城市化影響下植物多樣性研究

摘要：以河北省保定市為研究地，結合綠地分布狀況，選取１３個樣方，將保定市區(qū)劃分為市中心、二環(huán)、三環(huán)３個圈層，進而調(diào)查樣地的植物種類、數(shù)量及分布。結果表明，研究區(qū)域內(nèi)植物共有４１科７４屬９４種；不同植物類型在相同圈層中多樣性分布一致，即草本植物的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均較高，喬木的均勻度指數(shù)較高；在不同圈層間，多樣性指數(shù)與豐富度指數(shù)均以灌木為最低。在不同方位中，西部各植物類型多樣性水平均較高；東部喬木、灌木豐富度指數(shù)最高，西部草本的豐富度指數(shù)最高；均勻度以東部和北部的喬木最高，灌木以北部最高，草本以西部最高。由調(diào)查可知，城市綠化在近些年種植主要集中于灌木，且物種單一化；南部和東部綠化水平有待提高；道路綠帶應盡量避免物種過于單一，保護本地種。

關鍵詞：城市化；生境單元；植物多樣性；保定市

中圖分類號：Ｑ９４８；Ｘ１７６ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）09－1781-03

Plant Diversity in Baoding City Affected by Urbanization

ＬＩ Ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｓｈｕ－ｘｉａｎｇ，ＦＥＮＧ Ｄａ－ｌｉｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： According to ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， １３ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｓａｍｐｌｅ ａｒｅａｓ distributing in the three cirde regions（central，second ring，third ring） in Baoding city ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｔｙｐｅｓ， ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ this ｃｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ９４ ｓｐｅｃｉｅｓ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ７４ ｇｅｎｕｓｅｓ ｏｆ ４１ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｉｎ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔ ｔｙｐｅｓ ｗａｓ the ｓａｍｅ ｉｎ ｓａｍｅ ｒｅｇｉｏｎ， ｉ．ｅ． ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ｈｅｒｂｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ｗas ｈｉｇｈ． Both tｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ｓｈｒｕｂｓ ｗｅｒｅ ｌｏｗ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ． In ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ orientations， ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ ｗas ｒｉｃｈ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ； ｔｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ａｎｄ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｅａｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ｈｅｒｂｓ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ． Ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ｉｎ ｅａｓｔ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａｓ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｗｈｅｒｅａｓ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｈｅｒｂｓ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ． Ｕｒｂａｎ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｅ ｗａｓ ｓｉｎｇｌｅ． Ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｉｎ ｏｌｄ ａｒｅａ ｓｔｉｌｌ need to ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ ｓｐｅｃｉｅ ｉｎ ｒｏａｄｗａｙ ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｖｏｉｄｅｄ ａｎｄ ｌｏｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ； ｈａｂｉｔａｔ ｕｎｉｔ； ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； Baoding city

城市化是一個全球性的發(fā)展趨勢，這種趨勢對生物多樣性的影響已經(jīng)引起人們的極大關注。近年來，人類的許多活動，如開墾、資源開采、過度放牧、無序土地利用、城市擴展等，正影響和改變著生物賴以生存的自然環(huán)境，天然生物資源日益減少，生物多樣性受到極大的威脅［１］。在城市生態(tài)系統(tǒng)中，城市的生物多樣性（包括遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)及景觀的多樣性）與城市自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的結構與功能（能量轉化、物質(zhì)循環(huán)、食物鏈、凈化環(huán)境等）密切聯(lián)系，構成了城市賴以生存發(fā)展的生態(tài)環(huán)境基礎并可增強城市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性［２，３］。近年來學者們以微觀的對單個影響因子的研究居多，從宏觀綜合角度出發(fā)進行的研究較少［４，５］。本文以保定市為例，在調(diào)查城市不同生境單元下植物多樣性基礎上，分析市區(qū)植物多樣性與人為干擾強度之間的關系；旨在為進一步加強城市地區(qū)植物多樣性保護和城市建設提供參考依據(jù)，同時，也為今后如何進一步開展城市地區(qū)植物多樣性保護提供理論支持。

１研究地區(qū)概況與研究方法

１．１研究地區(qū)概況

本研究于２０１０年５～７月在河北省保定市區(qū)（３９°５５′－４０°２２′ Ｎ，１１７°３４′－１１８°１４′ Ｅ）進行。該區(qū)西北高、東南低，市區(qū)面積３１２．３ ｋｍ２，城市建成區(qū)面積５４ ｋｍ２。黎河、沙河、林河等河流自東北向西南流入于橋水庫，成為解決天津水源的“引灤入津工程”的重要河道。暖溫帶大陸性氣候，四季分明。年平均氣溫１２．７ ℃，年平均大于１０ ℃活動積溫４ ３４９ ℃；１月平均氣溫－５ ℃，７月平均氣溫２７ ℃，年均降雨量５７５．４ ｍｍ，積溫３ ９８０ ℃，無霜期２５９ ｄ，年日照２ ５６３ ｈ；年無霜期約２１０ ｄ；市區(qū)人口１４３萬人。

