靳程 胡四維 胡遠東 楊永川

當今，城市容納了世界1/2以上的人口，是人類主要聚居區(qū)域[1]。城市生態(tài)系統(tǒng)與人類休戚相關(guān)。城市綠化作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，備受關(guān)注。大量研究發(fā)現(xiàn)，在快速城市化背景下城市綠化存在諸多問題，綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象就是其中之一[2-4]。生物均質(zhì)化常被視為生物多樣性喪失的指標，而綠化樹種均質(zhì)化即不同地區(qū)城市綠化樹種組成越來越相似，共有樹種分布廣泛，壓縮了地方特有樹種的分布，因此綠化樹種均質(zhì)化不利于保護和提升城市生物多樣性[2]。造成此均質(zhì)化現(xiàn)象的原因多樣，有研究表明人們對樹種某些特性（如生長快速、易于繁殖、觀賞性良好和外來熱帶起源等）的偏好可能是主要原因[5-8]。也有研究表明，城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象具有地理尺度效應，與外來樹種的存在與否無關(guān)[9]。這2種原因截然不同，其對應的解決措施也必然不同。因此，在快速城市化導致城市生物多樣性降低、城市生物均質(zhì)化進程加快的背景下，探究不同地理尺度下城市綠化樹種均質(zhì)化特征及其成因至關(guān)重要，能夠為建設(shè)更具生態(tài)效益的綠色基礎(chǔ)設(shè)施提供支撐。

近些年，中國城市化進程快速推進，全國城市建成區(qū)面積逐年增加[10]。此外，隨著中國在全球貿(mào)易中的地位愈加重要，物種引入的速度也相應加快[11-12]。據(jù)有關(guān)研究預測，未來幾十年，中國的外來樹種數(shù)量將迅速增加，這可能導致中國城市綠化樹種組成快速變化[13-14]。因此，中國為研究快速城市化背景下不同地理尺度城市綠化樹種均質(zhì)化特征及成因提供了絕佳的研究區(qū)域。

中國城市綠化樹種均質(zhì)化問題，近些年已經(jīng)獲得了較多關(guān)注，研究尺度涉及全國尺度[15-16]、流域尺度[7,17]和局部尺度[18-19]。其中，Qian等[7]和Jin等[17]以長江流域11個主要城市的城市綠化樹種為研究對象，證實了長江流域城市綠化樹種均質(zhì)化程度較高，且主要由國外樹種（在中國境內(nèi)無自然分布的樹種）和栽培樹種（起源于人工栽培的樹種）貢獻。徐志虎等[18]以蘇浙滬三省主要城市的居住區(qū)綠化植物為研究對象，探討了社區(qū)、城市和省份3個尺度上居住區(qū)綠化植物均質(zhì)化特征，由于該研究整體地理尺度較小，各省份間鄉(xiāng)土植物（在本省有自然分布的植物）組成相似，反而增加了省間均質(zhì)化程度。目前，尚未有研究關(guān)注中國全國尺度城市綠化樹種均質(zhì)化程度和特征，不同地理尺度下城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象由哪類樹種主導，也待進一步論證。

本研究以中國36個主要城市的綠化樹種為研究對象，將綠化樹種按地理來源劃分為不同類型，在全國尺度和氣候帶尺度下探究不同類型綠化樹種組成相似性，并進行對比，以揭示中國城市綠化樹種均質(zhì)化的整體格局，并探明在不同地理尺度下主導城市綠化均質(zhì)化現(xiàn)象樹種類型。本研究能夠為減緩中國城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象并維持城市生物多樣性提供理論基礎(chǔ)，也能為風景園林相關(guān)從業(yè)人員全面認識中國城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象提供一定幫助。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究區(qū)域涵蓋全國36個主要城市，分別為各地省會、直轄市及計劃單列市。參照《中國氣候》劃分研究城市的氣候帶[20]，其中?？趯儆谶吘墴釒В╩arginal tropical zone,MTs）；澳門、福州、廣州、南寧、廈門和深圳屬于南亞熱帶（southern subtropical zone,SS）；長沙、成都、重慶、貴陽、昆明和南昌屬于中亞熱帶（middle subtropical zone, MS）；杭州、合肥、南京、寧波、上海和武漢屬于北亞熱帶（northern subtropical zone, NS）；北京、大連、青島、沈陽、石家莊、太原、天津、西安和鄭州屬于暖溫帶（warm temperate zone, WT）；長春、哈爾濱、呼和浩特、蘭州、烏魯木齊和銀川屬于中溫帶（middle temperate zone, MT）；拉薩和西寧屬于高原溫帶（plateau temperate zone, PT）。由于邊緣熱帶和高原溫帶分別僅包含1～2個城市，所以分別將之并入南亞熱帶和中溫帶進行分析。

