武汉市青山公园植物物种组成及多样性研究

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　　摘要：选取武汉市青山公园中8个典型样方，运用群落学常规样方调查法，获取了样方的多样性指数、优势科和优势树种的重要值。结果表明：丰富度排序为乔木层 > 灌木层 > 草本层，Shannon-wiener多样性为乔木层 > 灌木层 > 草本层，Simpson多样性为草本层 > 乔木层 > 灌木层，Pielou均匀度为乔木层 > 灌木层 > 草本层。园内植物群落分布较不均匀，有些样方的植物多样性明显低于其他样方。草本层多样性较低，甚至有些草本因管理不善等原因已经消失。公园植物配置决定了植物群落的多样性，人为干扰和周边环境也对植物多样性有一定影响。建议适当增加具有观赏性的乡土树种，在对乔灌木粗放管理的同时需保护草本层的生长环境。
　　关键词：青山公园;植物群落;植物多样性;武汉市
　　中图分类号：S731.2         文献标志码：A         文章编号：1001-1463（2019）04-0071-06
　　Abstract：In the study， eight samples from Qingshan Park in Wuhan City were selected. The sample diversity index， dominant families， and important tree species values were obtained using routine quadrat investigation methods. The results showed that the order of richness was tree Layer > shrub layer > herb layer. The Shannon-wiener diversity is arbor layer > shrub layer > herb layer. Simpson diversity is herb layer > arbor layer > shrub layer. Pielou evenness is arbor layer > shrub layer > herb layer. The distribution of plant communities in the park is uneven， and the plant diversity in some plots is significantly lower than in other plots. The diversity of herbaceous layers is low， and even some herbs have disappeared due to poor management. The plant configuration in the park determines the diversity of the plant community. Other human disturbances and the surrounding environment also have a certain influence on plant diversity. It is recommended that ornamental native tree species should be appropriately increased and the growth environment of herbaceous layer should be protected while extensive management of trees and shrubs is carried out.
　　Key words：Qingshan park; Plant community; Plant diversity; Wuhan City
　　生物多樣性是可持续发展的根本，对生态平衡有着重大意义。植物多样性更是不可缺少的存在，是人类生存的根本。城市公园是城市绿地相对集中的地区，不仅能够为居民提供文化、休息等日常活动的场地，更是能够产生巨大的社会和生态效益，对改善生态环境，协调城市绿化具有非凡的意义。公园和城市的生态环境和城市人居环境有重大关联，保护城市公园植物多样性对于改善城市小气候、维持城市生态系统的平衡、美化环境和建立人与自然和谐共生等方面都具有重要作用[1 ]。植物的合理种植可以弥补当前城市绿化面积缺乏的情况，让园林植物对生态的改善作用发挥到最大，在保证美观的同时极大提高的人居环境的质量[2 ]。
　　1   研究区概况
　　1.1   公园概况
　　青山公园位于武汉市青山区红钢城，北临和平大道，于1959年开始建设并于1962年对外开放，是武汉市青山地区的第一个大型综合公园，同时也是武汉市最大的区属公园。公园占地32.7万m2，其中陆地面积占26.0万m2，水域面积占6.7万m2，绿化面积达到92%[3 ]。即便青山公园位于武汉市的重工业区，却依然有着相对较高的绿地覆盖率，公园里有桂花园，杜鹃园，梅花园，樱花园，四季花开不断。在50多年的积累完善下，青山公园的植物群落也相对丰富。
　　1.2   气候特征
