太原市行道樹結構特征及其與社會經濟因素相關性研究

裴婷婷 賀金鈺 武小鋼 陳小平

行道樹可以為城市居民提供多種生態服務功能，如改善微氣候、空氣凈化、碳存儲、調節地表徑流、減噪等[1-5]；同時，行道樹還可美化街道環境和有益于行人的身體和心理健康[6-9]。此外，有研究發現行道樹還可提升其附近的房源價值[10-12]，有效減少交通事故的發生及其帶來的負面心理效應[13-14]。因此，種植行道樹被認為是提升城市綠化水平、改善人居環境和實現城市可持續發展的有效途徑[15-17]，種植結構合理的行道樹能夠有效改善城市人居環境和居民的健康狀況，增強城市防災抗災能力。

在城市這一“自然-經濟-社會”復合生態系統中，城市行道樹組成和結構會受到如地理和氣候因子、政府政策、城市設計、社會經濟水平、人為偏好等多種因素的影響。由于道路建設水平的不同，街道植物不僅會受到自然因素的影響，更會受到人為因素影響。因此，明晰行道樹組成和結構的影響機制，對于探討城市可持續發展目標下可能的政策、管理策略具有重要價值。通過查閱文獻可知，近年來國內外學者開展了較多的行道樹管理和可持續發展相關的研究，但是由于各研究區域社會經濟水平[18]、文化背景[19]、教育水平和居民偏愛不同[20]以及地理氣候條件差異[21]，研究結果差異性較大，且以發達的北美和歐洲國家為主。目前國內相關的研究主要關注于行道樹的樹種組成、結構特征、季相變化和生物多樣性等方面[22-24]以及安全風險評估相關內容[25-26]，而國外與社會經濟因素相關的研究多集中在教育、醫療、小區環境、公共設施、綠地可達性等方面[27]，鮮有研究探索行道樹生長參數與社會經濟因素之間的關系[28]。

本研究以太原市為研究對象，通過布點調查，分析太原市目前的街道綠化情況(樹種組成、結構特征)，探究行道樹生長參數與社會經濟因素(建筑核密度、房價、人口密度和GDP)的關系，以期能夠摸清行道樹的選擇和生長影響因素，為規劃設計人員和相關部門的選擇和決策提供理論依據。

1 研究區概況

太原市是山西省的省會城市，東西北三面環山，位于37°27′～38°25′N，111°30′～113°09′E。太原市全境屬暖溫帶大陸性季風氣候，歷年平均氣溫10.2℃，年均降水量456.8mm。本研究選取的是繞城高速以內的地區為研究對象，共涉及6個轄區，分別是：迎澤區、杏花嶺區、萬柏林區、尖草坪區、晉源區和小店區。

2 研究方法

2.1 樣帶選擇及布置

依據繞城高速范圍的道路系統圖，采用分層抽樣和隨機抽樣相結合的方法[29-30]，選擇了269條樣帶(圖1)。基本覆蓋了太原市城區的快速路、主干道、次干道和支路，因多條快速路實際按主干道的標準設置且有多處出入口，故本研究將其并入主干道。考慮到每條道路行道樹種植情況的一致性，每條樣帶長度設置為60m[31-32]。

圖1 樣點分布圖

2.2 行道樹生長情況調查

調查主要集中在2021年的6—7月，分3個小組同時進行。針對每條樣帶，對樣帶中的喬木(單株高度大于1.5m)的植物采用每木檢尺。記錄行道樹的種類和行道樹的健康狀況，用測高器、卷尺和胸徑尺分別測定高度、冠幅、胸徑(距地面1.3m處樹干直徑)、基徑，另外還記錄樣帶所在街道的具體位置、街道形態、街道寬度、斷面結構等信息。

2.3 社會經濟數據的獲取

人口和GDP數據使用可公開獲取的最近一期的2015年中國社會經濟數據(中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心http://www.resdc.cn/DOI)。房子作為中國城市居民最主要的財產形式之一，其交易價格在一定程度上也可以反映城市的社會經濟特征[33]。本研究利用網絡爬蟲于2021年7月從鏈家網站上(http://www.lianjia.com)獲取了太原市房子交易情況和價格，對數據進行清洗校正，剔除缺失信息或者錯誤信息的數據，共獲取了28 769條有效數據[33]，并依據其情況將其分為新房和二手房分別處理。將獲取到的數據導入到ArcGIS軟件中，利用克里金空間插值方法得到了太原市新房和二手房的價格空間分布圖。太原市建筑矢量數據則從Bigmap中下載，并在ArcGIS軟件中采用核密度分析的方法得到太原市建筑核密度分布圖。具體結果如圖2。

2.4 數據分析

利用Excel 2010進行數據的整理和生長參數的計算；通過Origin 2015軟件進行樹高和胸徑分布圖的制作；在SPSS 20.0中對行道樹生長參數進行多重比較分析；最后，基于R4.1.1分析社會經濟空間數據與行道樹空間屬性數據之間的相關性。

