張夢園,李 坤,邢小藝,范舒欣,徐一丁,郝培堯,董 麗,*

1 北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院, 北京 100083

2 中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院風(fēng)景園林和景觀研究分院, 北京 100044

隨著全球城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市環(huán)境惡化、資源緊張等“大城市病”逐漸凸顯。城市帶來的人為干擾不斷加劇,以及殘存生境的高度同質(zhì)化和破碎化,使得城市生物多樣性面臨日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。作為城市生物多樣性的重要組成部分,城市植物可以為鳥類和昆蟲提供食源,也是城市動物多樣性的基礎(chǔ),因而受到學(xué)界的廣泛關(guān)注。其中,除了直接受到城市建設(shè)和人為活動影響的人工栽培植物以外,還有一類未經(jīng)人工栽培而在城市環(huán)境中自發(fā)定居生長的植物群體,即自生植物(spontaneous plants)也對城市綠地植物群落外貌和功能產(chǎn)生了不可忽視的影響[1—2]。自城鎮(zhèn)出現(xiàn)起,自生植物就在較低養(yǎng)護(hù)管理水平的綠地中廣泛存在,為城市生物多樣性保護(hù)提供了不可或缺的支持[3—5]。然而,城市自生植物具有獨特的環(huán)境適應(yīng)性和敏感性,在城市生境中呈野生狀態(tài)分布并可自然更新,其分布規(guī)律隨城市的發(fā)展而復(fù)雜多變[6]。城市綠地中的自生植物包括自生鄉(xiāng)土植物和部分由于人類或動物攜帶外來植物種子、外來栽培植物的逸生等因素的影響,城市綠地中的自生植物必然會包含一部分入侵植物。自生植物的來源構(gòu)成對城市自生植物群落的穩(wěn)定性及其生態(tài)功能的發(fā)揮具有重要影響[7]。雖然在不同地域與城市的研究中,城市野生植物/自生植物多樣性隨城市化水平的變化規(guī)律不一[8—11]；但其物種組成隨城市化水平的變化而呈現(xiàn)差異已成共識[12—15],主要體現(xiàn)在中心城區(qū)的建設(shè)導(dǎo)致鄉(xiāng)土自生植物的喪失和外來栽培植物的逸生[16—18],從而對鄉(xiāng)土動物的多樣性產(chǎn)生的威脅。因此,如何在城市建設(shè)過程中充分利用和保護(hù)自生植物,使其發(fā)揮應(yīng)有的生態(tài)功能,成為行業(yè)實踐中的難點。

在這一背景下,城市生態(tài)廊道作為一種應(yīng)對城市生態(tài)問題的有效途徑,已經(jīng)成為城市規(guī)劃的重要手段之一。生態(tài)廊道作為城市中的綠色線性空間,可以有效地提高綠地斑塊連通性,在生物多樣性保護(hù)方面具有重要作用[19]。其中,河流生態(tài)廊道因其高度連續(xù)性和內(nèi)部豐富的生境條件,其生態(tài)功能的發(fā)揮更為顯著[20]。已有研究證實城市河流生態(tài)廊道可以通過大量留存原有植被或營造栽培植物群落,對城市植物多樣性保護(hù)和提升產(chǎn)生積極作用[21—22]。然而,城市生態(tài)廊道對生物多樣性的支持功能并不單體現(xiàn)在對原有植被的留存,其更重要的價值在于通過連續(xù)的綠色空間實現(xiàn)動植物的遷移擴(kuò)散,從而減少城市化對野生動植物棲息地的割裂而帶來的多樣性缺失[23]；同時也存在生態(tài)廊道可能加劇外來植物入侵的爭論[24]。自生植物是生態(tài)廊道植物多樣性支持功能的重要表征,同時也是城市生態(tài)廊道建設(shè)中低維護(hù)植物景觀的有機(jī)組成部分。在城市化背景下,少量國際學(xué)者開始聚焦高連通性城市綠地中自生植物的多樣性分布規(guī)律[25—26]；然而國內(nèi)的相關(guān)研究幾乎為空白,城市生態(tài)廊道對地域性自生植物多樣性深層次影響缺乏實地研究支撐。因此,探究城市河流生態(tài)廊道中的自生植物對城市化水平的響應(yīng)對論證城市生態(tài)廊道緩解城市化問題,保護(hù)生物多樣性的功能具有重要的理論意義,同時對指導(dǎo)低維護(hù)、近自然的城市河流生態(tài)廊道植物景觀營造具有重要的實踐價值。