1.2 研究方法

本研究采用文獻調(diào)查法對全國36個主要城市的綠化樹種名錄進行整合，根據(jù)樹種地理來源將綠化樹種劃分為不同類型；采用Jaccard相似性指數(shù)表征城市間各類型綠化樹種組成的相似性，之后分別在全國和氣候帶尺度下比較各類型樹種的均質(zhì)化程度（圖1）。

1 本研究技術(shù)路線Technology roadmap of this research

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

采用文獻調(diào)查法進行數(shù)據(jù)整合，以“城市名+關(guān)鍵詞”組合的方式于中國知網(wǎng)（CNKI，cnki.net）、萬 方 數(shù) 據(jù)（wanfangdata.com.cn）、Web of Science（webofknowledge.com）和Google Scholar（scholar.google.com）進行檢索，獲取相關(guān)文獻，提取各城市綠化樹種名錄。關(guān)鍵詞設(shè)置為“城市綠化”“公園綠化”“道路綠化”“居住區(qū)綠化”“小區(qū)綠化”“校園綠化”“園林綠化”“園林景觀”和“植被調(diào)查”等（在Web of Science和Google Scholar檢索時使用各關(guān)鍵詞對應英文檢索相關(guān)英文文獻）[7,17]。在文獻篩選過程中，僅采用包含實地調(diào)查數(shù)據(jù)的文獻以確保獲取數(shù)據(jù)的準確性，此外，還去除了非典型的城市綠化類型，如植物園和溫室花園等。

1.2.2 樹種基本信息

樹種中文名、拉丁名、科、屬、生活型和地理來源等信息以《中國植物志》英文修訂版（Flora of China, www.iplant.cn/foc）為準。其中，在本省有自然分布的樹種為該省城市的鄉(xiāng)土樹種；在本省無自然分布但在中國境內(nèi)有自然分布的樹種為該省城市的省外樹種；在中國境內(nèi)無自然分布的樹種為國外樹種；起源于人工栽培的樹種為栽培樹種。此外，鄉(xiāng)土樹種和省外樹種統(tǒng)稱國內(nèi)樹種。

1.2.3 統(tǒng)計分析

計算各城市4類綠化樹種比例，采用秩和檢驗和多重比較分析方法（Dunn’s Kruskal-Wallis Multiple Comparisons, DunnTest），分 別在全國和氣候帶尺度下比較各類型綠化樹種比例。

采用Jaccard相似性指數(shù)（J）表征城市間綠化樹種組成相似性，如公式（1）：

其中：a是兩城市共有的樹種數(shù)；b和c分別是每個城市特有的樹種數(shù)；J值介于0～1之間，J值越高表示2個城市間綠化樹種組成相似性越高。

按不同類型綠化樹種（鄉(xiāng)土樹種、省外樹種、國外樹種和栽培樹種），分別計算全國尺度及氣候帶尺度下各城市間的J值。為明晰全國尺度下城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象的主要貢獻者，本研究使用廣義相加模型（Generalized additive models, GAMs）擬合全國尺度下各城市間不同類型綠化樹種J值與地理距離間的關(guān)系（J值與地理距離間的關(guān)系用于指示城市間綠化樹種組成相似性的距離衰減效應），并使用DunnTest比較全國尺度下各城市間不同類型綠化樹種J值[7]。為探究氣候帶尺度下城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象的主要貢獻者，使用DunnTest分別比較各氣候帶內(nèi)不同類型綠化樹種J值，及各氣候帶間相同類型綠化樹種J值。所有分析和繪圖在R語言（版本4.0.3）中完成。

