德昌县城区绿地系统植物多样性*

刘雅琦 谭又铭 刘一丁 龚固堂 李羽洁，4 谢 川 赵银兵 陈俊华

1 成都理工大学旅游与城乡规划学院 成都 610059

2 四川省林业科学研究院森林与湿地生态恢复与保育四川重点实验室 成都 610081

3 德昌县森林和草原资源站 四川德昌 615500

4 成都理工大学地球科学学院 成都 610059

建设森林城市是缓解快速城镇化对环境胁迫的重要途径之一， 人类社会逐渐意识到 “城市与森林的共存关系”， 迫切要求 “把森林引入城市，在森林中建设城市”[1]。 森林城市是以森林植被为主体的稳定、 健康的城市森林生态系统， 它能显著改善城市生态环境， 促进城市、 城市居民与自然环境和谐共处， 推进城市可持续发展[2]。 城市绿地系统是城市生态系统的一个子系统， 它是由不同类型、 不同性质和不同尺度的绿地组成的稳定、 可持续的城市绿地环境系统[3]， 城市绿地系统的植物多样性状况对城市生态系统的建立、城市居住环境的创造及城市的可持续发展等具有重要影响。 因此， 城市绿地系统植物多样性极具研究价值[4]。 国外早有学者就城市化对植物多样性的影响开展了相关研究[5-6]， 与发达国家相比，我国对绿地植物多样性研究起步较晚， 目前仍处于起步阶段， 只有北京[7]、 上海[8]、 广州[9]、 深圳[10]、 武汉[11]和重庆[12]等一线城市和少数 “新一线” 城市开展过系统的调查， 对于德昌县等中小城市的绿地植物多样性相关研究则较少。

本研究选择四川省德昌县城区作为研究区域，以不同绿地类型的植物群落作为研究对象， 运用物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson生态优势度和Pielou群落均匀度指数对德昌县建成区绿地系统植物多样性进行统计和分析，为德昌县创建国家森林城市的物种选择和配置模式提供参考， 为提高城市物种多样性和改善生态环境提供科学依据。

1 研究区概况

德昌县 (101°54′—102°29′E， 27°05′—27°36′N)位于四川省西南部， 凉山彝族自治州中部， 幅员面积2 284 km2， 地貌主要为中山。 德昌县属亚热带高原季风气候， 全年平均日照总时数为2 356 h，年平均气温17.7 ℃， 年均相对湿度64.7%， 年均降水量为1 074.4 mm， 无霜期 300 d 以上， 夏季无酷暑、 冬季无严寒[14]。 适宜的地貌和气候环境为该县建设国家森林城市提供了优越的条件。 县城建成区面积604.62 hm2， 各类绿地面积及占比见表1。

表1 德昌县各类绿地面积及占比

2 研究方法

2.1 数据来源

本研究数据来源: 一是购买德昌县城区Pléiades 卫星影像， 空间分辨率 0.5 m， 无云覆盖影响， 获取时间为2021 年9 月30 日 (该季节植被长势良好)， 满足研究需要。 二是将卫星影像作辐射校正和几何校正等处理， 采用目视解译的方法获取县城区各类绿地空间分布， 并进行现场验证， 最终得到绿地空间分布和面积数据。

2.2 调查方法

参考 《城市绿地分类标准CJJT85-2017》， 考虑德昌县实际情况， 利用ArcGIS 将德昌县的城市绿地划分为公园绿地 (因广场用地很少， 故合并到公园绿地内)、 附属绿地和防护绿地， 其中附属绿地又分为街道附属绿地、 公共附属绿地和居住区附属绿地。 项目组于2021 年5 月对德昌县城区绿地进行实地调查， 包括街道27 条、 学校6所、 居住区 5 个、 公园 4 个、 机关事业单位 8 个，医院2 个， 工矿企业4 个。

