陳逸群 尹伊凡,2 陳芊,2 張德順

1同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092 2重慶交通大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 重慶 400074

防護(hù)林作為防護(hù)與景觀功能兼具的生態(tài)林帶，除了具備固碳釋氧、防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源、減塵滯噪、維護(hù)生物多樣性以外，還要具有景觀外貌和風(fēng)景內(nèi)涵，擁有穩(wěn)定、高效和持續(xù)的社會(huì)價(jià)值[1-2、4]。為了使建成后的生態(tài)綠帶能發(fā)揮最大輻射率和最持久的生態(tài)效應(yīng)[3]，通過深入浦東新區(qū)幾個(gè)鎮(zhèn)區(qū)的樣地調(diào)查，分析浦東生態(tài)防護(hù)林的植物群落特征，探究合理調(diào)整林帶群落結(jié)構(gòu)的技術(shù)方法以改善植物生長發(fā)育空間，實(shí)現(xiàn)將林帶變成“生態(tài)的屏障，動(dòng)植物的天堂，居民的樂園”的目標(biāo)。

1 樣地概況

根據(jù)浦東生態(tài)防護(hù)林在浦東各區(qū)鎮(zhèn)的分布狀況，選取三林鎮(zhèn)、川沙鎮(zhèn)、唐鎮(zhèn)、曹路鎮(zhèn)，高東鎮(zhèn)和高橋鎮(zhèn)等6個(gè)行政鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)面積大小不等的43塊代表性樣地，其中三林鎮(zhèn)13塊、高東鎮(zhèn)17塊、高橋鎮(zhèn)7塊作為調(diào)查代表性樣地。樣地總體地勢(shì)東南區(qū)域較高，西北區(qū)域偏低，地面高程3.5m-4.5m，平均高程3.87m，年平均氣溫15.7℃，屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。

2 研究方法

調(diào)查采用代表性樣方法[5]，樣方面積200㎡，對(duì)喬木層、灌木層和草本層進(jìn)行每木調(diào)查。喬木層中，記錄每種植物的種名、數(shù)量、胸徑、高度、冠幅、枝下高及生長狀況數(shù)據(jù)；灌木層中，記錄每種植物的種名、高度、冠幅數(shù)據(jù)；草本層中，記錄植物的種名、頻度、多蓋度信息[6]。

用MODEL ZDS-10型照度儀測(cè)量樣地內(nèi)不同群落的光照強(qiáng)度，以空曠地的光照強(qiáng)度作為對(duì)比計(jì)算相對(duì)照度。

3 結(jié)果與分析

3.1 物種多樣性特征

物種多樣性是群落成分、結(jié)構(gòu)和功能的重要特征，通過豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)可以分析浦東生態(tài)防護(hù)林植物群落的垂直層次特征[7]。

其中豐富度指數(shù)以Patrick指數(shù)作為主要分析指數(shù)，重要值數(shù)值進(jìn)行計(jì)算（總值為10），Margalef和Menhinnick指數(shù)作為參考指數(shù)；綜合多樣性指數(shù)以Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)為主要分析指數(shù)，McIntosh幾何度量指數(shù)為參考指數(shù)；均勻性指數(shù)以Pielou指數(shù)為主要分析指數(shù)，McIntosh指數(shù)為參考指數(shù)。

調(diào)查樣地物種Patrick豐富度指數(shù)分析：外環(huán)線浦東100m生態(tài)防護(hù)林帶樣地群落的Patrick豐富度指數(shù)相當(dāng)?shù)停貏e是喬木層植物，Patrick豐富度指數(shù)除三林鎮(zhèn)2和高橋鎮(zhèn)1兩處的數(shù)值超過2，其余41個(gè)樣地都在1-2之間。從群落各層次比較，Patrick指數(shù)值大小為：草本層＞灌木層＞喬木層。

在高橋鎮(zhèn)7塊樣地的Patrick指數(shù)中，也是草本層的種類最多，灌木層的種類其次，喬木層的種類最少，但樣地高橋鎮(zhèn)1中，喬木層（5種）＞灌木層（4種）＞草本層（3種），主要是喬木層密度較大，從而群落郁閉度相應(yīng)較大（92%），從而影響了灌木層和草本層植物的生長環(huán)境。

