段敏杰，叢日晨，王月容，王 行，謝軍飛，王 茜

(北京市園林科學(xué)研究院，園林綠地生態(tài)功能評價與調(diào)控技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100102)

城市植物多樣性是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是檢驗和評價城市環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，與城市綠地建設(shè)關(guān)系密切，對于維持城市生態(tài)環(huán)境平衡與穩(wěn)定也具有重要作用[1-2]。國內(nèi)外學(xué)者針對城市植物多樣性已經(jīng)展開了大量研究，包括城市化對植物多樣性的影響[3-4]、不同類型城市綠地植物多樣性分析[5]、城市植物多樣性調(diào)查[6-7]等。城市公園綠地不僅發(fā)揮著改善城市生態(tài)環(huán)境的重要功能，而且是園林植物多樣性保護和利用的重要基地[8-9]。北京城市副中心建設(shè)是千年大計、國家大事，是疏解非首都功能、推動京津冀協(xié)同發(fā)展的一項重大舉措。在當(dāng)前環(huán)境下，城市副中心的公園綠地建設(shè)與功能提升變得尤為重要。因此，對北京城市副中心不同公園綠地的典型植物群落進行抽樣調(diào)查，統(tǒng)計植物物種組成及其重要值，分析公園綠地的生態(tài)優(yōu)勢度、物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)，為城市副中心公園綠地建設(shè)，適應(yīng)新定位新需求提供理論依據(jù)。

北京城市副中心位于北京市東南部、京杭大運河北端，是京津冀區(qū)域生態(tài)建設(shè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的關(guān)鍵區(qū)域，西至與朝陽區(qū)之間的規(guī)劃綠化隔離帶，東至規(guī)劃東部發(fā)展帶聯(lián)絡(luò)線，北至潞苑北大街，南至京哈高速公路，東西寬約12 km，南北長約13 km，總用地面積為155 km2。北京市通州區(qū)區(qū)域地理坐標(biāo)39°36'～40°02'N，116°32'～116°56'E，東西寬36.5 km，南北長48 km，面積906 km2。副中心生態(tài)格局區(qū)位關(guān)鍵，全區(qū)地處永定河、潮白河洪沖積平原，地勢平坦，自西北向東南傾斜，海拔最高點27.6 m，最低點僅8.2 m。土質(zhì)多為潮黃土、兩合土、沙壤土。氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园霛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，受冬、夏季風(fēng)影響，形成春季干旱多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季天高氣爽、冬季寒冷干燥的氣候特征。年平均溫度11.3 ℃，降水620 mm左右。

1 研究方法

1.1 公園綠地概況

于2018年8至9月，在對北京城市副中心公園綠地全面踏查的基礎(chǔ)上，分別選取不同類型的公園綠地，包括綜合公園型、社區(qū)公園型、專類公園型等，最終確定大運河森林公園、減和公園、運河公園3個不同公園綠地進行植物種類、植物結(jié)構(gòu)以及植物多樣性的研究。大運河森林公園為中國AAAA級風(fēng)景區(qū)，總建設(shè)面積約713 hm2，公園依傍大運河而建，分南北兩區(qū)，公園內(nèi)運河全長約8.6 km，其中水面面積約166 hm2，綠化面積約546 hm2，于2009年4月開工建設(shè)，2011年4月開園。減和公園屬于北京市老舊公園改造提升工程之一，以自然生態(tài)為主題的植物文化造景，突出植物景觀，以林為主，于2015年5月開園。運河公園是在運河文化廣場、生態(tài)公園和運河奧體公園基礎(chǔ)上擴建改造，整合而成的大型綠色生態(tài)公園，于2007年5月開園。