根据德昌县各绿地类型的空间分布， 采取随机抽样和典型取样的调查方法[15]， 将乔灌草层的群落层次分类进行统计， 调查因子包括乔木名称、胸径、 树高、 株数和冠幅； 灌木名称、 高度、 盖度、 株 (丛) 数和投影面积； 草本种类、 高度和盖度[16]。 针对附属绿地中的街道与交通设施用地设置的样方长200 m， 宽为实际绿化带宽度， 交通岛取其整体， 行道树绿带、 路侧绿带、 分车绿带、 交通岛绿地均设置样地[17]； 学校、 单位、 居民用地附属绿地面积普遍较小， 不足以设置样地的以整块绿地作为调查对象； 公园绿地则设置20 m×20 m 大小的样地， 在样地四个角和中心分别设置1 个 (共计 5 个) 2 m×2 m 的灌木、 草本样方[18]， 4 个公园共 20 个样方。 共计设置样地96 个， 样带 34 条。

2.3 数据处理

分别计算各类绿地乔、 灌、 草物种的重要值，多样性指数选用Shannon-Wiener多样性指数、Simpson生态优势度、Pielou均匀度指数[19-20]。 数据处理和制图在Excel 2017 中进行。

3 结果与分析

3.1 绿地植物生活型构成

附属绿地、 公园绿地和广场用地相较于防护绿地和区域绿地对城市的降温效应有明显的促进作用[21]， 同时可以提高居民生活的舒适性。 由于德昌县广场用地数量较少， 故将其纳入公园绿地类型内。 从植物生活型构成上看 (表2)， 乔木88种， 隶属37 科68 属， 占德昌县绿地植物总物种数的 44.22%； 灌木 70 种， 隶属 29 科 42 属， 占德昌县绿地植物总物种数的35.18%； 草本41 种，隶属24 科33 属， 占德昌县绿地植物总物种数的20.60%。 由表3 可知， 德昌县城区绿地的样地中植物种类占比从高到低为: 附属绿地＞公园绿地＞防护绿地， 其中附属绿地中， 公共附属绿地＞居住区附属绿地＞街道附属绿地。 公共用地附属绿地的植物种类最为丰富， 占全部种类的64.82%，其次是居住区附属绿地和公园绿地， 分别占56.28%、 43.72%； 街道附属绿地和防护绿地植物类型占比较低， 分别占24.62%、 22.61%。

表2 德昌县城区绿地植物生活型构成

表3 德昌县城区绿地类型植物占比

3.2 绿地植物科、 属、 种组成特征

从科、 属分布来看， 蔷薇科 (Rosaceae) 12属 14 种、 豆科 (Fabaceae) 11 属 12 种、 棕榈科(Arecaceae) 6 属 8 种、 大戟科 (Euphorbiaceae)5 属 6 种、 桃金娘科 (Myrtaceae) 5 属 5 种、 木犀科 (Oleaceae) 4 属 9 种、 桑科 (Moraceae) 3 属9 种、 锦葵科 (Malvaceae) 3 属 6 种。 乔木使用频度前10 的种是黄葛树 (Ficus virens)、 小叶榕(Ficus concinna)、 樟 (Cinnamomum camphora)、天 竺 桂 (Cinnamomum japonicum)、 蓝 花 楹(Jacaranda mimosifolia)、 印度榕 (Ficus elastica)、朴 树 (Celtis sinensis)、 桂 花 (Osmanthus fragrans)、 枇 杷 (Eriobotrya japonica)、 蒲 葵(Livistona chinensis)； 灌木使用频度前10 的种是叶 子 花 (Bougainvillea spectabilis)、 假 连 翘(Duranta repens)、 小叶女贞 (Ligustrum quihoui)、灰莉 (Fagraea ceilanica)、 红花檵木 (Loropetalum chinensevar.rubrum)、 紫 薇 (Lagerstroemia indica)、 苏 铁 (Cycas revoluta)、 黄 槐 决 明(Cassia surattensis)、 杜鹃 (Rhododendron simsii)、鹅掌柴 (Schefflera octophylla)； 草本使用频度前5的 种 是 黄 金 菊 (Hypochaeris ciliata)、 麦 冬(Ophiopogon japonicus)、 美人蕉 (Canna indica)、鸢尾 (Iris tectorum)、 酢浆草 (Oxalis corniculata)。

