密度對上海浦東道路綠帶香樟林生長的影響

劉雨沛,張慶費,楊 意,戴興安,吳海萍

(1.中南林業科技大學 風景園林學院，湖南 長沙 410004;2.上海辰山植物園，上海 201600;3.上海市浦東新區道路運輸事業發展中心，上海 200120;4.杭州鴻雁電器有限公司，浙江 杭州 310013)

1 引言

密度是表征植物群落數量特征的重要指標，更是影響群落結構的最直接因子，關系到綠地植物群落的健康、穩定及可持續性[1]，對森林群落的生長發育起著關鍵性的制約作用[2]，影響著群落的數量特征和群落質量。林冠結構決定了群落能量流動過程和強度，林蔭空間是城市綠化的重要構成部分，能有效調節林下空間的微氣候，對林下植被的生長影響重大[3]。而群落密度決定著群落林冠結構[4，5]，很大程度上影響著整個植物群落的生長發育情況。

密度調控對城市人工林的生長和空間布局產生著積極的影響[6]，合理的密度保證了人工林群落結構穩定性和發育空間充足性，以確保人工林生物多樣性得到改善，促進人工林的自然發育過程。因此，對群落密度的研究一直是城市植物群落結構研究的基礎，密度對群落結構的穩定性以及影響程度等諸多問題受到廣泛關注。

隨著人們對城市生存空間環境質量的日益關注和重視,城市綠地系統的維持與改善,是提升城市綠化系統質量的重大課題[7]。長期以來，城市綠地追求快速成型的綠化效果，初植密度過大現象明顯，影響植物群落的健康生長[8]，初植密度過大影響群落持續發育的現象一直是城市綠地建設過程中突出的問題[9，10]。因此，選擇上海市浦東新區道路綠帶香樟林為研究對象，調查不同密度香樟林的群落結構，分析群落密度對胸徑、樹高、冠幅、枝下高、生長勢等影響特征，探討密度對香樟植株生長與群落發育的影響以及和香樟林結構穩定性和可持續發展的關系，為道路綠帶香樟林適宜栽植密度選擇和調整優化提供依據。

2 研究方法

2.1 植物群落調查方法

選取上海市浦東新區道路綠帶寬度在20 m以上的環東二大道、環南一大道、環南二大道、龍東大道、遠東大道、迎賓大道、羅山路、楊高南路、楊高北路等快速干道，選擇營造10年以上、香樟林寬度在10 m以上、生長正常的香樟純林，設立24個10 m×20 m的代表性樣地，調查道路在開展植物群落學調查，記錄所有香樟的胸徑、樹高、枝下高、冠幅以及樹木健康狀況，參考Citygreen的標準建立分級測定指標，綜合植株生長勢狀況，對植株的健康狀況綜合評價[11]。

2.2 數據處理

2.2.1 群落密度

群落密度(株/hm2)=10000×N/S

(1)

式(1)中，N為某樹種株數；S為樣方面積(m2)。

2.2.2 相關性分析

本文所有調查數據均應用Excel和SPSS22.0軟件，對不同密度的香樟林與測樹因子如胸徑、冠幅、高度和枝下高之間的關系進行相關性分析和回歸擬合分析。

3 結果與分析

3.1 香樟林群落結構

通過對24個香樟林樣地植物生長因子的統計，調查的香樟林均為香樟為單一優勢種，林下多栽植灌木或草本植被，主要林下植物包括八角金盤、蚊母、十大功勞、闊葉十大功勞、金絲桃、夾竹桃、海桐、鳳尾蘭、鳶尾等常見園林植物，群落生長因子調查數據如表1所示。香樟密度分布范圍為0.04～0.53株/m2；胸徑分布范圍為7.32～23.53 cm；樹高分布范圍為4.63～13.00 m；調查的香樟林密度、胸徑、樹高等群落因子呈現一定的分化現象。

