太原市不同建成時期居住區植物多樣性研究

王 蓉，王獻婧，張熙茜，李兆中，溫媛媛，劉艷紅，喬 瓊，武小鋼

（1.山西農業大學林學院，山西太谷030801；2.山西農業大學城鄉建設學院，山西太谷030801）

如何進行生物多樣性的保護和利用，對于建立一個完善且相對穩定的城市生態系統是絕不能忽視的問題，而植物多樣性又是其中的核心問題[1]。居住區是城市居民生活起居的基本設施，分布廣且數量大，因此，居住區綠地不僅是城市綠地系統的重要組成，同時在城市生態建設中也發揮著極其重要的作用，在為居民提供調節、文化等生態服務方面，可發揮比城市公園、郊野公園、遠郊森林等更為直接、甚至是更大的生態效益[2]。因此，居住區綠地植物多樣性水平直接影響著城市綠化質量和城市生物多樣性水平，進而影響著城市生態服務供給能力以及城市可持續發展[3-4]。

隨著我國城市化的迅猛發展，以及提升城市生態質量和改善城市人居環境的現實需求，國內關于城市綠地植物多樣性的研究從20世紀90年代開始出現，2005年之后大量涌現。研究覆蓋了城市（建成區）和局地（公園）2種尺度[5-6]，研究對象為單一類型綠地或者不同類型綠地（公園、附屬、居住區、廣場及道路）[5-8]，研究區主要集中于直轄市、省會城市以及經濟發達的城市。從研究內容上看，大多為城市綠地的植物種類組成、群落結構、多樣性指數或不同類型綠地間的物種多樣性特征差異的分析。就城市綠地多樣性特征或格局形成機制而言，大多采用城市中心—城郊—鄉村梯度的分析或不同土地利用方式間的比較，其研究成果反映了生物、環境以及社會等多因子復合作用下植物多樣性的格局特征。越來越多的研究表明，城市生物多樣性分布格局與城市經濟特征、政策、文化等社會因素關系密切[9]。

就居住區綠地而言，不同時期國家關于綠地率的強制性規定不同，經濟投入差異明顯，育種技術和引種活動的廣泛開展使得城市建設中可利用的植物物種資源大大豐富。因此，不同年代建成的居住區，其綠地植物多樣性特征可能具有顯著差異。為了明確不同建設時期下居住區綠地的植物多樣性特征，本研究選取太原市不同建成年代的居住區樣本，對其綠地植物組成特征進行調查，分析居住區綠地植物組成狀況及其在時間梯度上的多樣性特征，以期為太原市居住區綠化建設和管理提供一定的參考。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

太原市地處山西省中部，位于東經111°30′～113°09′，北緯 37°27′～38°25′，海拔 753～2 659.8 m，全區三面環山，中南部為河谷平原，地形北高南低，呈簸箕形。氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均溫度為9.5℃，年均降水量為468.4 mm。太原市綠化樹種約有217種，其中，27個變種，20個栽培變種，14個變型，隸屬于51科103屬。其中，常綠、落葉喬木分別有9，33種，灌木、藤本分別有36，7種[10-11]。

1.2 樣地選取

表1 調查樣本概況

房天下（http://taiyuan.fang.com/）網站信息顯示，太原市區內約有3 000余個住宅區。在對太原市基本概況了解的基礎上，將居住區進行分類。首先根據太原市居住區建設時期將居住區分為4類（20世紀90年代前、1991—2000年、2001—2010年、2011年至今），再隨機選取15個居住區作為樣地（表1）。調查工作于2015年5月中旬至10月下旬進行。

1.3 調查方法

居住綠地分為公共綠地、專用綠地、宅旁綠地和道路綠地，這幾類包含了所有的居住區綠地。采用典型樣地抽取的方法，依據居住區內綠地不同類型，每種類型選擇2～4個樣方進行調查，樣方大小分別選取為公共綠地面積400 m2、宅旁綠地面積200 m2、道路綠地長100 m。同時調查中以取得樣地最大信息為原則，對于面積較小或綠地類型沒有明顯劃分的居住區，作為一個大的樣地調查。進行樣方調查時需要調查的基本指標有：喬木的種名、株高、冠幅、胸徑；灌木的種名、株高、冠幅、地徑；草本的種名、株高、蓋度[12]。

1.4 數據處理

植物多樣性反映了群落物種結構、物種分布及其穩定性，體現了群落種類組成、層次結構、生境差異及其與周邊環境關系的多樣化[13]。在樣方調查的基礎上，根據Raunkiaer頻度定律，將頻度在1%～20%的植物種歸入A級，21%～40%的植物種歸入B級，41%～60%的植物種歸入C級，61%～80%的植物種歸入D級，80%～100%的植物種歸入E級，將所調查物種數分布情況進行頻度分析。植物多樣性特征分析指標：豐富度Patrick指數（R）和Pielou均勻度指數（J），用以反映城市綠化物種的豐富程度和均勻程度；Shannon-Wiener指數（H'），反映的是群落結構功能的復雜性和組織化水平，值越大表示物種多樣性越高[14]。各指標計算公式如下。

