李培坤， 牛 帥， 王雪穎， 曹若凡， 葉永忠， 袁志良

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園植物調(diào)查與分析

李培坤， 牛 帥， 王雪穎， 曹若凡， 葉永忠， 袁志良

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

對河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園植物進行了普查以及樣方調(diào)查，分析了校園內(nèi)物種的多樣性、優(yōu)勢種和稀有種,胸徑、樹高結(jié)構(gòu)和物種生物量。結(jié)果表明：(1)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)共有維管束植物81種，其中喬木植物43種，灌木植物20種，草本植物18種；(2)懸鈴木(Platanusorientalis)，梧桐(Firmianaplatanifolia)和刺楸(Kalopanaxseptemlobus)在校園植物群落中占有優(yōu)勢地位；(3)胸徑大于10 cm的個體有690棵，徑級呈鐘形格局，其平均胸徑為27.40 cm，平均樹高為12.36 m；(4)懸鈴木，梧桐和毛白楊(Populustomentosa)生物量較大，固碳能力較強。

校園植物；重要值；徑級結(jié)構(gòu)；胸徑；生物量

隨著鄭州市城市建設(shè)步伐的加快，面臨的環(huán)境問題也日益嚴(yán)峻，城市生態(tài)系統(tǒng)受到越來越多的關(guān)注，尤其是在園林植物搭配等方面。但是,在城市園林設(shè)計中重景觀、輕生態(tài)，重效果、輕過程的思想較為明顯，群落自身的特點和規(guī)律往往在綠地的設(shè)計和建設(shè)中被忽視[1]。高校植被群落是城市綠地的重要組成部分，是城區(qū)的物種庫，影響著城市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展[2]。高校植被在物種配置方面同樣具有更加優(yōu)化觀賞植物多樣性、景觀多樣性以及學(xué)生植物學(xué)實習(xí)便利性等方面的功能。由于受到人為選擇和調(diào)控的影響，高校植被群落結(jié)構(gòu)簡單、生物多樣性小、系統(tǒng)不穩(wěn)定、養(yǎng)護管理精細，容易導(dǎo)致群落抗逆性差等問題，影響城市綠化和美化的可持續(xù)發(fā)展。研究高校校園內(nèi)植物群落對維持城市生態(tài)系統(tǒng)和保護發(fā)展本地物種資源具有重要意義[3]。

一直以來一些學(xué)者對校園植物進行了大量的研究，丁圣彥等[4]研究了河南大學(xué)校園植物區(qū)系的組成成分和分布區(qū)類型，楊琴軍等[5]研究了武漢大學(xué)校園植物綠化配置的基本原則。目前有關(guān)校園植被的研究主要集中在植被類型[6]、物種豐富度[7]、區(qū)系[8-9]和園林功能設(shè)計評價[10-12]等方面，而從生態(tài)學(xué)角度對其生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)分析的較少。與此同時，在近幾年碳匯儲備研究的大背景之下，生物量的研究已經(jīng)成為熱點[13-14]，地上生物量的分布格局對碳的收支平衡具有重要影響[15-16]。對校園植物地上生物量的研究，不僅有助于了解城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，而且能為城市生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)劃和物種的保護提供重要的理論基礎(chǔ)[17-18]。因而，本研究通過普查和樣方調(diào)查，詳細記錄了河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)內(nèi)的植物種類，并且測量了所有喬木的胸徑和樹高，分析了校園植物的徑級結(jié)構(gòu)和樹高結(jié)構(gòu)，同時計算了物種重要值和生物量，從而加深對文化路校區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)和演替階段的了解和認(rèn)識，以期為文化路校區(qū)校園植物的管理和配置提供參考。

1 材料與方法

1.1校園概況

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)坐落于河南省鄭州市，始建于1902年，是中原地區(qū)歷史最悠久的大學(xué)之一。文化路校區(qū)始建于20世紀(jì)50年代，教學(xué)區(qū)占地26.4 hm2，總建筑面積196 161 m2。建校伊始，校園內(nèi)便依照不同景觀和功能的需要種植了種類、數(shù)量豐富的植物，并定期進行景觀上的修剪和養(yǎng)護。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)所處的鄭州市氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冷暖適中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季晴朗日照長，冬季寒冷少雪。年平均降雨量640.9 mm，無霜期220 d，全年日照時間約2 400 h[19]。

