劉雅琦 譚又銘 劉一丁 龔固堂 李羽潔,4 謝 川 趙銀兵 陳俊華
1 成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院 成都 610059
2 四川省林業(yè)科學(xué)研究院森林與濕地生態(tài)恢復(fù)與保育四川重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610081
3 德昌縣森林和草原資源站 四川德昌 615500
4 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 成都 610059
建設(shè)森林城市是緩解快速城鎮(zhèn)化對(duì)環(huán)境脅迫的重要途徑之一, 人類社會(huì)逐漸意識(shí)到 “城市與森林的共存關(guān)系”, 迫切要求 “把森林引入城市,在森林中建設(shè)城市”[1]。 森林城市是以森林植被為主體的穩(wěn)定、 健康的城市森林生態(tài)系統(tǒng), 它能顯著改善城市生態(tài)環(huán)境, 促進(jìn)城市、 城市居民與自然環(huán)境和諧共處, 推進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展[2]。 城市綠地系統(tǒng)是城市生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng), 它是由不同類型、 不同性質(zhì)和不同尺度的綠地組成的穩(wěn)定、 可持續(xù)的城市綠地環(huán)境系統(tǒng)[3], 城市綠地系統(tǒng)的植物多樣性狀況對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的建立、城市居住環(huán)境的創(chuàng)造及城市的可持續(xù)發(fā)展等具有重要影響。 因此, 城市綠地系統(tǒng)植物多樣性極具研究?jī)r(jià)值[4]。 國(guó)外早有學(xué)者就城市化對(duì)植物多樣性的影響開(kāi)展了相關(guān)研究[5-6], 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)對(duì)綠地植物多樣性研究起步較晚, 目前仍處于起步階段, 只有北京[7]、 上海[8]、 廣州[9]、 深圳[10]、 武漢[11]和重慶[12]等一線城市和少數(shù) “新一線” 城市開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查, 對(duì)于德昌縣等中小城市的綠地植物多樣性相關(guān)研究則較少。
本研究選擇四川省德昌縣城區(qū)作為研究區(qū)域,以不同綠地類型的植物群落作為研究對(duì)象, 運(yùn)用物種豐富度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度和Pielou群落均勻度指數(shù)對(duì)德昌縣建成區(qū)綠地系統(tǒng)植物多樣性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,為德昌縣創(chuàng)建國(guó)家森林城市的物種選擇和配置模式提供參考, 為提高城市物種多樣性和改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。
德昌縣 (101°54′—102°29′E, 27°05′—27°36′N)位于四川省西南部, 涼山彝族自治州中部, 幅員面積2 284 km2, 地貌主要為中山。 德昌縣屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候, 全年平均日照總時(shí)數(shù)為2 356 h,年平均氣溫17.7 ℃, 年均相對(duì)濕度64.7%, 年均降水量為1 074.4 mm, 無(wú)霜期 300 d 以上, 夏季無(wú)酷暑、 冬季無(wú)嚴(yán)寒[14]。 適宜的地貌和氣候環(huán)境為該縣建設(shè)國(guó)家森林城市提供了優(yōu)越的條件。 縣城建成區(qū)面積604.62 hm2, 各類綠地面積及占比見(jiàn)表1。