溫榆河-北運河生態(tài)廊道是北京市東北部重要的河流生態(tài)廊道,穿過城市建成區(qū)至郊區(qū),周邊城市化梯度變化明顯。本文在溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物總體物種組成進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對其內(nèi)部的城市化水平進(jìn)行梯度劃分,探究不同城市梯度上自生植物物種組成與多樣性特征差異,并分析不同自生植物種群對城市化水平的適應(yīng)性,旨在為河流生態(tài)廊道規(guī)劃及低維護(hù)植物景觀營建提供理論依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地選擇

北京(39°54′20″N, 116°25′29″E)地處中緯度地帶,屬于典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。城市化的快速擴(kuò)張導(dǎo)致北京建設(shè)用地的蔓延,形成了“攤大餅”式外延發(fā)展的局面,城市生境極度破碎化,景觀格局復(fù)雜多樣,城市生態(tài)環(huán)境極度脆弱。溫榆河-北運河位于北京市東部平原,全長88.27km。在城市建設(shè)過程中,河流沿岸建設(shè)或留存的城市公園、郊野公園、防護(hù)林地、苗圃果園和城市荒野地等構(gòu)成了連續(xù)的綠色空間,承載了城市生態(tài)廊道的功能。溫榆河-北運河生態(tài)廊道北接北部山區(qū)生態(tài)屏障,南與北京東南方向的開敞空間相連,是北京市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中的一級廊道,是北京市外環(huán)水系和第二道綠化隔離帶的重要組成部分。其穿過城市建成區(qū)至郊區(qū),周邊城市化梯度變化明顯；內(nèi)部水系貫通,生境類型多樣,是北京市東南部重要的綠色屏障和動植物遷移擴(kuò)散的重要通道[27—28]。

本文的研究范圍包括溫榆河-北運河周邊承載生態(tài)廊道功能的綠色空間,結(jié)合2017—2018年夏季的高分二號遙感影像,根據(jù)城市用地性質(zhì)和綠地連接程度,選定溫榆河-北運河河道周邊1—3km范圍內(nèi)共計201km2作為研究樣地。

1.2 城市化水平提取方法

采用2017—2018年夏季的高分二號遙感影像,對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行了正射校正、輻射校正、融合鑲嵌等預(yù)處理,根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GBT 21010—2017)中的分類標(biāo)準(zhǔn)[29],提取溫榆河-北運河生態(tài)廊道內(nèi)部建設(shè)用地(包含道路)斑塊。隨機(jī)抽取80個檢驗點對分類結(jié)果進(jìn)行檢驗,Kappa系數(shù)為0.822,符合研究要求。采用100m×100m的網(wǎng)格均勻布采點,以采樣點為圓心,以500m為半徑提取建設(shè)用地占比作為城市化水平指數(shù)(Urbanization index, UI)。采用反距離權(quán)重法對生態(tài)廊道內(nèi)城市化指數(shù)進(jìn)行插值分析,得到的城市化水平指數(shù)在0—0.8之間,按照0.1的間隔將廊道范圍內(nèi)土地按城市化水平由低到高劃分為Ⅰ—Ⅷ八個等級。