1.2 樣地設(shè)置與調(diào)查

分別記錄各個公園綠地園林植物種類，并選取有代表性的植物群落布設(shè)樣地進行調(diào)查。采用典型取樣方法，依據(jù)北京人工植物群落特點，在綠地內(nèi)設(shè)置20 m×20 m的方形樣地，共計70個樣地，其中大運河森林公園40個，運河公園15個，減和公園15個。按照相鄰格子樣方法，將樣地分成4個10 m×10 m的樣方調(diào)查喬木層；在標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)以梅花形分別設(shè)置5個2 m×2 m和5個1 m×1 m的小樣方，分別調(diào)查灌木層和草本層；共計喬木樣方280個，灌木樣方350個，草本樣方350個。記錄樣地面積、位置、周圍環(huán)境、群落結(jié)構(gòu)以及各層片的高度、蓋度等；喬木層進行每木調(diào)查，記錄種名、高度、冠幅、胸徑等；灌木層與草本層記錄植物種類、多度、高度、蓋度等。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

公園綠地中喬木層、灌木層和草本層植物的物種多樣性指數(shù)，采用Margalef豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)進行分析，其計算公式如下[10-12]。

Margalef豐富度指數(shù)：DM= (S-1)/lnN。Simpson多樣性指數(shù)：D= 1-ΣPi2。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：H= -ΣPilnPi。Pielou均勻度指數(shù)：E= (-ΣPilnPi)/lnS。式中，S是調(diào)查樣方內(nèi)所有物種種類的數(shù)量，N是調(diào)查樣方內(nèi)所有物種的數(shù)量，Pi=Ni/N，Ni為第i種物種個體數(shù)，i=1，2，3，…S，N為個體總數(shù)。

用Excel對數(shù)據(jù)進行整理與分析，并對各樣地內(nèi)所采樣方數(shù)據(jù)進行均值換算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同公園綠地植物物種組成

通州大運河森林公園是通州特有的運河生態(tài)天然大氧吧。實地調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果為，大運河森林公園主要植物群落物種共48科73屬108種，其中喬木16科26屬31種，灌木10科18屬20種，草本29科53屬57種。大運河森林公園調(diào)查樣地喬木層中常綠喬木主要以油松(Pinustabulaeformis)、圓柏(Sabinachinensis)、白皮松(P.bungeana)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)為主，落葉喬木主要以旱柳(Salixmatsudana)、白蠟(Fraxinuschinensis)、毛白楊(Populustomentosa)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、銀杏(Ginkgobiloba)、元寶楓(Acertruncatum)、國槐(Sophorajaponica)、臭椿(Ailanthusaltissima)等植物為主，灌木層中落葉灌木主要以西府海棠(Malusmicromalus)、榆葉梅(Amygdalustriloba)、金銀木(Loniceramaackii)、金枝國槐(S.japonica'Winter Gold')、碧桃(Prunuspersicavar.duplex)、連翹(Forsythiasuspensa)、丁香(Syringaoblata)、棣棠(Kerriajaponica)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、木槿(Hibiscussyriacus)、紅瑞木(Cornusalba)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)、山桃(Prunusdavidiana)等為主，常綠灌木主要以大葉黃楊(Buxusmegistophylla)、沙地柏(S.vulgaris)為主，草本層以麥冬(Ophiopogonjaponicus)、早熟禾(Poaannua)、藎草(Arthraxonhispidus)、鳶尾(Iristectorum)、澇峪苔草(Carexgiraldiana)、萱草(Hemerocallisfulva)、狗尾草(Setariaviridis)等為主。

減河公園是以自然生態(tài)為主題的植物文化造景，突出植物景觀，以林為主，追求環(huán)境生態(tài)效益，同時體現(xiàn)簡潔、現(xiàn)代、有創(chuàng)意的景觀文化。公園主要植物群落物種共26科44屬55種，其中喬木10科17屬22種，灌木10科19屬22種，草本8科10屬11種。減和公園調(diào)查樣地中，常綠喬木主要以白皮松、油松、華山松(P.armandii)為主，落葉喬木主要以國槐、欒樹、垂柳(S.babylonica)、銀杏、白蠟、旱柳等植物為主，灌木層中落葉灌木主要以金銀木、西府海棠、丁香、棣棠、歐洲莢蒾(Viburnumopulus)、紫葉李(P.Cerasifera)、天目瓊花(Viburnumopulusvar.calvescensf.calvescens)、錦帶花(Weigelaflorida)、連翹等為主，常綠灌木主要以大葉黃楊、沙地柏為主，草本層以早熟禾、鳶尾、麥冬、澇峪苔草、玉簪(Hostaplantaginea)、萱草、馬藺(Irislactea)等為主。