3.3 绿地植物物种丰富度

植物物种丰富度的大小反映了所包含的个体物种的数量[22]， 该值越大， 物种丰富度越高。 从图 1 可看出， 公园、 街道、 居住区、 公共附属绿地植物丰富度指数变化趋势一致， 即均为乔木＞灌木＞草本， 其中公共附属绿地的物种丰富度指数最高 (乔木 62 种、 灌木 44 种、 草本 23 种)，防护绿地的物种丰富度指数最低 (乔灌草分别为19 种、 19 种、 7 种)。 总体上看， 德昌县的植物物种丰富度主要体现在乔木层， 表明各绿地丰富度随着垂直高度的增加而增加； 在街道绿地中部分街道只有一种乔木， 如昌平路中段乔木为蓝花楹， 德茨路乔木为木棉 (Bombax ceiba)， 东风路的乔木为樟， 育才路一段种植的乔木为小叶榕等，说明德昌县街道绿化较为单调， 丰富度有待提高；居民区和公共附属绿地的灌木层丰富度相对较高，而草本层的植物数量较低， 说明景观效果多体现在高层次。

图1 德昌县绿地植物物种丰富度

3.4 绿地植物物种多样性

Shannon-Wiener指数包含了物种数量和物种分布的均匀性，Shannon-Wiener指数越大， 表明群落包含的信息越多， 物种越多分布越均匀[23]。从图2 可知: 德昌县城区绿地植物Shannon-Wiener多样性指数乔木层排序是公共附属绿地＞居住区附属绿地＞公园绿地＞防护绿地＞街道附属绿地；灌木层排序是公共附属绿地＞防护绿地＞居住区附属绿地＞公园绿地＞街道附属绿地； 草本层的排序是公共附属绿地＞公园绿地＞居住区附属绿地＞防护绿地＞街道附属绿地。Shannon-Wiener多样性指数最大值均出现在公共附属绿地， 最小值都为街道附属绿地。 不同绿地类型的Shannon-Wiener多样性的指数具有明显的差异性， 其中公共附属绿地和公园绿地Shannon-Wiener多样性的指数波动性较小， 乔灌草层次分布较为平衡， 说明这两种类型的绿地在植物配置方面种类丰富， 搭配合理，生长状态良好， 能给周边居民提供游玩、 休憩的场所； 而街道附属绿地、 居住区附属绿地和防护绿地的乔灌草Shannon-Wiener多样性指数波动性较大。

图2 德昌县绿地植物Shannon-Wiener 多样性指数

3.5 绿地植物物种优势度

Simpson生态优势度指数是反映群落组成的一种指标， 是衡量群落组成中单一物种分布的尺度，其指数越大， 群落中不同物种的数量和分布就越不均衡， 优势物种的生态服务功能就越明显[24]。图3 表明: 德昌县城区街道附属绿地的Simpson生态优势度指数都高于其他不同绿地类型， 且草本层的Simpson生态优势度最高， 反映了街道绿地乔灌草的数量差异性较大， 特别是街道的草本优势度最为明显； 而其他类型的绿地Simpson生态优势度指数均小于0.1。 可见， 德昌县公园绿地、居住区附属绿地、 公共附属绿地、 防护绿地这4个绿地的功能较强， 能为市民提供舒适空间、 休闲娱乐场所、 适宜居住环境等； 而街道附属绿地主要为城市建设绿地， 其优势度较明显。