三林鎮(zhèn)的13個(gè)樣地的數(shù)據(jù)分析表明：草本層的種類較多，灌木層次之，喬木層的種類最少。多數(shù)樣地喬木層植物種類僅1-2種，較為單一。三林鎮(zhèn)12的豐富度指數(shù)與其它樣地有差異，灌木層種類最多，其次是草本層，如圖1。

圖1 三林鎮(zhèn)樣地Patrick樹種指數(shù)比較

多樣性指數(shù)值中發(fā)現(xiàn)：喬木層Simpson概率度量指數(shù)在0.5以上的樣地占總數(shù)的88%，而喬木層Shannon-Wiener信息度量指數(shù)在1以上的樣地僅一個(gè)樣地，占總數(shù)的2%；說明浦東外環(huán)線生態(tài)防護(hù)林帶中，群落的喬木種類少，群落多樣性較低，多數(shù)是單一建群種或常綠落葉兩種樹種間植（如三林鎮(zhèn)樣地的楊樹 + 香樟群落等）。灌木層中多樣性指數(shù)差異較大，三林鎮(zhèn)樣地Simpson概率度量指數(shù)較低，Shannon-Wiener信息度量指數(shù)較高，數(shù)值在1以上的樣地達(dá)77%，多樣性相對(duì)比較高；其次是高東鎮(zhèn)樣地和高橋鎮(zhèn)樣地；曹路鎮(zhèn)樣地、唐鎮(zhèn)樣地和川沙鎮(zhèn)樣地的多樣性指數(shù)比較低。草本層植物的多樣性指數(shù)數(shù)值與灌木層的數(shù)值比較相近，三林鎮(zhèn)樣地和高東鎮(zhèn)樣地的多樣性指數(shù)相對(duì)比較高，其次是高橋鎮(zhèn)樣地、唐鎮(zhèn)樣地和曹路鎮(zhèn)樣地，川沙鎮(zhèn)樣地草本多樣性指數(shù)最低。

這也說明Simpson概率度量指數(shù)與Shannon-Wiener信息度量指數(shù)的計(jì)算結(jié)果與物種豐富度指數(shù)Patrick的結(jié)論是一致的。由于群落喬木層楊樹種植密度低，林下光照狀況相對(duì)較高，有利于灌木層物種的生長，而且處于灌木層中的香樟、女貞、黃山欒樹、楊樹等喬木幼苗也能夠得到較好的生長發(fā)育，提高了植物群落的物種豐富度。

“那是，我不喜歡的工作我都干五年了，人一輩子有幾個(gè)五年？我想過得幸福點(diǎn)，干自己喜歡干的事兒，過自己喜歡過的日子，這要求過分嗎？”

總體看來，浦東生態(tài)防護(hù)林的林帶內(nèi)單一建群種群落較多，上層植物種類單一，灌木層的物種組成也較為簡單，植物種類在1-3種間，并多呈密集型種植；在人為干預(yù)較小的群落，野生草本植物相對(duì)較多，物種多樣性提高。由于單一建群種的綠地面積大，物種多樣性較低，影響了群落的穩(wěn)定性和生態(tài)功能，需要進(jìn)行群落調(diào)整優(yōu)化。

3.2 數(shù)量特征

植物群落的數(shù)量特征主要從樣地植物的胸徑、胸高斷面積、冠幅和樹高等因子進(jìn)行分析，并與多樣性指數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)一步分析多樣性較高的群落與結(jié)構(gòu)和密度間的相關(guān)性，以便尋求生長良好的群落結(jié)構(gòu)組成、物種分布和種植密度[8]。

通過三林鎮(zhèn)、高東鎮(zhèn)、高橋鎮(zhèn)等樣地的密度相關(guān)因子的調(diào)查，分析群落密度與植物生長、群落多樣性等之間的關(guān)系。調(diào)查樣地群落的類型主要為喬灌木和草本植物的復(fù)合層類型，占總樣地?cái)?shù)的79%。大部分喬木層植物密度過大，有26個(gè)植物群落郁閉度在80%以上，占總樣地?cái)?shù)的60%。還有部分植物群落由于種植密度過大，嚴(yán)重影響植物生長，導(dǎo)致枝葉稀疏，如樣地三林鎮(zhèn)6的銀杏（Ginkgo biloba）群落。

