張龍 格日樂圖 嚴靖 王靈玲 史久西

關鍵詞：長三角地區(qū);城市人工林;喬木;地理成分;樹種運用

0引言

城市人工林是城市森林的主要組成部分，是典型的人工生態(tài)系統(tǒng)，是城市建設的重要內(nèi)容.隨著中國城市化進程的不斷加快，人類對城市人居環(huán)境的改善有了更高的要求，特別是在長三角地區(qū)城市人工林建設的規(guī)模、面積、質(zhì)量、投資等都走在全國前列.城市森林的重要性也得到普遍的認識，但在建設過程中仍存在諸多的問題，如外來樹種與鄉(xiāng)土樹種的選擇[1]、群落結構不穩(wěn)定、物種單一、同質(zhì)化嚴重、地域特色喪失等[2-3].城市人工林群落建設是否科學合理，關系到整個城市森林建設的成敗，直接影響在城市特定環(huán)境下的景觀效果、生態(tài)效益、美學價值.

目前，國內(nèi)外對城市人工林從行政區(qū)域森林群落或單個城市綠地的角度研究較多，如對上海市[4]、廣州市[5]、南京市[6]、揚州市[7]、杭州市[8]、濟南市[9]等城市森林群落的研究;主要從群落結構[10]、園林植物多樣性[11]、人工林天然更新組成結構與年齡結構[12]、徑級和高度級結構分布[13]、冠層導度季節(jié)變化[14]、人均綠地面積[15]、綠地服務半徑[16]等多方面分析城市森林的構成及效益.但缺乏從較大尺度上對城市人工林主要喬木樹種的運用進行調(diào)查分析的研究，而區(qū)域協(xié)同發(fā)展的背景下較大尺度跨區(qū)域的研究分析，對于探尋其規(guī)律、分析其成因并對樹種的合理有效運用具有重要的指導意義.針對長三角城市群人均公園綠地面積時空分異演變，從1996—2016年的演變特征及其驅(qū)動力分析的方法及結論[17]，長三角地區(qū)不同緯度帶城市森林群落結構關于物種組成、樹種比例、物種多樣性等研究結論[18]，對本文的研究具有很好的借鑒意義.因此，本研究以長三角地區(qū)為研究區(qū)域，通過對城市人工林主要喬木的物種組成、分布、徑級、蓋度、生長情況等相關因子和成因的分析，科學地認識長三角地區(qū)近年來城市人工林的建設成效，以及在城市生態(tài)系統(tǒng)中的構成特點、變化趨勢及不足之處，進而為森林城市建設與城市人居環(huán)境的改善提供科學依據(jù).

1研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

長三角地區(qū)位于我國東部沿海和長江流域區(qū)域，根據(jù)國務院2010年批準的《長江三角洲地區(qū)區(qū)域規(guī)劃》，長三角地區(qū)包括江蘇省、浙江省和上海市（今含安徽省，本研究不含），經(jīng)緯度范圍為112°15′E～122°50′E，27°10′N～35°07′N，總面積為21.07萬km2[19].長三角地區(qū)處于北亞熱帶南緣，受亞熱帶和海洋性季風氣候影響明顯，氣候溫和濕潤、四季分明、光照充足、降水充沛、熱量豐富，近海城市氣溫略高于同維度帶的其他城市.長三角地區(qū)是以上海為中心的第一大經(jīng)濟區(qū)，擁有面向國際、連接南北、帶動中西部密集的立體交通網(wǎng)絡和現(xiàn)代口岸群，其經(jīng)濟腹地廣闊，城市發(fā)展現(xiàn)代化程度高.長三角地區(qū)自然分布的植被主要有溫帶落葉闊葉林、亞熱帶常綠落葉闊葉混交林和亞熱帶常綠闊葉林3種類型，北部區(qū)域大多為溫帶落葉闊葉林，南部區(qū)域常綠闊葉林占據(jù)絕對優(yōu)勢;而城市人工林建設規(guī)模大、質(zhì)量高，相應人工干預程度高，引種馴化或外來物種的種類及數(shù)量較多.

