馬佳文 朱軍 潘美言 朱曉宇 晏靜
摘要:以新疆吐魯番市高昌區(qū)具有代表性的42塊公園綠地作為研究對象,在實地調(diào)研的基礎(chǔ)上,首次對吐魯番市公園綠地進(jìn)行調(diào)查和物種多樣性分析。采用頻度、Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)分析物種豐富度、物種多樣性和物種均勻度。結(jié)果表明:(1)吐魯番市高昌區(qū)公園綠地共有植物101種,隸屬于34科56屬,其中喬木60種,灌木41種,鄉(xiāng)土植物種類占比為19.51%。(2)頻度應(yīng)用較高的植物有桑、臭椿、白榆等,優(yōu)勢科有薔薇科、榆科、木犀科。(3)不同類型公園綠地的喬木層中綜合公園的Margalef指數(shù)最高,灌木層中社區(qū)公園的指數(shù)最高,但喬木層豐富度指數(shù)大于灌木層;Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)在喬灌層的多樣性方面表現(xiàn)趨勢相同;Pielou均勻度指數(shù)在不同類型的公園綠地之間無較大差異,集中在0.69~0.73之間,喬木均勻度仍大于灌木?;谡{(diào)查結(jié)果提出,吐魯番市應(yīng)優(yōu)化公園綠地的植物應(yīng)用;應(yīng)提高并豐富植物物種的種類及數(shù)量;應(yīng)提升城市綠地木本植物物種多樣性水平層次。
關(guān)鍵詞:吐魯番市;公園綠地;木本植物;觀賞性;物種豐富度;植物多樣性
中圖分類號: S731.2
文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號:1002-1302(2020)02-0140-06
收稿日期:2019-09-14
作者簡介:馬佳文(1994—),女,新疆吐魯番人,碩士,主要從事地景規(guī)劃與景觀設(shè)計研究。E-mail:1289452852@qq.com。
通信作者:朱 軍,碩士,碩士生導(dǎo)師,主要從事園林規(guī)劃設(shè)計研究。E-mail:439239687@qq.com。
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、城市化水平的日漸提高,人們對于城市綠地的關(guān)注度也逐漸提升,城市綠地具有改善城市環(huán)境、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡的關(guān)鍵作用,城市綠地中植物物種的多樣性直接影響城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[1-2]。公園綠地作為城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分,在城市綠化建設(shè)的生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益上具有關(guān)鍵性的作用[3],該綠地是城市綠地中植物分布集中、物種組成及多樣性指標(biāo)最完善的綠地類型,而木本植物作為公園綠地的基本構(gòu)成要素,也是城市綠地系統(tǒng)生態(tài)建設(shè)的基礎(chǔ)和提高綠地景觀豐富度的必要前提[4-5]。目前,國內(nèi)外研究者在城市綠地木本植物物種多樣性方面做了大量研究,一方面主要集中在分布頻率、物種構(gòu)成和年齡結(jié)構(gòu)方面[6-7],另一方面集中在城市化對植物物種多樣性的影響方面[8]。
本研究通過對新疆吐魯番市高昌區(qū)代表性的42處公園綠地木本植物種類構(gòu)成和物種多樣性的全面調(diào)查,結(jié)合植物多樣性應(yīng)用現(xiàn)狀,從植物種類、物種豐富度、物種多樣性等定量指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出當(dāng)前吐魯番市城市綠地建設(shè)中存在的問題,提出相應(yīng)的建議與優(yōu)化策略。以期為今后吐魯番市城市綠地環(huán)境生態(tài)建設(shè)水平的提升、綠地系統(tǒng)規(guī)劃研究、區(qū)域植物種群分布等工作的開展與實施提供數(shù)據(jù)化、信息化的理論支撐和參考。
