新疆吐魯番市公園綠地木本植物的物種多樣性

馬佳文　朱軍　潘美言　朱曉宇　晏靜

摘要：以新疆吐魯番市高昌區具有代表性的42塊公園綠地作為研究對象，在實地調研的基礎上，首次對吐魯番市公園綠地進行調查和物種多樣性分析。采用頻度、Margalef指數、Simpson指數、Shannon-Wiener指數和Pielou指數分析物種豐富度、物種多樣性和物種均勻度。結果表明：（1）吐魯番市高昌區公園綠地共有植物101種，隸屬于34科56屬，其中喬木60種，灌木41種，鄉土植物種類占比為19.51%。（2）頻度應用較高的植物有桑、臭椿、白榆等，優勢科有薔薇科、榆科、木犀科。（3）不同類型公園綠地的喬木層中綜合公園的Margalef指數最高，灌木層中社區公園的指數最高，但喬木層豐富度指數大于灌木層;Simpson指數和Shannon-Wiener指數在喬灌層的多樣性方面表現趨勢相同;Pielou均勻度指數在不同類型的公園綠地之間無較大差異，集中在0.69～0.73之間，喬木均勻度仍大于灌木。基于調查結果提出，吐魯番市應優化公園綠地的植物應用;應提高并豐富植物物種的種類及數量;應提升城市綠地木本植物物種多樣性水平層次。

關鍵詞：吐魯番市;公園綠地;木本植物;觀賞性;物種豐富度;植物多樣性

中圖分類號： S731.2

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）02-0140-06

收稿日期：2019-09-14

作者簡介：馬佳文（1994—），女，新疆吐魯番人，碩士，主要從事地景規劃與景觀設計研究。E-mail：1289452852@qq.com。

通信作者：朱 軍，碩士，碩士生導師，主要從事園林規劃設計研究。E-mail：439239687@qq.com。

隨著社會經濟的不斷發展、城市化水平的日漸提高，人們對于城市綠地的關注度也逐漸提升，城市綠地具有改善城市環境、維護生態系統平衡的關鍵作用，城市綠地中植物物種的多樣性直接影響城市綠地生態系統的穩定[1-2]。公園綠地作為城市綠地系統的重要組成部分，在城市綠化建設的生態、社會和經濟效益上具有關鍵性的作用[3]，該綠地是城市綠地中植物分布集中、物種組成及多樣性指標最完善的綠地類型，而木本植物作為公園綠地的基本構成要素，也是城市綠地系統生態建設的基礎和提高綠地景觀豐富度的必要前提[4-5]。目前，國內外研究者在城市綠地木本植物物種多樣性方面做了大量研究，一方面主要集中在分布頻率、物種構成和年齡結構方面[6-7]，另一方面集中在城市化對植物物種多樣性的影響方面[8]。

本研究通過對新疆吐魯番市高昌區代表性的42處公園綠地木本植物種類構成和物種多樣性的全面調查，結合植物多樣性應用現狀，從植物種類、物種豐富度、物種多樣性等定量指標進行數據分析，總結出當前吐魯番市城市綠地建設中存在的問題，提出相應的建議與優化策略。以期為今后吐魯番市城市綠地環境生態建設水平的提升、綠地系統規劃研究、區域植物種群分布等工作的開展與實施提供數據化、信息化的理論支撐和參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況吐魯番市位于新疆維吾爾自治區中部，地處 41°12′～43°40′N，87°16′～91°55′E，盆地西起阿拉山溝口，東至七角井峽谷西口，東西長245 km，北部為博格達山山麓;南抵庫魯塔格山，南北寬約 75 km，盆底為艾丁湖水面，低于海平面155 m，是我國最低盆地、世界第二低地，屬于典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，日照充足，熱量豐富但又極端干燥，降雨稀少且大風頻繁，故有“火洲”“風庫”之稱。此外，該地區是全國著名的干熱區，冬季極端最低氣溫為-28.7 ℃，日溫差、年溫差較大，極端高溫達47.8 ℃，全年有效積溫達5 300 ℃以上，無霜期為210 d，年平均降水量為16.4 mm，蒸發量高達 3 000 mm 以上。該地區旅游文物資源豐富，有國家AAAAA級景區1處，AAAA級景區5處，AAA級景區5處，世界文化遺產2處，國家級文物保護單位13處[9]。

