上海浦東生態防護林植物群落特征分析

陳逸群 尹伊凡,2 陳芊,2 張德順

1同濟大學建筑與城市規劃學院 上海 200092 2重慶交通大學建筑與城市規劃學院 重慶 400074

防護林作為防護與景觀功能兼具的生態林帶，除了具備固碳釋氧、防風固沙、涵養水源、減塵滯噪、維護生物多樣性以外，還要具有景觀外貌和風景內涵，擁有穩定、高效和持續的社會價值[1-2、4]。為了使建成后的生態綠帶能發揮最大輻射率和最持久的生態效應[3]，通過深入浦東新區幾個鎮區的樣地調查，分析浦東生態防護林的植物群落特征，探究合理調整林帶群落結構的技術方法以改善植物生長發育空間，實現將林帶變成“生態的屏障，動植物的天堂，居民的樂園”的目標。

1 樣地概況

根據浦東生態防護林在浦東各區鎮的分布狀況，選取三林鎮、川沙鎮、唐鎮、曹路鎮，高東鎮和高橋鎮等6個行政鎮區內面積大小不等的43塊代表性樣地，其中三林鎮13塊、高東鎮17塊、高橋鎮7塊作為調查代表性樣地。樣地總體地勢東南區域較高，西北區域偏低，地面高程3.5m-4.5m，平均高程3.87m，年平均氣溫15.7℃，屬于亞熱帶海洋性季風氣候。

2 研究方法

調查采用代表性樣方法[5]，樣方面積200㎡，對喬木層、灌木層和草本層進行每木調查。喬木層中，記錄每種植物的種名、數量、胸徑、高度、冠幅、枝下高及生長狀況數據；灌木層中，記錄每種植物的種名、高度、冠幅數據；草本層中，記錄植物的種名、頻度、多蓋度信息[6]。

用MODEL ZDS-10型照度儀測量樣地內不同群落的光照強度，以空曠地的光照強度作為對比計算相對照度。

3 結果與分析

3.1 物種多樣性特征

物種多樣性是群落成分、結構和功能的重要特征，通過豐富度指數、多樣性指數和均勻度指數可以分析浦東生態防護林植物群落的垂直層次特征[7]。

其中豐富度指數以Patrick指數作為主要分析指數，重要值數值進行計算（總值為10），Margalef和Menhinnick指數作為參考指數；綜合多樣性指數以Simpson指數和Shannon-Wiener指數為主要分析指數，McIntosh幾何度量指數為參考指數；均勻性指數以Pielou指數為主要分析指數，McIntosh指數為參考指數。

調查樣地物種Patrick豐富度指數分析：外環線浦東100m生態防護林帶樣地群落的Patrick豐富度指數相當低，特別是喬木層植物，Patrick豐富度指數除三林鎮2和高橋鎮1兩處的數值超過2，其余41個樣地都在1-2之間。從群落各層次比較，Patrick指數值大小為：草本層＞灌木層＞喬木層。

在高橋鎮7塊樣地的Patrick指數中，也是草本層的種類最多，灌木層的種類其次，喬木層的種類最少，但樣地高橋鎮1中，喬木層（5種）＞灌木層（4種）＞草本層（3種），主要是喬木層密度較大，從而群落郁閉度相應較大（92%），從而影響了灌木層和草本層植物的生長環境。

三林鎮的13個樣地的數據分析表明：草本層的種類較多，灌木層次之，喬木層的種類最少。多數樣地喬木層植物種類僅1-2種，較為單一。三林鎮12的豐富度指數與其它樣地有差異，灌木層種類最多，其次是草本層，如圖1。

圖1 三林鎮樣地Patrick樹種指數比較

多樣性指數值中發現：喬木層Simpson概率度量指數在0.5以上的樣地占總數的88%，而喬木層Shannon-Wiener信息度量指數在1以上的樣地僅一個樣地，占總數的2%；說明浦東外環線生態防護林帶中，群落的喬木種類少，群落多樣性較低，多數是單一建群種或常綠落葉兩種樹種間植（如三林鎮樣地的楊樹 + 香樟群落等）。灌木層中多樣性指數差異較大，三林鎮樣地Simpson概率度量指數較低，Shannon-Wiener信息度量指數較高，數值在1以上的樣地達77%，多樣性相對比較高；其次是高東鎮樣地和高橋鎮樣地；曹路鎮樣地、唐鎮樣地和川沙鎮樣地的多樣性指數比較低。草本層植物的多樣性指數數值與灌木層的數值比較相近，三林鎮樣地和高東鎮樣地的多樣性指數相對比較高，其次是高橋鎮樣地、唐鎮樣地和曹路鎮樣地，川沙鎮樣地草本多樣性指數最低。

