城市化對干旱環境下植物多樣性的影響

李 苗 吉文利

(1.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100； 2.西安市雁塔區綠化隊，陜西 西安 710000)

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城市化對干旱環境下植物多樣性的影響

李 苗1,2吉文利1

(1.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100； 2.西安市雁塔區綠化隊，陜西 西安 710000)

結合甘肅環縣的地理環境，分析了城區—城郊—鄉村三個圈層在東西南北上的植物種類、數量及分布情況，探討了城市化對干旱環境下植物多樣性的影響，提出了一些城區的綠化建議。

城市化，干旱環境，植物物種，生物多樣性

生物多樣性作為生態城市建設的重要指標，關系著人和自然的和諧發展。它是人類賴以生存的基礎，和城市的可持續發展也密切相關[1,2]。同時它也受到人類活動的不斷干擾，如土地利用、資源開發等都在一定程度上對生物多樣性產生威脅[3]。生物多樣性分為物種多樣性、遺傳多樣性、生態系統多樣性和景觀多樣性[4]，它與人類和生態系統的平衡密切相關，很好地保護和利用，有利于改善小氣候，維持生態平衡，促進城市的更好發展。近年來很多學者以環境條件相對良好的地域研究居多，對惡劣環境下的地域研究很少[5]。本文以惡劣環境—環縣為例，通過比較分析城區、城郊和鄉村的植物多樣性，揭示了城市化和植物多樣性的變化關系，為進一步加強城市植物多樣性的保護和利用提供參考，同時也為今后惡劣環境下的植物多樣性保護提供理論借鑒。

1 研究地點和方法

1.1 研究區域概況

甘肅環縣西北高、東南低，總面積9 249 km2，地處毛烏素沙漠邊緣的丘陵溝壑區，山大溝深，地形復雜，為溫帶大陸性半干旱氣候，多風干燥，旱、雹、風、凍、蟲五災俱全，尤以旱災為重。年平均溫度8.7 ℃，7月平均氣溫22.2 ℃，極端最高38.6 ℃；1月平均氣溫-6.3 ℃，極端最低-25.1 ℃。年均降水量300.7 mm，蒸發量高達2 000 mm，年無霜期平均133 d，占總天數45%，年日照2 600 h；全縣人口35.3萬人，其中農業人口32.7萬人，非農人口2.6萬人，城區人口4.1萬人。

1.2 研究方法

1)樣地選擇和設置。以環縣城區為中心，城區公路為分界線，將環縣大致劃分為城區、城郊、鄉村三個圈層，沿東西南北四個方向進行物種調查，在城區共選取15個樣地，主要包括公園、居住區、陵園、道路綠化等；城郊和鄉村各選取8個樣地，涉及到農田，道路等，樣地大小選取10 m×10 m。城區、城郊和鄉村的劃分依據是：選擇人口聚集，人、車流量均大的繁華地段作為城區的樣方地點；選擇沒有受到任何工業和城區影響的，以農田為主的為鄉村樣方地點；選擇在城區和鄉村之間，受到一定工業影響的作為城郊的樣方地點，樣地設置如圖1所示。2)調查和分析方法。主要調查各樣方群落的植物組成、群落中不同植物的數量和種類，采用物種豐富度指數(S)和Jaccard(J)指數分別反映物種的豐富程度和相似性[6]，Shannon-Weiner指數來反映樣地物種多樣性的高低[7]。

物種豐富度指數(S)：S=出現在樣地中的物種數；相似性指數Jaccard(J)：J=c/(a+b-c)；Shannon-Weiner指數(H):Pi=ni/N。

其中,c為A樣地和B樣地中共有物種；a為A樣地中的物種數；b為B樣地中的物種數；Pi為第i個物種的株數占所有株數的比例;S為總的物種數。

2 結果和分析

2.1 植物物種組成分析

根據調查由城區到鄉村的樣地中植物種類統計，區域內共有植物44科86屬135種，喬木52種，占38.5%，灌木40種，占29.6%，草本43種，占31.9%。被調查中，薔薇科最多，有26種植物；其次是豆科、楊柳科、柏科、木犀科、禾本科、松科、菊科、十字花科、衛矛科、無患子科、槭樹科、毛茛科和唇形科，有3種以上植物；錦葵科、榆科、鳶尾科等其余植物僅有1種～2種。

在調查中發現，在城區中所見的喬木有國槐、旱柳、白蠟、側柏、白皮松、元寶楓、榆樹等。灌木主要有紫葉小檗、沙地柏、小葉黃楊、紫葉矮櫻、貼梗海棠、多花薔薇等，野生草本物種較少，常見的有蜀葵、馬藺、芍藥、高羊茅、早熟禾等。

2.2 各圈層植物多樣性的差異分析

城區—城郊—鄉村3個圈層因為不同強度的人類干擾方式，植物多樣性也受到了不同的影響，也顯示出它們不同的生態功能。

表1 各圈層的相似性指數

表2 環縣城區—城郊—鄉村植物多樣性的差異

由表1可知，各圈層的相似性指數以作物為最高，灌木層相似性指數均最低，且在喬木、灌木、草本層均以城郊與鄉村的相似性指數較高，喬木層以城郊與鄉村的相似性指數為最高，說明城區在喬木應用上城區引用了一些外來觀賞物種。

由表2可知，城區物種最為豐富，為70種；鄉村的物種又相對高于城郊地區，分別為53種和37種。其差異主要體現在喬木和灌木上，城區遠高于城郊和鄉村，而城郊與鄉村之間差別不大，主要取決于城郊和鄉村在外來物種的引用上幾乎沒有，主要停留在鄉土樹種的自然生長上。