1.2 調(diào)查區(qū)域選取

采用典型取樣和隨機取樣相結合的方法，兼顧長三角南北緯度差異、東西經(jīng)度差異、城市格局、建設規(guī)模及程度、人工干預60%以上、典型地形地貌區(qū)域等因素，以區(qū)縣為單位隨機確定不重復13個取樣城市，通過文獻查詢及走訪調(diào)查，確定每個城市中典型的調(diào)查點，具體包括城市公園綠地（片狀）、道路綠地和濱水綠地等3種類型，總計76處調(diào)查點，調(diào)查時間為2015—2016年.每個城市包括的調(diào)查點見表1.

1.3 取樣方法

每一個調(diào)查點采取機械取樣和典型取樣相結合的方法進行群落學調(diào)查[20]及建設、生長等情況綜合評估.以調(diào)查點為基本單位，綜合選擇具有代表性的城市人工林（片林），設置15個樣地，樣地大小20m×20m;綜合選取穿過建成區(qū)的主要道路、具有代表性的河流或湖泊（帶狀），設置15個樣地，樣地大小10m×40m（道路取樣原則：縱橫各一條，間隔500m機械取樣，同時于與該條主道相交的每一橫向路段分別抽取各1個樣地;濱水帶取樣原則：沿河、沿湖間隔500m機械取樣，同時抽取與該河湖相交的所有水系樣地各1個）;最終確定長三角地區(qū)城市人工林樣地449個.對所選區(qū)域進行樣地調(diào)查：記錄喬木樹種的種類、數(shù)量、高度（m）、胸徑大?。╟m）、枝下高（m）、冠幅（cm），同時記錄樣地概況，包括坡度、坡向、海拔、經(jīng)緯度、環(huán)境特征（周界、下墊面等）.

1.4 數(shù)據(jù)處理

按照吳征鎰等[21]的科、屬分布區(qū)類型劃分標準，對長三角地區(qū)城市人工林的植物地理成分進行分析.本文主要研究對城市人工林的林相和基本結構起著重要作用的喬木層和亞喬木層（樹高≥2m）的組成及其結構特征.

2結果與分析

2.1 長三角地區(qū)城市人工林主要喬木的樹種組成及地理成分

本次樣地調(diào)查共記錄到城市人工林喬木樹種植物54科115屬157種.群落中種類的組成，從屬種組成結構來看（表2）：薔薇科位居第一，有12屬20種;木蘭科、?？?、松科位于前4位，共有11屬23種;禾本科、杉科、榆科、木樨科、殼斗科等位于前28位，含2～5屬的共有70屬92種;這構成了長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種，在一定程度上反映了長三角城市人工林群落的性質(zhì)和不同群落類型的基本特征.從科組成（按所含屬數(shù)）來看（表3）：含2～5屬的有27科77屬105種，占總科數(shù)的50.0%，總屬數(shù)的66.96%，總種數(shù)的66.88%;含1屬的有26科26屬32種，占總科數(shù)的48.15%，總屬數(shù)的22.61%，總種數(shù)的20.38%;在一定程度上表現(xiàn)出了城市人工林主要喬木的多樣性.

根據(jù)科屬的分布特征，長三角地區(qū)城市人工林的115屬157種喬木植物隸屬于13種分布型（表4）.分析顯示，除了沒有涉及熱帶亞洲至熱帶非洲、中亞分布類型外，其他分布類型均有出現(xiàn)，說明長三角地區(qū)的植物區(qū)系地理成分復雜.其中，北溫帶、東亞及泛熱帶分布居多，分別為30屬、14屬和12屬，占總屬數(shù)的26.09%、12.17%和10.43%，表明長三角地區(qū)城市人工林植物區(qū)系與北溫帶、東亞和泛熱帶植物區(qū)系的聯(lián)系最為密切.其次為東亞—北美間斷分布（9屬）和熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布（9屬），這與長三角地區(qū)所處地理區(qū)域及沿海分布有直接聯(lián)系，此外還有一定的中國特有分布類型（8屬）.統(tǒng)計可知，熱帶地理成分42屬，占總屬數(shù)的36.52%，溫帶地理成分73屬，占總屬數(shù)63.48%.這表明，從長三角地區(qū)城市人工林喬木植物從屬的分布情況來看，溫帶成分占主要地位，熱帶成分也占有一定的比重，其城市人工林所運用的主要喬木樹種具有明顯的南北過渡的現(xiàn)象.

2.2 主要喬木的重要值及差異分析

長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種對應指標及排序見表5.