3 結果與分析

3.1 樹種組成及應用情況分析

本次調研共選擇了269條樣帶，其中46條樣帶(17.1%)沒有行道樹；共測定了2 185棵行道樹，發現太原市行道樹共有19種，隸屬11科12屬(表1)。基于樹種應用情況分析發現，國槐應用頻率最高，占比達67.41%，其次是白蠟，占比14.05%，其他樹種應用頻率均不到5%。太原市行道樹以落葉植物為主，落葉植物與常綠植物的比例為18:1。以上結果說明，太原市目前行道樹種植不足，行道樹種類太少，不利于樹木的維護，降低了城市街道景觀多樣性；且過于依賴使用國槐，如果碰到極端天氣或者病蟲害會增加其潛在的風險，不利于生態系統結構的穩定性和可持續發展。

表1 太原市行道樹植物名錄

3.2 結構特征

本研究將行道樹高度分為0～5、5.1～10、10.1～15、15.1～20.0和＞20.1m 5個等級，其等級分布如圖3-1所示。太原市行道樹高度主要位于5.1～10.0m范圍(占比為74.5%)，高度小于5m的占比為4.48%，樹高介于10.1～15.0和15.1～20.0m區間的樹木總數占比分別為18.28%和2.38%，而樹高大于20.1m的占比僅為0.37%。

圖3 太原市行道樹生長結構參數等級分布圖(3-1 樹高；3-2 胸徑)

本研究根據胸徑將其分為0～15、15～30、30～60和＞60cm 4個等級，結果如圖3-2所示。太原市行道樹主要以中幼樹為主(其中0～15cm胸徑占比29.06%，15～30cm胸徑占比57.57%)，胸徑介于30～60和＞60cm區間的占比分別為13.27%和0.09%。行道樹的胸徑結構呈偏左分布，與生態學中提倡的增長型模式相差甚遠。

3.3 不同等級道路行道樹生長參數比較分析

不同等級道路植物生長參數多重比較分析結果如圖4所示，各生長參數(胸徑、基徑、樹高和冠幅)沿支路、次干道和主干道依次遞減，其中胸徑、基徑和冠幅參數在不同等級道路間具有顯著差異。

圖4 太原市不同等級道路行道樹生長參數多重比較分析結果

3.4 行道樹生長參數特征與社會經濟因子相關性分析

各行道樹生長參數與社會經濟因子之間的相關性如圖5所示。各生長參數(樹高、冠幅、胸徑和基徑)之間相關性極顯著(p＜0.001)，可以用于構建行道樹生長參數模型，預測行道樹的生長狀況及空間特征。各社會經濟因子(建筑核密度、新房房價、二手房房價、人口密度和GDP)之間相關性也非常顯著(p＜0.01)，說明各指標都能在一定程度上反映太原市主城區范圍內的社會經濟水平，具有較高的一致性。

圖5 太原市行道樹生長參數與社會經濟因子相關性分析

同時，社會經濟因子(建筑核密度、新房房價、人口密度和GDP)與生長參數(樹高、冠幅、胸徑和基徑)具有顯著相關性，而二手房房價僅和冠幅具有顯著相關性(p＜0.05)。說明現有的城市建設或管理政策對于行道樹的選擇和生長情況具有顯著的影響，經濟水平越高的地方，居民的購房意愿越強，其環境建設和管護也越好。

4 討論與建議

4.1 太原市行道樹樹種組成特征及存在問題

本次調研發現，太原市主城區范圍內有17.1%的樣帶沒有行道樹，說明道路綠化工作還存在不足。太原市行道樹共19種，隸屬11科12屬，行道樹種類較少，這可能和地理環境及氣候有關。氣候環境會影響水分利用效率和限制了植物的生長，從而影響了樹種的穩定性和多樣性[34]。同緯度或者相似緯度的國內其他城市也出現了類似情況，如北京常見行道樹為12種[35]，石河子市17種[36]，大連28種[37]和拉薩24種[38]，與本研究中太原市主要行道樹19種結果很相似。

太原市行道樹過于依賴國槐(其占比達到了67.41%)，絕大部分行道樹樹種使用占比低于5%，導致樹種組成極不平衡，這種問題主要來源于部分管理部門或者規劃設計人員個人偏好，過于選用某單一樹種[39-41]。按照前人提出的10/20/30原則[42]，太原市行道樹樹種組成不夠理想，對于外界不良干擾的抵抗力減弱，將會影響生態系統的穩定。如在碰到極端氣候(干旱、洪澇或者暴雪等)或病蟲害時，某一應用頻度較高的樹種突然出現損害，不論是對行道樹結構還是景觀效果都將產生非常大的影響，而一定程度的修復往往需要較長的時間[31]，因此亟須改變現有的行道樹選用情況。

4.2 行道樹結構穩定性

本研究發現太原市行道樹主要以中幼樹為主，這個結果和大連的研究相似，大連市行道樹中幼樹占比達到了74%，而老年樹占比不到1%[37]。國外學者提出理想的結構分布應該是40%的樹胸徑小于20cm，30%的樹胸徑介于20～40cm，20%的樹胸徑介于40～60cm，10%的樹胸徑應該大于60cm[43]。基于此理論，太原市現有的行道樹徑級結構還有調整空間，中幼樹占比過大，而成熟樹和老樹比例太低，對于生態系統結構和功能的穩定性有影響；從另外角度講，太原市主城區還處于高速的城市化進程當中，城市建設活動頻繁，行道樹生長年限有限而導致株體偏小，其結構穩定性和綠化效果會隨著城市化進程的逐漸穩定而提高。