　　武汉地处华中腹地，位于长江中下游，属于中亚热带季风性湿润气候区。具备降水充足、日照时间多、季节分明，夏天高温、降水集中，冬天寒冷等特点。夏季较长，一般从5月中旬一直持续到10月下旬。冬季之后雨水较多，天气较为阴冷。武汉处于大陆腹地、远离海洋，河流湖泊较多，水资源丰富。武汉普通的植被类型为常绿阔叶林和落叶阔叶林。 　　2   研究方法
　　2.1   调查方法
　　采用典型样地法，以植物的生活型为分类依据，将所有植物物种划分为乔木层、灌木层、草本层这3个类别。选取8个随机的植物群落地块样方（20 m×20 m）作为样方进行数据测量及分析，并统计其数据，每个400 m2的样方内，选取1个5 m×5 m的小样方，测量记录灌木的种名、株高、株数、盖度和生长状况。同时设置 1个1 m×1 m的小样方，记录草本植物的种名、盖度和生长状况。
　　2.2   数据分析
　　2.2.1    物种重要值计算    乔木、灌木重要值=
　　（相对密度+相对频度+相对盖度）/3;本层重要值=（相对盖度+相对频度）/2;对密度=（某一物种个体数/全部物种个体数）×100%;对频度=（某一物种的频度/所有物种的频度和）×100%;对盖度=（某一物种的盖度/所有物种的总盖度）×100%
　　2.2.2   物种多样性计算    Shannon-Wiener多样性指数：H=-∑PilnPi;Simpson多样性指数：D=1-∑Pi2;Pielou均匀度指数：E= H/lnS;Margalef丰富度指数：R=（S-1）/lnN，式中：Pi=Ni/N，Ni为第i个种的个体数，N为所有物种个体总数，S为样地内所有植物种类数目。
　　3   结果与分析
　　3.1   青山公园植物群落物种组成
　　從表1可以看出，青山公园内共有植物80科124属149种，其中木本植物有60科98属121种，草本植物16科22属24种。对公园植物构成（表2）进行分析，按优势科排序，其中蔷薇科排第1位，有18种，该科的种的数量占总的种数的12.1%;其次是木兰科有13种，占总的种数的8.8%。青山公园内优势科（含5种植物以上的科）分别为蔷薇科（16属18种）、木兰科（5属13种）、木犀科（6属7种）、豆科（6属7种）、松科（3属6种）、百合科（6属6种），共计6科42属57种，优势科所包括的科、属、种占公园内全部植物的科、属、种的比例分别为7.50%、33.87%、38.26%。从表1中还可以得知，青山公园的植物群落以乡土树种为主，外来树种并不多。
　　在所调查的8个400 m2样方中，共记录20科27种，其中乔木13科16种、灌木7科11种。常绿植物为主，落叶植物较少;乡土植物为主，外来树种较少。园内优势种全部为乡土植物，如香樟、水杉、杜鹃等。
　　3.2   园区植物群落的多样性分析
　　3.2.1    重要值分析    生态学中的重要值是反映群落中某个物种的数量及其作用的综合数值，经常被用作群落中优势树种的集中趋势分析[4 ]。样地中乔灌木层和草本层重要值排序分别见表3、表4、表5。由表中数据可知，在8个样地的乔木层中，香樟、水杉、悬铃木、桂花、棕榈重要值较高，其中香樟、水杉、桂花、棕榈为乡土树种，悬铃木为引进栽培树种;灌木层中杜鹃、山桃、桂花、含笑、紫叶李重要值较高，其中杜鹃、桂花、含笑为乡土树种，山桃、紫叶李为引进栽培树种;草本层中沿阶草、天胡荽、狗牙根、地毯草、蛇莓重要值较高，其中沿阶草、天胡荽、狗牙根、蛇莓为乡土树种，地毯草为引进栽培树种。在15种重要值较高的树种中，乡土树种有12种，外来树种只有3种， 表明在青山公园内乡土树种在群落中的相对重要性较外来树种而言较高，占到优势和主导地位。
　　3.2.2 频度分析    频度是用以表现出每种植物在其群落中的密度和物种在其群落中的分布状况，是指各种植物个体在一定地区的特定样方中的出现率[5 ]。在样地调查中，乔木层的香樟出现的频度最高，为50%，但是分布并不均匀，有些样方中香樟只有1～2株，而有的样方中大部分乔木都是香樟。很多树种只在个别样方中出现，且数量也很少，如杏，在调查的8个样方中只有1株，而棕榈同样只在1个样方中出现，但是数量达到了14株;灌木层中山茶频度最高，有50%，但在每个样方中都只有1～2株，数量很少，多修剪成球型用于点缀观赏，其它很多都只在1～2个样方中出现，和乔木层一样分布不均匀;草本层中沿阶草的频度最高，为50%。
　　3.2.3    物种丰富度分析    物种丰富度可以反映空间范围内的物种的散布频率。乔木层的 Margalef物种丰富度指数平均值为0.853 2，灌木层的Margalef 物种丰富度指数平均值为0.525 5，从总体上看灌木层的物种丰富度指数要低于乔木层，且乔木层Margalef物种丰富度指数最高的为2.055 6（样地5）和1.674 3（样地4），这2个样地都大约在公园的中部和中南部分。而从表5中可以看出，公园南侧的乔木层物种丰富度指数总体明显要高于北侧的乔木层物种丰富度指数，表明公园的中部乔木层物种丰富度最高，南部次之，北部最低。灌木层丰富度指数最高的是1.116 2（样地3），位于公园南部，经过比较可以看出灌木层在公园北部的物种丰富度指数较高，与乔木层相反，而靠近园区中部的灌木物种丰富度指数最低，所以灌木层北部丰富度最高，南部次之，中部最低。