表1 德昌縣各類綠地面積及占比
本研究數(shù)據(jù)來(lái)源: 一是購(gòu)買德昌縣城區(qū)Pléiades 衛(wèi)星影像, 空間分辨率 0.5 m, 無(wú)云覆蓋影響, 獲取時(shí)間為2021 年9 月30 日 (該季節(jié)植被長(zhǎng)勢(shì)良好), 滿足研究需要。 二是將衛(wèi)星影像作輻射校正和幾何校正等處理, 采用目視解譯的方法獲取縣城區(qū)各類綠地空間分布, 并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證, 最終得到綠地空間分布和面積數(shù)據(jù)。
參考 《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)CJJT85-2017》, 考慮德昌縣實(shí)際情況, 利用ArcGIS 將德昌縣的城市綠地劃分為公園綠地 (因廣場(chǎng)用地很少, 故合并到公園綠地內(nèi))、 附屬綠地和防護(hù)綠地, 其中附屬綠地又分為街道附屬綠地、 公共附屬綠地和居住區(qū)附屬綠地。 項(xiàng)目組于2021 年5 月對(duì)德昌縣城區(qū)綠地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查, 包括街道27 條、 學(xué)校6所、 居住區(qū) 5 個(gè)、 公園 4 個(gè)、 機(jī)關(guān)事業(yè)單位 8 個(gè),醫(yī)院2 個(gè), 工礦企業(yè)4 個(gè)。
根據(jù)德昌縣各綠地類型的空間分布, 采取隨機(jī)抽樣和典型取樣的調(diào)查方法[15], 將喬灌草層的群落層次分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 調(diào)查因子包括喬木名稱、胸徑、 樹(shù)高、 株數(shù)和冠幅; 灌木名稱、 高度、 蓋度、 株 (叢) 數(shù)和投影面積; 草本種類、 高度和蓋度[16]。 針對(duì)附屬綠地中的街道與交通設(shè)施用地設(shè)置的樣方長(zhǎng)200 m, 寬為實(shí)際綠化帶寬度, 交通島取其整體, 行道樹(shù)綠帶、 路側(cè)綠帶、 分車綠帶、 交通島綠地均設(shè)置樣地[17]; 學(xué)校、 單位、 居民用地附屬綠地面積普遍較小, 不足以設(shè)置樣地的以整塊綠地作為調(diào)查對(duì)象; 公園綠地則設(shè)置20 m×20 m 大小的樣地, 在樣地四個(gè)角和中心分別設(shè)置1 個(gè) (共計(jì) 5 個(gè)) 2 m×2 m 的灌木、 草本樣方[18], 4 個(gè)公園共 20 個(gè)樣方。 共計(jì)設(shè)置樣地96 個(gè), 樣帶 34 條。
分別計(jì)算各類綠地喬、 灌、 草物種的重要值,多樣性指數(shù)選用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度、Pielou均勻度指數(shù)[19-20]。 數(shù)據(jù)處理和制圖在Excel 2017 中進(jìn)行。
附屬綠地、 公園綠地和廣場(chǎng)用地相較于防護(hù)綠地和區(qū)域綠地對(duì)城市的降溫效應(yīng)有明顯的促進(jìn)作用[21], 同時(shí)可以提高居民生活的舒適性。 由于德昌縣廣場(chǎng)用地?cái)?shù)量較少, 故將其納入公園綠地類型內(nèi)。 從植物生活型構(gòu)成上看 (表2), 喬木88種, 隸屬37 科68 屬, 占德昌縣綠地植物總物種數(shù)的 44.22%; 灌木 70 種, 隸屬 29 科 42 屬, 占德昌縣綠地植物總物種數(shù)的35.18%; 草本41 種,隸屬24 科33 屬, 占德昌縣綠地植物總物種數(shù)的20.60%。 由表3 可知, 德昌縣城區(qū)綠地的樣地中植物種類占比從高到低為: 附屬綠地>公園綠地>防護(hù)綠地, 其中附屬綠地中, 公共附屬綠地>居住區(qū)附屬綠地>街道附屬綠地。 公共用地附屬綠地的植物種類最為豐富, 占全部種類的64.82%,其次是居住區(qū)附屬綠地和公園綠地, 分別占56.28%、 43.72%; 街道附屬綠地和防護(hù)綠地植物類型占比較低, 分別占24.62%、 22.61%。