1.2 研究方法

1.2.1 調查時間及調查范圍 本研究根據我國CJJ/T 85—2017《城市綠地分類標準》劃分的綠地類型[10]，以全面性、典型性為調查地的選擇原則，選取了吐魯番市高昌區具有代表性的42處5類公園綠地（綜合公園、社區公園、專類公園、帶狀公園和街旁綠地）進行抽樣調查，具體包括6個綜合公園、9個社區公園、9個專類公園、3個帶狀公園、15個街旁綠地，共設樣方102處，調查時間為2018年6—9月。

1.2.2 調查內容與調查方法 根據所選公園綠地的規模、類型和植物分布特征，將調查樣方分為一般群落樣方和景觀群落樣方2種類型。由于市區內的各類公園綠地均為人工配置，樹種數量少而且重復類多，根據前人的研究調查經驗，設定半徑為5 m的圓作為樣方標準[5]。一般群落以隨機性和均勻性為設置重點，景觀群落側重于人工配置群落的調查。

調查記錄數據包括植物名稱、株數、胸徑（DBH）、株高（H）、冠幅、觀賞特性、生活型、植物生長勢、色彩及是否為鄉土樹種等。樣方地大小設為20 m×20 m或者折合為400 m2[11]。

1.3 數據分析與處理

采用植被生態學中常用的定量模型對樣方內的植物種類按照喬木層、灌木層進行分類整理，計算樣方群落內的物種頻度、豐富度指數、物種多樣性指數和均勻度指數等4項指標，作為植物多樣性的分析指標[12]。并用Excel和SPSS統計處理軟件對數據進行方差分析。

1.3.1 頻度 頻度是植物出現頻率的衡量指標，它對城市綠地的景觀效果有很大影響。本研究采用頻度作為反映吐魯番市公園綠地木本植物構成特點的1個衡量指標，其計算方法如下：頻度=（某種植物出現的樣方數/總樣方數）×100%[10]。

1.3.2 重要值 喬木重要值（IV）=（相對密度+相對頻 度+ 相對優勢度）/3，其中的喬木層相對優勢度以胸徑為量度（胸徑與樣地面積的比值）;在灌木層中相對優勢度分析采用常用的相對蓋度，灌木的重要值=（相對多度+相對蓋 度+ 相對頻度）/3[13-14]。優勢度指數C以群落中各物種的重要值為基礎，能夠反映群落內優勢種的集中程度，其計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 木本植物構成分析

2.1.1 植物種類分析 經調查統計，吐魯番市公園綠地的木本植物共有101種（品種），隸屬于34科56屬，其中喬木60種，隸屬于20科32屬;灌木41種，隸屬于15科27屬。喬灌木樹種比為1 ∶0.68。從樣地內植物的數量看，喬木有 13 789株，灌木有9 499株，其數量比為1 ∶0.69，被子植物有30科51屬96種，裸子植物有4科5屬5種，常綠樹有8種，落葉樹有93種。

在植物構成要素層次上，吐魯番市公園綠地植物主要由薔薇科、榆科、木犀科、楊柳科等科（屬）構成，具有較明顯的北方地域性特征。其中，具有優勢的植物科類（含7種及以上的科）共4個，分別為薔薇科（10屬26種）、榆科（1屬9種）、木犀科（3屬7種）、楊柳科（2屬7種），共計4科16屬49種，占木本植物總科數的11.76%，包含的屬、種數分別占28.57%、48.51%，含3種及以下的少數科及單科單種共22科24屬25種，分別占總科、屬、種數的64.71%、42.86%、24.75%。

由表1可以看出，不同綠地類型的木本植物組成存在較明顯的差異。綜合公園的植物種類數為63種，植物應用的種類數最多;帶狀公園植物種類數為30種，植物應用的種類數最少。主要原因是綜合公園是城市居民休閑游憩活動利用率最高的區域，是一個城市園林綠化水平的整體象征，因此在功能設計方面需要體現出城市的景觀風貌和綠化層次，所以植物種類最豐富;而帶狀公園綠地一般在景觀性能和使用率上無硬性要求，且劃分使用的綠地占地面積小，因而植物應用的種類數最少;街旁、社區2類公園綠地是城市道路和政府單位的園林綠化建設指標參照，故植物類別也比較豐富。