1.3 植物樣方設(shè)置

于2019—2020年7—9月開展植物樣方調(diào)查,垂直廊道方向設(shè)置樣帶,相鄰樣帶間隔不大于2km。在每個樣帶中,從河岸邊緣起,每隔100—200m設(shè)置樣點,部分在調(diào)研中不可進(jìn)入的樣點根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。以樣點為中心,設(shè)置10m×10m的木本樣方,記錄自生喬灌木及木質(zhì)藤本種類、數(shù)量、株高、冠幅、胸徑和發(fā)生方式；在木本樣方中心及四個角點處布置1m×1m的正方形草本小樣方,記錄自生草本的種類株數(shù)、高度和發(fā)生方式。若自生植株母株為自生植物,則發(fā)生方式記為野生；若其母株為栽培植物,則發(fā)生方式記為栽培植物種子繁殖或栽培植物根蘗繁殖。樣點周邊20m范圍內(nèi)無同種栽培植物的自生鄉(xiāng)土植物的發(fā)生方式認(rèn)定為野生；對非鄉(xiāng)土植物或樣點周邊20m范圍內(nèi)同種栽培植物的自生植物,根據(jù)其生長狀況、發(fā)生位置、繁殖特性等判斷其為栽培植物種子繁殖、栽培植物根蘗繁殖或野生。共記錄到木本樣方445個,草本樣方2200個,作為自生植物總體多樣性分析數(shù)據(jù)。結(jié)合城市化水平等級劃分結(jié)果,在保證樣點在廊道內(nèi)分布基本均勻的條件下,從每個城市化梯度范圍內(nèi)隨機(jī)選取5個植物樣點,作為城市化梯度上自生植物多樣性分析數(shù)據(jù),共選取木本樣方40個,草本樣方200個(圖1)。

圖1 研究地及樣點設(shè)置

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

1.4.1重要值

喬木層重要值[30]：

IV喬木=(相對密度+相對優(yōu)勢度+相對頻度)/3

灌木及草本層重要值[30]：IV灌木和草本植物=(相對蓋度+相對高度)/2

1.4.2α 多樣性

Patrick豐富度指數(shù)[30]：

R=S=所在樣方的物種數(shù)

Pielou均勻度指數(shù)[30]：J=H/lnS

式中,Pi為樣方中物種i的重要值。

1.4.3β 多樣性

式中,S為研究中記錄到的總物種數(shù),A為環(huán)境梯度上所發(fā)現(xiàn)的物種平均數(shù)。

1.4.4生態(tài)位特征

式中,Bi為種i的生態(tài)位寬度；Oij為種i與種k的重疊指數(shù)；Pij代表種i在第j個資源狀態(tài)下的重要值；Pkj代表種k在第個資源狀態(tài)下的重要值。

采用單因素方差 (one-way ANOVA)和Duncan檢驗(α=0.05)比較不同城市化梯度樣方自生草本α 多樣性指數(shù)差異,采用Kruskal-wallis檢驗比較不同城市化梯度樣方自生喬木和灌木α 多樣性指數(shù)差異。樣方整理和數(shù)據(jù)計算采用Excel 2016和R 4.0.3進(jìn)行,多樣性指數(shù)的計算采用R 4.0.3 的Vegan包進(jìn)行,多樣性指數(shù)的均值比較運用agricolae包,生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊采用spaa包進(jìn)行,統(tǒng)計圖繪制采用Excel 2016和R 4.0.3進(jìn)行。對植物來源的信息參考《中國植物志》、《北京植物志》以及中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫(http://chinaias.cn/wjPart/index.aspx)。其中,鄉(xiāng)土植物(native plants) 為自然分布于北京地區(qū)的物種,外來植物(alien plants) 指歷史上自然分布范圍為北京以外的物種,參考植物志及相關(guān)文獻(xiàn)確定[31—32]。入侵植物(invasive plants)為外來植物中在北京地區(qū)存在大量個體及有大范圍擴(kuò)散潛力的有入侵認(rèn)定的物種,參考中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫、植物志及相關(guān)文獻(xiàn)確定[33]。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫榆河?北運河生態(tài)廊道自生植物總體物種組成特征