4.3 不同等級道路行道樹生長參數比較分析

各行道樹生長參數數值沿支路、次干道和主干道的順序依次減小；冠幅、胸徑和基徑數值在不同等級道路間具有顯著差異，而樹高則沒有顯著差異。宗樺等的研究結果顯示樹高、胸徑和冠幅在不同等級道路間沒有顯著差異，和本研究結果有出入，但同時也發現道路寬度大于25m的道路其行道樹具有更大的冠幅[44]。國外學者研究發現路寬大于24m的道路行道樹較大，而路寬小于12m的道路則僅有少量的小樹[45]。在本研究中，90%的樣帶所在地路寬均大于10m，此外在城市建設或者更新過程中，很多老街道的大樹或者老樹都被中幼樹所替代，且由于生長年限不足而樹體偏小。

4.4 社會經濟因素對行道樹生長的影響

建筑核密度、新房房價、二手房房價、人口密度和GDP具有顯著相關性(p＜0.01)，在一定程度上能夠反映當地的社會經濟水平。之前的研究主要集中于綠地可達性對房價的影響，本研究從街道尺度上，探索了行道樹生長參數與社會經濟因素的關系。本研究中相關性分析結果顯示建筑核密度、新房房價、人口密度和GDP均與行道樹生長參數具有顯著相關性，二手房房價與冠幅具有顯著相關性(p＜0.05)。

雖然之前的研究尚未直接說明房價對行道樹生長參數有直接的影響，但樹體的大小(特別是樹高和冠幅)會顯著影響街道的綠視率(green view index)。國內外近期的相關研究發現購房者愿意選擇一個高綠視率的居住環境[5，46-47]。此外，吉姆(Jim)研究發現綠視率不良的街道，相對而言其房價會低3.7%[48]；多諾萬(Donovan)發現冠幅較大的行道樹可使房子增值，其他研究則表明行道樹的大小影響著租房價格[49]；楊俊等通過研究大連不同類型綠地可達性對房價的影響發現，街旁綠地可達性與房價呈現正相關[27]。本文研究結果表明，目前太原市街道行道樹樹高、胸徑、冠幅等屬性特征與社會經濟條件顯著相關，一定程度上反映出近年來太原市城市化發展的階段性特征，城市化水平快速提升進程中資源要素(人口、資金等)聚集對于城市綠地建設具有顯著拉動作用，具體表現為行道樹的生長參數更優。隨著未來城市更新的深入推進，城市綠地的建設水平和生態效益必將顯著提升，實現城市發展與人居環境改善的雙贏。

4.5 建議

1)鑒于太原市目前的行道樹選用和生長情況，除了簡單地增加或者提升綠化覆蓋率外，更應該考慮改善樹種組成結構，不能過于依賴單一或者少數幾個樹種，應加強鄉土樹種的挖掘和應用，尤其是行道樹這類生境特殊的綠地植物選擇。可考慮采用Thomsen等的規劃理念，從本土植物出發，多采用使用頻率大于2%而小于5%的樹種，適度選用使用頻率大于0.5%而小于2%的樹種，可逐步試用使用頻率低于0.5%的樹種[50]。另外，在城市更新過程中，可考慮速生樹種和慢生樹種相結合的方式，有效保障景觀效果和維持生態結構的穩定性。

2)在城市更新或者改造項目伊始，我們就應該注重人居環境的建設，把道路綠地建設提升到一定高度上，促進不同社會經濟群體均衡享有綠色空間，可實現城市發展與人居環境改善的雙贏。

3)加強道路綠化的精細化管理，如病蟲害防治、水肥管理、合理修剪等，提高其抗災減災的能力，在一定程度上也有利于城市經濟水平的提高。

5 結語

太原市行道樹種類較少，且過于依賴單一樹種(國槐)，樹種組成結構欠合理，亟須調整樹種選用，可適度增加榆樹、銀杏、毛白楊、懸鈴木、欒樹等的使用。太原市行道樹以中幼樹為主，整體呈偏左分布；行道樹生長參數隨著道路寬度增加呈遞減的趨勢，具體表現為支路＞次干道＞主干道。現有的城市建設或管理政策對于行道樹的選擇和生長情況具有顯著的影響，經濟水平越高的地方，行道樹的生長及管護越好。

注：文中圖片均由作者繪制。

致謝：感謝課題組研究生陳朔、朱玉泉、劉亦涵、竇金萍、文宇聲、劉翔宇、趙心語、崔宏宇、申彧白在調研過程中的幫助。感謝山西農業大學城鄉建設學院劉艷紅副教授、韓美玲博士和朱玉泉在論文數據分析與制圖、潤色修改等方面給予的幫助。