在草本的數目上，城區和城郊接近，而鄉村的明顯高于城區和城郊，原因是鄉村自然生長的野生草種豐富，而在城區和城郊地區由于城市化對土壤和氣候的影響導致有些草種生長不好或者無法生長。但作物則城區少于城郊和鄉村，這主要取決于在城區種植的作物品種相對單一，而在城郊地區種植著較多的蔬菜和經濟作物。

城區—城郊(15)的共有物種少于城郊—鄉村(17)。存在的差異主要來源于城區外來的喬灌木的引種；在植物多樣性指數上，草本的以鄉村為最大，喬木和灌木的均以城區為最大，作物的則以城郊為最大，以城區為最小，草本植物以本地的草種為主，在市區應用較少；城區的喬木和灌木在人均活動的影響下，復雜程度最大，相對異質性高，多樣性也大。

2.3 東西南北方向上植物多樣性的差異分析

表3 環縣東西南北4個方向的相似性指數

表4 環縣東西南北4個方向植物多樣性的差異

由表3可知，西部和南部方向的喬木和草本的相似性程度為最高，東部和西部的灌木相似度為最高，作物則北部和西部、南部的相似程度為最高；東部和北部的作物相似程度最低，草本和灌木的東部和南部相似程度均最低，北部和東部的喬木的相似程度為最低。

由表4可知，西與南、北與西、北與南的共有物種數多于北與東、東與南、東與西，其相似性指數也顯示出同樣的規律，而東部和各個方向的相似性均很低，也可看出東部和西北南的植物多樣性明顯不同，西部的物種豐富度高于其他方向，而東部最低，主要表現在草本植物和作物上。

3 結論與討論

經過調查分析可得，環縣植物群落結構簡單，多樣性程度低，其灌木最為明顯；植物的多樣性在不同圈層差異顯著，喬灌草三層結構的圈層相似性指數均不大于0.5；相同圈層中，除城郊與鄉村的喬木相似性指數外，其余圈層的相似性指數最高則均為作物；同一圈層的多樣性指數，城區以喬木為最高，城郊以作物為最高，而鄉村以草本植物為最高，但灌木均為最低；在不同區域，物種多樣性也存在較大差異，相似性指數均處于0.1～0.6之間，除西部與南部的喬木以外。

由于城市化的影響，使得城區的喬木多樣性得以提高，但豐富度還是顯現不足，同時對于草本植物也造成很大的影響，大量的人類活動影響了野生草種的正常生長，使得城區的草本多樣性下降，豐富度不夠，不能形成穩定的群落結構。而對于干旱環境的脅迫，更需要提高綠化植物的多樣性，增加物種的種類和數量，多選擇一些當地的鄉土樹種，避免單一結構引起的各種災害，保護生態環境。

4 建議

通過分析，建議對于城區的綠化應該盡可能將野生草種應用到其中，注意保護；對于灌木可通過引用一些抗逆性良好的外來物種，同時保護當地的優良灌木品種，促進綠地的自然化，增加物種多樣性；在干旱環境的脅迫下，增加群落的穩定性和物種多樣性對于保護生態環境有著不可替代的作用。

現在對于城市化對生物多樣性的影響，只停留在發展環境良好的區域，而缺乏對一些惡劣環境下區域生物多樣性的研究，并且研究只僅僅以定性和定量描述為主，故今后可以在分子水平上倡導研究，深入分析城市化對植物所產生的生理和生化上的影響，為以后從分子水平甚至基因水平上來改善城市化對生物多樣性的影響以及對保護區域生物多樣性提供理論依據。

[1] 賀善安，夏 冰，錢俊秋.植物園與城市生物多樣性保護和利用[J].植物資源與環境，1999,8(4):47-51.

[2] 沈 波，苗國麗，江曉東，等.寧波城市園林植物多樣性調查研究[J].福建林業科技,2011,38(4):134-138.

[3] 馬克明，傅伯杰，郭旭東.農業區城市化對植物多樣性的影響：遵化的研究[J].應用生態學報,2001,12(6):837-840.

[4] 張 楠.榆林市城區綠化植物多樣性調查研究[J].安徽農業科學,2008,36(8):3287-3288.

[5] 李新榮,張景光,劉立超,等.我國干旱沙漠地區人工植被與環境演變過程中植物多樣性的研究[J].植物生態學報,2000,24(3):257-261.

[6] 唐 強，閆紅偉，趙彥博，等.西安鎮道路綠地植物多樣性分析[J].西北林學院學報,2012,27(2):226-229.

[7] 李 明，王樹香，馮大領.城市化影響下植物多樣性研究——以保定市為例[J].湖北農業科學,2011,50(9):1781-1783.

The influence of urbanization to plant diversity in arid environment

Li Miao1,2Ji Wenli1

(1.Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China;2.Xi’an Yanta District Greening Team, Xi’an 710000, China)

Combining with the geographical environment of Gansu Huan country, this paper analyzed the plant species, quantity and distribution situation of urban-suburban-rural three ring layers in the four corners of the world, discussed the influence of urbanization to plant diversity in arid environment, put forward the greening suggestions of some urban.

urbanization, arid environment, plant specie, biodiversity

1009-6825(2017)12-0203-03

2017-02-18

李 苗(1987- )，女，在職工程碩士，助理工程師

TU986.1

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