通州運河公園是在運河文化廣場、運河奧體公園、生態(tài)公園基礎(chǔ)上擴建改造，整合而成的大型綠色生態(tài)公園，是集休閑娛樂教育，體育競技健身、水上游樂觀光為一體的綜合性場所。經(jīng)實地調(diào)查分析，公園主要植物群落物種共26科41屬54種，其中喬木12科16屬20種，灌木14科14屬18種，草本14科16屬16種。運河公園調(diào)查樣地中常綠喬木主要以白皮松、油松等植物為主，落葉喬木主要以白蠟、國槐、垂柳、旱柳、懸鈴木(Platanusacerifolia)、銀杏、欒樹、白玉蘭(Magnoliadenudata)等植物為主，落葉灌木以西府海棠、迎春(Jasminumnudiflorum)、榆葉梅、金銀木、碧桃、紫葉李、紫葉矮櫻(Prunus×cistena)、紫薇等為主，常綠灌木主要為大葉黃楊和沙地柏，草本層以鳶尾、麥冬、早熟禾、澇峪苔草、萱草、八寶景天(Hylotelephiumerythrostictum)、玉簪等為主。

2.2 不同公園綠地物種應(yīng)用頻度

不同公園綠地物種應(yīng)用頻度較高(頻度>12%)的喬木植物物種如表1所示，整體體現(xiàn)出本地樹種應(yīng)用比較廣泛。從表中可以看出，大運河森林公園31種喬木在40個植物群落中的出現(xiàn)頻率最高的喬木是油松，頻度達到54.17%；出現(xiàn)頻率較高的還有旱柳、白蠟，頻度均為33.33%，其他如圓柏、毛白楊、欒樹、銀杏、山桃、紫葉李等，出現(xiàn)頻度都在20%以上，這些都是北京地區(qū)常用的園林綠化喬木樹種。對減河公園22種喬木在15個植物群落中的出現(xiàn)頻率進行分析得出應(yīng)用頻率最高的喬木是國槐，頻度達到66.67%；出現(xiàn)頻率相對較高的還有欒樹和垂柳，頻度均為33.33%，其他如油松、銀杏、白皮松、白蠟、紫葉李、元寶楓、旱柳，出現(xiàn)頻度都在15%以上。通過對運河公園20種喬木在15個植物群落中的出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計得出，出現(xiàn)頻率最高的喬木是白蠟，頻度達到63.64%；出現(xiàn)頻率相對較高的還有桑樹(Morusalba)，頻度為36.36%，其他如油松、銀杏、垂柳、白皮松、國槐、懸鈴木、欒樹、白玉蘭等，出現(xiàn)頻度也都在15%以上。

不同公園綠地物種應(yīng)用頻度較高(頻度>5%)的灌木物種如表2所示，大運河森林公園20種灌木在40個植物群落中的出現(xiàn)頻率最高的灌木種是金銀木，頻度達到23.86%，出現(xiàn)頻率較高的還有丁香和碧桃，頻度分別為14.77%和12.50%，其他如榆葉梅、金枝國槐、西府海棠、木槿等應(yīng)用頻度均小于10%；減河公園應(yīng)用頻度最高的灌木也是金銀木，頻度為17.54%，其次為丁香和連翹，頻度分別為15.79%和10.53%，其他如天目瓊花、榆葉梅、西府海棠、棣棠等相對較低；運河公園應(yīng)用頻度最高的灌木是西府海棠，頻度為16.22%，其次為大葉黃楊、紫薇、迎春、錦帶花、金銀木、石榴(Punicagranatum)、沙地柏、金葉女貞(Ligustrum×vicaryi)等。