2.1.2 植物來源及觀賞性分析 在樹種來源方面，吐魯番市高昌區各公園綠地應用的鄉土植物的總數量為25種，喬木有9科11屬，灌木有4科5屬;國內引進種有57種，喬木有17科27屬，灌木有8科12屬;國外引進種有19種，喬木有2科2屬，灌木有10科13屬。由表2可見，在喬木層中，鄉土植物占比為28.33%，國內引進種占比為68.33%，國外引進種占比為8.33%;在灌木層中，3類植物的占比分別為19.51%、46.34%、34.15%。由此可見，吐魯番市高昌區5類公園綠地在植物應用配置方面，遵循了引進國內栽培種為主的配置原則，對于本地鄉土樹種的應用較少。

由表3可以看出，在觀賞特性方面，喬木層中觀花類植物有25種，灌木層中觀花類植物有26種，二者占木本植物總種數的50.50%;喬木層中常色彩葉類植物有6種，灌木層中常色彩葉類植物有3種，二者占比為8.91%;喬木層中季相葉色類植物有15種，灌木層中有8種，二者占比為22.77%;喬木層中觀果類植物有14種，灌木層中有4種，二者占比為17.82%。因此可見，吐魯番市各公園綠地中觀花類植物應用較多，說明植物的觀賞性能達到較好的景觀效果，但葉色類及觀果類植物的應用較少。

2.1.3 頻度分析 植物物種的頻度指物種在所調查樣方內出現的頻率，該值體現了各物種在群落中分布的情況與密度。從表4可以看出，吐魯番市高昌區各公園綠地木本植物種類間頻度差異較大，在喬木層中應用頻度在5%以上的只有30種，占全部樹種的29.7%，其中桑、臭椿的頻率較高，分別為67%、55%。在樣地調查區內出現1次的植物共有16種，占喬木植物種類數的27%。由表5可以看出，在灌木層中應用頻度在5%以上的只有16種，占全部樹種的15.84%，其白榆的頻率最高，為67%。在樣地調查內出現1次的植物共有17種，頻率均為2%，其中包括松果菊（Echinacea purpurea）、毛葉金光菊（Rudbeckia hirta L.）、一串紅（Salvia splendens）等觀賞價值相對較高的園林綠化常用物種。由此可知，在吐魯番市高昌區公園綠地植物應用中，一方面，大多數喬、灌木植物種類應用頻度較低，沒有進行合理搭配; 另一方面，單調使用某一物種配置的現象較頻繁，景觀的豐富度比較單一。

2.2 木本植物多樣性分析

2.2.1 物種豐富度分析 物種豐富度是指一個群落或生境中物種數目的多寡性[15]。由圖1可以看出，在5種類型的公園綠地中，喬木層的物種豐富度表現為綜合公園（8.185）>專類公園（8.021）>社區公園（7.247）>街旁綠地（6.572）>帶狀公園（6.371），灌木層的物種豐富度表現為社區公園（8.032）>街旁綠地（8.026）>專類公園（7.504）>綜合公園（6.809）>帶狀公園（6.512）。喬木層中綜合公園的豐富度指數最高，由于綜合公園滿足了人們對于景觀、人文的追求，為城市居民提供了休閑、娛樂、游憩三效合一的場所，因而對其養護管理重視度高，植物種類豐富。灌木層中社區公園的豐富度指數最高。總體而言，吐魯番市不同類型的公園綠地中喬木和灌木的物種豐富度比較接近，但是喬木的物種豐富度指數在綜合公園、專類公園大于灌木。這是由于在城市綠化建設中注重人工配置且多強調重視以喬木為主、灌木為輔的種植原則，而忽視了灌木的養護栽培管理應用。