　　3.2.4    物种多样性分析    物种多样性是权衡群落构造与功能多样性的一个重要参数[6 ]，植物的物种多样性指数值越大，表明植物群落类型组成越多样，植物种类越多[7 ]。Shannon-Winner 指数是用来反映群落中物种的丰富程度。可以很明显地看出，青山公园的乔木多样性在样地4和样地5最高，而样地4的灌木多样性明显偏低，表明乔木和灌木的多样性不平衡。根据乔木层Shannon-Winner 指数可以看出，乔木层的Shannon-Winner 指数在样地5达到最高，为1.548 9;其次是样地4，为1.329 7;样地6较低，为0.392 7。灌木层的Shannon-Winner 指数在样地8是最高的，为1.205 8;在样地6最低，为0。在总趋势上，乔木层的多样性指数比灌木层大。Simpson多样性指数是用来反映群落中两个植物个体属于同种的概率，Simpson多样性指数越大，属于同种的概率就越高。乔木层Simpson多样性指数同样在样地5达到最高，为0.775 5;最低的是样地6和样地7，平均值为0.238 0，说明在青山公园中部地区附近的乔木层植物个体属于同种的概率较高，而在中部偏北地区的附近的乔木层植物个体属于同种的概率较低。灌木层Simpson多样性指数最高的是样地8（0.616 9）和样地3（0.611 1），平均值为0.614 0;最低的是样地6，为0。说明青山公园内的中部偏南地区和最北侧地区的灌木层植物个体属于同种的概率较高，而中部偏北地区的灌木层植物个体属于同种的概率较低。 　　3.2.5    物种均匀度分析    物种均匀度是指一个群落中所有物种个体数目的分布情况，它可以反映出群落中各个物种的数量接近情 况[8 ]。乔木层均匀度最高的是样地1（1），最低的是样地6（0.566 5）。而从总体上看，平均值最高的是公园中部地区附近，其次是南部地区，最低的是北部地区，说明园内的中部附近地区的乔木层各物种分布较为均匀。灌木层均匀度最高的是样地1（0.985 2），最低的是样地6（0），从总体上看灌木层在公园南部地区均匀度较高，其次是北部地区，最低的是中部地区，说明公园南部附近的灌木层各物种分布的较为均匀，其次是北部地区，最不均匀的是中部地区。从总体趋向上看，乔木层的均匀度指数大于灌木层的均匀度指数，并且其趋向与Shannon-Winner 指数和Simpson指数相一致。
　　4   小结与讨论
　　武汉市青山公园内植物配植以乡土树种为主，外来树种为辅。公园内乔、灌、草三层的重要值最高的分别是香樟、杜鹃和沿阶草。在15种重要值较高的树种中，乡土树种有12种，外来树种只有3种。在样地调查中，乔木层的香樟出现的频度最高，灌木层中山茶频度最高，草本层中沿阶草的频度最高;公园南侧的乔木层物种丰富度指数总体高于北侧，灌木层北部丰富度最高，南部次之，中部最低，而在总趋势上，乔木层的多样性指数比灌木层大，公园内中部偏南地区和最北侧地区的灌木层植物个体属于同种的概率较高，而中部偏北地区的灌木层植物个體属于同种的概率较低。公园南部附近的灌木层各物种分布的较为均匀，其次是北部地区，最不均匀的是中部地区。
　　最近几年，随着越来越多的地块被圈进城市范围中发展，城市公园绿地逐渐成为城市中绿地率最高、植物多样性最高的地区。城市公园现在不仅只是一个给居民休息、娱乐的地方，而更多地是保护好植物多样性，协调好城市人居环境和改善局部地区小气候[9 ]。公园绿地在城市生态文明中占据着越来越重要的位置，用公园绿地建设去提高城市植物的多样性是保护城市生物多样性的最有效的途径[10 ]。大部分城市综合公园都有着充足的绿地面积和水域面积，植物群落的生态多样性往往在城市公园中最能体现出来[11 ]。
　　研究表明，丰富度排序为乔木层 > 灌木层 > 草本层，Shannon-Wiener多样性为乔木层 > 灌木层 > 草本层;Simpson多样性为草本层 > 乔木层 > 灌木层，Pielou均匀度为乔木层 > 灌木层 > 草本层。青山公园绿地率占比较高，达到92%，在青山公园植物组成和所调查的8个样方中的优势树种均为乡土树种，区域植物种植都是以乡土树种为主，外来树种为辅。园区内大多数区域的植物配植都遵循“乔-灌-草”结构。当然，青山公园中也存在较大缺点，如园区内植物种植不均匀，公园中有些区域明显植物种植较为密集且种类繁多，而有些区域则种植太过稀疏。在一个样地中，往往一处角落种植较密集，另一处角落种植较稀疏甚至没有种植植物。公园中乔木层植物组成丰富，但是种植方式单一，多为丛植，没有充分利用植物景观配置和植物群落多样性进行配置。公园中乔木层植物组成丰富，但是种植方式单一，多为丛植，没有充分利用植物景观配置和植物群落多样性进行配置。灌木层丰富度较低，就植物群落结构来说，青山公园的植物群落配置大多遵循了“乔-灌-草”结构，但结构简单;最重要的是园区缺乏妥善的管理和保护，大多靠近路面的草本都已经被踩踏，部分人工物种被野生物种所代替。
　　就植物群落结构来说，青山公园中植物群落结构简单，建议种植大乔木和矮灌木，构成比较稳定的且多元化的植物群落。建议注重园区植物的多样性和景观性配置植物，结合场地和植物特性，采用不同的种植方法，如孤植、对植等，种植需疏密有致，合理搭配灌木、草本。多选用乡土树种，提高地域文化体现，同时可以注重公园的经济方面的效益，选用有经济价值的树种，适当搭配观赏性树种。还需要增加公园植物种类和数量用以提高公园的生态多样性指数。最重要的是要加强公园植物管理，公园的管理和维护往往能够决定公园植物景观的实际效果，做好公园管理维护可以有效提高公园的景观和生态效益。
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