1 材料與方法
1.1 研究地概況吐魯番市位于新疆維吾爾自治區(qū)中部,地處 41°12′~43°40′N,87°16′~91°55′E,盆地西起阿拉山溝口,東至七角井峽谷西口,東西長245 km,北部為博格達(dá)山山麓;南抵庫魯塔格山,南北寬約 75 km,盆底為艾丁湖水面,低于海平面155 m,是我國最低盆地、世界第二低地,屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候,日照充足,熱量豐富但又極端干燥,降雨稀少且大風(fēng)頻繁,故有“火洲”“風(fēng)庫”之稱。此外,該地區(qū)是全國著名的干熱區(qū),冬季極端最低氣溫為-28.7 ℃,日溫差、年溫差較大,極端高溫達(dá)47.8 ℃,全年有效積溫達(dá)5 300 ℃以上,無霜期為210 d,年平均降水量為16.4 mm,蒸發(fā)量高達(dá) 3 000 mm 以上。該地區(qū)旅游文物資源豐富,有國家AAAAA級景區(qū)1處,AAAA級景區(qū)5處,AAA級景區(qū)5處,世界文化遺產(chǎn)2處,國家級文物保護(hù)單位13處[9]。
1.2 研究方法
1.2.1 調(diào)查時間及調(diào)查范圍 本研究根據(jù)我國CJJ/T 85—2017《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》劃分的綠地類型[10],以全面性、典型性為調(diào)查地的選擇原則,選取了吐魯番市高昌區(qū)具有代表性的42處5類公園綠地(綜合公園、社區(qū)公園、專類公園、帶狀公園和街旁綠地)進(jìn)行抽樣調(diào)查,具體包括6個綜合公園、9個社區(qū)公園、9個專類公園、3個帶狀公園、15個街旁綠地,共設(shè)樣方102處,調(diào)查時間為2018年6—9月。
1.2.2 調(diào)查內(nèi)容與調(diào)查方法 根據(jù)所選公園綠地的規(guī)模、類型和植物分布特征,將調(diào)查樣方分為一般群落樣方和景觀群落樣方2種類型。由于市區(qū)內(nèi)的各類公園綠地均為人工配置,樹種數(shù)量少而且重復(fù)類多,根據(jù)前人的研究調(diào)查經(jīng)驗,設(shè)定半徑為5 m的圓作為樣方標(biāo)準(zhǔn)[5]。一般群落以隨機性和均勻性為設(shè)置重點,景觀群落側(cè)重于人工配置群落的調(diào)查。
調(diào)查記錄數(shù)據(jù)包括植物名稱、株數(shù)、胸徑(DBH)、株高(H)、冠幅、觀賞特性、生活型、植物生長勢、色彩及是否為鄉(xiāng)土樹種等。樣方地大小設(shè)為20 m×20 m或者折合為400 m2[11]。
1.3 數(shù)據(jù)分析與處理
采用植被生態(tài)學(xué)中常用的定量模型對樣方內(nèi)的植物種類按照喬木層、灌木層進(jìn)行分類整理,計算樣方群落內(nèi)的物種頻度、豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)等4項指標(biāo),作為植物多樣性的分析指標(biāo)[12]。并用Excel和SPSS統(tǒng)計處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。
1.3.1 頻度 頻度是植物出現(xiàn)頻率的衡量指標(biāo),它對城市綠地的景觀效果有很大影響。本研究采用頻度作為反映吐魯番市公園綠地木本植物構(gòu)成特點的1個衡量指標(biāo),其計算方法如下:頻度=(某種植物出現(xiàn)的樣方數(shù)/總樣方數(shù))×100%[10]。
1.3.2 重要值 喬木重要值(IV)=(相對密度+相對頻 度+ 相對優(yōu)勢度)/3,其中的喬木層相對優(yōu)勢度以胸徑為量度(胸徑與樣地面積的比值);在灌木層中相對優(yōu)勢度分析采用常用的相對蓋度,灌木的重要值=(相對多度+相對蓋 度+ 相對頻度)/3[13-14]。優(yōu)勢度指數(shù)C以群落中各物種的重要值為基礎(chǔ),能夠反映群落內(nèi)優(yōu)勢種的集中程度,其計算公式如下:
2 結(jié)果與分析
2.1 木本植物構(gòu)成分析
2.1.1 植物種類分析 經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計,吐魯番市公園綠地的木本植物共有101種(品種),隸屬于34科56屬,其中喬木60種,隸屬于20科32屬;灌木41種,隸屬于15科27屬。喬灌木樹種比為1 ∶0.68。從樣地內(nèi)植物的數(shù)量看,喬木有 13 789株,灌木有9 499株,其數(shù)量比為1 ∶0.69,被子植物有30科51屬96種,裸子植物有4科5屬5種,常綠樹有8種,落葉樹有93種。
在植物構(gòu)成要素層次上,吐魯番市公園綠地植物主要由薔薇科、榆科、木犀科、楊柳科等科(屬)構(gòu)成,具有較明顯的北方地域性特征。其中,具有優(yōu)勢的植物科類(含7種及以上的科)共4個,分別為薔薇科(10屬26種)、榆科(1屬9種)、木犀科(3屬7種)、楊柳科(2屬7種),共計4科16屬49種,占木本植物總科數(shù)的11.76%,包含的屬、種數(shù)分別占28.57%、48.51%,含3種及以下的少數(shù)科及單科單種共22科24屬25種,分別占總科、屬、種數(shù)的64.71%、42.86%、24.75%。
由表1可以看出,不同綠地類型的木本植物組成存在較明顯的差異。綜合公園的植物種類數(shù)為63種,植物應(yīng)用的種類數(shù)最多;帶狀公園植物種類數(shù)為30種,植物應(yīng)用的種類數(shù)最少。主要原因是綜合公園是城市居民休閑游憩活動利用率最高的區(qū)域,是一個城市園林綠化水平的整體象征,因此在功能設(shè)計方面需要體現(xiàn)出城市的景觀風(fēng)貌和綠化層次,所以植物種類最豐富;而帶狀公園綠地一般在景觀性能和使用率上無硬性要求,且劃分使用的綠地占地面積小,因而植物應(yīng)用的種類數(shù)最少;街旁、社區(qū)2類公園綠地是城市道路和政府單位的園林綠化建設(shè)指標(biāo)參照,故植物類別也比較豐富。
2.1.2 植物來源及觀賞性分析 在樹種來源方面,吐魯番市高昌區(qū)各公園綠地應(yīng)用的鄉(xiāng)土植物的總數(shù)量為25種,喬木有9科11屬,灌木有4科5屬;國內(nèi)引進(jìn)種有57種,喬木有17科27屬,灌木有8科12屬;國外引進(jìn)種有19種,喬木有2科2屬,灌木有10科13屬。由表2可見,在喬木層中,鄉(xiāng)土植物占比為28.33%,國內(nèi)引進(jìn)種占比為68.33%,國外引進(jìn)種占比為8.33%;在灌木層中,3類植物的占比分別為19.51%、46.34%、34.15%。由此可見,吐魯番市高昌區(qū)5類公園綠地在植物應(yīng)用配置方面,遵循了引進(jìn)國內(nèi)栽培種為主的配置原則,對于本地鄉(xiāng)土樹種的應(yīng)用較少。
由表3可以看出,在觀賞特性方面,喬木層中觀花類植物有25種,灌木層中觀花類植物有26種,二者占木本植物總種數(shù)的50.50%;喬木層中常色彩葉類植物有6種,灌木層中常色彩葉類植物有3種,二者占比為8.91%;喬木層中季相葉色類植物有15種,灌木層中有8種,二者占比為22.77%;喬木層中觀果類植物有14種,灌木層中有4種,二者占比為17.82%。因此可見,吐魯番市各公園綠地中觀花類植物應(yīng)用較多,說明植物的觀賞性能達(dá)到較好的景觀效果,但葉色類及觀果類植物的應(yīng)用較少。
