上海顧村公園人工群落1 hm2樣地草本植物多樣性研究?

胡 婷 廖秋林 張慶費 劉曉瞳 陳曉波 朱 琳

1 中南林業科技大學風景園林學院 長沙 410004 2 上海辰山植物園 上海 201602

上海顧村公園人工群落1 hm2樣地草本植物多樣性研究?

胡 婷1，2廖秋林1張慶費2劉曉瞳1，2陳曉波1，2朱 琳1，2

1 中南林業科技大學風景園林學院 長沙 410004 2 上海辰山植物園 上海 201602

為探討城市公園草本植物多樣性特征，文章對上海顧村公園1 hm2樣地長期動態監測的草本植物多樣性進行調查分析，結果表明，樣地草本植物豐富，調查到草本植物38科72屬78種，并以樣地菊科與禾本科為優勢科，以絡石、烏蘞莓和藎草為優勢種，但不同喬木群落草本植物組成與優勢種具有差異性。喬木群落草本植物的蓋度、物種豐富度、Shannon-Wiener指數、Simpson指數均為黃山欒樹女貞群落和女貞群落較高，香樟群落較低。草本植物多樣性與喬木密度具有密切關系，且同一建群種草本植物多樣性對密度響應具有非同步性。不同喬木群落的草本植物多樣性指數峰值所處的喬木密度值不盡相同，在相近密度時，針葉林草本植物物種多樣性往往高于闊葉林。

城市公園，1 hm2樣地，草本植物多樣性，綠地群落類型，喬木密度

近年來，城市綠地草本植物多樣性的研究得到重視，如從雜草的角度研究其區系分布、入侵機制以及物種的生物學特性等[1-3]。在綠地群落調查中，雖以木本植物研究為主，也有部分研究涉及草本植物多樣性[4-6]。但國內對城市公園人工群落與林下草本植物多樣性關系的研究仍鮮見報道。同時，對綠地草本植物多樣性研究基本采用小樣方調查分析[7]，尚未見到利用大樣地研究綠地草本植物多樣性的報道。

本文通過建立上海顧村公園1 hm2監測樣地，調查分析草本植物多樣性及其與綠地群落結構的關系，探討綠地草本植物形成與共存機制，為草本植被的可持續管理提供依據。

1 樣地概況

顧村公園位于上海市寶山區環城綠帶區域，規劃用地約424.7 hm2，一期用地面積約180 hm2，于2011年全部建成開放。公園地理位置為121°22′E，31°20′N，位于北亞熱帶海洋性季風氣候區，全年平均無霜期230 d，年均氣溫17.1℃左右，年均降雨量在1 200 mm左右。

2016年初，在顧村公園率先設立了我國城區公園大樣地，由生境條件一致的100個10 m×10 m樣方組成，面積1 hm2。樣地位于臨近上海外環線的生態防護綠帶，由塊狀混交配置的人工喬木群落組成，于2001年營造，林齡15年，主要樹種包括香樟、女貞、水杉、黃山欒樹、刺槐等。

2 研究方法

2.1 調查方法

調查樣地內所有胸徑(DBH)大于1 cm的木本植物，記錄種名、坐標、胸徑、冠幅等群落因子，并對草本層進行全面調查，記錄每個100 m2樣方內草本植物的物種名稱和蓋度。

2.2 數據處理

分別計算喬木的密度、林下草本植物的蓋度、重要值、物種豐富度及物種多樣性指數。草本植物重要值＝(相對頻度＋相對蓋度)/2。其中，相對蓋度＝(某個種的蓋度/全部種的總蓋度)×100%，相對頻度＝(某個種在各樣方中出現的次數/所有物種出現的總次數)×100%，物種豐富度采用樣方的物種數(S)作為衡量指標。

式中:Pi為種i的相對重要值。

應用Foxpro6.0計算物種重要值，應用Excel2007軟件計算物種多樣性。

3 結果與分析

3.1 樣地草本植物組成

在1 hm2樣地中，共記錄草本植物78種，其中一、二年生草本植物29種，多年生草本植物49種，分屬38科72屬，其中菊科12屬12種，禾本科6屬6種，蓼科2屬4種，百合科3屬4種，唇形科4屬4種，豆科3屬4種，該6科合計30屬34種，占全部種數的43.6%，在草本植物生物多樣性中占優勢。