2.2.2 物種多樣性分析 物種多樣性指數是衡量群落穩定性和健康性的關鍵指標之一。一個物種多樣性指數很低的植物群落抵抗外界環境壓力的能力也是非常低的[16]。由圖2、圖3可以看出，5種公園綠地的Simpson多樣性指數和Shannon-Wiener多樣性指數表現的趨勢基本相同，且5種綠地的Simpson指數都在0.5以上，即喬木層的Simpson多樣性指數表現為綜合公園（0.941）>社區公園（0.909）>帶狀公園（0.900）>專類公園（0.896）>街旁綠地（0.826），灌木層的Simpson多樣性指數表現為社區公園（0.924）>綜合公園（0.894）>街旁綠地（0.877）>帶狀公園（0.792）>專類公園（0.786）;喬木層的Shannon-Wiener多樣性指數表現為綜合公園（3.174）>專類公園（2.573）>帶狀公園（2.478）>社區公園（2.411）>街旁綠地（2.383），灌木層的Shannon-Wiener多樣性指數表現為社區公園（2.832）>街旁綠地（2.398）>綜合公園（2.382）>專類公園（1.869）>帶狀公園（1.788）。總體上看，喬木的多樣性指 數> 灌木的多樣性指數，但不如Margalef豐富度指數差異明顯。

2.2.3 物種均勻度分析 物種均勻度指數是指群落中不同物種的多度（生物量、蓋度或其他指標）分布的均勻度，指數越大，說明植物分布得越均勻[17-18]。由圖4可以看出，喬木層的物種均勻度指數表現為綜合公園（0.829）>專類公園（0.821）>帶狀公園（0.814）>街旁綠地（0.731）>社區公園（0.696），灌木層的物種均勻度指數表現為社區公園（0.869）>綜合公園（0.859）>帶狀公園 （0.814）> 街旁綠地（0.800）>專類公園（0.729）。

3 結論與討論

3.1 吐魯番市高昌區公園綠地木本植物的組成

調查結果顯示，吐魯番市高昌區公園綠地共有木本植物101種，喬木60種，灌木41種，喬灌比為 1 ∶0.68，數量比為 1 ∶0.69;隸屬于34科56屬。被子植物有30科51屬96種，裸子植物有4科5屬5種，常綠樹有8種，落葉樹有93種。喬木層中鄉土植物占比28.33%，國內引進種占比68.33%，國外引進種占比8.33%，灌木層中3類植物的占比分別為19.51%、46.34%、34.15%，在喬木層中應用頻度在5%以上的只有30種，占全部樹種的29.7%，其中桑、臭椿的頻率最高，分別為67%、55%。在樣地調查區內出現1次的植物共有16種，占喬木植物種類的27%。在灌木層中應用頻度在5%以上的植物只有16種，占全部樹種的15.84%，其中白榆的頻率最高，為67%。在樣地調查內出現1次的植物共有17種，頻率均為2%，喬灌層各植物種類的觀賞性表現為觀花類（50.50%）>季相葉色類（22.77%）>觀果類 （17.82%）> 常色彩葉類（8.91%）。

結果表明，與同緯度城市烏魯木齊[19]相比，吐魯番市高昌區公園綠地的綠化樹種應用的樹種種類水平為中等，喬灌木配置種類較單一，喬灌樹種比例未保持在適宜范圍內[20]，建議在今后的城市綠化建設中，應加強喬灌木的應用種類和數量，優化喬灌木的種類比例，增加常綠樹種的應用配置，提升數量比例，多開發利用觀賞性能優良的本地植物品種，如紫葉矮櫻（Prunus×cistenena ‘Pissardii）、山荊子（Malus baccata）、沙棗（Elaeagnus angustifolia）、圓冠榆（Ulmus densa）等，合理選育本地鄉土物種，豐富本地的新物種資源，提高鄉土植物的利用率，形成具有地域特色的城市綠化植物景觀。

3.2 吐魯番市高昌區公園綠地木本植物的多樣性

各公園綠地的Margalef指數、Simpson指數、Shannon-Wiener指數和Pielou指數都表現為喬木層普遍高于灌木層，其中，Simpson指數和Shannon-Wiener指數在喬灌層表現出的趨勢相同;Pielou均勻度指數在不同類型的公園綠地之間無較大差異，集中在0.69～0.73之間，表明喬木層中物種組成結構應用復雜，具有明顯的生態功能地位，灌木層的生態功能較弱。其中綜合公園的各指數指標都略靠前排列且植物的多樣性指數都較高，不同類型的公園綠地植物物種在種類上表現出與其綠地類型功能性相適應的特點。

