園內鄉土樹種在群落中的相對重要性較外來樹種而言較高，占到優勢和主導地位。
　　3.2.2 頻度分析    頻度是用以表現出每種植物在其群落中的密度和物種在其群落中的分布狀況，是指各種植物個體在一定地區的特定樣方中的出現率[5 ]。在樣地調查中，喬木層的香樟出現的頻度最高，為50%，但是分布并不均勻，有些樣方中香樟只有1～2株，而有的樣方中大部分喬木都是香樟。很多樹種只在個別樣方中出現，且數量也很少，如杏，在調查的8個樣方中只有1株，而棕櫚同樣只在1個樣方中出現，但是數量達到了14株;灌木層中山茶頻度最高，有50%，但在每個樣方中都只有1～2株，數量很少，多修剪成球型用于點綴觀賞，其它很多都只在1～2個樣方中出現，和喬木層一樣分布不均勻;草本層中沿階草的頻度最高，為50%。
　　3.2.3    物種豐富度分析    物種豐富度可以反映空間范圍內的物種的散布頻率。喬木層的 Margalef物種豐富度指數平均值為0.853 2，灌木層的Margalef 物種豐富度指數平均值為0.525 5，從總體上看灌木層的物種豐富度指數要低于喬木層，且喬木層Margalef物種豐富度指數最高的為2.055 6（樣地5）和1.674 3（樣地4），這2個樣地都大約在公園的中部和中南部分。而從表5中可以看出，公園南側的喬木層物種豐富度指數總體明顯要高于北側的喬木層物種豐富度指數，表明公園的中部喬木層物種豐富度最高，南部次之，北部最低。灌木層豐富度指數最高的是1.116 2（樣地3），位于公園南部，經過比較可以看出灌木層在公園北部的物種豐富度指數較高，與喬木層相反，而靠近園區中部的灌木物種豐富度指數最低，所以灌木層北部豐富度最高，南部次之，中部最低。
　　3.2.4    物種多樣性分析    物種多樣性是權衡群落構造與功能多樣性的一個重要參數[6 ]，植物的物種多樣性指數值越大，表明植物群落類型組成越多樣，植物種類越多[7 ]。Shannon-Winner 指數是用來反映群落中物種的豐富程度。可以很明顯地看出，青山公園的喬木多樣性在樣地4和樣地5最高，而樣地4的灌木多樣性明顯偏低，表明喬木和灌木的多樣性不平衡。根據喬木層Shannon-Winner 指數可以看出，喬木層的Shannon-Winner 指數在樣地5達到最高，為1.548 9;其次是樣地4，為1.329 7;樣地6較低，為0.392 7。灌木層的Shannon-Winner 指數在樣地8是最高的，為1.205 8;在樣地6最低，為0。在總趨勢上，喬木層的多樣性指數比灌木層大。Simpson多樣性指數是用來反映群落中兩個植物個體屬于同種的概率，Simpson多樣性指數越大，屬于同種的概率就越高。喬木層Simpson多樣性指數同樣在樣地5達到最高，為0.775 5;最低的是樣地6和樣地7，平均值為0.238 0，說明在青山公園中部地區附近的喬木層植物個體屬于同種的概率較高，而在中部偏北地區的附近的喬木層植物個體屬于同種的概率較低。灌木層Simpson多樣性指數最高的是樣地8（0.616 9）和樣地3（0.611 1），平均值為0.614 0;最低的是樣地6，為0。說明青山公園內的中部偏南地區和最北側地區的灌木層植物個體屬于同種的概率較高，而中部偏北地區的灌木層植物個體屬于同種的概率較低。 　　3.2.5    物種均勻度分析    物種均勻度是指一個群落中所有物種個體數目的分布情況，它可以反映出群落中各個物種的數量接近情 況[8 ]。喬木層均勻度最高的是樣地1（1），最低的是樣地6（0.566 5）。而從總體上看，平均值最高的是公園中部地區附近，其次是南部地區，最低的是北部地區，說明園內的中部附近地區的喬木層各物種分布較為均勻。灌木層均勻度最高的是樣地1（0.985 2），最低的是樣地6（0），從總體上看灌木層在公園南部地區均勻度較高，其次是北部地區，最低的是中部地區，說明公園南部附近的灌木層各物種分布的較為均勻，其次是北部地區，最不均勻的是中部地區。從總體趨向上看，喬木層的均勻度指數大于灌木層的均勻度指數，并且其趨向與Shannon-Winner 指數和Simpson指數相一致。