表1 香樟林分密度與其數量特征的關系

3.2 香樟群落密度與胸徑的關系

將香樟群落密度與胸徑進行相關分析(圖1)，結果表明香樟群落密度越大胸徑越小，且密度與胸徑呈負顯著相關關系(P=0.017)。

根據調查數據，考慮到每個等級的香樟群落個數，將香樟林的密度按等級分為以下7個等級，密度級從0～400株/m2到2400～6000株/m2，平均胸徑從18.61 cm下降到7.32 cm。計算結果表明，平均胸徑隨著密度級的增大而逐漸下降。將兩者回歸擬合，呈對數關系，y= -5.3824ln(x) + 18.286，R2=0.9024。群落密度過大會對香樟植株胸徑的正常生長產生影響，造成主干偏小。

圖1 香樟群落密度與胸徑的關系

3.3 香樟群落密度與冠幅關系

將香樟群落密度與冠幅進行相關分析(圖2)，結果表明群落密度越大，香樟冠幅越小，且兩者呈極顯著負相關關系(P=0.008)。

由圖2可以看出，香樟群落隨著密度級的增大，平均冠幅呈下降趨勢。密度級從0～400株/hm2到2400～6000株/hm2，平均冠幅從5.32 m2下降到2.16 m2。將兩者回歸擬合，呈對數關系，y=-1.2828ln(x)+5.1134，R2=0.8672。群落密度過大，會影響香樟冠幅的正常生長，導致整體冠幅偏小，群落外貌較差。

圖2 香樟群落密度與冠幅的關系

3.4 香樟群落密度與高度的關系

香樟群落密度與高度的關系如圖3所示，兩者之間呈二次多項式關系，y=0.2893x2-2.8666x+13.69，R2=0.7906。香樟群落的平均高度隨著密度的增大呈現先下降后增長趨勢，但變化不太明顯。

香樟樹冠大，枝葉濃密，密度較小時，有利于植株良好生長，促進植株生長，也有利于樹高生長。壯，而密度大于一定程度(如2100株/hm2)時，生長空間受限，為了爭取更好的生長空間和光照條件，造成植株趨于豎向生長，促進樹高生長，出現高度隨密度增加而增高的現象，當然，密度過大時(如5000株/hm2)，群落植物生長不良，樹高下降。

圖3 香樟群落密度與樹高的關系

3.5 香樟群落密度與枝下高的關系

將香樟密度與枝下高進行相關分析(圖4)，香樟群落的枝下高隨著密度越大而越高，兩者呈正相關關系，但不顯著(P=0.092)。

由圖4可以看出，隨著密度級的增大，香樟群落平均枝下高呈增大趨勢。將兩者回歸擬合，呈二次多項式關系，y=-0.0072x2+0.189x+ 2.1681，R2=0.8915。密度級從0～400株/hm2到2400～6000株/hm2，平均枝下高從2.39 m上升到3.2 m。香樟枝葉茂密，茂密冠幅常常造成下層枝葉缺乏充分光照，密度過大容易造成下層枯枝或不能正常生長，導致自然整枝現象。

圖4 香樟群落密度與枝下高的關系

3.6 香樟群落密度與生長勢的關系

從圖5可見，香樟群落密度為800株/hm2時，植物生長勢等級大都集中于生長勢良好的3級和生長勢旺盛的4級；密度為1200株/hm2時，生長勢較好的2級和生長勢旺盛的4級比例增加；密度為2000株/hm2時，植物生長勢大都集中于生長勢3級和4級；密度為2400株/hm2時，瀕臨死亡的0級植株占9.09%，生長勢衰弱的1級占10.39%，4級只占7.79%；由于密度的增加，0級瀕死植株從無上升到9.09%。因此，群落密度過密直接導致香樟植株生長勢下降，健康狀況變差，群落密度在1200～2000株/hm2時，植物生長勢較好。