１．２研究方法

１．２．１樣地選擇以保定市區(qū)中心（火車站）為中心點，沿東南西北４個方向選取具有代表性的地段設置樣方１３個，即以火車站為中心，一環(huán)、二環(huán)公路為基本界線，將保定市大致劃分為市中心、近郊、遠郊３個圈層。包括車站在內(nèi)，市中心區(qū)域內(nèi)共選擇１５個樣地，其中包括公園、居住小區(qū)、公共綠化活動場所、道路綠化帶等生境單元作為調(diào)查對象；近郊、遠郊各選擇１２個樣地，涉及主次干道、工廠等附屬綠地、公園、農(nóng)田等生境單元作為調(diào)查對象。

經(jīng)調(diào)查，一環(huán)為人居活動稠密區(qū)（人均流量３６人次／ｍｉｎ；車均流量４０車次／ｍｉｎ）；二環(huán)為居住集中區(qū)，人居活動、車輛較多（人均流量２０人次／ｍｉｎ；車均流量３５車次／ｍｉｎ）；三環(huán)為人居活動及車輛最少的工業(yè)區(qū)（人均流量１２人次／ｍｉｎ；車均流量２３車次／ｍｉｎ）；其他如綠化率、建筑面積等均相似。

１．２．２樣方設置為了便于對生境多樣性進行評估，可將生境分為許多生境單元。通過實地調(diào)查將所有的單元分為３種類型：點狀要素、線狀要素和面狀要素。面狀要素以面積（ｍ２）表示，線狀要素以長度（ｍ）表示，點狀要素則以數(shù)目（個）表示。

面狀樣方設置：以１０ ｍ×１０ ｍ設置１００ ｍ２樣地。在每樣地內(nèi)以五點法設置５個２ ｍ×２ ｍ的灌木樣方及１０個１ ｍ×１ ｍ的草本樣方，對于面狀樣地，依據(jù)實際情況亦采用三點法，對其整體情況進行評估。線狀樣方設置：選取１０ ｍ作為線長，利用三點法調(diào)查其中喬木、灌木、草本數(shù)據(jù)。點狀樣方設置：實際測量所選取點狀樣地全部喬木、灌木、草本數(shù)據(jù)。

１．２．３調(diào)查內(nèi)容與方法采用實地調(diào)查法，在樣方中分別記錄喬木、灌木、草本植物的種類及數(shù)量。

１．２．４分析方法物種豐富度和均勻度采用Ｍａｒｇａｌｅｆ豐富度指數(shù)（Ｒ）和Ｐｉｅｌｏｕ均勻度指數(shù)（Ｊ），用以反映城市綠化物種的豐富程度和均勻程度；利用Ｊａｃｃａｒｄ指數(shù)進行單元間相似性分析；利用Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多樣性指數(shù)（Ｈ）以獲得物種的多樣性情況［６，７］。

２結果與分析

２．１保定市植被物種構成分析

根據(jù)調(diào)查由市中心至郊區(qū)的樣地的植物種類統(tǒng)計，研究區(qū)域內(nèi)有植物４１科７４屬９４種，其中薔薇科（Ｒｏｓａｃｅａｅ）最多，有１０種植物；其次為菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ），有８種；十字花科（Ｃｒｕｃｉｆｅｒａｅ）、豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）各有６種；木樨科（Ｏｌｅａｃｅａｅ）、禾本科（Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）各有５種；松科（Ｐｉｎａｃｅａｅ）、懸鈴木科（Ｐｌａｔａｎａｃｅａｅ）、旋花科（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌａｃｅａｅ）、藜科（Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉａｃｅａｅ）各有３種；楊柳科（Ｓａｌｉｃａｃｅａｅ）、桑科（Ｍｏｒａｃｅａｅ）、蓼科（Ｐｏｌｙｇｏｎａｃｅａｅ）、莧科（Ａｍａｒａｎｔｈａｃｅａｅ）、衛(wèi)矛科（Ｃｅｌａｓｔｒａｃｅａｅ）、堇菜科（Ｖｉｏｌａｃｅａｅ）、紫草科（Ｂｏｒａｇｉｎａｃｅａｅ）、唇形科（Ｌａｂｉａｔａｅ）、忍冬科（Ｃａｐｒｉｆｏｌｉａｃｅａｅ）、鳶尾科（Ｉｒｉｄａｃｅａｅ）、槭樹科（Ａｃｅｒａｃｅａｅ）各有２種；小檗科（Ｂｅｒｂｅｒｉｄａｃｅａｅ）、千屈菜科（Ｌｙｔｈｒａｃｅａｅ）、茜草科（Ｒｕｂｉａｃｅａｅ）、錦葵科（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）、柏科（Ｃｕｐｒｅｓｓａｃｅａｅ）各有１種植物。