1.2植物調(diào)查

校園內(nèi)3號教學(xué)樓前4個小花園物種多樣性較高，是校園內(nèi)具有代表性的群落。校區(qū)植物調(diào)查分為2個時間段進行：2015-08在4個小花園分別隨機設(shè)置1個5 m×5 m的灌木樣方，面積總計100 m2；分別隨機設(shè)置4個1 m×1 m的草本樣方，面積總計16 m2。調(diào)查并記錄樣方內(nèi)灌木和草本的物種。

2015-12，調(diào)查校區(qū)內(nèi)所有的喬木物種，記錄物種名。對于胸徑大于10 cm的物種，用胸徑尺記錄樹干1.3 m處胸徑，并且采用激光測高儀測量樹高。

1.3數(shù)據(jù)處理

重要值是反映種群在群落中的地位和作用的相對數(shù)量指標(biāo)[20]。計算校園內(nèi)胸徑大于10 cm喬木的重要值，重要值計算公式為：

重要值=(相對多度+相對頻度+相對顯著度)/3

其中，相對多度是指某種植物種的個體數(shù)所占群落種類總個體數(shù)的比率，其公式為：相對多度=(某種植物的個體數(shù)/全部植物的個體數(shù))×100%；相對頻度是某種植物出現(xiàn)的次數(shù)與樣方總數(shù)的百分比，其公式為：相對頻度=(該種的頻度/所有種的頻度總和)×100%；相對顯著度是指單位面積中某種植物顯著度與全部樹種顯著度的百分比，其公式為：相對顯著度=(某樹種顯著度/全部樹種顯著度總和)×100%。

植物的生物量，采用廣義異速生長方程計算，生物量計算公式[21]為：

AGB=0.09 459×(D2H)×0.87 (R2= 0.91)

式中：H表示樹高；D表示胸徑；AGB表示地上總生物量；R2表示相關(guān)系數(shù)。

本研究所有數(shù)據(jù)處理通過R語言程序?qū)崿F(xiàn)，其中重要值和生物量通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)；胸徑結(jié)構(gòu)通過R語言中hist函數(shù)實現(xiàn)；胸徑與樹高的方程擬合通過R語言中“car”程序包實現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園物種種類及名錄

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)共有維管束植物81種，隸屬于46科73屬，其中喬木植物43種(表1)，灌木植物20種(表2)，草本植物18種(表2)。喬木以懸鈴木科(Platanaceae)、錦葵科(Malvaceae)、紫葳科(Bignoniaceae)、杉科(Taxodiaceae)為主；灌木以木犀科(Oleaceae)、薔薇科(Rosaceae) 、豆科(Leguminosae)為主；草本植物以禾本科(Gramineae)、菊科(Compositaesae)，酢漿草科(Oxalidaceae)為主。

表1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園喬木物種名錄Table 1 The list of arbor species in Wenhua Road Campus of HAU

表2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園灌木和草本物種名錄Table 2 The list of shrub and herb species in Wenhua Road Campus of HAU

2.2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園喬木重要值及生物量分析

校園內(nèi)喬木胸徑大于10 cm的物種有36種，重要值如表3所示。懸鈴木(Platanusorientalis)，梧桐(Firmianaplatanifolia)，楸樹(Kalopanaxseptemlobus)，棕櫚(Trachycarpusfortunei)，毛白楊(Populustomentosa)，雪松(Cedrusdeodara)，水杉(Metasequoiaglyptostroboides)，銀杏(Ginkgobiloba)，黃山欒(Koelreuteriapaniculata)的重要值處于前9位，懸鈴木，梧桐和楸樹在校園植物群落中占有優(yōu)勢地位。校園內(nèi)喬木單種個體數(shù)少于3種的稀有種有20個，占41.86%，比例較大。從平均胸徑來看(表3)文化路校區(qū)校園喬木平均胸徑27.40 cm。其中，平均胸徑最大的喬木是毛白楊，達66.5 cm，其余較大的是梧桐、毛白楊、雪松、泡桐(Paulowniafortunei)和懸鈴木。校園喬木物種的總胸高斷面積為35.2 m2，其中胸高斷面積大于1 m2的物種從高到低依次為懸鈴木、梧桐、女貞(Ligustrumlucidum)、重陽木(Bischofiapolycarpa)和刺槐(Robiniapseudoacacia)。