表1 不同公園綠地喬木層主要物種應(yīng)用頻度Tab.1 The application frequency main species in tree layer in different park green spaces

表2 不同公園綠地灌木層主要物種應(yīng)用頻度Tab.2 The application frequency of main species in shrub layer in different park green spaces

不同公園綠地草本層主要物種應(yīng)用頻度(頻度>5%)如表3所示，其中，大運河森林公園草本層主要以雜草類為主，出現(xiàn)頻率最高的物種是牛筋草，頻度達到35.83%，出現(xiàn)頻率較高的還有黃鵪菜(Youngiajaponica)、狗尾草和諸葛菜(Orychophragmusviolaceus)，頻度分別為21.67%、17.50%和15.00%，其他如麥冬、鳶尾、早熟禾、澇峪苔草、三葉草(OxalisMedicagoTrifolium)、馬藺等出現(xiàn)頻度相對較低；減河公園應(yīng)用頻度最高的草本是早熟禾，頻度為43.10%，其次為玉簪、馬齒莧(Portulacaoleracea)、牛筋草(Eleusineindica)，頻度分別為24.14%、15.52%和13.79%，而馬藺、馬唐(Digitariasanguinalis)、藜(Chenopodiumalbum)、狗尾草等相對較低；運河公園應(yīng)用頻度最高的草本也是早熟禾，頻度為41.18%，其次為鳶尾，頻度為21.57%，酢漿草(O.corniculata)、麥冬、玉簪、石竹(Dianthuschinensis)、馬唐等應(yīng)用頻度均小于10%。

表3 不同公園綠地草本層主要物種應(yīng)用頻度Tab.3 The application frequency of main species in herb layer in different park green spaces

2.3 不同公園綠地植物物種多樣性指數(shù)

喬木層、灌木層和草本層的Margalef豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)，結(jié)果如圖1所示。物種豐富度是一個群落或生境中物種數(shù)目的多少，數(shù)值越大說明物種豐富度越高。通過對不同公園綠地中喬木層、灌木層和草本層的Margalef豐富度指數(shù)的計算得出(圖1)，3個公園均表現(xiàn)出草本層Margalef豐富度指數(shù)相對較高的趨勢，其中大運河森林公園草本層豐富度指數(shù)遠遠高于其他公園。大運河森林公園與減河公園物種豐富度指數(shù)整體均從大到小依次呈現(xiàn)出草本層，喬木層，灌木層的趨勢，而運河公園表現(xiàn)出大小依次為草本層，灌木層，喬木層。

物種多樣性指數(shù)是衡量群落穩(wěn)定性和健康性的重要指標(biāo)，物種多樣性指數(shù)越低，其植物群落抵抗外界環(huán)境壓力的能力也是很低[10]。從圖1中的結(jié)果可以看出大運河森林公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為草本層(0.62)，喬木層(0.49)，灌木層(0.29)，這說明草本層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為草本層(1.28)，喬木層(0.83)，灌木層(0.45)，表現(xiàn)出與Simpson指數(shù)相同的趨勢。減河公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.56)，草本層(0.41)，灌木層(0.27)，這說明喬木層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(1.04)，草本層(0.76)，灌木層(0.49)，表現(xiàn)出來的結(jié)果與Simpson指數(shù)相同。運河公園Simpson指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.61)，草本層(0.39)，灌木層(0.32)，這說明喬木層的生物多樣性最豐富；Shannnon-Wiener多樣性指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(1.13)，草本層(0.72)，灌木層(0.63)，趨勢與Simpson指數(shù)相同。通過對物種多樣性指數(shù)分析可知，大運河森林公園草本層與喬木層的物種多樣性遠遠高于灌木層，而減河公園與運河公園喬木層物種多樣性遠遠高于草本層與灌木層。