調(diào)查共發(fā)現(xiàn)195種植物,隸屬于73科,156 屬。其中喬木29種,灌木及木質(zhì)藤本13種,草本153種。喬木優(yōu)勢科為?？?Moraceae)、楊柳科(Salicaceae)、榆科(Ulmaceae)；灌木及木質(zhì)藤本優(yōu)勢科為茄科(Solanaceae)、葡萄科(Vitaceae)、木犀科(Oleaceae)；草本優(yōu)勢科為禾本科(Poaceae)、菊科(Asteraceae)、莧科(Amaranthaceae)。物種頻度大于10%的自生喬木有構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera)(21.97%)、榆樹(Ulmuspumila)(17.71%)、桑(Morusalba)(12.56%)和毛白楊(Populustomentosa)(12.11%)；自生灌木及木質(zhì)藤本物種頻度均小于5%；物種頻度大于15%的自生草本有狗尾草(Setariaviridis)(77.13%)、灰綠藜(Chenopodiumglaucum)(54.04%)、葎草(Humulusscandens)(46.19%)、牛筋草(Eleusineindica)(38.12%)、馬唐(Digitariasanguinalis)(34.75%)、地膚(Kochiascoparia)(26.23%)、馬齒莧(Portulacaoleracea)(21.08%)、稗(Echinochloacrusgalli)(20.18%)、中華苦荬菜(Ixerischinensis)(15.70%)和蘿藦(Metaplexisjaponica)(15.47%)。浮水植物有荇菜(Nymphoidespeltata)和水葫蘆(Eichhorniacrassipes)2種；濕生植物17種,常見的有蘆葦(Phragmitesaustralis)、稗、紅蓼(Polygonumorientale)等；挺水植物有荷花(Nelumbonucifera)、慈姑(Sagittariatrifolia)、三棱水蔥(Schoenoplectustriqueter)3種；沉水植物有金魚藻(Ceratophyllumdemersum)1種。物種來源方面,鄉(xiāng)土植物139種,國內(nèi)外來植物19種,國外外來植物37種,入侵植物29種。入侵植物中喬木2種,藤本1種,草本27種,常見的種有刺槐(Robiniapseudoacacia)、火炬樹(Rhustyphina)、牛筋草、小蓬草(Conyzacanadensis)、稗、圓葉牽牛(Pharbitispurpurea)、凹頭莧(Amaranthuslividus)等。發(fā)生方式方面,自生喬木中來自栽培植物種子繁殖的物種占總物種數(shù)的71.88%,來自栽培植物根蘗繁殖的物種占比15.63%,來自野生的物種占比1.25%；自生灌木及木質(zhì)藤本中來自栽培植物種子繁殖的物種占比46.15%,來自栽培植物根蘗繁殖的物種占比38.46%,來自野生的物種占比15.39%；自生草本中來自栽培植物種子繁殖的物種占比20.92%,來自野生的物種占比79.09%。

2.2 城市化梯度上溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物多樣性特征

2.2.1城市化梯度上的自生植物α多樣性

溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生喬木Patrick豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最高均值出現(xiàn)在Ⅲ級城市化水平下,分別為2.20、2.00、1.86,但不同城市化水平間無顯著差異(P>0.05)。自生灌木及木質(zhì)藤本只在Ⅴ級和Ⅶ級城市化水平時出現(xiàn),其豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)在不同城市化水平間無顯著差異(P>0.05)。自生草本的Patrick豐富度指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)最高均值出現(xiàn)在Ⅲ級城市化水平下,分別為11.60、8.35和6.48,在不同城市化水平間差異顯著(P<0.05)。自生喬木、灌木及木質(zhì)藤本和草本的Pielou均勻度指數(shù)在不同城市化水平間差異均不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖2 城市化梯度上自生植物α多樣性變化

2.2.2城市化梯度上的自生植物β多樣性

在城市化梯度上,溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物整體物種數(shù)表現(xiàn)為單峰變化格局,峰值均出現(xiàn)在Ⅳ級城市化水平下；而自生植物的整體β多樣性則基本穩(wěn)定。自生喬木、灌木及木質(zhì)藤本、草本、自生鄉(xiāng)土植物、外來植物、入侵植物的種數(shù)變化趨勢基本一致。自生喬木和一、二年生草本的β多樣性值隨城市化水平升高而升高,自生多年生草本的β多樣性值隨城市化水平升高而下降；自生鄉(xiāng)土植物的β多樣性值隨城市化水平升高而升高,自生入侵植物和外來植物的β多樣性值隨城市化水平升高而下降。各城市化水平下來自栽培植物種子繁殖的物種數(shù)基本穩(wěn)定。來自栽培植物根蘗繁殖的植物β多樣性在Ⅳ級城市化水平下達(dá)到峰值(圖3)。