表3 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園喬木重要值以及生物量Table 3 The importance value and biomass analysis of the tree in Wenhua Road Campus of HAU

利用廣義異速生長方程對校園物種生物量進行了計算(表3)，校園中81 種維管植物的生物量差別較大。從表3可知，校園植物中生物量最大的物種是懸鈴木，其次是梧桐和毛白楊，表明校園中懸鈴木，梧桐，毛白楊等物種有較高的固碳能力。

綜上所述,一些物種有較大的平均胸徑、較大的重要值以及生物量，這些樹種就是校園群落中的優(yōu)勢種，如懸鈴木、梧桐、毛白楊、雪松和水杉等；有一些物種平均胸徑大，但是個體數(shù)很少，胸高斷面積小，這些物種屬于校園群落中的偶見種，如重陽木。

2.3河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園植物的徑級結(jié)構(gòu)

本研究調(diào)查胸徑大于10 cm的個體共690棵，徑級呈鐘形格局(圖1)，中等徑級(10 cm

圖1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)校文化路校區(qū)園內(nèi)胸徑大于10 cm物種的徑級結(jié)構(gòu)Fig.1 The species’ diameter class structure of the DBH larger than 10 cm in Wenhua Road Campus of HAU

30 cm)個體數(shù)最多，占總個體數(shù)的68.12%。樹高結(jié)構(gòu)分布如圖2所示，平均樹高為12.36 m，最大樹高為29.9 m(重陽木)，中等樹高(10 m

圖2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園內(nèi)胸徑大于10 cm物種的樹高結(jié)構(gòu)Fig.2 The species’ stand height structure of the DBH larger than 10 cm in Wenhua Road Campus of HAU

圖3 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園喬木重要值前9位喬木的徑級結(jié)構(gòu)Fig.3 The diameter class structure of the importance value of the top nine in Wenhua Road Campus of HAU

2.4河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)植物胸徑和樹高的擬合

重要值前9位喬木的胸徑和樹高方程擬合如圖4所示。棕櫚樹(p=0.201)和白楊(p=0.305)擬合效果較差，沒能達到顯著水平。

3 結(jié)論與討論

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)內(nèi)植物種類較多。從重要值和徑級結(jié)構(gòu)來看，懸鈴木，梧桐和楸樹不僅重要值大，而且大、中徑級所占比例較高，是校園植物中的優(yōu)勢種。而43種喬木中，稀有種(個體數(shù)小于3的，如構(gòu)樹、樸樹、白杜、喜樹、杜仲等)占41.86%，比例較大，對校園物種多樣性貢獻較大。校園植物中，泡桐、榆樹、栓皮櫟等本地物種較少，而絲綿木、喜樹、水杉等引進物種較多。河南省鄭州市主要群落類型為落葉闊葉林，校園喬木物種中，25.58%為常綠樹種，74.42%為落葉樹種。

校園中喬木的胸徑和樹高結(jié)構(gòu)呈單峰型，即中等胸徑的個體數(shù)最多，表明校園中喬木植物群落為遠期衰退種群，校園植物生長速度緩慢，因此校園內(nèi)喬木物種群落可以相對穩(wěn)定地維持較長年限。懸鈴木、梧桐、楸樹、棕櫚、毛白楊、雪松、水杉、銀杏、黃山欒在校園植物群落中占有優(yōu)勢地位，通過它們的胸徑和樹高的擬合方程，能較準(zhǔn)確預(yù)測樹木的生長高度，這為校園植物的配置和管理提供了參考。校園種喬木植物中懸鈴木、梧桐和楊樹的生物量最大，其固碳能力最強，在城市碳循環(huán)的作用較大。而喜樹、文冠果、木瓜喬木生物量較小，甚至不足0.1 t·hm-2，校園內(nèi)大多數(shù)植物屬于校園稀有種，所以要對生物量小的這些植物加以保護。

