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威海城市绿地植物多样性调查及特征研究

发布时间:[2019-4-4 9:43:50]    浏览量:86次
威海城市绿地植物多样性调查及特征研究
戚海峰 梁中贵 徐艳

(威海市园林建设集团有限公司,山东 威海 264200)

  摘要:运用典型抽样法选取有代表性的100个样地,包括城市绿地调查83个样方,风景林地调查17个样方。通过调查发现威海城市常见植物共有66科,160属,270种;城市绿地植物多样性较高,但对植物多样性的保护功能较弱;现有城市绿地景观欠缺,亟需开发乡土植物加以弥补;草本植物层、灌木层、乔木层主体植物被少数种类占据,优势明显,因而需要进一步完善城市绿地多样性。
  关键词:园林植物;植物多样性;乡土植物;物种丰富度
  人类赖以生存的各种有生物资源的总汇构成了生物多样性,它是工、农业、医药业发展的基础,为人类提供了能源、食物、原材料等基本需求,同时生物多样性是维持生态平衡稳定,环境可持续发展的基础,为全人类带来了难以估价的利益[1]。生物多样性的存在使人类有可能多方面、多层次地持续利用,丧失生物多样性则必然引起人类生存与发展的根本危机。生物多样性问题已经成为世人瞩目的重大环境问题,对它的保护和持续利用也成为保护和改善人类生存环境的重要内容[2]。我国是一个生物多样性高丰富度的国家,同时又是生物多样性受到严重威胁的国家之一[3,4]。其中植物多样性作为生物多样性的重要组成部分,也同样破坏严重。
  威海伴随城市的不断发展与扩张,城市中植物多样性所依存的场所,如城市森林、城市绿地面积正在减少,并受到人为破坏和环境污染的影响。而城市植物多样性的减少,反过来会给城市发展和人类身心健康造成一系列不良的影响,如自然环境、社会环境、土地利用、气候变化、人口密集等,并使这种状况继续恶化下去。改善城市的人类生存环境,改善城市的自然生态,保护城市环境中的植物多样性,成为一项关系城市可持续发展的急切任务。本次调查即是对威海植物多样性进行细致的整理并加以分析,以此为威海园林绿化建设提供理论指导,使我们的城市建设少走弯路,尽快形成新的绿化风貌。
  1 调查地概况
  威海市位于山东半岛东端,北东南三面濒临黄海,地处中纬度地带,属温带季风型大陆性气候,四季变化和季风进退都较明显。与同纬度内陆地区相比,具有雨水丰富、空气湿润、气候温和的特点,同时比内陆物候期要晚一个月左右。 由于受海洋的调节作用,冬无严寒,夏无酷暑,表现出春冷、夏凉、秋暖、冬温、昼夜温差小、无霜期长和湿度大等海洋性气候特点。年平均温度为13.7℃,冬季平均气温2℃,夏季平均高温24℃;年平均无霜期230天;年平均降雨量750-850mm;年平均日照时数在2500-2700小时之间。适宜种类繁多的动植物生长。早在1996年,威海荣获“国家园林城市”称号,全市建成自然保护区2个,森林公园13个,风景名胜区12个,森林覆盖率达到41.6%,建成区绿化覆盖率48.91%,人均公园绿地面积达25.31m2。
  2 调查方法
  2.1 调查区域的选择
  本次调查在威海市内,采用典型抽样法选取了有代表性的100个样地,包括市区调查83个样方,风景林地调查17个样方。一般样地大小为20m×20m(有些样地地形复杂,样地大小则为10m×10m或15m×15m)。调查的区域包括威海市区各公园、学校、医院、墓地、林场、企业厂区、机关、宾馆庭院、道路、街头、居住区,调查的风景林地主要有里口山、正棋山、塔山、棉花山、垛顶山及老虎山。
  2.2 调查方法及数据分析
  进行样方调查时需要调查的基本指标有:
(1)乔木:乔木名称、株数、胸径、冠幅;
(2)灌木:灌木名称、株数、冠幅;
(3)草本:草本名称、盖度。
根据所记录的原始数据分别计算不同样地的多样性指标,包括物种丰富度S(即物种数);物种多样性Simpson指数(D),群落多样性指数。对单个植物物种的评价采用重要值(IV)作为综合指标。乡土物种的筛选采用层次分析法(AHP)。各指标计算公式如下:
2.2.1 多样性指数
Simpson指数:D=1—
式中:Pi是第i种比例多度,给定为Pi=Ni/N,Ni为第i种物种个体数,i=1,2,3,…S,N为个体总数。
  2.2.2 重要值
根据乔木、灌木、草本的生物学特性,其重要值的计算方法有别,其中[5]:
乔木重要值  IV=相对密度+相对优势度+相对频度
灌木重要值  IV=相对盖度+相对频度
草本重要值  IV=相对盖度+相对频度
乔木的相对优势度用乔木基盖度(即胸高断面积)表示。
  2.2.3 群落多样性指数
D=W1D1+W2D2+W3D3
式中,D为群落多样性指数;D1、D2、D3分别为乔木层、灌木层、草本层的多样性指数(H);W1、W2、W3分别为给定乔木层、灌木层、草本层的权重系数,这里采用0.5、0.25、0.25[6]。
  2.2.4 乡土物种筛选
乡土植物的筛选以耐旱性(P1)、耐寒性(P2)、耐瘠薄性(P3)、耐盐碱性(P4)、抗病虫害(P5)、抗污染(P6)、观赏性(P7)、生态效益(P8)这8个指标作为综合评价因子。其权重值参见表1[7]。