從樣地獲得的數(shù)據(jù)計算得出的重要值（V）來看，在157種樹種按照重要值排序，呈現(xiàn)明顯的五級階梯性差異：V>9%的有香樟和二球懸鈴木，V之和達到27.45%，兩種樹種在樣地中占比最高且香樟（18.34%）占絕對優(yōu)勢;4%<V<5%，有水杉、垂柳和桂花3種，V之和為14.48%，3種樹種大致相當;2%<V<3%，有杜英、女貞、銀杏、白楊、木麻黃和日本珊瑚6種，V之和為15.73%;1%<V<2%，有廣玉蘭、東京櫻花、黃山欒樹、雪松、紫葉李、樸樹、苦楝、雞爪槭、紫薇、楓香、鵝掌楸和楓楊12種，V之和為15.91%;V<1%，有合歡、二喬玉蘭、龍柏、烏桕等134種，V之和為26.44%.從重要值的分布格局來看，第一、二級階梯的5種樹種構成了城市人工林群落中的主體喬木，前23種樹種為城市人工林主要喬木的優(yōu)勢樹種.

從樹種的相對頻度（FR）、相對密度（DR）和相對顯著度（PR）來看，香樟都處于絕對優(yōu)勢，達到了第二位懸鈴木的2倍以上，F(xiàn)R（香樟13.23%、懸鈴木3.86%）更是達3倍之多;其中桂花的FR（7.01%）位于第2位，遠高于二球懸鈴木（3.86%）、水杉（2.91%），也反映出桂花的分布和數(shù)量較大;日本珊瑚的FR（0.63%）和PR（0.38%）排序均為第38位，而DR（4.97%）位于第4位，反映了日本珊瑚在運用中多為密植綠籬，與植物本身生理屬性吻合.如果按照喬木高度進一步劃分為大喬木和小喬木，桂花、日本珊瑚、東京櫻花、紫葉李、雞爪槭、紫薇等在城市人工林主要小喬木中運用率最高.

2.3 主要喬木的蓋度及相關因子分析

從表5數(shù)據(jù)來看，樹種相對蓋度（GR）從高到低排序前3位為香樟（30.74%）、二球懸鈴木（14.44%）和垂柳（5.53%），三者之和達50.70%;GR>1%的20個物種多為常見大喬木，所有物種排序基本遵從大喬木在前小喬木在后的趨勢，與樹種的冠幅和年齡正相關，但在調(diào)查到的部分冠幅較小的小喬木樹種中，如桂花（第5位）、東京櫻花（第21位）、紫葉李（第23位）、雞爪槭（第30位）、日本珊瑚（第34位）等，GR明顯高于許多大喬木，其種植密度明顯高于其他喬木，說明其運用總量明顯高于樹種平均的數(shù)倍;基于樹種的高度來看，白楊（第7位）、水杉（第8位）等單干高大喬木GR高于廣玉蘭（第10位）、鵝掌楸（第12位）、楓香（第13位）、黃山欒樹（第15位）、無患子（第17位）、苦楝（第18位）等多分支高大喬木，說明樹種高度與GR相關性不顯著;GR前30位中的大喬木GR之和大于80%，占有絕對優(yōu)勢，在道路及水際等帶狀人工林和城市公園片狀城市人工林中作為高大喬木運用廣泛.

2.4 主要喬木的水平徑級及相關因子分析

從樣地調(diào)查數(shù)據(jù)來看，加權平均胸徑（D）排前四位分別為黃金榕、小葉榕、糙葉樹及筆管榕，達48cm以上;D≥20cm的有泡桐、華棕、二球懸鈴木、絲棉木、垂柳、木麻黃等42種，占城市人工林主要喬木種樹的26.8%;10cm≤D<20cm的有鵝掌楸、濕地松、重陽木、杜英、銀杏、楓香、含笑、黃山欒樹、無患子、樸樹、合歡、雪松、苦楝等59種，占城市人工林主要喬木樹種的37.6%;D<10cm的有枇杷、東京櫻花、紫葉李、大葉冬青、雞爪槭、白玉蘭、垂絲海棠、紫薇等52種，占城市人工林主要喬木樹種的33.1%.結合最大胸徑、加權平均樹高、樣地調(diào)查樹種的數(shù)量等綜合因素來看，D排前四位的極為少見，分布較窄且集中于南部區(qū)域，非人工種植，10cm≤D<30cm的樹種構成了城市人工林主要高大型喬木，D<10cm的樹種構成了城市人工林主要小喬木，板栗、泡桐、黃檀、楓楊、重陽木、枳椇等D較大，分布及數(shù)量較多，均為原生樹種或古樹.

