新疆吐鲁番市公园绿地木本植物的物种多样性

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　　摘要：以新疆吐鲁番市高昌区具有代表性的42块公园绿地作为研究对象，在实地调研的基础上，首次对吐鲁番市公园绿地进行调查和物种多样性分析。采用频度、Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数分析物种丰富度、物种多样性和物种均匀度。结果表明：（1）吐鲁番市高昌区公园绿地共有植物101种，隶属于34科56属，其中乔木60种，灌木41种，乡土植物种类占比为19.51%。（2）频度应用较高的植物有桑、臭椿、白榆等，优势科有蔷薇科、榆科、木犀科。（3）不同类型公园绿地的乔木层中综合公园的Margalef指数最高，灌木层中社区公园的指数最高，但乔木层丰富度指数大于灌木层;Simpson指数和Shannon-Wiener指数在乔灌层的多样性方面表现趋势相同;Pielou均匀度指数在不同类型的公园绿地之间无较大差异，集中在0.69～0.73之间，乔木均匀度仍大于灌木。基于调查结果提出，吐鲁番市应优化公园绿地的植物应用;应提高并丰富植物物种的种类及数量;应提升城市绿地木本植物物种多样性水平层次。
　　关键词：吐鲁番市;公园绿地;木本植物;观赏性;物种丰富度;植物多样性
　　中图分类号： S731.2
　　文献标志码： A
　　文章编号：1002-1302（2020）02-0140-06
　　收稿日期：2019-09-14
　　作者简介：马佳文（1994—），女，新疆吐鲁番人，硕士，主要从事地景规划与景观设计研究。E-mail：1289452852@qq.com。
　　通信作者：朱 军，硕士，硕士生导师，主要从事园林规划设计研究。E-mail：439239687@qq.com。
　　随着社会经济的不断发展、城市化水平的日渐提高，人们对于城市绿地的关注度也逐渐提升，城市绿地具有改善城市环境、维护生态系统平衡的关键作用，城市绿地中植物物种的多样性直接影响城市绿地生态系统的稳定[1-2]。公园绿地作为城市绿地系统的重要组成部分，在城市绿化建设的生态、社会和经济效益上具有关键性的作用[3]，该绿地是城市绿地中植物分布集中、物种组成及多样性指标最完善的绿地类型，而木本植物作为公园绿地的基本构成要素，也是城市绿地系统生态建设的基础和提高绿地景观丰富度的必要前提[4-5]。目前，国内外研究者在城市绿地木本植物物种多样性方面做了大量研究，一方面主要集中在分布频率、物种构成和年龄结构方面[6-7]，另一方面集中在城市化对植物物种多样性的影响方面[8]。
　　本研究通过对新疆吐鲁番市高昌区代表性的42处公园绿地木本植物种类构成和物种多样性的全面调查，结合植物多样性应用现状，从植物种类、物种丰富度、物种多样性等定量指标进行数据分析，总结出当前吐鲁番市城市绿地建设中存在的问题，提出相应的建议与优化策略。以期为今后吐鲁番市城市绿地环境生态建设水平的提升、绿地系统规划研究、区域植物种群分布等工作的开展与实施提供数据化、信息化的理论支撑和参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 研究地概况吐鲁番市位于新疆维吾尔自治区中部，地处 41°12′～43°40′N，87°16′～91°55′E，盆地西起阿拉山沟口，东至七角井峡谷西口，东西长245 km，北部为博格达山山麓;南抵库鲁塔格山，南北宽约 75 km，盆底为艾丁湖水面，低于海平面155 m，是我国最低盆地、世界第二低地，属于典型的大陆性暖温带荒漠气候，日照充足，热量丰富但又极端干燥，降雨稀少且大风频繁，故有“火洲”“风库”之称。此外，该地区是全国著名的干热区，冬季极端最低气温为-28.7 ℃，日温差、年温差较大，极端高温达47.8 ℃，全年有效积温达5 300 ℃以上，无霜期为210 d，年平均降水量为16.4 mm，蒸发量高达 3 000 mm 以上。该地区旅游文物资源丰富，有国家AAAAA级景区1处，AAAA级景区5处，AAA级景区5处，世界文化遗产2处，国家级文物保护单位13处[9]。