從圖1中還可以看出，通州大運河森林公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.28)，草本層(0.27)，灌木層(0.17)，這表明喬木層與草本層的植物分布相對比較均勻，而灌木層植物的分布相對較不均勻。減河公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)為喬木層(0.39)，灌木層(0.17)，草本層(0.15)，這表明喬木層的植物分布較均勻，而灌木層植物與草本層的分布相對較不均勻。運河公園物種均勻度指數(shù)表現(xiàn)出與減河公園相對一致的趨勢，即為喬木層(0.46)，灌木層(0.16)，草本層(0.15)，這表明喬木層的植物分布相比灌木層與草本層較為均勻。

3 討論與結(jié)論

1)本次調(diào)查共記錄大運河森林公園植物48科73屬108種，減河公園植物26科44屬55種，運河公園植物26科41屬54種，大運河森林公園植物物種組成相比減和公園和運河公園較為豐富，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，生態(tài)服務(wù)功能較強，公園綠地應(yīng)用物種絕大多數(shù)為鄉(xiāng)土植物。

2)對物種多樣性指數(shù)分析可知，大運河森林公園草本層與喬木層的物種多樣性遠遠高于灌木層，而減河公園與運河公園喬木層物種多樣性遠遠高于草本層與灌木層，這與劉瑞雪等[11]對武漢城市公園物種多樣性研究結(jié)論相似，說明在公園綠地建設(shè)中灌木層植物仍相對較少。大運河森林公園草本層具有較高的物種豐富度、多樣性和均勻度，減河公園與運河公園喬木層有相對較高的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)。研究也發(fā)現(xiàn)，為了達到景觀效果的統(tǒng)一整齊，公園綠地在精細化養(yǎng)護過程中，草本層中除一種植物作為優(yōu)勢種外，其他野生地被多被當(dāng)作雜草拔除，進一步造成草本層多樣性降低。整體考慮需在滿足物種生態(tài)習(xí)性的基礎(chǔ)上，進一步在喬木層和草本層中增加觀賞價值較高的鄉(xiāng)土植物種類，同時充分利用空間，因地制宜地補充灌木層植物，以期在面積有限的公園綠地中更好地發(fā)揮植物群落生態(tài)功能。

3)城市公園植物群落區(qū)別于自然植物群落，是為了達到特定觀賞效果而人為配置植物種類及數(shù)量，這基本決定了植物群落物種多樣性特征差異。在植物生長過程中，植物物種之間存在著以水、光、養(yǎng)分和空間資源為核心的相互競爭，再加上其他因素，如修剪、養(yǎng)護管理等的影響，造成了競爭性強的物種長勢良好，數(shù)量增加，而競爭性弱的物種長勢相對較差，數(shù)量逐漸減少甚至消失[11]，這些原因共同影響了城市公園植物群落的物種多樣性特征。

城市公園綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，構(gòu)建物種豐富、層次復(fù)雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的近自然植物群落能夠增強群落穩(wěn)定性，進而提高綠地生態(tài)效益。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，雖然北京城市副中心公園植物群落配置模式越來越多地模仿近自然植物群落生長模式，逐漸向復(fù)層結(jié)構(gòu)發(fā)展，然而灌木層植物物種應(yīng)用比例仍相對較少，灌木層缺失或植物種類單一成為植物群落構(gòu)建領(lǐng)域的普遍問題，植物群落垂直空間利用不充分，造成植物群落結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)豐富但整體生態(tài)效益和美學(xué)景觀效果不足。為解決上述問題，在今后北京城市副中心公園綠地建設(shè)中，應(yīng)進一步加大灌木層植物應(yīng)用，構(gòu)建物種豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定的植物群落；另外，應(yīng)增強對鄉(xiāng)土地被植物的應(yīng)用，重視野花組合和綴花草地，實現(xiàn)公園綠地整體生態(tài)效益的綜合提升。