因此可見，吐魯番市高昌區在今后的城市生態建設中應注重植物物種的多樣性應用，根據不同公園綠地的功能采取相對應的綠化方案，合理完善植物群落的空間結構，構建完善的植物多樣性層次骨架，優化城市綠地的植物多樣性布局，從而提升吐魯番市城市綠地的生態穩定性和多樣化，以彌補城市化所造成的城市綠地植物景觀單一的現象，構建合理的生態化園林城市。

參考文獻：

[1]張坤民，溫宗國，杜 斌. 生態城市評估與指標體系[M]. 北京：化學工業出版社，2003：1-17.

[2]趙娟娟，宋晨晨，劉時彥. 城市植物種類構成的特征分析——以廈門市為例[J]. 西南大學學報（自然科學版），2018，40（7）：1-8.

[3]王鵬飛，栗 燕，楊秋生. 鄭州市公園綠地木本植物物種多樣性研究[J]. 中國園林，2009，25（5）：84-87.

[4]Acar C，Acar H，Erogˇlu E. Evaluation of ornamental plant resources to urban biodiversity and cultural changing：a case study of residential landscapes in Trabzon city （Turkey）[J]. Building and Environment，2007，42（1）：218-229.

[5]高健洲，劉 燕，葉露瑩，等. 延慶城市綠地植物多樣性及景觀效果分析[J]. 北京林業大學學報，2010，32（增刊1）：137-143.

[6]Jim C Y. A planning strategy to augment the diversity and biomass of roadside trees in urban Hong Kong[J]. Landscape and Urban Planning，1999，44（1）：13-32.

[7]Jim C Y，Liu H T. Species diversity of three major urban forest types in Guangzhou City，China[J]. Forest Ecol Manag，2001，146（1/2/3）：99-114.

[8]McKinney M L. Urbanization as a major cause of biotic homogenization[J]. Biological Conservation，2006，127（3）：247-260.

[9]吐魯番概況. 吐魯番市人民政府[R]. 2013.

[10]胡馨予，周春玲，胡志忠. 即墨市城市綠地木本植物多樣性研究[J]. 北方園藝，2014（19）：83-86.

[11]曾祥謂，謝錦忠，朱春玲，等. 上海佘山國家森林公園主要森林群落的結構特征和植物多樣性[J]. 林業科學研究，2010，23（3）：375-381.

[12]趙志鳳. 天津經濟技術開發區綠地植物多樣性研究[J]. 江蘇農業科學，2013，41（1）：148-151.

[13]栗 燕. 鄭州市公園綠地木本植物多樣性研究[C]//中國科學技術協會、河南省人民政府.第十屆中國科協年會論文集（二），2008：7.

[14]歐陽子珞，吉文麗，楊 梅. 西安城市綠地植物多樣性分析[J]. 西北林學院學報，2015，30（2）：257-261，292.

[15]任斌斌，李薇薇，劉 興，等. 北京城市綠道植物多樣性特征研究[J]. 中國園林，2015，31（8）：10-14.

[16]趙 莉，戴思蘭. 北京市通州區不同類型公園綠地植物群落特征比較[J]. 黑龍江農業科學，2010（10）：80-83.

[17]王鵬飛，栗 燕，楊秋生. 鄭州市公園綠地木本植物物種多樣性研究[J]. 中國園林，2009，25（5）：84-87.

[18]朱小敏. 古交市植物資源現狀及物種α-多樣性研究[J]. 天津農業科學，2013，19（8）：90-94.

[19]李 芳，黃俊華，朱 軍. 烏魯木齊市居住區木本植物物種多樣性調查研究[J]. 中國園林，2012，28（6）：90-94.

[20]魯 敏，李英杰. 城市生態綠地系統建設：植物種選擇與綠化工程構建[M]. 北京：中國林業出版社，2005：136-141.楊振華. 適合陜西關中地區草莓產業發展的品種引進試驗[J]. 江蘇農業科學，2020，48（2）：146-149.