表1 层次总排序表(各个指标最终权重)

  邀请若干专家对威海市乡土植物对所选择每个指标采用5分制进行打分,再用层次分析法得到的权重计算每个物种的最后得分,选择总得分排名位于前列的植物物种来用于城市园林绿化建设。

  3 结果
  3.1 威海城市绿地植物多样性总体特征
  3.1.1 威海城市绿地植物种类构成
  经过调查统计,威海城市绿地内共有植物66科,160属,270种。其中蕨类植物2科2属2种,裸子植物6科10属19种,被子植物58科148属249种。含10种及其以上的科有:蔷薇科(Rosaceae)18属41种、豆科(Leguminosae)11属15种、菊科(Compositae)8属10种、木犀科(Oleaceae)7属15种、卫矛科(Celastraceae)3属11种、杨柳科(Dsalicaceae)2属10种,计6科49属102种,占总科数的9.09%,而所包含属、种数分别占到30.63%和37.78%。含5种以下的少种科和区域性单种科共51科121种,分别占总科、种数的77.27%和44.81%。表明威海市绿地植物的种有向蔷薇科、豆科、菊科等一些世界性大科集中的倾向,但仍以少种科、单种科占有绝对优势。
  3.1.2 威海城市绿地不同生活型的物种丰富度
  植物物种丰富度的大小显示群落中物种数目的多少。本次共调查乔木层物种丰富度为72,灌木层物种丰富度为113,草本植物物种丰富度为85。表现出威海市的植物物种丰富度以灌木层为最多,其次是草本植物,乔木丰富度最低。
  3.2 威海城市各绿地类型植物特征分析
  3.2.1 各绿地类型植物种类构成分析
  经调查统计,样方中公园绿地的植物有51科,68属,114种;附属绿地及居住区绿地内共有植物42科,79属,110种;风景林地共有植物38科,53属,102种;道路及街头绿地内共有植物40科,67属,96种。表2显示各绿地类型不同生活型植物分布情况。