表2 德昌縣城區(qū)綠地植物生活型構(gòu)成
表3 德昌縣城區(qū)綠地類型植物占比
從科、 屬分布來(lái)看, 薔薇科 (Rosaceae) 12屬 14 種、 豆科 (Fabaceae) 11 屬 12 種、 棕櫚科(Arecaceae) 6 屬 8 種、 大戟科 (Euphorbiaceae)5 屬 6 種、 桃金娘科 (Myrtaceae) 5 屬 5 種、 木犀科 (Oleaceae) 4 屬 9 種、 ???(Moraceae) 3 屬9 種、 錦葵科 (Malvaceae) 3 屬 6 種。 喬木使用頻度前10 的種是黃葛樹(shù) (Ficus virens)、 小葉榕(Ficus concinna)、 樟 (Cinnamomum camphora)、天 竺 桂 (Cinnamomum japonicum)、 藍(lán) 花 楹(Jacaranda mimosifolia)、 印度榕 (Ficus elastica)、樸 樹(shù) (Celtis sinensis)、 桂 花 (Osmanthus fragrans)、 枇 杷 (Eriobotrya japonica)、 蒲 葵(Livistona chinensis); 灌木使用頻度前10 的種是葉 子 花 (Bougainvillea spectabilis)、 假 連 翹(Duranta repens)、 小葉女貞 (Ligustrum quihoui)、灰莉 (Fagraea ceilanica)、 紅花檵木 (Loropetalum chinensevar.rubrum)、 紫 薇 (Lagerstroemia indica)、 蘇 鐵 (Cycas revoluta)、 黃 槐 決 明(Cassia surattensis)、 杜鵑 (Rhododendron simsii)、鵝掌柴 (Schefflera octophylla); 草本使用頻度前5的 種 是 黃 金 菊 (Hypochaeris ciliata)、 麥 冬(Ophiopogon japonicus)、 美人蕉 (Canna indica)、鳶尾 (Iris tectorum)、 酢漿草 (Oxalis corniculata)。
植物物種豐富度的大小反映了所包含的個(gè)體物種的數(shù)量[22], 該值越大, 物種豐富度越高。 從圖 1 可看出, 公園、 街道、 居住區(qū)、 公共附屬綠地植物豐富度指數(shù)變化趨勢(shì)一致, 即均為喬木>灌木>草本, 其中公共附屬綠地的物種豐富度指數(shù)最高 (喬木 62 種、 灌木 44 種、 草本 23 種),防護(hù)綠地的物種豐富度指數(shù)最低 (喬灌草分別為19 種、 19 種、 7 種)。 總體上看, 德昌縣的植物物種豐富度主要體現(xiàn)在喬木層, 表明各綠地豐富度隨著垂直高度的增加而增加; 在街道綠地中部分街道只有一種喬木, 如昌平路中段喬木為藍(lán)花楹, 德茨路喬木為木棉 (Bombax ceiba), 東風(fēng)路的喬木為樟, 育才路一段種植的喬木為小葉榕等,說(shuō)明德昌縣街道綠化較為單調(diào), 豐富度有待提高;居民區(qū)和公共附屬綠地的灌木層豐富度相對(duì)較高,而草本層的植物數(shù)量較低, 說(shuō)明景觀效果多體現(xiàn)在高層次。
圖1 德昌縣綠地植物物種豐富度
Shannon-Wiener指數(shù)包含了物種數(shù)量和物種分布的均勻性,Shannon-Wiener指數(shù)越大, 表明群落包含的信息越多, 物種越多分布越均勻[23]。從圖2 可知: 德昌縣城區(qū)綠地植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)喬木層排序是公共附屬綠地>居住區(qū)附屬綠地>公園綠地>防護(hù)綠地>街道附屬綠地;灌木層排序是公共附屬綠地>防護(hù)綠地>居住區(qū)附屬綠地>公園綠地>街道附屬綠地; 草本層的排序是公共附屬綠地>公園綠地>居住區(qū)附屬綠地>防護(hù)綠地>街道附屬綠地。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最大值均出現(xiàn)在公共附屬綠地, 最小值都為街道附屬綠地。 不同綠地類型的Shannon-Wiener多樣性的指數(shù)具有明顯的差異性, 其中公共附屬綠地和公園綠地Shannon-Wiener多樣性的指數(shù)波動(dòng)性較小, 喬灌草層次分布較為平衡, 說(shuō)明這兩種類型的綠地在植物配置方面種類豐富, 搭配合理,生長(zhǎng)狀態(tài)良好, 能給周邊居民提供游玩、 休憩的場(chǎng)所; 而街道附屬綠地、 居住區(qū)附屬綠地和防護(hù)綠地的喬灌草Shannon-Wiener多樣性指數(shù)波動(dòng)性較大。