在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，城區(qū)的喬木除人為栽培的以外，大多已不能夠進行自然生長和更新。在城區(qū)所見喬木僅有雪松、毛白楊、垂柳、龍爪槐、懸鈴木等。灌木群主要有紫葉小檗（Ｂｅｒｂｅｒｉｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ ｃｖ．ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ）、多花薔薇（Ｒｏｓａ ｍｕｌｔｉｆｌｏｒａ）、冬青衛(wèi)矛（Ｅｕｏｎｙｍｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ）、金葉女貞（Ｌｉｇｕｓｔｒｕｍ ｖｉｃａｒｙｉ）、紫丁香（Ｓｙｒｉｎｇａ ｏｂｌａｔａ）等綠化常見物種。野生草本物種豐富，僅城區(qū)內(nèi)自然生長的草本植物達６０種之多。常見的野生草本有狗尾草（Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ）、紫花地丁（Ｖｉｏｌａ ｐｈｉｌｉｐｐｉｃａ）、藜（Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉｕｍ ａｌｂｕｍ）、萹蓄（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍ ａｖｉｃｕｌａｒｅ）、早熟禾（Ｐｏａ ａｎｎｕａ）、車前（Ｐｌａｎｔａｇｏ ａｓｉａｔｉｃａ）、夏至草（Ｌａｇｏｐｓｉｓ ｓｕｐｉｎａ）、山苦荬（Ｉｘｅｒｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、鵝觀草（Ｒｏｅｇｎｅｒｉａ ｋａｍｏｊｉ Ｏｈｗｉ）、田旋花（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌｕｓ ａｒｖｅｎｓｉｓ）、獨行菜（Ｌｅｐｉｄｉｕｍ ａｐｅｔａｌｕｍ）、薺菜（Ｃａｐｓｅｌｌａ ｂｕｒｓａ－ｐａｓｔｏｒｉｓ）、朝天委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ ｓｕｐｉｎａ）、蛇莓（Ｄｕｃｈｅｓｎｅａ ｉｎｄｉｃａ）、酢漿草（Ｏｘａｌｉｓ ｃｏｒｎｉｃｕｌａｔａ）等物種。

２．２各圈層多樣性指數(shù)分析

由表１可知，各圈層相似性指數(shù)均以草本為最高，灌木的相似性指數(shù)均最低，且各綠化種類中以市中心與三環(huán)的相似性指數(shù)較高。結果顯示，人工綠化的公共區(qū)域（一環(huán)和三環(huán)）物種相近，而二環(huán)區(qū)主要為居民區(qū)，綠化種類與公共活動區(qū)不同。

由表２可知，草本植物多樣性指數(shù)以市中心為最大，二環(huán)、三環(huán)次之；而人工種植的喬木和灌木均以二環(huán)最大，三環(huán)最小。草本植物以本地野生種為主，市中心區(qū)域人均活動頻繁，在此脅迫下物種復雜程度最大，異質(zhì)性高；而隨著脅迫壓力減小，異質(zhì)性降低。豐富度指數(shù)均以灌木最小，草本最大，其中市中心草本植物豐富度指數(shù)為最大。均勻度指數(shù)在木本和草本植物間變化不大，最小的為二環(huán)草本，最大的出現(xiàn)在二環(huán)喬木。

２．３市區(qū)不同延伸方向多樣性指數(shù)分析

由表３可知，東部與北部方向的喬木與灌木的相似程度均為最高，東部與西部方向的草本相似程度最高；西部與南部方向的草本相似程度最低，東部與南部方向的灌木相似程度最低，草本相似程度最低值出現(xiàn)在南部與北部和西部與南部方向中。由表４可知，各方向喬木的多樣性指數(shù)變化趨勢大小順序為，東部＞北部＞西部＞南部；灌木的多樣性指數(shù)大小順序為，北部＞西部＞東部＞南部；草本的多樣性指數(shù)大小順序為，西部＞南部＞北部＞東部；喬木、灌木的豐富度指數(shù)以東部最高，草本以西部為最高；喬木均勻度指數(shù)以東部和北部的為最高，灌木以北部為最高，草本以西部最高。