圖3 城市化梯度上自生植物種數(shù)及β多樣性變化

2.3 溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物種群適應(yīng)性

2.3.1溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物種群生態(tài)位寬度

喬木層中,生態(tài)位寬度前十的物種依次是構(gòu)樹、榆樹、桑、刺槐、臭椿(Ailanthusaltissima)、火炬樹、毛白楊、旱柳(Salixmatsudana)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、美國紅梣(Fraxinuspennsylvanica)；草本層中,生態(tài)位寬度前十的物種依次是狗尾草、葎草、灰綠藜、地膚、馬齒莧、牛筋草、中華苦荬菜、豬毛蒿(Artemisiascoparia)、稗、馬唐。各物種生態(tài)位寬度均值呈現(xiàn)為入侵植物(2.70)>鄉(xiāng)土植物(2.26)>國外外來植物(1.75)>國內(nèi)外來植物(1.34)。根據(jù)各物種在城市化梯度上的生態(tài)位寬度,將自生植物近等比劃分為三類：廣適型如狗尾草、葎草、灰綠藜、地膚、馬齒莧等；中適型如紫花地丁(Violaphilippica)、毛白楊、蒺藜(Tribulusterrester)、鐵莧菜(Acalyphaaustralis)、馬唐等；狹適型如野牛草(Buchloedactyloides)、柳葉馬鞭草(Verbenabonariensis)、刺莧(Amaranthusspinosus)、狗牙根(Cynodondactylon)、披堿草(Elymusdahuricus)、棗(Ziziphusjujuba)等(表1)。廣適型植物種數(shù)在各城市化水平下基本一致；中適型植物種數(shù)在低城市化區(qū)域(0

表1 自生植物對城市化的適應(yīng)類型劃分

圖4 城市化梯度上各適應(yīng)類型自生植物的物種數(shù)變化

2.3.2溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生植物種群生態(tài)位重疊

將城市化梯度研究中發(fā)現(xiàn)的15種自生入侵植物與其他自生植物組成1290個種對關(guān)系進(jìn)行生態(tài)位重疊分析。生態(tài)位重疊值大于0.9的種對有8對,生態(tài)位重疊值位于0.6—0.9的種對有14對,生態(tài)位重疊值位于0.4—0.6的種對有23對,生態(tài)位重疊值位于0.2—0.4的種對有47對。由自生入侵植物與自生鄉(xiāng)土植物組成的種對中,生態(tài)位重疊值較高的有：刺莧與野菊、尖裂假還陽參、博落回、臭雞矢藤的生態(tài)位重疊值為1；水葫蘆與玉竹、具芒碎米莎草、風(fēng)花菜的生態(tài)位重疊值為0.61；野牛草與小畫眉草的生態(tài)位重疊值為0.48；鬼針草與青蒿、草地早熟禾、蒼耳、酸模的生態(tài)位重疊值為0.47；酢漿草與野菊、尖裂假還陽參、博落回的生態(tài)位重疊值為0.44；綠穗莧與玉竹、具芒碎米莎草、風(fēng)花菜的生態(tài)位重疊值為0.25；火炬樹與紫丁香的生態(tài)位重疊值為0.24；苦苣菜與野菊、尖裂假還陽參、博落回的生態(tài)位重疊值為0.20。