　　1.2 研究方法
　　1.2.1 调查时间及调查范围 本研究根据我国CJJ/T 85—2017《城市绿地分类标准》划分的绿地类型[10]，以全面性、典型性为调查地的选择原则，选取了吐鲁番市高昌区具有代表性的42处5类公园绿地（综合公园、社区公园、专类公园、带状公园和街旁绿地）进行抽样调查，具体包括6个综合公园、9个社区公园、9个专类公园、3个带状公园、15个街旁绿地，共设样方102处，调查时间为2018年6—9月。
　　1.2.2 調查内容与调查方法 根据所选公园绿地的规模、类型和植物分布特征，将调查样方分为一般群落样方和景观群落样方2种类型。由于市区内的各类公园绿地均为人工配置，树种数量少而且重复类多，根据前人的研究调查经验，设定半径为5 m的圆作为样方标准[5]。一般群落以随机性和均匀性为设置重点，景观群落侧重于人工配置群落的调查。
　　调查记录数据包括植物名称、株数、胸径（DBH）、株高（H）、冠幅、观赏特性、生活型、植物生长势、色彩及是否为乡土树种等。样方地大小设为20 m×20 m或者折合为400 m2[11]。
　　1.3 数据分析与处理
　　采用植被生态学中常用的定量模型对样方内的植物种类按照乔木层、灌木层进行分类整理，计算样方群落内的物种频度、丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数等4项指标，作为植物多样性的分析指标[12]。并用Excel和SPSS统计处理软件对数据进行方差分析。
　　1.3.1 频度 频度是植物出现频率的衡量指标，它对城市绿地的景观效果有很大影响。本研究采用频度作为反映吐鲁番市公园绿地木本植物构成特点的1个衡量指标，其计算方法如下：频度=（某种植物出现的样方数/总样方数）×100%[10]。
　　1.3.2 重要值 乔木重要值（IV）=（相对密度+相对频 度+ 相对优势度）/3，其中的乔木层相对优势度以胸径为量度（胸径与样地面积的比值）;在灌木层中相对优势度分析采用常用的相对盖度，灌木的重要值=（相对多度+相对盖 度+ 相对频度）/3[13-14]。优势度指数C以群落中各物种的重要值为基础，能够反映群落内优势种的集中程度，其计算公式如下： 　　2 结果与分析
　　2.1 木本植物构成分析
　　2.1.1 植物种类分析 经调查统计，吐鲁番市公园绿地的木本植物共有101种（品种），隶属于34科56属，其中乔木60种，隶属于20科32属;灌木41种，隶属于15科27属。乔灌木树种比为1 ∶0.68。从样地内植物的数量看，乔木有 13 789株，灌木有9 499株，其数量比为1 ∶0.69，被子植物有30科51属96种，裸子植物有4科5属5种，常绿树有8种，落叶树有93种。
　　在植物构成要素层次上，吐鲁番市公园绿地植物主要由蔷薇科、榆科、木犀科、杨柳科等科（属）构成，具有较明显的北方地域性特征。其中，具有优势的植物科类（含7种及以上的科）共4个，分别为蔷薇科（10属26种）、榆科（1属9种）、木犀科（3属7种）、杨柳科（2属7种），共计4科16属49种，占木本植物总科数的11.76%，包含的属、种数分别占28.57%、48.51%，含3种及以下的少数科及单科单种共22科24属25种，分别占总科、属、种数的64.71%、42.86%、24.75%。
　　由表1可以看出，不同绿地类型的木本植物组成存在较明显的差异。综合公园的植物种类数为63种，植物应用的种类数最多;带状公园植物种类数为30种，植物应用的种类数最少。主要原因是综合公园是城市居民休闲游憩活动利用率最高的区域，是一个城市园林绿化水平的整体象征，因此在功能设计方面需要体现出城市的景观风貌和绿化层次，所以植物种类最丰富;而带状公园绿地一般在景观性能和使用率上无硬性要求，且划分使用的绿地占地面积小，因而植物应用的种类数最少;街旁、社区2类公园绿地是城市道路和政府单位的园林绿化建设指标参照，故植物类别也比较丰富。