圖5 香樟群落密度與生長勢

3.7 香樟群落密度與植株徑級分布關系

香樟群落密度越低，株數分布范圍越寬；反之，則較窄，分布相對較集中。密度為1000株/hm2時，徑級分布范圍為4～24 cm；密度為3000株/hm2時徑級分布范圍為4～26 cm；密度為5000株/hm2時，徑級分布范圍分別為4～10 cm。

群落密度越低，株數分布百分率峰值亦越低，且較平緩(圖6)；反之，密度高，峰值亦較高，也越陡峭，這是可能是因為徑級分布相對較集中的緣故。密度為1000株/hm2時，峰值為17.9%；密度為3000株/hm2、5000株/hm2時，峰值分別為42.0%、38.1%。

群落密度越低，其峰值在較大徑級；反之，則在較小徑級；密度為1000株/hm2時，峰值出現在10 cm及16 cm；密度為3000株/hm2、5000株/hm2時，峰值分別出現在8 cm、6 cm。密度越低，其平均直徑越大，反之則越小。

群落密度越低，大于峰值的徑級分布較多；反之，較少，形成程度不同的左偏態分布；群落密度越低，左偏態越重，如密度為1000株/hm2、3000株/hm2時的分布圖。

圖6 香樟不同群落密度各徑級株數百分率

4 結論與建議

4.1 結論

上海浦東新區道路綠帶香樟林群落調查結果表明，香樟林總體生長情況正常，但也有部分綠地存在密度過大現象，香樟樹冠過度重疊現象突出。從24個香樟林樣地的分析結果可以發現，浦東新區道路綠帶香樟群落密度與胸徑、冠幅呈顯著負相關關系，群落密度對香樟的胸徑和冠幅的生長有顯著影響，表明群落密度對香樟林景觀具有直接影響；而香樟林密度與高度關系不太顯著，隨著密度增大，香樟平均高度呈現先下降和后增長趨勢，但密度過大，也影響香樟樹高的生長。香樟密度與枝下高呈正相關關系，密度越大，香樟枝下高越高，林下自然整枝現象越明顯。同時，由于群落密度過密對植株胸徑、冠幅、枝下高等生長因子的影響，也導致植株生長勢不良。

4.2 建議

綠地群落是一個有序而漸進的系統發育和功能完善過程[12]，城市綠地群落具有動態演變特征，需要充分考慮植物群落的生長發育空間，不僅要考慮不同物種的生物學和生態習性，合理進行植物空間配置；還要充分考慮植物生長空間的動態變化，科學控制初植密度，避免密度過大而嚴重影響香樟群落的生長發育，導致植株生長勢的下降和群落衰退。

城市綠地植物群落是典型的人為干預系統，其結構通常表現為不成熟臨時框架[13]。當群落密度過大，影響植物群落生長趨勢時，就應該進行人為干擾和密度調控，適時開展抽稀，在保持綠帶景觀的完整性和連續性的基礎上，參照香樟群落適宜密度表[14]，優先抽稀生長不良和瀕死的樹木，改善目標樹種的生長條件和生長空間，以確保植株不受相鄰植株的競爭影響。除了抽稀密度外，可以考慮采用微調整的過渡性改造方式，將綠地景觀效果與群落結構調整結合考慮，確保樹冠的連續覆蓋和綠地景觀的延續性[15]。

從香樟群落與密度關系的分析可以看到，密度對綠地群落的健康與可持續發育具有重要影響。因此，在城市綠地建設過程中，要根據自然生境條件及綠地定位確定適宜的綠化密度，植物配置設計應考慮5年、10年、20年的變化特征和景觀效果，模擬群落密度結構的動態變化，進行兼顧當前與未來的多時段樹種密度設計，預估初期效果、中期效果和遠期效果。結合針對性的人為管護措施，形成群落密度動態調控技術，促進綠地植物群落的健康、穩定和可持續發展。