3 討論

3.1 城市河流生態(tài)廊道自生植物物種組成的獨特性

本研究發(fā)現(xiàn)北京溫榆河-北運河生態(tài)廊道內(nèi)自生植物共195種植物,大于前人對北京東北部二環(huán)至六環(huán)地區(qū)(181種)[10]和北京奧林匹克森林公園(128種)[34—36]的自生植物研究結(jié)果。其中,河流生態(tài)廊道自生木本植物種類(42種)遠(yuǎn)高于北京東北部二環(huán)至六環(huán)地區(qū)(11種)[10]和城市公園(3種)[34—36],其主要原因可能是河流生態(tài)廊道中包括部分養(yǎng)護(hù)管理要求較低的濱河綠道和城市荒野地,一定程度上有利于自生木本植物的產(chǎn)生和留存。溫榆河-北運河生態(tài)廊道自生草本植物種類153種,與前人對北京生態(tài)廊道草本植物的研究結(jié)果(141種)接近[37],高于城市公園研究結(jié)果(125種)[34—36]。菊科和禾本科是廊道內(nèi)自生草本植物的優(yōu)勢科,狗尾草為優(yōu)勢種,這與前人在北京其他地區(qū)的研究結(jié)果一致[37]。河流廊道內(nèi)栽培草本種類構(gòu)成相對單一,其逸生幼苗種類可能較城市區(qū)域少；但河流廊道內(nèi)綠地管理粗放,且受河流水位等的影響,土壤水分條件變化多樣,植物生境類型豐富,生境格局連通,均對自生植物多樣性支持具有積極的作用。在溫榆河-北運河生態(tài)廊道中,鄉(xiāng)土植物139種,占比71.28%,高于北京東北部二環(huán)至六環(huán)區(qū)域的研究結(jié)果[37],低于北京城市公園的研究結(jié)果[34—36],可見城市生態(tài)廊道對鄉(xiāng)土植物多樣性的保護(hù)有一定的積極作用。但研究中也發(fā)現(xiàn)入侵等級較高的刺莧、反枝莧、小蓬草、鬼針草等植物在廊道中出現(xiàn)頻度較高,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測管理。由于管理主體的差異,相較于城市綠地,城市河流河岸帶景觀的管理在不同城市化水平下都較為粗放。因此,雖然溫榆河-北運河生態(tài)廊道內(nèi)自生濕生和水生植物種類較少,但形成了為以野生的稗、蘆葦和紅蓼為優(yōu)勢種,獨具特色的樸野河岸景觀。此外,較低的養(yǎng)護(hù)管理水平也為如天胡荽、水芹(Oenanthejavanica)、蔞蒿(Artemisiaselengensis)等城市綠地中偶見的濕生植物的留存提供了機(jī)會。

3.2 城市河流生態(tài)廊道自生植物多樣性對城市化水平的響應(yīng)

研究結(jié)果表明,溫榆河-北運河生態(tài)廊道中自生木本植物的α多樣性在城市化梯度上差異不顯著,而自生草本植物的α多樣性變化差異顯著,這與前人對河流廊道植被多樣性的研究結(jié)果一致[26,38—39]。自生草本植物的α多樣性在中低城市化水平(0.2

自生植物物種數(shù)在中等城市化水平下最高,主要是由于狹適型的鄉(xiāng)土草本植物的集中出現(xiàn)產(chǎn)生的?？梢詮酿B(yǎng)護(hù)管理和人為活動兩個角度理解自生植物多樣性在城市化梯度上的變化。前人研究表明,高養(yǎng)護(hù)管理水平可以通過除草等方式降低自生植物多樣性[36]；而高人為活動及其帶來的交通氣流會促進(jìn)動物擴(kuò)散和風(fēng)擴(kuò)散自生植物種子的傳播,同時城市綠化中栽培植物的大量使用會增加其逸生的可能性,有助于自生植物多樣性的提升[40—41]。在高城市化區(qū)域,人為活動較為密集,但養(yǎng)護(hù)管理水平較高,因此只有適應(yīng)性較強(qiáng)的廣適種可以適應(yīng)這種高生存壓力。在低城市化區(qū)域,養(yǎng)護(hù)管理水平較低,但人為活動也較少,因此植物種類較高城市化區(qū)域多,且主要體現(xiàn)在狹適型和中適型的增長上。在中城市化區(qū)域,養(yǎng)護(hù)管理水平和人為活動都處于中等水平,因此可能會允許一些由人為攜帶或栽培植物逸生的、適應(yīng)性不強(qiáng)的自生植物在小范圍內(nèi)存在,從而體現(xiàn)為中城市化區(qū)域的狹適型自生植物較多,自生植物總α多樣性和總種數(shù)較高。