圖2 德昌縣綠地植物Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)
Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)是反映群落組成的一種指標(biāo), 是衡量群落組成中單一物種分布的尺度,其指數(shù)越大, 群落中不同物種的數(shù)量和分布就越不均衡, 優(yōu)勢(shì)物種的生態(tài)服務(wù)功能就越明顯[24]。圖3 表明: 德昌縣城區(qū)街道附屬綠地的Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)都高于其他不同綠地類型, 且草本層的Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度最高, 反映了街道綠地喬灌草的數(shù)量差異性較大, 特別是街道的草本優(yōu)勢(shì)度最為明顯; 而其他類型的綠地Simpson生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均小于0.1。 可見(jiàn), 德昌縣公園綠地、居住區(qū)附屬綠地、 公共附屬綠地、 防護(hù)綠地這4個(gè)綠地的功能較強(qiáng), 能為市民提供舒適空間、 休閑娛樂(lè)場(chǎng)所、 適宜居住環(huán)境等; 而街道附屬綠地主要為城市建設(shè)綠地, 其優(yōu)勢(shì)度較明顯。
圖3 德昌縣綠地植物Simpson 生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)
Pielou均勻度指數(shù)是指某一特定群落或環(huán)境中所有物種數(shù)量的分布, 基于Shannon-Wiener指數(shù), 根據(jù)不同物種數(shù)量的一致性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)不同物種數(shù)量的均勻性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 如果特定棲息地或環(huán)境中所有物種數(shù)量相同, 物種均勻度就高[25]。 由圖4 可知, 德昌縣城區(qū)5 類綠地的灌木層和草本層均勻度指數(shù)都比較接近, 表明其物種間個(gè)體分布較為均勻。 而喬木層中, 公園綠地、街道附屬綠地和防護(hù)綠地的均勻度指數(shù)較低, 分別是 0.5989、 0.6436、 0.6982, 說(shuō)明其喬木層物種間的個(gè)體差異較大。
圖4 德昌縣綠地植物Pielou 均勻度指數(shù)
城市綠地系統(tǒng)不僅是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),還是檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)城市環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo), 對(duì)于維持城市生態(tài)環(huán)境平衡與穩(wěn)定具有重要作用[26],因此, 構(gòu)建具有多樣性、 層次復(fù)雜、 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的植物群落, 可以增強(qiáng)城市綠地系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 從而提高城市綠地系統(tǒng)的生態(tài)效益。 