　　2.1.2 植物来源及观赏性分析 在树种来源方面，吐鲁番市高昌区各公园绿地应用的乡土植物的总数量为25种，乔木有9科11属，灌木有4科5属;国内引进种有57种，乔木有17科27属，灌木有8科12属;国外引进种有19种，乔木有2科2属，灌木有10科13属。由表2可见，在乔木层中，乡土植物占比为28.33%，国内引进种占比为68.33%，国外引进种占比为8.33%;在灌木层中，3类植物的占比分别为19.51%、46.34%、34.15%。由此可见，吐鲁番市高昌区5类公园绿地在植物应用配置方面，遵循了引进国内栽培种为主的配置原则，对于本地乡土树种的应用较少。
　　由表3可以看出，在觀赏特性方面，乔木层中观花类植物有25种，灌木层中观花类植物有26种，二者占木本植物总种数的50.50%;乔木层中常色彩叶类植物有6种，灌木层中常色彩叶类植物有3种，二者占比为8.91%;乔木层中季相叶色类植物有15种，灌木层中有8种，二者占比为22.77%;乔木层中观果类植物有14种，灌木层中有4种，二者占比为17.82%。因此可见，吐鲁番市各公园绿地中观花类植物应用较多，说明植物的观赏性能达到较好的景观效果，但叶色类及观果类植物的应用较少。
　　2.1.3 频度分析 植物物种的频度指物种在所调查样方内出现的频率，该值体现了各物种在群落中分布的情况与密度。从表4可以看出，吐鲁番市高昌区各公园绿地木本植物种类间频度差异较大，在乔木层中应用频度在5%以上的只有30种，占全部树种的29.7%，其中桑、臭椿的频率较高，分别为67%、55%。在样地调查区内出现1次的植物共有16种，占乔木植物种类数的27%。由表5可以看出，在灌木层中应用频度在5%以上的只有16种，占全部树种的15.84%，其白榆的频率最高，为67%。在样地调查内出现1次的植物共有17种，频率均为2%，其中包括松果菊（Echinacea purpurea）、毛叶金光菊（Rudbeckia hirta L.）、一串红（Salvia splendens）等观赏价值相对较高的园林绿化常用物种。由此可知，在吐鲁番市高昌区公园绿地植物应用中，一方面，大多数乔、灌木植物种类应用频度较低，没有进行合理搭配; 另一方面，单调使用某一物种配置的现象较频繁，景观的丰富度比较单一。
　　2.2 木本植物多样性分析
　　2.2.1 物种丰富度分析 物种丰富度是指一个群落或生境中物种数目的多寡性[15]。由图1可以看出，在5种类型的公园绿地中，乔木层的物种丰富度表现为综合公园（8.185）>专类公园（8.021）>社区公园（7.247）>街旁绿地（6.572）>带状公园（6.371），灌木层的物种丰富度表现为社区公园（8.032）>街旁绿地（8.026）>专类公园（7.504）>综合公园（6.809）>带状公园（6.512）。乔木层中综合公园的丰富度指数最高，由于综合公园满足了人们对于景观、人文的追求，为城市居民提供了休闲、娱乐、游憩三效合一的场所，因而对其养护管理重视度高，植物种类丰富。灌木层中社区公园的丰富度指数最高。总体而言，吐鲁番市不同类型的公园绿地中乔木和灌木的物种丰富度比较接近，但是乔木的物种丰富度指数在综合公园、专类公园大于灌木。这是由于在城市绿化建设中注重人工配置且多强调重视以乔木为主、灌木为辅的种植原则，而忽视了灌木的养护栽培管理应用。
　　2.2.2 物种多样性分析 物种多样性指数是衡量群落稳定性和健康性的关键指标之一。一个物种多样性指数很低的植物群落抵抗外界环境压力的能力也是非常低的[16]。由图2、图3可以看出，5种公园绿地的Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数表现的趋势基本相同，且5种绿地的Simpson指数都在0.5以上，即乔木层的Simpson多样性指数表现为综合公园（0.941）>社区公园（0.909）>带状公园（0.900）>专类公园（0.896）>街旁绿地（0.826），灌木层的Simpson多样性指数表现为社区公园（0.924）>综合公园（0.894）>街旁绿地（0.877）>带状公园（0.792）>专类公园（0.786）;乔木层的Shannon-Wiener多样性指数表现为综合公园（3.174）>专类公园（2.573）>带状公园（2.478）>社区公园（2.411）>街旁绿地（2.383），灌木层的Shannon-Wiener多样性指数表现为社区公园（2.832）>街旁绿地（2.398）>综合公园（2.382）>专类公园（1.869）>带状公园（1.788）。