圖4 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園喬木重要值前9位胸徑與樹高擬合結(jié)果圖Fig.4 DBH and tree high fitting results of the importance value of the top nine in Wenhua Road Campus of HAU

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園植物物種多樣性較高，群落穩(wěn)定，但也存在著許多問題。有研究表明，喬灌草群落的合理指標(biāo)是1∶6∶20，即在20 m2的綠地面積上，應(yīng)該種1 株喬木，6 株灌木和20 m2的草坪或其他地被植物[22]。在文化路校區(qū)植物群落中，灌木與喬木的種類和數(shù)量明顯不足，這與本研究中灌木草本的取樣方式有一定關(guān)系，但是根據(jù)文化路校區(qū)情況，校園地面進行了大面積的硬化處理，導(dǎo)致灌草植物群落減少。要在有限的校園空間內(nèi)使校園植物群落發(fā)揮最大的生態(tài)效益，必須大力增加常綠樹種和灌木的種類和數(shù)量，特別是耐陰灌木的種類和數(shù)量。

通過對校園植物群落的分析，校園植物在管理的過程中，需要注意以下幾點：(1)注意喬木、灌木和草本的合理配置，增加常綠樹種和灌木的種類和數(shù)量；(2)校園中稀有種較多(如:構(gòu)樹、樸樹、白杜、喜樹、杜仲等)，要有針對性地保護；(3)注意本土物種與引進物種之間，常綠物種與落葉物種之間，大樹與小樹之間的合理搭配。通過本研究，了解了河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)的校園植物組成、優(yōu)勢種和稀有種以及胸徑結(jié)構(gòu)，同時擬合了校園中重要物種的胸徑和樹高方程，希望能為校園植物的管理提供一定的參考。

另外，本研究是基于自然生態(tài)系統(tǒng)的研究方法和理論對文化路校區(qū)植物群落組成的特點進行研究。校園中的植物絕大多數(shù)都是人為設(shè)計的，人類的主觀性直接影響到群落植物配置方式及種類組成。傳統(tǒng)的調(diào)查研究方法是否適合校園植物群落以及灌木、草本的取樣方式,還需要進一步的探討。

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(責(zé)任編輯：朱秀英)

InvestigationandanalysisofcampusplantsinWenhuaRoadCampusofHenanAgriculturalUniversity

LI Peikun， NIU Shuai， WANG Xueying， CAO Ruofan， YE Yongzhong， YUAN Zhiliang

(College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Based on the investigation of campus plants in Wenhua Road campus of Henan Agricultural University, the paper analyzed the species diversity, dominant species and rare species, structure of DBH, tree height and biomass of species in Wenhua Road Campus of Henan Agricultural University. The results showed that: (1) there are a total of 81 kinds of vascular plants in the campus, among which 43 kinds belong to macrophanerophytes, 20 kinds belong to shrubs and 18 kinds belong to herbs; (2)Platanusorientalis,FirmianaplatanifoliaandKalopanaxseptemlobusoccupy a dominant position in the campus plants communities. (3) There are 690 trees whose DBH is more than 10cm, and its diameter class presents the bell-shaped pattern, with an average diameter of 27.40 cm and the average tree height of 12.36 m. (4)PlatanusFirmianaplatanifoliaandPopulustomentosahave greater biomass, with strong carbon sequestration.

campus plants; importance value; diameter class structure; diameter at breast height; biomass

S688

：A

2016-07-15

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目(14A180013);河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金(KJCX2015C04)

李培坤(1994-)，男，河南周口人，碩士研究生，主要從事森林生態(tài)方面的研究。

袁志良(1976-)，男，河南信陽人，副教授，博士。

1000-2340(2017)02-0243-07