表2 各绿地类型植物生活型构成

  3.2.2 威海各绿地类型主要植物分布
  从表3-6可以看出,威海4类绿地中,重要值排列前5的乔木仅黑松为共有树种,而在城市建成区3类绿地中,重要值排列前5的共有乔木则包括雪松、黑松、悬铃木;4类绿地中重要值排列前5的灌木没有共有树种,城市建成区3类绿地中,重要值排列前5的共有灌木有大叶黄杨、龙柏,风景林地灌木层中重要值最高的为麻栎、蒙古栎等植物,这是在山区里极为常见的乔木自然更新苗;4类绿地中重要值排列前5的草本植物没有共有植物,但在城市建成区3类绿地中,重要值排列前5的共有草本植物有高羊茅、三叶草、麦冬,且均以高羊茅、三叶草重要值排第一、二位置,相似性较高。经比较可以看出,城市建成区3类绿地乔、灌、草本植物相似度较高,与风景林地植物种类相差较大。

表3 威海城市道路及街头绿地主要植物重要值排序(前10)

表4 威海城市公园休闲绿地主要植物重要值排序(前10)

表5 威海城市附属绿地及居住区绿地主要植物重要值排序(前10)

表6 威海城市风景林地主要植物重要值排序(前10)

  3.2.3 不同绿地类型物种多样性指数比较
  总体上灌木的多样性水平最高,乔木其次,草本最低(图1)。四种绿地灌木多样性指数基本一致;乔木多样性指数以道路及街头绿地为最高,其次是附属绿地及居住区绿地,风景林地主要由于乔木物种数偏少导致,而公园休闲绿地虽然强调乔木栽植,物种相对丰富,但部分树种仅处于引种保护阶段,还未进行大面积栽培使用,因此多样性指数相对较低。草本最低主要是由于人工建植绿地大面积使用种类有限的几种草坪草造成的结果,这一结果尤以在道路及街头绿地绿化中最为明显。
  群落多样性指数比较:附属绿地及居住区绿地(0.7537)>道路及街头绿地(0.7460)>风景林地(0.7147)>公园休闲绿地(0.7030)。附属绿地及居住区绿地、道路及街头绿地多样性指数较高;风景林地人为影响少于其它各类别,更接近自然,所以植物种类较为丰富和均匀,多样性指数相应高一些;公园休闲绿地多样性相对最低。但是整体来说,四个类型的多样性指数相差不大。

图1 各绿地类型辛普森多样性指数D
  3.3 威海市乡土植物评价
  将此次调查的乡土植物作为评价筛选对象,邀请专家对这些植物的八个指标进行打分,

  再利用获得的权重值计算各个物种的综合得分,结果如表7所示。其中乔木得分最高的物种分别为水榆花楸(Sorbus alnifolia (Sieb. et Zucc.) K. Koch)、百华花楸(Sorbus pohuashanensis (Hance) Hedl.)、黄连木(Pistacia chinensis Bunge);灌木得分最高的物种分别为锦带(Weigela florida (Bunge) A. DC)、大叶胡颓子(Elaeagnus macrphylla Thunb.)、天目琼花(Viburnum sargentii Koehne);草本植物得分最高的物种分别为蛇莓(Duchesnea indica (Andr.) Focke)、木本香薷(Elsholtzia stauntoni)、紫花地丁(Viola yedoensis)。这些乡土植物普遍具有较好的观赏性、生态适应性以及良好的生态效益,可以应用于城市绿化,先进行一定面积一定时间的示范栽植,经过综合评价后,然后大规模的推广使用。

表7 威海市各乡土植物的综合得分排序(前10)