图3 德昌县绿地植物Simpson 生态优势度指数

3.6 绿地植物物种均匀度

Pielou均匀度指数是指某一特定群落或环境中所有物种数量的分布， 基于Shannon-Wiener指数， 根据不同物种数量的一致性评价标准， 对不同物种数量的均匀性进行评价。 如果特定栖息地或环境中所有物种数量相同， 物种均匀度就高[25]。 由图4 可知， 德昌县城区5 类绿地的灌木层和草本层均匀度指数都比较接近， 表明其物种间个体分布较为均匀。 而乔木层中， 公园绿地、街道附属绿地和防护绿地的均匀度指数较低， 分别是 0.5989、 0.6436、 0.6982， 说明其乔木层物种间的个体差异较大。

图4 德昌县绿地植物Pielou 均匀度指数

4 讨论

城市绿地系统不仅是城市可持续发展的基础，还是检验和评价城市环境质量的重要指标， 对于维持城市生态环境平衡与稳定具有重要作用[26]，因此， 构建具有多样性、 层次复杂、 结构稳定的植物群落， 可以增强城市绿地系统的稳定性， 从而提高城市绿地系统的生态效益。 本次调查共记录到德昌县建成区范围内植物90 科143 属199种， 群落结构丰富， 具有良好的生态服务功能。该县城市绿地的植物多样性较高， 乔木层Shannon-Wiener多样性指数最低 1.784， 最高3.663， 高于北方城市[27-28]， 与一些南方城市较接近[29-30]。 相关研究表明， 城市绿地中， 多样性水平按大小一般为乔木层＞灌木层＞草本层[31]， 但德昌县除公共附属绿地、 居住区附属绿地外， 公园绿地、 防护绿地、 街道附属绿地的灌木层多样性均高于乔木层， 这可能与当地气候条件和绿化单位的喜好有关。 本次调查结果发现， 德昌县城区街道附属绿地、 居住区附属绿地和防护绿地的乔灌草Shannon-Wiener多样性指数波动性较大，这可能一方面是因为街道绿化乔木种类较少， 形成的植物群落非常简单； 另一方面是因为草本层的人工干预较少， 品质丰富度较低。 本次调查还发现， 德昌县城区公园绿地、 街道附属绿地和防护绿地乔木层的均匀度指数较低， 说明这些绿地乔木层物种间的个体差异较大。 其原因可能是:为了减少街道行道树对周围建筑物光线的遮挡，每年会进行较大的人工修剪， 以公园绿地中的曹家碾公园为例， 它位于老城区， 属于年份较早的公园， 修剪、 养护和管理等人为因素导致了具有较强竞争性的物种生长良好， 数量增加， 而竞争性弱的物种长势相对较差[32]， 从而也导致了乔木、 灌木以及草本层在不同绿地类型的均匀度明显不一。 因此， 人工的干预和景观的植物配置，使乔木层和灌木层更具有多样性， 而草本层常常更注重整齐、 单一的效果， 所以一般以1 ～2 种为绝对优势种。 德昌县城区地处金沙江二级支流—安宁河河谷腹地， 其地带性植被既有常绿阔叶林的特点， 又兼有亚热带北部落叶阔叶林和针叶林特征[33]， 优势种以壳斗科 (Fagaceae)、 杜鹃花科 (Ericaceae) 等常绿植物为主， 同时冷杉(Abies fabri)、 西南樱桃 (Cerasus duclouxii)、 麻栎 (Quercus acutissima)、 云南松 (Pinus yunnanensis)、桤木 (Alnus cremastogyne) 等落叶树种和中高山常绿针叶树种也很常见[33]。 但从德昌县城区的绿化树种选择来看， 城市绿地系统更注重园林景观树种， 地带性优势种特别是杜鹃花科植物非常少见。