式中，Dr為相對密度；Hr為相對高度；Pr為相對顯著度（相對優勢度）；Cr為相對蓋度[15]；R為物種豐富度指數；S為物種種類數目。

2 結果與分析

2.1 居住區綠地植物概況

調查結果顯示，太原居住區綠地所含植物種類共有142種，其中，喬木79種，分屬于33科41屬；灌木40種，分屬于15科26屬；草本19種，分屬于11科16屬；藤本3種，分屬于2科3屬；竹類1種。喬灌草本種類占比約為4∶2∶1。

在所調查的15個居住小區中，物種數最多的為69種，最少的為6種，平均物種數為28種，有7個小區物種數大于平均值。從圖1可以看出，有97種植物（約占總物種數的68%）的頻度在1%～20%，無大于80%的植物種，大于60%的植物為國槐、香椿、棗樹、月季、丁香、膠東衛矛等6種。

按照重要值排序，所調查的居住區綠地前5位的植物如表2所示。從表2可以看出，國槐和膠東衛矛的重要值遠大于其他物種，成為居住區綠化的基調樹種，鳶尾和金娃娃萱草是最主要的草本植物。表明盡管太原市居住綠地植物組成種類比較多，但是少數幾種植物應用非常普遍，構成了綠地植物的主體。

表2 太原市居住區綠地重要值前5的物種

2.2 不同時期居住區植物多樣性特征

4個時期不同生活型植物的多樣性Patrick指數、Shannon-Wiener指數和Pielou指數計算結果如圖2所示。從圖2-A可以看出，4個時期均表現為喬木層物種Patrick豐富度指數最大，灌木層次之，草本層最小。總體上，第Ⅳ時期（2011年至今）喬灌草的豐富度指數均顯著高于其他3個時期。不同生活型植物在不同時期的表現各異，隨著時間推移喬木物種數逐漸增加，但第Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ時期之間差異不顯著；灌木物種數在Ⅱ，Ⅲ時期較第Ⅰ時期增加顯著，第Ⅳ時期又一次顯著增加；而草本植物物種數在前3個時期幾乎無變化，僅在第Ⅳ時期表現為顯著上升。

由圖2-B可知，居住區綠地3種生活型植物的Shannon-Wiener指數隨時間推移逐漸上升，與Patrick指數變化趨勢相同。第Ⅰ時期喬木Shannon-Wiener值顯著低于其他3個時期，且其他3個時期間無顯著差異；灌木在第Ⅲ，Ⅳ時期顯著高于第Ⅰ時期；第Ⅲ，Ⅳ時期草本的Shannon-Wiener值差異顯著。由公式可知，物種數越多，各物種之間個體分配越均勻，Shannon-Wiener值越大。然而，4個時期喬灌木的Pielou均勻度指數均未表現出顯著差異（圖2-C）。因此推斷，隨著時間推移，居住區綠地3種生活型的植物Shannon-Wiener多樣性指數的變化主要是由物種數量增加引起的（圖2-A，B）。

3 討論

研究結果顯示，隨著時間的推移，居住區喬、灌、草多樣性水平不斷上升，尤其是2011年以后建成的居住區綠化植物種類豐富度高，喬、灌、草的比例日趨合理，綠地結構飽滿、層次豐富。這與王紅兵等[16]對上海居住區植物多樣性的研究結論相一致。國內外的研究均已表明，隨著公眾對生活環境質量需求的提高，環境舒適度已成為影響房地產價格的重要因子[17-19]。在此驅動下，綠地景觀逐漸成為房地產品質的重要標志甚至是品牌形象，構建層次豐富的多樣化景觀也就成為設計潮流。需要特別指出的是，2011年后新建住宅區的綠地中草本植物物種豐富度較以往大幅上升，這反映出景觀設計上的一個新變化，即使用多樣的草本地被進一步豐富植物群落的豎向景觀[20]。通過上述分析可以清楚地看出，經濟發展水平對居住區綠地植物多樣性水平具有顯著影響[21-22]，而景觀設計理念的變化也會影響居住區綠地植物豐富度。

盡管喬灌木物種豐富度隨著時間的不同都有不同程度增加，但是均勻度并未發生明顯變化，國槐、膠東衛矛、毛白楊、香椿、花椒等數種植物在太原市居住區綠地中普遍使用，而絕大多數植物僅僅得到了零星使用。這一現象與石進朝等[23]2003年對北京市綠地植物多樣性研究結論相一致。表明目前居住區綠化植物的選擇中仍存在主要局限于少數鄉土樹種的問題[24]，其原因可能是由于鄉土樹種種質資源開發利用不足、苗源有限以及受此影響的種類選擇上具有趨同性等。