  4 讨论
  4.1 威海城市绿地植物多样性较高,但对生物多样性的保护功能较弱
  威海绿地群落多样性指数较高,3类建成区绿地的群落多样性指数与风景林地群落多样性指数大体一致,均高于0.7水平。但从调查结果以及植物重要值分析可以看出,威海城市绿地生物多样性的丰富是以乡土种的减少、外来种的增加为代价,如雪松、悬铃木、紫薇、大叶黄杨、法国冬青、红叶石楠、金叶女贞、海桐、高羊茅、三叶草、麦冬等外来物种的大量使用正逐步占据乡土植物的生存空间。事实上,在经历了上千万年的自然进化,动植物之间已离不开共同生存的环境,乡土植物的根、茎、叶、果、花蜜是生态系统中初级消费者——食草动物的食物源,而食草动物又为下级消费者提供食物,这样整个生态系统才能处于稳定。而人类在过度关注城市建设,关注观赏价值,所用物种是否“触动人的情怀”的过程中正逐步破坏这种平衡,而忽视了生物多样性本身[8]。也就是说,外来物种的广泛应用正逐步打破自然界食物链的平衡,若要改变这一境况,使城市环境向生态、健康方向发展,就必须改善乡土物种在城市绿化中的地位,以丰富城市建成区绿地中乡土植物的多样性[9]。
  4.2 威海城市绿地植物景观欠缺,乡土植物资源亟待开发
威海市乡土植物物种丰富,且部分物种观赏性高,但在园林绿化上利用非常有限。如威海城市曾引种了部分秋色叶树种,如乌桕、鸡爪槭、白蜡、五角枫等物种,但城市秋季景观仍不理想。究其原因,秋色叶树种多以群体效果取胜,一般面积愈大,效果愈好[10]。而对威海城市绿地植物重要值调查分析得出,3类绿地中,重要值位于前十的秋色叶树种较少,除悬铃木排名较靠前外其他排名均靠后,如黄连木、银杏、五角枫等少数树种,尚未能形成规模,悬铃木应用较多但在春季容易形成飞絮,困扰民众,效果不佳。而在威海乡土树种资源中,实际并不缺少秋色叶树种,在对威海乡土物种的综合评价中排名前十的就不乏有很多秋色叶树种,如槲树、刺楸、椴树等树种,若能加以开发,将能成为很好的园林绿化树种资源。另外,威海城市绿地灌木层植物多为常见栽培植物,景观效果虽好,但缺乏地方特色,如大叶黄杨、瓜子黄杨、小龙柏等常绿植物分布全国多个省区,难以形成地方特色。经过对威海城市风景林地的调查发现,大叶胡颓子、胶东卫矛等树种是可以在威海露地越冬的常绿阔叶树种,这在北方寒冷天气下实属难得,应加以开发利用,形成地方特色景观。
  4.3 威海城市建成区绿地部分主体植物被少数种类占据,优势明显
  植被数量生态学中重要值是由Curtis等研究森林群落时首先提出来的,它是反映某个物种在森林群落中作用和地位的综合数量指标[11],物种重要值越高,优势越突出。在对威海绿地调查中发现,城市建成区草本植物层、灌木层、乔木层主体植物均被少数种类占据。其中草本植物部分物种重要值不仅排名靠前,且与其他物种相比数值相差悬殊,表现出绝对优势。道路及街头绿地草本植物层高羊茅、三叶草、麦冬重要值分别为0.5118、0.1325、0.0455,公园休闲绿地高羊茅、三叶草、鸢尾重要值分别为0.4827、0.1271、0.0852,附属绿地及居住区绿地高羊茅、三叶草、麦冬重要值分别为0.5352、0.1228、0.0636,高羊茅与另外两个物种重要值相差较大,3.8~11.2倍,且3类绿地均以高羊茅、三叶草重要值排第一、二位,优势明显。灌木层则被大叶黄杨、龙柏、红叶石楠、金叶女证等少数种类占据优势地位。乔木植物中重要值排列前5的共有植物包括雪松、黑松、悬铃木,相似性高,优势度强。这是因为城市绿地中的主体植物抗逆性强、对人为干扰强烈的生境具较强的适应能力[12],加之有良好的观赏性,易于推广。少数物种成为绿地主体植物,导致城市景观丰富度差。乡土植物长期的进化使其能很好的适应当地的生态环境,同时乡土植物对植物多样性还有一定的保护作用,表现在可以消除外来物种对当地植物的威胁作用,以乡土植物为特征的城市生物多样性格局是城市生物多样性保护和持续发展的有效途径。对威海城市风景林地物种综合评价分析得出,威海有很多观赏性、生态效益佳的植物物种,可以此为参考,在今后园林绿化中适当加以应用,丰富城市景观。
参考文献
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