本次調(diào)查共記錄到德昌縣建成區(qū)范圍內(nèi)植物90 科143 屬199種, 群落結(jié)構(gòu)豐富, 具有良好的生態(tài)服務(wù)功能。該縣城市綠地的植物多樣性較高, 喬木層Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最低 1.784, 最高3.663, 高于北方城市[27-28], 與一些南方城市較接近[29-30]。 相關(guān)研究表明, 城市綠地中, 多樣性水平按大小一般為喬木層>灌木層>草本層[31], 但德昌縣除公共附屬綠地、 居住區(qū)附屬綠地外, 公園綠地、 防護(hù)綠地、 街道附屬綠地的灌木層多樣性均高于喬木層, 這可能與當(dāng)?shù)貧夂驐l件和綠化單位的喜好有關(guān)。 本次調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn), 德昌縣城區(qū)街道附屬綠地、 居住區(qū)附屬綠地和防護(hù)綠地的喬灌草Shannon-Wiener多樣性指數(shù)波動(dòng)性較大,這可能一方面是因?yàn)榻值谰G化喬木種類較少, 形成的植物群落非常簡(jiǎn)單; 另一方面是因?yàn)椴荼緦拥娜斯じ深A(yù)較少, 品質(zhì)豐富度較低。 本次調(diào)查還發(fā)現(xiàn), 德昌縣城區(qū)公園綠地、 街道附屬綠地和防護(hù)綠地喬木層的均勻度指數(shù)較低, 說(shuō)明這些綠地喬木層物種間的個(gè)體差異較大。 其原因可能是:為了減少街道行道樹(shù)對(duì)周圍建筑物光線的遮擋,每年會(huì)進(jìn)行較大的人工修剪, 以公園綠地中的曹家碾公園為例, 它位于老城區(qū), 屬于年份較早的公園, 修剪、 養(yǎng)護(hù)和管理等人為因素導(dǎo)致了具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性的物種生長(zhǎng)良好, 數(shù)量增加, 而競(jìng)爭(zhēng)性弱的物種長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較差[32], 從而也導(dǎo)致了喬木、 灌木以及草本層在不同綠地類型的均勻度明顯不一。 因此, 人工的干預(yù)和景觀的植物配置,使喬木層和灌木層更具有多樣性, 而草本層常常更注重整齊、 單一的效果, 所以一般以1 ~2 種為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。 德昌縣城區(qū)地處金沙江二級(jí)支流—安寧河河谷腹地, 其地帶性植被既有常綠闊葉林的特點(diǎn), 又兼有亞熱帶北部落葉闊葉林和針葉林特征[33], 優(yōu)勢(shì)種以殼斗科 (Fagaceae)、 杜鵑花科 (Ericaceae) 等常綠植物為主, 同時(shí)冷杉(Abies fabri)、 西南櫻桃 (Cerasus duclouxii)、 麻櫟 (Quercus acutissima)、 云南松 (Pinus yunnanensis)、榿木 (Alnus cremastogyne) 等落葉樹(shù)種和中高山常綠針葉樹(shù)種也很常見(jiàn)[33]。 但從德昌縣城區(qū)的綠化樹(shù)種選擇來(lái)看, 城市綠地系統(tǒng)更注重園林景觀樹(shù)種, 地帶性優(yōu)勢(shì)種特別是杜鵑花科植物非常少見(jiàn)。
2021 年開(kāi)始, 德昌縣響應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)要求, 積極開(kāi)展國(guó)家森林城市建設(shè)[13], 而文化是一個(gè)城市的靈魂, 城市森林建設(shè)必須建立人與自然和諧共生的生態(tài)系統(tǒng), 把地域文化習(xí)俗、 社會(huì)風(fēng)俗習(xí)慣、 城市歷史沿革和傳統(tǒng)文化有機(jī)融入于環(huán)境建設(shè)中[34]。 例如, 廣州市的國(guó)家森林城市建設(shè)充分體現(xiàn)了 “嶺南文化”[35], 長(zhǎng)沙市的城市森林建設(shè)融 “山 (岳麓山) ” “水 (湘江) ” “洲(橘子洲) ” “城 (長(zhǎng)沙城市生態(tài)圈) ” 于一體等[36]。 