2 結(jié)果

2.1 綠化樹種組成概況

本研究在中國36個主要城市中共記錄綠化樹種1 765種（包含變種、變型等），隸屬124科586屬。樹種最多的科為薔薇科，含204種；樹種最多的屬為松屬和榕屬，均含33種（表1）。出現(xiàn)頻次較高的樹種為垂柳、月季花、圓柏、側(cè)柏、龍柏、紫葉李和玉蘭等；出現(xiàn)頻次前20位的樹種中絕大多數(shù)為國內(nèi)樹種（15種），其次為栽培樹種（5種），極少為國外樹種（1種，表2）。

表1 中國36個主要城市綠化樹種數(shù)最多的前10個科與屬Tab. 1 Number of tree species in the top 10 families and genera of landscape woody plants in China’s 36 major cities

表2 中國36個主要城市的城市綠化樹種中出現(xiàn)頻次排行前20的樹種Tab. 2 The top 20 commonly used tree species of landscape woody plants in China’s 36 major cities

2.2 綠化樹種來源

中國36個主要城市的綠化樹種中，鄉(xiāng)土樹種比例最高，其次為省外樹種和國外樹種，栽培樹種比例最低（圖2-1）。

對各氣候帶內(nèi)各類型樹種比例的比較發(fā)現(xiàn)：南亞熱帶城市綠化中以鄉(xiāng)土樹種和國外樹種比例最高，其次為省外樹種和栽培樹種；中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶和中溫帶城市綠化中均以鄉(xiāng)土樹種和省外樹種比例最高，其次為國外樹種和栽培樹種（圖2-2）。

比較各氣候帶間同類型樹種比例發(fā)現(xiàn)：各氣候帶城市綠化中鄉(xiāng)土樹種比例相差無幾，但以中亞熱帶最高；省外樹種和栽培樹種比例由南向北呈遞增趨勢，以溫帶最高；與省外樹種和栽培樹種相反，國外樹種比例由南向北呈遞減趨勢，以南亞熱帶最高（圖2-2）。

2 全國（2-1）和氣候帶（2-2）尺度下各類型綠化樹種比例The proportion of each type of landscape woody plants species under national (2-1) and climatic (2-2) scales

2.3 樹種組成的相似性特征

2.3.1 全國尺度

在全國尺度下，各類型綠化樹種J值均呈現(xiàn)沿地理距離增加而減少的趨勢，這表明中國城市綠化樹種組成相似性呈現(xiàn)隨地理距離衰減的特征。此外，值得一提的是，省外樹種與鄉(xiāng)土樹種J值曲線在地理距離閾值小于1 300 km時，以鄉(xiāng)土樹種較高，在閾值超過1 300 km后，以省外樹種較高，且省外樹種J值曲線逐漸與國外樹種重疊（圖3-1）。

3 全國尺度下各類型綠化樹種J值Jaccard similarity index values of each type of landscape woody plants species under the national scale3-1 全國尺度下各類型綠化樹種J值與城市地理距離間關(guān)系Jaccard similarity index values expressing similarity in the composition of each type of landscape woody plants species plotted against geographical distance3-2 全國尺度下各類型綠化樹種J值比較The comparison of Jaccard similarity index among different types of landscape woody plants species

全國36個主要城市的綠化樹種中以栽培樹種J值最高，其次為國外樹種，鄉(xiāng)土樹種和省外樹種J值較低（圖3-2）。這表明，在全國尺度下，城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象主要由栽培樹種和國外樹種主導。

2.3.2 氣候帶尺度

在氣候帶尺度下，北亞熱帶城市綠化樹種組成相似性顯著高于其他氣候帶，中亞熱帶和暖溫帶次之，南亞熱帶和中溫帶城市綠化樹種組成相似性最低（圖4-1）。

在各氣候帶，不同類型綠化樹種組成相似性有較大差異。國外和栽培樹種組成相似性在各氣候帶都維持在較高水平。而部分氣候帶中，鄉(xiāng)土和省外樹種組成相似性同樣較高，如暖溫帶的鄉(xiāng)土樹種和北亞熱帶的省外樹種（圖4-2）。