通過對樣地草本植物組成及各物種重要值排序分析(表1)，草本層多以耐蔭植物為主，其中，絡石、烏蘞莓、藎草、求米草和蛇莓的重要值相對較大，分別為13.6%、8.9%、8.6%、6.1%、4.9%，優勢地位比較明顯，為樣地草本層優勢種，生存能力較強。

3.2 不同喬木群落草本植物組成

通過調查，100個小樣方包含15個喬木群落類型，依據典型性和代表性原則，從中選擇8種喬木群落類型進行草本植物分析，分別是女貞群落、水杉群落、刺槐群落、香樟群落、黃山欒樹女貞群落、刺槐女貞香樟群落、女貞香樟群落、刺槐女貞群落，合計面積占整個樣地的84%。

3.2.1 草本植物蓋度

林下植被蓋度具有重要生態作用，是維護地力的重要因素[8]。樣地各群落草本植物蓋度如圖1，可見不同綠地群落類型的草本植物蓋度差異明顯，黃山欒樹女貞群落的草本植物蓋度最大，達到78.11%；女貞群落次之，為64.59%；而香樟群落和女貞香樟群落的草本植物蓋度最小，僅28.13%和25.80%。

3.2.2 草本植物重要值

各綠地群落類型草本植物的重要值見表2，不同群落的草本植物優勢種不同，如水杉群落的繁縷、蛇莓、黃鵪菜占據重要地位，而香樟群落則是雞矢藤、求米草和烏蘞莓占優勢。

3.2.3 草本植物多樣性指數

從圖2可知，不同喬木群落類型草本植物的物種豐富度也存在一定差異。黃山欒樹女貞群落的物種豐富度達17種，女貞群落和水杉群落均13種，而香樟群落僅7種。其中雞矢藤、求米草、烏蘞莓、鴨跖草和麥冬等5種草本植物在各喬木群落類型均有分布。

在8個不同群落類型中，草本植物多樣性指數的變化如圖3所示。草本植物的Shannon-Wiener指數(H′)和Simpson指數(D)趨勢基本一致，均表現為女貞群落最高，欒樹女貞群落次之，香樟群落最低，其他群落類型居中。在純林中，林下草本植物多樣性指數表現為女貞群落＞水杉群落＞刺槐群落＞香樟群落；在混交群落中，草本植物多樣性呈現出黃山欒樹女貞群落＞女貞香樟群落＞刺槐女貞香樟群落＞刺槐女貞群落。

3.3 喬木密度與草本植物多樣性指數的關系

探討群落密度對草本植物多樣性變化的影響，可為人工純林近自然化和生態功能提升提供參考。經過對8個不同群落類型喬木密度的梯度分級，與每個梯度對應草本植物生物多樣性指數平均水平進行比較，分析二者之間的關系。

表1 樣地草本植物重要值

圖1 不同群落類型草本植物蓋度比較

圖2 不同群落類型草本物種豐富度比較

各群落類型喬木密度與草本層的生物多樣性指數關系如圖4所示。隨著女貞群落密度增加，草本層Shannon-Wiener指數(H′)和Simpson指數(D)呈現先增大后減小的趨勢，當喬木密度處于1 300～1 500株/hm2時，多樣性指數最大；刺槐群落的密度整體較高(密度＞1 900株/hm2)，隨著密度增加，生物多樣性指數呈降低趨勢；香樟群落在密度低于1 800株/hm2時，多樣性指數隨著密度增加而增加；水杉群落在密度增加到3 900株/hm2時，多樣性指數呈增長趨勢；黃山欒樹女貞群落在密度小于2 400株/hm2時，多樣性指數隨密度增加而增加；刺槐女貞群落在密度大于1 900株/hm2時，多樣性指數隨密度增加而減少；女貞香樟群落在密度小于2 100株/hm2時，多樣性指數隨密度增加而增加；刺槐女貞香樟群落隨密度增大，多樣性指數表現為先增大后減少，在密度處于1 600～1 800株/hm2時呈現最大值。