德昌建制已經(jīng)有兩千余年歷史, 是 “北達(dá)京畿, 南通蒙昭” 的南絲綢之路必經(jīng)地, 蘊(yùn)含著豐厚的鳳凰文化、 傈僳族文化、 香城文化、 字庫(kù)文化、 紅軍紅色文化、 歷史民俗文化等[14]。 但從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來(lái)看, 德昌縣城市綠地建設(shè)樹(shù)種選擇上多學(xué)西昌、 攀枝花, 即 “跟風(fēng)” 形勢(shì)較為嚴(yán)峻,城市森林建設(shè)與地域文化結(jié)合度不夠, 如代表“鳳凰文化” 的鳳凰木 (Delonix regia), 代表“香城文化” 的桂花、 白蘭 (Michelia×alba)、 含笑 (Michelia figo)、 紅梅 (Prunus mume) 等, 代表 “紅色文化” 的紅梅及各類本土杜鵑品種較少。 因此, 德昌縣在今后的綠地系統(tǒng)或城市森林建設(shè)中, 應(yīng)注重增加地帶性植被物種的種類和數(shù)量, 以增加群落穩(wěn)定性和多樣性; 同時(shí)應(yīng)充分結(jié)合本地實(shí)際, 凸顯地域文化。 具體建議如下: 首先, 應(yīng)參照野生群落組成特征來(lái)配置物種, 充分利用群落內(nèi)小生境差異適當(dāng)增加樹(shù)木種數(shù), 同時(shí),適當(dāng)突出骨干樹(shù)種的地位, 體現(xiàn)整體景觀效果,避免喬木層雜亂無(wú)章[28]。 在選擇原生植被上, 常綠喬木樹(shù)種可適當(dāng)選擇多變石櫟 (Lithocarpus variolosus)、 硬斗石櫟 (Lithocarpus hancei) 等;落葉喬木樹(shù)種可選擇麻櫟、 榿木等; 觀花觀果樹(shù)種可選擇大白杜鵑 (Rhododendron decorum)、 西南櫻桃、 繅絲花 (Rosa roxburghii) 等, 并選擇其他具有較高觀賞性的花灌木、 藤本、 草本, 如葉子 花、 黃 槿 (Hibiscus tiliaceus)、 九 里 香(Murraya exotica)、 韭蓮 (Zephyranthes carinata)、艷山姜 (Alpinia zerumbet) 等, 利用植物的花期、色相、 形態(tài), 合理配置, 打造四季有景的城市景觀。 其次, 凸顯本土文化。 代表 “鳳凰文化” 的樹(shù)種可選擇鳳凰木; 代表 “香城文化” 可選擇桂花、 白蘭、 玉蘭 (Yulania denudata)、 含笑、 紅梅、 蠟梅 (Chimonanthus praecox) 等花果葉具有香氣的物種; 代表 “紅色文化” 可選擇各種紅色花卉的杜鵑、 山茶花、 木棉樹(shù)、 美麗異木棉(Ceiba speciosa)、 紅梅等。 在表現(xiàn) “傈僳族文化”方面, 可用木棉、 云杉 (Picea asperata) 等木材制作傈僳族特有的樂(lè)器。 最后, 部分綠地因土壤條件差, 干旱季節(jié)缺水, 加上人為踩踏和病蟲(chóng)害等因素, 導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良、 林相參差不齊等現(xiàn)象。 因此, 科學(xué)養(yǎng)護(hù)、 提高市民的意識(shí)尤為重要。在不影響美觀和通行的前提下安裝柵欄, 適當(dāng)?shù)卦黾游拿魈崾菊Z(yǔ)。 根據(jù)不同樹(shù)種的立地條件及其性質(zhì), 合理施肥、 澆水, 也可使用自動(dòng)噴淋裝置等。
德昌縣綠地植物豐富度和物種多樣性較高。在喬木樹(shù)種的選擇上, 偏愛(ài)??崎艑僦袠?shù)型高大、枝繁葉茂的喬木, 如黃葛樹(shù)、 小葉榕、 印度榕以及常綠的樟科樟屬喬木, 如樟、 天竺桂。
德昌縣的城市綠化比較注重市民生活、 工作、學(xué)習(xí)環(huán)境的改善。 單位、 學(xué)校和醫(yī)院等公共附屬綠地的綠化覆蓋率高、 物種豐富、 層次感強(qiáng)。 但部分街道綠化物種偏少, 物種多樣性較低, 優(yōu)勢(shì)度較高。