总体上看，乔木的多样性指 数> 灌木的多样性指数，但不如Margalef丰富度指数差异明显。 　　2.2.3 物种均匀度分析 物种均匀度指数是指群落中不同物种的多度（生物量、盖度或其他指标）分布的均匀度，指数越大，说明植物分布得越均匀[17-18]。由图4可以看出，乔木层的物种均匀度指数表现为综合公园（0.829）>专类公园（0.821）>带状公园（0.814）>街旁绿地（0.731）>社区公园（0.696），灌木层的物种均匀度指数表现为社区公园（0.869）>综合公园（0.859）>带状公园 （0.814）> 街旁绿地（0.800）>专类公园（0.729）。
　　3 结论与讨论
　　3.1 吐鲁番市高昌区公园绿地木本植物的组成
　　调查结果显示，吐鲁番市高昌区公园绿地共有木本植物101种，乔木60种，灌木41种，乔灌比为 1 ∶0.68，数量比为 1 ∶0.69;隶属于34科56属。被子植物有30科51属96种，裸子植物有4科5属5种，常绿树有8种，落叶树有93种。乔木层中乡土植物占比28.33%，国内引进种占比68.33%，国外引进种占比8.33%，灌木层中3类植物的占比分别为19.51%、46.34%、34.15%，在乔木层中应用频度在5%以上的只有30种，占全部树种的29.7%，其中桑、臭椿的频率最高，分别为67%、55%。在样地调查区内出现1次的植物共有16种，占乔木植物种类的27%。在灌木层中应用频度在5%以上的植物只有16种，占全部树种的15.84%，其中白榆的频率最高，为67%。在样地调查内出现1次的植物共有17种，频率均为2%，乔灌层各植物种类的观赏性表现为观花类（50.50%）>季相叶色类（22.77%）>观果类 （17.82%）> 常色彩叶类（8.91%）。
　　结果表明，与同纬度城市乌鲁木齐[19]相比，吐鲁番市高昌区公园绿地的绿化树种应用的树种种类水平为中等，乔灌木配置种类较单一，乔灌树种比例未保持在适宜范围内[20]，建议在今后的城市绿化建设中，应加强乔灌木的应用种类和数量，优化乔灌木的种类比例，增加常绿树种的应用配置，提升数量比例，多开发利用观赏性能优良的本地植物品种，如紫叶矮樱（Prunus×cistenena ‘Pissardii’）、山荆子（Malus baccata）、沙枣（Elaeagnus angustifolia）、圆冠榆（Ulmus densa）等，合理选育本地乡土物种，丰富本地的新物种资源，提高乡土植物的利用率，形成具有地域特色的城市绿化植物景观。
　　3.2 吐鲁番市高昌区公园绿地木本植物的多样性
　　各公园绿地的Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数都表现为乔木层普遍高于灌木层，其中，Simpson指数和Shannon-Wiener指数在乔灌层表现出的趋势相同;Pielou均匀度指数在不同类型的公园绿地之间无较大差异，集中在0.69～0.73之間，表明乔木层中物种组成结构应用复杂，具有明显的生态功能地位，灌木层的生态功能较弱。其中综合公园的各指数指标都略靠前排列且植物的多样性指数都较高，不同类型的公园绿地植物物种在种类上表现出与其绿地类型功能性相适应的特点。
　　因此可见，吐鲁番市高昌区在今后的城市生态建设中应注重植物物种的多样性应用，根据不同公园绿地的功能采取相对应的绿化方案，合理完善植物群落的空间结构，构建完善的植物多样性层次骨架，优化城市绿地的植物多样性布局，从而提升吐鲁番市城市绿地的生态稳定性和多样化，以弥补城市化所造成的城市绿地植物景观单一的现象，构建合理的生态化园林城市。
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