溫榆河-北運河生態(tài)廊道整體β多樣性在城市化梯度上基本穩(wěn)定,證實河流生態(tài)廊道作為連通的綠色空間,一定程度上緩解了高城市化區(qū)域的景觀破碎和割裂,從而減弱了城市發(fā)展對植物多樣性的沖擊。然而,這種連通功能也有助于外來和入侵植物的傳播,帶來了一定程度的負(fù)面效應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn),外來和入侵植物的種數(shù)在城市化梯度上沒有明顯差異,其β多樣性均隨城市化水平升高而下降。這可以解釋為,在河流生態(tài)廊道內(nèi),外來和入侵植物在高城市化區(qū)域的單個群落內(nèi)部豐富度高,群落間同質(zhì)化明顯；而在遠(yuǎn)郊區(qū)的植物群落內(nèi)部豐富度低,群落間異質(zhì)性高,但城市和郊區(qū)間的物種數(shù)量已趨于一致。對比研究普遍得出的高城市化區(qū)域城市綠地內(nèi)的自生外來植物種數(shù)占大于低城市化區(qū)域的結(jié)果[10, 42—43],可見城市河流生態(tài)廊道對外來和入侵植物從城市區(qū)域向郊區(qū)的擴(kuò)散過程的促進(jìn)作用。

3.3 自生植物對城市化水平的適應(yīng)性差異及城市河流生態(tài)廊道入侵植物防控

從生態(tài)位寬度指數(shù)可以看出,喬木層中的構(gòu)樹、榆樹、桑、刺槐、火炬樹和草本層中的狗尾草、葎草、灰綠藜、地膚、馬齒莧對城市化水平的適應(yīng)力較強(qiáng)。通過研究自生植物對城市化梯度的適應(yīng)性差異,在闡述河流生態(tài)廊道自生植物多樣性對城市化梯度的響應(yīng)外,也對河流生態(tài)廊道自生植物景觀的維持與外來入侵植物的防治提供了重要的依據(jù)。入侵植物的生態(tài)位寬度均值高于鄉(xiāng)土植物和外來植物,可見入侵植物在河流生態(tài)廊道中呈現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。分析自生入侵植物與自生鄉(xiāng)土植物的生態(tài)位重疊,可以篩選一些在城市化梯度上適應(yīng)性相近的種對,如刺莧與野菊、尖裂假還陽參,野牛草與小畫眉草、鬼針草與青蒿等。這些鄉(xiāng)土植物在自生植物景觀營造中充當(dāng)功能性植物,預(yù)先填補(bǔ)目標(biāo)入侵物種的生態(tài)位,提升植物群落穩(wěn)定性,以阻擋入侵植物抵抗在廊道中的擴(kuò)散。然而,本研究得到的鄉(xiāng)土植物與入侵植物的種對僅僅是基于城市化適應(yīng)性的基礎(chǔ)上提出來的,在運用過程中還需要依據(jù)物種的生態(tài)習(xí)性,綜合植物在土壤、光照等生境資源上的生態(tài)位重疊進(jìn)行選擇。

4 結(jié)論

本研究共調(diào)查到溫榆河-北運河自生植物195種,以自生草本植物為主。自生草本植物的α多樣性變化隨城市化變化差異顯著,在中低城市化水平下最高,主要是由于狹適型植物在中等城市化區(qū)域的聚集導(dǎo)致的。自生植物β多樣性分布特征表明,城市河流生態(tài)廊道在一定程度上緩解了城市化進(jìn)程對自生植物整體多樣性的影響,但同時也在一定程度上促進(jìn)了對外來和入侵植物從城市區(qū)域向郊區(qū)的擴(kuò)散過程。因此,在未來的城市生態(tài)廊道建設(shè)管理中,針對自生植物的適應(yīng)性差異,科學(xué)地進(jìn)行植物群落設(shè)計與種類選擇,結(jié)合合理的養(yǎng)護(hù)措施,以及對外來入侵植物的密切監(jiān)測,才能更好地發(fā)揮生態(tài)廊道對鄉(xiāng)土動植物多樣性的支持功能。