2.1.3 頻度分析 植物物種的頻度指物種在所調(diào)查樣方內(nèi)出現(xiàn)的頻率,該值體現(xiàn)了各物種在群落中分布的情況與密度。從表4可以看出,吐魯番市高昌區(qū)各公園綠地木本植物種類間頻度差異較大,在喬木層中應(yīng)用頻度在5%以上的只有30種,占全部樹種的29.7%,其中桑、臭椿的頻率較高,分別為67%、55%。在樣地調(diào)查區(qū)內(nèi)出現(xiàn)1次的植物共有16種,占喬木植物種類數(shù)的27%。由表5可以看出,在灌木層中應(yīng)用頻度在5%以上的只有16種,占全部樹種的15.84%,其白榆的頻率最高,為67%。在樣地調(diào)查內(nèi)出現(xiàn)1次的植物共有17種,頻率均為2%,其中包括松果菊(Echinacea purpurea)、毛葉金光菊(Rudbeckia hirta L.)、一串紅(Salvia splendens)等觀賞價值相對較高的園林綠化常用物種。由此可知,在吐魯番市高昌區(qū)公園綠地植物應(yīng)用中,一方面,大多數(shù)喬、灌木植物種類應(yīng)用頻度較低,沒有進(jìn)行合理搭配; 另一方面,單調(diào)使用某一物種配置的現(xiàn)象較頻繁,景觀的豐富度比較單一。
2.2 木本植物多樣性分析
2.2.1 物種豐富度分析 物種豐富度是指一個群落或生境中物種數(shù)目的多寡性[15]。由圖1可以看出,在5種類型的公園綠地中,喬木層的物種豐富度表現(xiàn)為綜合公園(8.185)>專類公園(8.021)>社區(qū)公園(7.247)>街旁綠地(6.572)>帶狀公園(6.371),灌木層的物種豐富度表現(xiàn)為社區(qū)公園(8.032)>街旁綠地(8.026)>專類公園(7.504)>綜合公園(6.809)>帶狀公園(6.512)。喬木層中綜合公園的豐富度指數(shù)最高,由于綜合公園滿足了人們對于景觀、人文的追求,為城市居民提供了休閑、娛樂、游憩三效合一的場所,因而對其養(yǎng)護(hù)管理重視度高,植物種類豐富。灌木層中社區(qū)公園的豐富度指數(shù)最高??傮w而言,吐魯番市不同類型的公園綠地中喬木和灌木的物種豐富度比較接近,但是喬木的物種豐富度指數(shù)在綜合公園、專類公園大于灌木。這是由于在城市綠化建設(shè)中注重人工配置且多強調(diào)重視以喬木為主、灌木為輔的種植原則,而忽視了灌木的養(yǎng)護(hù)栽培管理應(yīng)用。
2.2.2 物種多樣性分析 物種多樣性指數(shù)是衡量群落穩(wěn)定性和健康性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。一個物種多樣性指數(shù)很低的植物群落抵抗外界環(huán)境壓力的能力也是非常低的[16]。由圖2、圖3可以看出,5種公園綠地的Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)的趨勢基本相同,且5種綠地的Simpson指數(shù)都在0.5以上,即喬木層的Simpson多樣性指數(shù)表現(xiàn)為綜合公園(0.941)>社區(qū)公園(0.909)>帶狀公園(0.900)>專類公園(0.896)>街旁綠地(0.826),灌木層的Simpson多樣性指數(shù)表現(xiàn)為社區(qū)公園(0.924)>綜合公園(0.894)>街旁綠地(0.877)>帶狀公園(0.792)>專類公園(0.786);喬木層的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為綜合公園(3.174)>專類公園(2.573)>帶狀公園(2.478)>社區(qū)公園(2.411)>街旁綠地(2.383),灌木層的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為社區(qū)公園(2.832)>街旁綠地(2.398)>綜合公園(2.382)>專類公園(1.869)>帶狀公園(1.788)??傮w上看,喬木的多樣性指 數(shù)> 灌木的多樣性指數(shù),但不如Margalef豐富度指數(shù)差異明顯。
2.2.3 物種均勻度分析 物種均勻度指數(shù)是指群落中不同物種的多度(生物量、蓋度或其他指標(biāo))分布的均勻度,指數(shù)越大,說明植物分布得越均勻[17-18]。由圖4可以看出,喬木層的物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為綜合公園(0.829)>專類公園(0.821)>帶狀公園(0.814)>街旁綠地(0.731)>社區(qū)公園(0.696),灌木層的物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為社區(qū)公園(0.869)>綜合公園(0.859)>帶狀公園 (0.814)> 街旁綠地(0.800)>專類公園(0.729)。