３結論與討論

通過調(diào)查分析可知，保定市植物群落結構單一，多樣性程度低，尤其灌木種植種類較少；不同圈層植物多樣性差異明顯，除草本外，灌木與喬木的各圈層相似性系數(shù)均小于或等于０．５；相同圈層中草本植物多樣性和豐富度指數(shù)較高，灌木較低。植物多樣性水平在不同區(qū)域間差異顯著，除東部與北部的喬木相似性指數(shù)、東部與西部草本相似性指數(shù)達到０．６及以上外，其他各方向、各類型植物相似性指數(shù)均在０．５以下。

由于種類組成較單調(diào)，植物景觀豐富度仍顯不足，并且容易引發(fā)一些病蟲害的暴發(fā)，故應降低單一樹種的種植頻率，盡量多選擇一些當?shù)乇就翗浞N，從而構成穩(wěn)定的群落結構。市區(qū)綠化相對以前投入的多樣性水平已下降，新建區(qū)多樣性水平有待提高；人居活動嚴重影響著野生本地種的存在，進一步影響了綠化植物的多樣性；環(huán)境脅迫壓力大，區(qū)域植物物種數(shù)量有待進一步增加和保護。

４建議

通過調(diào)查分析，建議在較寬道路綠地設計中，應給群落植物更多的自然生存空間，并將野生本地花草物種應用到綠帶中；對于道路綠帶應盡量避免過于“精耕細作”，保護自然更新種，促進綠地的自然化，使綠地物種多樣性越來越高；在環(huán)境脅迫嚴重的生境條件下，促進道路綠地群落的抗逆性和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮綠帶的生態(tài)功能和景觀功能；在市中心區(qū)域及郊區(qū)也應建立大面積綠化區(qū)（公園、廣場等），進而提高城市植物多樣性的均衡。

就目前的研究資料看，研究內(nèi)容大多集中在城市化對生物多樣性的影響中，并仍停留在對現(xiàn)象的定性和定量描述層次上，故今后應結合現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)、遙感等技術手段，從時空梯度上更全面系統(tǒng)地研究城市化對生物多樣性的影響［８］； 倡導和開展分子水平上的研究，以揭示城市化干擾對生物多樣性產(chǎn)生危害的生理生化機制和導致物種滅絕的遺傳基礎；盡快建立全球統(tǒng)一的城市化研究標準和統(tǒng)一的城市調(diào)查方法，以提高研究成果的共享程度和可比性，建立城市生物多樣性的統(tǒng)一理論體系。加強城市多學科交叉研究，為真正意義上改善和保護城市地區(qū)生物多樣性和生態(tài)文明提供理論支持。

參考文獻：

［１］ ＬＥＥ Ｐ Ｆ， ＤＩＮＧ Ｔ Ｓ， ＨＳＵ Ｆ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｂｉｒｄ ｓｐｅｃｉｅｓ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ｉｎ Ｔａｉｗａｎ： Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｎ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ ｏｆ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ， ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ，２００４，３１（２）：３０７－３１４．

［２］ 吳人堅，陳立民． 國際大都市的生態(tài)環(huán)境［Ｍ］． 上海：華東理工大學出版社，２００１．

［３］ 李洪遠． 對區(qū)域性生態(tài)園林建設的認識與思考［Ｊ］． 中國園林，２０００，１６（６）：１９－２２．

［４］ ＳＡＶＡＲＤ Ｊ－Ｐ Ｌ， ＣＬＥＲＧＥＡＵ Ｐ， ＭＥＮＮＥＣＨＥＺ Ｇ． Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］． ＬａｎｄｓｃａｐｅａｎｄＵｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ， ２０００，４８（３－４）：１３１－１４２．

［５］ 陳利頂，傅伯杰． 景觀連接度的生態(tài)意義及其應用［Ｊ］． 生態(tài)學雜志，１９９６，１５（４）：３７－４２．

［６］ 馬克平． 生物群落多樣性的測度方法： Ｉα多樣性的測度方法（上）［Ｊ］． 生物多樣性，１９９４，２（３）：１６２－１６８．

［７］ 馬克平，劉玉明． 生物群落多樣性的測度方法：Ｉα多樣性的測度方法（下）［Ｊ］． 生物多樣性， １９９４，２（４）：２３１－２３９．

［８］ 錢迎倩，馬克平． 生物多樣性研究的原理與方法［Ｍ］． 北京：中國科學技術出版社，１９９４． １４１－１６５．