本研究中，每個階段選取的居住區數量相對較少，可能會影響文中建成時期與植物多樣性關系的分析，研究結果只有一定的參考價值，需要后續更多的調查數據進一步說明。本研究僅分析了居住區建成時期與植物多樣性的關系，而植物多樣性與其他社會經濟因素也有一定相關性[22，25-26]。居住區的建筑類型、容積率、家庭戶數等前期的規劃，會影響居住區中綠地的比例及布局，高容積率導致景觀破碎化加劇，間接影響植物多樣性水平[27]；開發商的投資、政府的決策等則影響居住綠地工程造價的高低，從而影響植物材料的選擇及其植物景觀的營造。

4 結論

通過對太原市居住區綠地植物多樣性特征的調查表明，太原居住區綠地植物種類共計53科84屬142種，喬木種數遠大于灌木和草本，其占比約為4∶2∶1；15個居住區綠地植物種數平均為28種，小區間分布差異較大，僅有6個物種的頻度大于60%，國槐和膠東衛矛為優勢種；植物多樣性與建設時期密切相關，隨時間推移，喬灌草的Patrick，Shannon-Wiener和Pielou指數均呈遞增趨勢。

參考文獻：

［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，1998，37（4）：9-12.

［2］王伯蓀.城市植被與城市植被學 [J].中山大學學報（自然科學版），1998，37（4）：9-12.

［3］林萍，馬建武，彭建松，等.昆明市住宅小區中植物物種多樣性現狀及分析 [J].西南大學學報（自然科學版），2007，29（10）：55-60.

［4］宋坤，秦俊，高凱，等.上海居住區植物多樣性的均質化[J].應用生態學報，2009，20（7）：1603-1607.

［5］孟雪松，歐陽志云，崔國發，等.北京城市生態系統植物種類構成及其分布特征[J].生態學報，2004，24（10）：2200-2206.

［6］鄭瑞文，劉艷紅.北京市公園綠地植物多樣性研究[J].科學技術與工程，2006（15）：2309-2315.

［7］歐陽子珞，吉文麗，楊梅，等.西安城市綠地植物多樣性分析[J].西北林學院學報，2015，30（2）：257-261.

［8］雷海清，何家驊.溫州市居住區綠地木本植物多樣性分析[J].浙江農業科學，2005（6）：454-456.

［9］毛齊正，馬克明，鄔建國，等.城市生物多樣性分布格局研究進展[J].生態學報，2013，33（4）：1051-1064.

［10］張云峰.太原植被[M].北京：中國科學技術出版社，1991.

［11］付寶春，李志娟，劉琛彬，等.太原市城區園林植物應用現狀調查與分析[J].山西農業科學，2013，41（6）：594-598，649.

［12］范偉偉，張先平.太原市汾河公園和森林公園植物物種多樣性比較[J].山西農業科學，2015，43（10）：1301-1304.

［13］魯敏，劉順騰，李科科.生態園林建設中植物多樣性保護的措施與途徑：以濟南市為例 [J].山東建筑大學學報，2011（5）：462-465.

［14］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（4）：231-239.

［15］王育松，上官鐵梁.關于重要值計算方法的若干問題[[J].山西大學學報（自然科學版），2010，33（2）：312-316.

［16］王紅兵，焦春梅，胡永紅.上海城鎮居住區園林植物多樣性研究[J].北京園林，2008（4）：40-43.

［17］BOLITZERB，NETUSIL NR.The impact of open spaces on property values in Portland，Oregon[J].Journal of Environmental Management，2000，59（3）：185-193.

［18］劉暢.城市景觀對房地產價值的影響初探：以蘇州為例的享樂價格模型分析[J].學術探索，2012（9）：67-71.

［19］黃蘇燕，陳興建，夏李薇.大型生態綠地對房地產價格的影響效應研究：以貴州省貴陽市花溪區為例 [J].生態經濟，2013（9）：136-139.

［20］閆晶，蘇雪痕.地被植物在園林設計中的應用 [J].園林，2011（2）：18-21.

［21］ HEEZIK Y V，FREEMAN C，PORTER S，et al.Garden size，householder knowledge，and socio-economic status influence plant and bird diversity at the scale of individual gardens[J].Ecosystems，2013，16（8）：1442-1454.

［22］ HOPE D，GRIES C，ZHU W，et al.Socioeconomics drive urban plant diversity[J].PNAS，2003，100（15）：8788-8792.

［23］石進朝，解有利.從北京園林綠地植物使用現狀看城市園林植物的多樣性[J].中國園林，2003，19（1）：75-77.

［24］王思元.鄉土植物在城市綠化中的應用初探 [J].山西農業科學，2009，37（8）：51-53.

［25］宋愛春.北京建成區居住綠地植物多樣性及其景觀研究[D].北京：北京林業大學，2014.

［26］KINZIGA P，WARRENP，MARTINC，et al.Effects of human soci-economic and cultural characteristics on urban patterns of biodiversity[J].Ecology and Society，2005，10（1）：23.

［27］仇江嘯，王效科，途搖非，等.城市景觀破碎化格局與城市化及社會經濟發展水平的關系：以北京城區為例 [J].生態學報，2012，32（9）：2659-2669.