3結論與討論

3.1 長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種運用情況

長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種共54科115屬，種類豐富.從屬內(nèi)組成看，含較大屬12屬，占總屬數(shù)10.43%，中等屬11屬，占總屬數(shù)9.57%，寡種屬70屬，占總屬數(shù)60.87%，所運用樹種的多樣性較高;但從科組成來看，相對較少，且含20屬以上和含6～10屬均為0科，主要集中于含2～5屬的27科和含1屬的26科，分別占總科數(shù)的50.00%和48.15%.由此可見，長三角地區(qū)城市人工林所運用樹種的多樣性雖然較高，但在主要喬木樹種運用上較為集中，物種利用集中于含1～5屬，相對多樣性低，是當前城市人工林主要喬木樹種運用的主要問題之一;單種科占有比例較高，說明種類組成相對分散;從樹種科的數(shù)量運用來看，鄉(xiāng)土資源挖掘利用不夠，如喜樹、櫟樹類、樟楠類等因地制宜開發(fā)利用，突出地方特色[22]，仍有較大增長空間.

根據(jù)科屬的分布特征，長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種中溫帶地理成分（73屬）所占比例高于熱帶地理成分（42屬），其中北溫帶分布最多，東亞分布次之，泛熱帶分布第三，完全吻合長三角地區(qū)所處地理區(qū)域與氣候條件.另外還有較大比例的熱帶亞洲分布、熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布、東亞分布和東亞-北美間斷分布等，體現(xiàn)出長三角區(qū)域地理成分的多樣性和復雜性，在城市人工林主要喬木樹種的運用中具有典型的溫帶性質(zhì)，自南向北溫帶成分增加明顯，且受近海影響有靠東北移趨勢，在一定程度上豐富了區(qū)域植物分布多樣性，過渡性明顯.中國特有分布類型（8屬）體現(xiàn)了其特殊性，如水杉、杜仲、喜樹、銀杏和普陀樟等的運用.

3.2 長三角地區(qū)城市人工林主要喬木樹種的適應性情況

從長三角地區(qū)這個較大尺度范圍內(nèi)樹種的運用情況來看，各個區(qū)域或城市的樹種運用具有明顯的地域特色，這主要受到氣候以及所在城市的偏好所影響，適地適樹是最基本的原則，但在此原則基礎上也可對一些生態(tài)幅度較寬的樹種進行引種馴化，以增加北方地區(qū)常綠樹種的運用空間.此外，鄉(xiāng)土樹種的開發(fā)運用也極為重要.

在城市森林的維護、規(guī)劃與建設過程中，城市林木樹冠覆蓋被認為是城市森林最重要的結構與功能衡量指標，城市林木樹冠覆蓋研究，已經(jīng)與城市的生態(tài)建設和日常生態(tài)、生產(chǎn)管理緊密結合[23].從重要值、蓋度及相關因子來看，香樟、二球懸鈴木、水杉、垂柳、銀杏、白楊、杜英、黃山欒樹、雪松、楓香、鵝掌楸、杜英、女貞、楓楊等前45位的樹種，在長三角地區(qū)城市人工林主要喬木中體現(xiàn)出了高度適應性，在數(shù)量上運用最多，樹種規(guī)格上均較大，生長勢最好;但從分布來看，也體現(xiàn)出了特殊性，如香樟的分布主要集中于長江以南區(qū)域，在上海、無錫[24]、蘇州、杭州等城市具有非常高的應用頻率和覆蓋面積，是重要的綠化樹種和基調(diào)樹種[25]，長江以北驟減直至無分布，且在長江沿線同緯度帶分布也有不同，具體表現(xiàn)為越靠近海洋分布越廣，這與凍害發(fā)生持續(xù)時間息息相關;而銀杏、楓香、水杉、黃山欒樹、白楊、廣玉蘭等分布相對均勻，各個區(qū)縣皆有分布;同時發(fā)現(xiàn)城市人工林建設時原有樹種如楓楊、樸樹、構樹、泡桐、喜樹等鄉(xiāng)土樹種群落穩(wěn)定性高，自我更新能力強，具有很好的運用潛質(zhì);楊柳榆槐等北方樹種在此區(qū)域交替出現(xiàn)，分布廣，增加了群落樹種的多樣性;榕、小葉榕、魚尾葵、棕櫚等樹種分布主要集中于長三角南端，受低溫及持續(xù)時間影響明顯.