這也說明Simpson概率度量指數與Shannon-Wiener信息度量指數的計算結果與物種豐富度指數Patrick的結論是一致的。由于群落喬木層楊樹種植密度低，林下光照狀況相對較高，有利于灌木層物種的生長，而且處于灌木層中的香樟、女貞、黃山欒樹、楊樹等喬木幼苗也能夠得到較好的生長發育，提高了植物群落的物種豐富度。

“那是，我不喜歡的工作我都干五年了，人一輩子有幾個五年？我想過得幸福點，干自己喜歡干的事兒，過自己喜歡過的日子，這要求過分嗎？”

總體看來，浦東生態防護林的林帶內單一建群種群落較多，上層植物種類單一，灌木層的物種組成也較為簡單，植物種類在1-3種間，并多呈密集型種植；在人為干預較小的群落，野生草本植物相對較多，物種多樣性提高。由于單一建群種的綠地面積大，物種多樣性較低，影響了群落的穩定性和生態功能，需要進行群落調整優化。

3.2 數量特征

植物群落的數量特征主要從樣地植物的胸徑、胸高斷面積、冠幅和樹高等因子進行分析，并與多樣性指數進行比較，進一步分析多樣性較高的群落與結構和密度間的相關性，以便尋求生長良好的群落結構組成、物種分布和種植密度[8]。

通過三林鎮、高東鎮、高橋鎮等樣地的密度相關因子的調查，分析群落密度與植物生長、群落多樣性等之間的關系。調查樣地群落的類型主要為喬灌木和草本植物的復合層類型，占總樣地數的79%。大部分喬木層植物密度過大，有26個植物群落郁閉度在80%以上，占總樣地數的60%。還有部分植物群落由于種植密度過大，嚴重影響植物生長，導致枝葉稀疏，如樣地三林鎮6的銀杏（Ginkgo biloba）群落。

3.2.1 三林鎮樣地的優勢種密度分析

經過實地調查，外環線浦東段三林鎮樣地的優勢種除了樣地三林鎮11是早園竹外，其他樣地都是以香樟和楊樹為主的喬木。樣地內的香樟的平均胸徑為5.71cm，胸徑較大的樣地是三林鎮2（9.60cm）、三林鎮7(9.49cm)和三林鎮8(8.30cm)，所對應的樣地內株數分別為20株、16株和15株。楊樹的平均胸徑為14.63cm，胸徑較大的樣地也是三林鎮2（18.10cm）、三林鎮7(19.28cm)和三林鎮8(20.80cm)，對應的株數分別是10株、15株和8株；但三林鎮3、三林鎮5和三林鎮10的楊樹平均胸徑都低于10cm，對應的株數分別為13株、21株和180株。

究其原因，除樣地三林鎮10的180株楊樹是年前種植的幼苗（平均胸徑 4.59cm）以外，其它兩塊樣地的楊樹胸徑較小跟密度有關系，如樣地三林鎮3的楊樹密度為0.9株/㎡，冠幅總面積達1339.2㎡，每㎡土地的冠幅面積達6.7㎡，是三林鎮調查樣地最大的，該樣地的Patrick指數為1。

種植密度較高的樣地分別為三林鎮6的銀杏群落、三林鎮11的早園竹群落，它們的Patrick指數分別為0.5和2。說明這些植物群落的多樣性也是比較低的。

根據對樣地群落密度比較的分析，植物生長較好、胸徑較大的群落，如樣地三林鎮2、三林鎮8和三林鎮12等，喬木單位密度都在0.2株/㎡以下（平均胸徑小于15cm），闊葉林冠幅總面積在400㎡以下。冠幅總面積在400㎡以上的群落，對植物生長（如胸徑）有明顯影響，也影響群落物種多樣性的大小。喬木密度與灌木層Patrick指數之間存在相關性，喬木單位面積株數越高，Patrick指數相應較低，即密度較低的群落，物種多樣性較高。