　　4   小結與討論
　　武漢市青山公園內植物配植以鄉土樹種為主，外來樹種為輔。公園內喬、灌、草三層的重要值最高的分別是香樟、杜鵑和沿階草。在15種重要值較高的樹種中，鄉土樹種有12種，外來樹種只有3種。在樣地調查中，喬木層的香樟出現的頻度最高，灌木層中山茶頻度最高，草本層中沿階草的頻度最高;公園南側的喬木層物種豐富度指數總體高于北側，灌木層北部豐富度最高，南部次之，中部最低，而在總趨勢上，喬木層的多樣性指數比灌木層大，公園內中部偏南地區和最北側地區的灌木層植物個體屬于同種的概率較高，而中部偏北地區的灌木層植物個體屬于同種的概率較低。公園南部附近的灌木層各物種分布的較為均勻，其次是北部地區，最不均勻的是中部地區。
　　最近幾年，隨著越來越多的地塊被圈進城市范圍中發展，城市公園綠地逐漸成為城市中綠地率最高、植物多樣性最高的地區。城市公園現在不僅只是一個給居民休息、娛樂的地方，而更多地是保護好植物多樣性，協調好城市人居環境和改善局部地區小氣候[9 ]。公園綠地在城市生態文明中占據著越來越重要的位置，用公園綠地建設去提高城市植物的多樣性是保護城市生物多樣性的最有效的途徑[10 ]。大部分城市綜合公園都有著充足的綠地面積和水域面積，植物群落的生態多樣性往往在城市公園中最能體現出來[11 ]。
　　研究表明，豐富度排序為喬木層 > 灌木層 > 草本層，Shannon-Wiener多樣性為喬木層 > 灌木層 > 草本層;Simpson多樣性為草本層 > 喬木層 > 灌木層，Pielou均勻度為喬木層 > 灌木層 > 草本層。青山公園綠地率占比較高，達到92%，在青山公園植物組成和所調查的8個樣方中的優勢樹種均為鄉土樹種，區域植物種植都是以鄉土樹種為主，外來樹種為輔。園區內大多數區域的植物配植都遵循“喬-灌-草”結構。當然，青山公園中也存在較大缺點，如園區內植物種植不均勻，公園中有些區域明顯植物種植較為密集且種類繁多，而有些區域則種植太過稀疏。在一個樣地中，往往一處角落種植較密集，另一處角落種植較稀疏甚至沒有種植植物。公園中喬木層植物組成豐富，但是種植方式單一，多為叢植，沒有充分利用植物景觀配置和植物群落多樣性進行配置。公園中喬木層植物組成豐富，但是種植方式單一，多為叢植，沒有充分利用植物景觀配置和植物群落多樣性進行配置。灌木層豐富度較低，就植物群落結構來說，青山公園的植物群落配置大多遵循了“喬-灌-草”結構，但結構簡單;最重要的是園區缺乏妥善的管理和保護，大多靠近路面的草本都已經被踩踏，部分人工物種被野生物種所代替。
　　就植物群落結構來說，青山公園中植物群落結構簡單，建議種植大喬木和矮灌木，構成比較穩定的且多元化的植物群落。建議注重園區植物的多樣性和景觀性配置植物，結合場地和植物特性，采用不同的種植方法，如孤植、對植等，種植需疏密有致，合理搭配灌木、草本。多選用鄉土樹種，提高地域文化體現，同時可以注重公園的經濟方面的效益，選用有經濟價值的樹種，適當搭配觀賞性樹種。還需要增加公園植物種類和數量用以提高公園的生態多樣性指數。最重要的是要加強公園植物管理，公園的管理和維護往往能夠決定公園植物景觀的實際效果，做好公園管理維護可以有效提高公園的景觀和生態效益。
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　　（本文責編：鄭立龍）
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