3.3 長三角地區(qū)城市人工林主要喬木現(xiàn)存古樹情況

由于城市園林建設受到人為活動的頻繁干擾，因此現(xiàn)存古樹（或“大樹”）多為鄉(xiāng)土樹種，這指示我們應該更加重視對鄉(xiāng)土樹種的保護和開發(fā)利用，這對提高城市人工林建設中的珍貴度、長壽性、文化性和美景度等具有很好的參考價值，同時有利于借鑒培養(yǎng)珍貴樹種、大徑材等儲備資源.

從調(diào)查記錄到的樹種來看，香樟和白榆最大胸徑達70cm;最大胸徑大于40cm的泡桐、重陽木、楓香、三角楓、糙葉樹、國槐、楓楊、苦楝、刺槐、構樹、樸樹等鄉(xiāng)土樹種（非人工）數(shù)量大、分布廣，為現(xiàn)存古樹的主要樹種，黃金榕、小葉榕、榕樹、二球懸鈴木、垂柳、水杉、黃山欒樹、雪松、大葉女貞、廣玉蘭、烏桕、天竺桂等為人工林建設利用較早的樹種;最大胸徑大于20cm的小喬木有桂花、楊梅、板栗、黃檀、雞爪槭、羊蹄甲、碧桃、梾木等.上述樹種基本上都為長三角地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，運用較早、群落特征穩(wěn)定，相較于“大樹進城”具有明顯優(yōu)勢，也可緩解“大樹進城”所帶來的生態(tài)問題，可作為城市人工林建設的重要補充樹種.

3.4 存在問題及建議

（1）長三角地區(qū)城市人工林主要喬木運用物種較豐富，但從數(shù)量及分布來看極不平衡.研究結果表明，區(qū)域內(nèi)香樟和懸鈴木的覆蓋度高達45.18%，占有絕對地位，相對物種多樣性及群落穩(wěn)定性較弱，建議在以后的建設中逐步增加前45位樹種的覆蓋度.針對人工香樟林種類過于單一的問題[26]，有學者提出了樹冠連續(xù)覆蓋調(diào)整法[27]，為城市人工林的結構調(diào)整、樹種數(shù)量的增加及樹種的分布提供參考.

（2）喜樹、重陽木、楓香、糙葉樹、楓楊、苦楝等高大喬木屬于地帶性鄉(xiāng)土樹種，在總量及分布上相對較低，作為人工群落構建的優(yōu)勢種[28]，具有很好的運用前景，將來可在城市人工林建設、苗木儲備等方面加強運用.

（3）桂花、紫葉李、海桐、紅葉石楠、紅楓等小喬木在群落搭配中運用過于頻繁.可適當選擇相類似形態(tài)和習性的物種，如楊梅、刺槐、桃等替換，堅持適地適樹、生態(tài)優(yōu)先、多目標兼顧、生物多樣性、以喬木為主和重視鄉(xiāng)土樹種等原則[29]，增加群落多樣性及景觀豐富性.

（4）針對大樹、古樹的保護設施和措施等參差不齊，城市人工林建設中崇尚大樹移植，截干斷頭較多，投入巨大，維護成本高，不利于生態(tài)效益的發(fā)揮，應當引起各監(jiān)管部門及社會的關注.由于發(fā)展周期長、進度不一、建設管理、投入不同等多種因素，各個城市內(nèi)部、城市與城市之間的城市人工林差異較大，特色明顯，但也表現(xiàn)出區(qū)域關聯(lián)度較低，尚未形成長三角區(qū)域尺度的城市人工林體系.建議逐步實現(xiàn)長三角區(qū)域聯(lián)動、協(xié)同發(fā)展，構建區(qū)域生態(tài)體系，發(fā)揮更大的生態(tài)效益.

此外，在城市喬木樹種多樣性調(diào)查方面，有學者[30]驗證了光譜變異性假說和生產(chǎn)力假說在城市中的適用性，進而提出了快速量化城市樹種多樣性水平的方法，為城市喬木樹種多樣性的調(diào)查提供了新的思路.