3 結(jié)論與討論
3.1 吐魯番市高昌區(qū)公園綠地木本植物的組成
調(diào)查結(jié)果顯示,吐魯番市高昌區(qū)公園綠地共有木本植物101種,喬木60種,灌木41種,喬灌比為 1 ∶0.68,數(shù)量比為 1 ∶0.69;隸屬于34科56屬。被子植物有30科51屬96種,裸子植物有4科5屬5種,常綠樹有8種,落葉樹有93種。喬木層中鄉(xiāng)土植物占比28.33%,國內(nèi)引進(jìn)種占比68.33%,國外引進(jìn)種占比8.33%,灌木層中3類植物的占比分別為19.51%、46.34%、34.15%,在喬木層中應(yīng)用頻度在5%以上的只有30種,占全部樹種的29.7%,其中桑、臭椿的頻率最高,分別為67%、55%。在樣地調(diào)查區(qū)內(nèi)出現(xiàn)1次的植物共有16種,占喬木植物種類的27%。在灌木層中應(yīng)用頻度在5%以上的植物只有16種,占全部樹種的15.84%,其中白榆的頻率最高,為67%。在樣地調(diào)查內(nèi)出現(xiàn)1次的植物共有17種,頻率均為2%,喬灌層各植物種類的觀賞性表現(xiàn)為觀花類(50.50%)>季相葉色類(22.77%)>觀果類 (17.82%)> 常色彩葉類(8.91%)。
結(jié)果表明,與同緯度城市烏魯木齊[19]相比,吐魯番市高昌區(qū)公園綠地的綠化樹種應(yīng)用的樹種種類水平為中等,喬灌木配置種類較單一,喬灌樹種比例未保持在適宜范圍內(nèi)[20],建議在今后的城市綠化建設(shè)中,應(yīng)加強喬灌木的應(yīng)用種類和數(shù)量,優(yōu)化喬灌木的種類比例,增加常綠樹種的應(yīng)用配置,提升數(shù)量比例,多開發(fā)利用觀賞性能優(yōu)良的本地植物品種,如紫葉矮櫻(Prunus×cistenena ‘Pissardii)、山荊子(Malus baccata)、沙棗(Elaeagnus angustifolia)、圓冠榆(Ulmus densa)等,合理選育本地鄉(xiāng)土物種,豐富本地的新物種資源,提高鄉(xiāng)土植物的利用率,形成具有地域特色的城市綠化植物景觀。
3.2 吐魯番市高昌區(qū)公園綠地木本植物的多樣性
各公園綠地的Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)都表現(xiàn)為喬木層普遍高于灌木層,其中,Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)在喬灌層表現(xiàn)出的趨勢相同;Pielou均勻度指數(shù)在不同類型的公園綠地之間無較大差異,集中在0.69~0.73之間,表明喬木層中物種組成結(jié)構(gòu)應(yīng)用復(fù)雜,具有明顯的生態(tài)功能地位,灌木層的生態(tài)功能較弱。其中綜合公園的各指數(shù)指標(biāo)都略靠前排列且植物的多樣性指數(shù)都較高,不同類型的公園綠地植物物種在種類上表現(xiàn)出與其綠地類型功能性相適應(yīng)的特點。
因此可見,吐魯番市高昌區(qū)在今后的城市生態(tài)建設(shè)中應(yīng)注重植物物種的多樣性應(yīng)用,根據(jù)不同公園綠地的功能采取相對應(yīng)的綠化方案,合理完善植物群落的空間結(jié)構(gòu),構(gòu)建完善的植物多樣性層次骨架,優(yōu)化城市綠地的植物多樣性布局,從而提升吐魯番市城市綠地的生態(tài)穩(wěn)定性和多樣化,以彌補城市化所造成的城市綠地植物景觀單一的現(xiàn)象,構(gòu)建合理的生態(tài)化園林城市。
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