3.2.1 三林鎮(zhèn)樣地的優(yōu)勢(shì)種密度分析

經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，外環(huán)線浦東段三林鎮(zhèn)樣地的優(yōu)勢(shì)種除了樣地三林鎮(zhèn)11是早園竹外，其他樣地都是以香樟和楊樹為主的喬木。樣地內(nèi)的香樟的平均胸徑為5.71cm，胸徑較大的樣地是三林鎮(zhèn)2（9.60cm）、三林鎮(zhèn)7(9.49cm)和三林鎮(zhèn)8(8.30cm)，所對(duì)應(yīng)的樣地內(nèi)株數(shù)分別為20株、16株和15株。楊樹的平均胸徑為14.63cm，胸徑較大的樣地也是三林鎮(zhèn)2（18.10cm）、三林鎮(zhèn)7(19.28cm)和三林鎮(zhèn)8(20.80cm)，對(duì)應(yīng)的株數(shù)分別是10株、15株和8株；但三林鎮(zhèn)3、三林鎮(zhèn)5和三林鎮(zhèn)10的楊樹平均胸徑都低于10cm，對(duì)應(yīng)的株數(shù)分別為13株、21株和180株。

究其原因，除樣地三林鎮(zhèn)10的180株楊樹是年前種植的幼苗（平均胸徑 4.59cm）以外，其它兩塊樣地的楊樹胸徑較小跟密度有關(guān)系，如樣地三林鎮(zhèn)3的楊樹密度為0.9株/㎡，冠幅總面積達(dá)1339.2㎡，每㎡土地的冠幅面積達(dá)6.7㎡，是三林鎮(zhèn)調(diào)查樣地最大的，該樣地的Patrick指數(shù)為1。

種植密度較高的樣地分別為三林鎮(zhèn)6的銀杏群落、三林鎮(zhèn)11的早園竹群落，它們的Patrick指數(shù)分別為0.5和2。說明這些植物群落的多樣性也是比較低的。

根據(jù)對(duì)樣地群落密度比較的分析，植物生長較好、胸徑較大的群落，如樣地三林鎮(zhèn)2、三林鎮(zhèn)8和三林鎮(zhèn)12等，喬木單位密度都在0.2株/㎡以下（平均胸徑小于15cm），闊葉林冠幅總面積在400㎡以下。冠幅總面積在400㎡以上的群落，對(duì)植物生長（如胸徑）有明顯影響，也影響群落物種多樣性的大小。喬木密度與灌木層Patrick指數(shù)之間存在相關(guān)性，喬木單位面積株數(shù)越高，Patrick指數(shù)相應(yīng)較低，即密度較低的群落，物種多樣性較高。

通過比較植物群落的喬木枝下高發(fā)現(xiàn)：香樟的枝下高與香樟密度關(guān)系顯著，香樟密度高的樣地三林鎮(zhèn)3和三林鎮(zhèn)5的香樟植株枝下高較高，可見種內(nèi)競爭較激烈；而樣地三林鎮(zhèn)4的香樟單位面積株數(shù)較低，植株枝下高較低。樣地三林鎮(zhèn)3、三林鎮(zhèn)5區(qū)域內(nèi)楊樹因?yàn)楹拖阏灵g植處于不同的生長空間，對(duì)香樟枝下高的影響沒有以香樟為優(yōu)勢(shì)種的群落影響大；而樣地三林鎮(zhèn)4是香樟與女貞混交的植物群落，兩者處于相似的生長空間，對(duì)枝下高產(chǎn)生一定影響。