通過比較植物群落的喬木枝下高發現：香樟的枝下高與香樟密度關系顯著，香樟密度高的樣地三林鎮3和三林鎮5的香樟植株枝下高較高，可見種內競爭較激烈；而樣地三林鎮4的香樟單位面積株數較低，植株枝下高較低。樣地三林鎮3、三林鎮5區域內楊樹因為和香樟間植處于不同的生長空間，對香樟枝下高的影響沒有以香樟為優勢種的群落影響大；而樣地三林鎮4是香樟與女貞混交的植物群落，兩者處于相似的生長空間，對枝下高產生一定影響。

3.2.2 高東鎮樣地的優勢種密度分析

高東鎮17塊調查樣地的喬木樹種中發現：女貞、銀杏、楊樹、無患子、泡桐的種植密度較高，較高密度的植物群落對植物生長具有一定影響，如樣地高東鎮1的楊樹42株，單位面積株數0.23株/㎡，平均胸徑 9.91 cm，而樣地高東鎮2的楊樹104株，單位面積株數0.52株/㎡，平均胸徑 6.57 cm。單位面積株數提高一倍后，植株平均胸徑下降了34%。

由于調查的樣地群落同一樹種的初植徑級不盡相同，在有限的樣地調查中，難以進行密度與樹木徑級之間關系的嚴格比較分析。單位面積株數較高的樣地群落的植株胸徑相對較小，單位面積株數越多，植物生長受影響越明顯。如樣地高東鎮17植株平均胸徑數值連5 cm都達不到，單位面積株數數值卻是17個樣地中最高的1.00株/㎡，遠遠超過其他16個樣地的0.25-0.55株/㎡的數值范圍。

植物冠幅總面積與胸徑比較也可以得出類似的結論（圖2）。相同植物冠幅總面積較大的樣地，植物生長會受到一定影響；如樣地高東鎮2的植物冠幅總面積高達1800㎡，植物生長的平均胸徑僅7cm左右；而樣地高東鎮11的植物冠幅總面積僅200㎡，但是其植物生長的平均胸徑卻達到14 cm，并且該平均胸徑的數值在17塊樣地中是最大的。可見，植物種植密度的疏密程度對林帶植物生長產生明顯的影響。

圖2 高東鎮樣地群落冠幅總面積與樣地平均胸徑比較

3.2.3 高橋樣地的優勢種密度分析

高橋鎮的7塊調查樣地植物群落內，喬木的單位面積株數指標普遍在0.20株/㎡-0.35株/㎡之間，但是樣地高橋鎮3的單位面積株數為0.74株/㎡，遠遠超出其他樣地，而且總冠幅面積也是樣地中最大的，為375.84㎡；說明過高的密度影響了樣地中桂花和銀杏的生長勢，且生活力表現較低。

通過數據對比發現：高橋鎮樣地內植物群落的單位面積株數曲線與灌木層Shannon-Wiener指數曲線兩者的走向大致相反。單位面積株數越小，灌木層Shannon-weiner指數越大，如單位面積株數在0.3株/m2以下的，灌木層Shannon-Wiener指數都在1以上；其中樣地高橋鎮4和高橋鎮7指標的差異最明顯：單位面積株數分別是0.1株/m2和0.15株/m2，在7個樣地中居最后的兩位；相對應的灌木層Shannon-weiner指數分別達到了1.37和1.39，在7個樣地中排在最前面兩位。

4 結論與建議

通過對上海浦東生態防護林樣地內植物群落特征分析、特別是密度及其對植物群落生長影響，可以判定密度對植物生長影響較顯著的因子是單位面積株數和群落總冠幅面積；同時，群落密度對植物生長和群落多樣性有很大的影響，通常群落密度越高，植物生長受影響越顯著，多樣性越低。因此，在現有密度較大的生態防護林林帶植物群落調整優化中，應首先進行群落密度的調整，改變單一植物密植種植的現狀，開展群落植物調控。群落密度的適當增減將對生態防護林改善植物生長狀況和提高物種多樣性具有積極意義。