2021 年开始， 德昌县响应生态文明建设要求， 积极开展国家森林城市建设[13]， 而文化是一个城市的灵魂， 城市森林建设必须建立人与自然和谐共生的生态系统， 把地域文化习俗、 社会风俗习惯、 城市历史沿革和传统文化有机融入于环境建设中[34]。 例如， 广州市的国家森林城市建设充分体现了 “岭南文化”[35]， 长沙市的城市森林建设融 “山 (岳麓山) ” “水 (湘江) ” “洲(橘子洲) ” “城 (长沙城市生态圈) ” 于一体等[36]。 德昌建制已经有两千余年历史， 是 “北达京畿， 南通蒙昭” 的南丝绸之路必经地， 蕴含着丰厚的凤凰文化、 傈僳族文化、 香城文化、 字库文化、 红军红色文化、 历史民俗文化等[14]。 但从现场调查来看， 德昌县城市绿地建设树种选择上多学西昌、 攀枝花， 即 “跟风” 形势较为严峻，城市森林建设与地域文化结合度不够， 如代表“凤凰文化” 的凤凰木 (Delonix regia)， 代表“香城文化” 的桂花、 白兰 (Michelia×alba)、 含笑 (Michelia figo)、 红梅 (Prunus mume) 等， 代表 “红色文化” 的红梅及各类本土杜鹃品种较少。 因此， 德昌县在今后的绿地系统或城市森林建设中， 应注重增加地带性植被物种的种类和数量， 以增加群落稳定性和多样性； 同时应充分结合本地实际， 凸显地域文化。 具体建议如下: 首先， 应参照野生群落组成特征来配置物种， 充分利用群落内小生境差异适当增加树木种数， 同时，适当突出骨干树种的地位， 体现整体景观效果，避免乔木层杂乱无章[28]。 在选择原生植被上， 常绿乔木树种可适当选择多变石栎 (Lithocarpus variolosus)、 硬斗石栎 (Lithocarpus hancei) 等；落叶乔木树种可选择麻栎、 桤木等； 观花观果树种可选择大白杜鹃 (Rhododendron decorum)、 西南樱桃、 缫丝花 (Rosa roxburghii) 等， 并选择其他具有较高观赏性的花灌木、 藤本、 草本， 如叶子 花、 黄 槿 (Hibiscus tiliaceus)、 九 里 香(Murraya exotica)、 韭莲 (Zephyranthes carinata)、艳山姜 (Alpinia zerumbet) 等， 利用植物的花期、色相、 形态， 合理配置， 打造四季有景的城市景观。 其次， 凸显本土文化。 代表 “凤凰文化” 的树种可选择凤凰木； 代表 “香城文化” 可选择桂花、 白兰、 玉兰 (Yulania denudata)、 含笑、 红梅、 蜡梅 (Chimonanthus praecox) 等花果叶具有香气的物种； 代表 “红色文化” 可选择各种红色花卉的杜鹃、 山茶花、 木棉树、 美丽异木棉(Ceiba speciosa)、 红梅等。 在表现 “傈僳族文化”方面， 可用木棉、 云杉 (Picea asperata) 等木材制作傈僳族特有的乐器。 最后， 部分绿地因土壤条件差， 干旱季节缺水， 加上人为踩踏和病虫害等因素， 导致植物生长不良、 林相参差不齐等现象。 因此， 科学养护、 提高市民的意识尤为重要。在不影响美观和通行的前提下安装栅栏， 适当地增加文明提示语。 根据不同树种的立地条件及其性质， 合理施肥、 浇水， 也可使用自动喷淋装置等。

5 结论

德昌县绿地植物丰富度和物种多样性较高。在乔木树种的选择上， 偏爱桑科榕属中树型高大、枝繁叶茂的乔木， 如黄葛树、 小叶榕、 印度榕以及常绿的樟科樟属乔木， 如樟、 天竺桂。

德昌县的城市绿化比较注重市民生活、 工作、学习环境的改善。 单位、 学校和医院等公共附属绿地的绿化覆盖率高、 物种丰富、 层次感强。 但部分街道绿化物种偏少， 物种多样性较低， 优势度较高。