4 氣候帶尺度下各類型綠化樹種J值Jaccard similarity index values expressing similarity in the composition of each type of landscape woody plants species under the climatic scales4-1 不同氣候帶J值比較The comparison of Jaccard similarity indices for landscape woody plants species among different climate zones4-2 氣候帶尺度下各類型綠化樹種J值比較The comparison of Jaccard similarity index for each type of landscape woody plants species under climatic scales

3 討論

3.1 全國尺度城市綠化樹種均質(zhì)化特征

全國尺度下，城市綠化樹種均質(zhì)化呈現(xiàn)隨地理距離增加而衰減的特征，且栽培樹種和國外樹種加劇了城市綠化樹種均質(zhì)化程度（圖3）。與Yang等[9]的研究不同，在本研究的全國尺度下，城市綠化樹種均質(zhì)化特征雖也呈現(xiàn)出地理尺度效應，但對比各類型綠化樹種組成相似性，發(fā)現(xiàn)栽培樹種組成相似性顯著高于其他3類樹種，而國外樹種組成相似性也顯著高于鄉(xiāng)土樹種與省外樹種，因此全國尺度下栽培樹種和國外樹種均會加劇城市綠化樹種均質(zhì)化程度，以栽培樹種為甚，此結(jié)果與Jin等[17]相同。然而，目前大多研究在探究城市綠化樹種均質(zhì)化問題時，往往著重強調(diào)外來樹種[5,9,21]，對栽培樹種的關(guān)注較少，這可能是因為栽培樹種在城市綠化中總體比例較低，所以未引起重視（圖2-1）。但是，本研究發(fā)現(xiàn)栽培樹種與國外樹種比例在多個氣候帶中無顯著差異，尤其是在溫帶地區(qū)（圖2-2）。因此，在探究城市綠化樹種均質(zhì)化問題時，栽培樹種也應該得到足夠的關(guān)注。

全國尺度下鄉(xiāng)土與省外樹種組成相似性雖然均較低，但在不同地理距離上具有不同表現(xiàn)（圖3-1）。在地理距離閾值小于1 300 km時，鄉(xiāng)土樹種組成相似性高于省外樹種，這可能是因為在地理距離較小時，城市間鄉(xiāng)土樹種庫較為相似，導致城市綠化中鄉(xiāng)土樹種組成相似性較高，這與徐志虎等[18]的結(jié)論吻合。在地理距離閾值超過1 300 km后，省外樹種組成相似性高于鄉(xiāng)土樹種，且其J值曲線逐漸與國外樹種重疊（圖3-1），這說明與國外樹種相似，部分省外樹種在中國跨地區(qū)跨氣候帶共享[2,6,17,22]。因此，在尺度較大時，鄉(xiāng)土樹種確實能減緩城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象，而某些廣泛使用的省外樹種可能會加劇城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象。

綜上，在全國尺度下，探究城市綠化樹種均質(zhì)化問題時，不僅應著重注意國外樹種的影響，栽培樹種甚至部分廣泛使用的省外樹種都應引起重視。

3.2 氣候帶尺度城市綠化樹種均質(zhì)化特征

氣候帶尺度下，城市綠化樹種均質(zhì)化程度以北亞熱帶為中心分別向南北降低（圖4）。其中北亞熱帶城市綠化樹種組成相似性相對較高（圖4-1），這可能是因為地理尺度效應[9]。在5個氣候帶中，北亞熱帶城市分布最為集中，兩兩間地理距離較短，導致其樹種組成相似性偏高。同樣的，中溫帶城市綠化樹種組成相似性相對較低（圖4-1），也是因為該氣候帶內(nèi)城市分布較分散，兩兩間距離較長，各城市自然環(huán)境物種庫間存在差異，且綠化樹種交易流通不便捷，因而導致其樹種組成相似性偏低。此外，南亞熱帶城市綠化樹種組成相似性相對較低（圖4-1），可能是因為南亞熱帶環(huán)境條件（降水與溫度）較好，適宜植物生存[23]，使其城市綠化植物物種庫較大，可供選擇的綠化樹種較多；且該地區(qū)本身生物多樣性豐富，也可為城市綠化提供更多的選擇[24]。