3.2.2 高東鎮(zhèn)樣地的優(yōu)勢(shì)種密度分析

高東鎮(zhèn)17塊調(diào)查樣地的喬木樹種中發(fā)現(xiàn)：女貞、銀杏、楊樹、無患子、泡桐的種植密度較高，較高密度的植物群落對(duì)植物生長具有一定影響，如樣地高東鎮(zhèn)1的楊樹42株，單位面積株數(shù)0.23株/㎡，平均胸徑 9.91 cm，而樣地高東鎮(zhèn)2的楊樹104株，單位面積株數(shù)0.52株/㎡，平均胸徑 6.57 cm。單位面積株數(shù)提高一倍后，植株平均胸徑下降了34%。

由于調(diào)查的樣地群落同一樹種的初植徑級(jí)不盡相同，在有限的樣地調(diào)查中，難以進(jìn)行密度與樹木徑級(jí)之間關(guān)系的嚴(yán)格比較分析。單位面積株數(shù)較高的樣地群落的植株胸徑相對(duì)較小，單位面積株數(shù)越多，植物生長受影響越明顯。如樣地高東鎮(zhèn)17植株平均胸徑數(shù)值連5 cm都達(dá)不到，單位面積株數(shù)數(shù)值卻是17個(gè)樣地中最高的1.00株/㎡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他16個(gè)樣地的0.25-0.55株/㎡的數(shù)值范圍。

植物冠幅總面積與胸徑比較也可以得出類似的結(jié)論（圖2）。相同植物冠幅總面積較大的樣地，植物生長會(huì)受到一定影響；如樣地高東鎮(zhèn)2的植物冠幅總面積高達(dá)1800㎡，植物生長的平均胸徑僅7cm左右；而樣地高東鎮(zhèn)11的植物冠幅總面積僅200㎡，但是其植物生長的平均胸徑卻達(dá)到14 cm，并且該平均胸徑的數(shù)值在17塊樣地中是最大的?？梢姡参锓N植密度的疏密程度對(duì)林帶植物生長產(chǎn)生明顯的影響。

圖2 高東鎮(zhèn)樣地群落冠幅總面積與樣地平均胸徑比較

3.2.3 高橋樣地的優(yōu)勢(shì)種密度分析

高橋鎮(zhèn)的7塊調(diào)查樣地植物群落內(nèi)，喬木的單位面積株數(shù)指標(biāo)普遍在0.20株/㎡-0.35株/㎡之間，但是樣地高橋鎮(zhèn)3的單位面積株數(shù)為0.74株/㎡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他樣地，而且總冠幅面積也是樣地中最大的，為375.84㎡；說明過高的密度影響了樣地中桂花和銀杏的生長勢(shì)，且生活力表現(xiàn)較低。

通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：高橋鎮(zhèn)樣地內(nèi)植物群落的單位面積株數(shù)曲線與灌木層Shannon-Wiener指數(shù)曲線兩者的走向大致相反。單位面積株數(shù)越小，灌木層Shannon-weiner指數(shù)越大，如單位面積株數(shù)在0.3株/m2以下的，灌木層Shannon-Wiener指數(shù)都在1以上；其中樣地高橋鎮(zhèn)4和高橋鎮(zhèn)7指標(biāo)的差異最明顯：單位面積株數(shù)分別是0.1株/m2和0.15株/m2，在7個(gè)樣地中居最后的兩位；相對(duì)應(yīng)的灌木層Shannon-weiner指數(shù)分別達(dá)到了1.37和1.39，在7個(gè)樣地中排在最前面兩位。

4 結(jié)論與建議

通過對(duì)上海浦東生態(tài)防護(hù)林樣地內(nèi)植物群落特征分析、特別是密度及其對(duì)植物群落生長影響，可以判定密度對(duì)植物生長影響較顯著的因子是單位面積株數(shù)和群落總冠幅面積；同時(shí)，群落密度對(duì)植物生長和群落多樣性有很大的影響，通常群落密度越高，植物生長受影響越顯著，多樣性越低。因此，在現(xiàn)有密度較大的生態(tài)防護(hù)林林帶植物群落調(diào)整優(yōu)化中，應(yīng)首先進(jìn)行群落密度的調(diào)整，改變單一植物密植種植的現(xiàn)狀，開展群落植物調(diào)控。群落密度的適當(dāng)增減將對(duì)生態(tài)防護(hù)林改善植物生長狀況和提高物種多樣性具有積極意義。