表2 不同群落類型草本植物重要值比較

圖3 不同喬木群落類型草本植物多樣性指數比較

4 討論

相對于不連續小樣地的研究，大樣地的生境特征、群落背景與人為干擾相對一致，有利于獲得更加翔實的數據，可更客觀地探討人工群落與林下自然草本植被的共存與維持機制。本研究表明，不同喬木群落類型的草本植物組成及其優勢種均有差異性，這與不同群落類型導致林下生境的差異有關，如林內光照、凋落物厚度和土壤養分等因素變化對草本層物種具有強烈選擇作用[9-10]。同時，不同群落草本植物的蓋度、物種豐富度和生物多樣性指數也存在一定差異，女貞群落和黃山欒樹女貞群落較高；香樟群落相對較低。樣地的女貞冠幅普遍較小且生長勢一般，林下光照條件較好；而香樟的冠幅較大且生長勢良好，香樟群落郁閉度較高，林內光照不足，影響了林下草本植物的生長發育，這與李雙喜等研究結論一致[11]。

林下草本植物發育狀況與喬木密度有著密切關系。對同一建群種而言，多樣性指數一般隨著密度增加而增加，但密度達到一定數值時，又隨密度增加而減少。可見，林下草本植被多樣性對喬木密度響應具有非同步性[12]，喬木密度通過郁閉度、公頃株數等因子對林下植物多樣性產生影響[13]。同時，對不同喬木群落類型而言，其多樣性指數峰值所處的密度值也有所不同，如女貞群落多樣性指數在喬木密度1 300～1 500株/hm2時最大，而刺槐女貞群落的多樣性指數峰值所對應的喬木密度是1 600～1 800株/hm2。另外，在喬木密度相近時，針葉林和闊葉林的林下草本植被多樣性也存在差異，如在喬木密度為2 800～3 000株/hm2時，水杉群落的H′和D指數值分別是1.64、0.78，而刺槐群落的H′和D指數值分別是0.86、0.48，刺槐女貞群落的H′和D指數值分別是1.43、0.68(圖4)，這與針葉純林的郁閉度往往低于闊葉純林有關[14]。

草本植物生長、分布和多樣性除受群落類型和喬木密度的影響外，還受多種因素的綜合影響，如林冠郁閉度、土壤養分和人工干擾等[15-17]。隨著群落發育，草本植物種群及生長狀況都可能發生變化，這還需進一步深入研究。

草本植物作為綠地植被的重要組分，對綠地生態系統健康與穩定具有不可替代作用，也是公園自然野趣的重要方面[18]。因此，在公園綠地養護管理中，應合理利用自然拓殖的草本植被，控制惡性雜草和入侵物種，人工輔助培育地帶性草本植被，豐富城市公園生物多樣性。

圖4 不同群落喬木密度和草本植物多樣性指數的關系

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Herb Diversity on a 1 hm2Plot of Artificial Communities in Gucun Park，Shanghai

Hu Ting1，2Liao Qiulin1Zhang Qingfei2Liu Xiaotong1，2Chen Xiaobo1，2Zhu Lin1，2
(1.College of Landscape Architecture，Central South University of Forestry＆Technology，Changsha 410004，China；2.Shanghai Chenshan Botanical Garden，Shanghai 201602，China)

In order to study the diversity of herbs in urban parks，the paper made an investigation and analysis on herb diversity on a 1 hm2long-term dynamic monitoring plot in Gucun Park，Shanghai.The results showed that there were 78 species of herbs in the plot belonging to 72 genera and 38 families，and Compositae and Gramineae were the dominant families while Trachelospermum jasminoides，Cayratia japonica and Arthraxon hispidus were the dominant species，but there were differences in the composition of the herbs and the dominant species among different communities.The coverage，species richness，Shannon-Wiener index，Simpson index of herbs of Koelreuteria paniculata and Ligustrum lucidum mixed forest were higher than that of Cinnamomum camphora community.Herb diversity and arbor density were closely related，and the response of diversity of herbs to arbor density was nonsynchronous for the same dominant species.The arbor densities at the peak of herb diversity index were different in different forest communities，and the herb diversity of coniferous communities was often higher than that of broadleaved communities if the densities are similar.

urban park，1 hm2plot，herb diversity，green space community type，arbor density

10.3969/j.issn.1672-4925.2017.02.003

2017-01-20

上海市綠化和市容管理局辰山專項(G142418)

胡婷(1990-)，女，碩士，研究方向為風景園林規劃與設計，E-mail:764982009＠qq.com

張慶費(1966-)，男，教授級高級工程師，研究方向為城市森林與城市生物多樣性，E-mail:qfzhang＠126.com