氣候帶尺度下，鄉(xiāng)土樹種與省外樹種對城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象也有一定貢獻。氣候帶尺度下，栽培和國外樹種組成相似性還是較高，不過部分氣候帶中鄉(xiāng)土與省外樹種組成相似性也較高，甚至與栽培樹種或國外樹種無顯著差異（圖4-2）。如暖溫帶鄉(xiāng)土樹種組成相似性與栽培樹種和國外樹種均無顯著差異；北亞熱帶鄉(xiāng)土樹種組成相似性與栽培樹種無顯著差異；南亞熱帶省外樹種組成相似性與栽培樹種無顯著差異（圖4-2）。這些結(jié)果說明，氣候帶尺度下，目前城市綠化樹種庫中的鄉(xiāng)土樹種與省外樹種同樣也對城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象有一定貢獻。因此，在氣候帶尺度下探討城市綠化樹種均質(zhì)化問題時，鄉(xiāng)土樹種和省外樹種也應被納入考慮，以全面理解城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象，為后續(xù)解決措施的制定提供更全面的數(shù)據(jù)支撐。

3.3 人類應用偏好與地理尺度效應

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象雖具有地理尺度效應，但對比不同類型綠化樹種組成相似性，發(fā)現(xiàn)國外樹種與栽培樹種對城市綠化樹種均質(zhì)化貢獻較大，甚至在氣候帶尺度下，鄉(xiāng)土樹種與省外樹種對城市綠化樹種均質(zhì)化也有一定貢獻。這說明，不管是國外樹種、栽培樹種，還是鄉(xiāng)土樹種與省外樹種，在人類應用偏好的選擇下[6,8]均呈現(xiàn)均質(zhì)化趨勢，只是程度不同。同時，城市綠化中出現(xiàn)頻次排行前20的樹種大多是國內(nèi)樹種，這在一定程度上也體現(xiàn)出鄉(xiāng)土樹種和省外樹種對城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象的貢獻（表2）。然而，目前關(guān)于城市綠化樹種均質(zhì)化的研究大多著重關(guān)注國外樹種的影響[5,9,21]，鄉(xiāng)土樹種、省外樹種及栽培樹種對城市綠化樹種均質(zhì)化的貢獻較少被提及。此外，已有研究指出國內(nèi)引種對外來物種積累模式有巨大影響，特別是對中國這樣的大型國家而言[25]，所以省外樹種作為國內(nèi)的“外來樹種”也應受到與國外樹種相同的重視。

4 結(jié)語

在探討城市綠化樹種均質(zhì)化問題時，按照綠化樹種類型在不同地理尺度分別進行討論，有助于全面認識中國城市綠化樹種組成的均質(zhì)化格局。本研究發(fā)現(xiàn)不論在全國尺度還是氣候帶尺度，城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象均由國外樹種和栽培樹種主導。然而，本研究也有證據(jù)表明部分廣泛使用的鄉(xiāng)土樹種和省外樹種也對城市綠化樹種均質(zhì)化現(xiàn)象有一定貢獻。綜上，目前中國城市綠化樹種組成均質(zhì)化問題嚴重，為城市生物多樣性的保護和提升帶來新的挑戰(zhàn)。

已有研究表明，人類應用偏好是造成城市綠化樹種均質(zhì)化的內(nèi)在原因[5-8]?；谌祟悜闷眯纬傻某鞘芯G化樹種庫必然是局限的[6,17,26]，為根本解決城市綠化樹種均質(zhì)化問題，維持和提升城市生物多樣性，需要整個園林行業(yè)及社會的配合，從苗圃產(chǎn)業(yè)、園林景觀設(shè)計人員到公眾均應做出改變[27]。苗圃產(chǎn)業(yè)應將部分精力用于培育地方特有樹種；而園林景觀設(shè)計人員應更多地使用地方特有樹種，打造“近自然”城市景觀，以此與苗圃形成合力，進而形成良性循環(huán)[7,28-29]。公眾也應接受更多的自然科普教育，更多地與本土自然接觸以加強與本土自然的聯(lián)系，從而提高對鄉(xiāng)土樹種尤其是地方特有樹種的認可度[4,29-32]。

圖表來源(Sources of Figures and Tables)：

圖1～4由作者繪制；表1、2由作者繪制。