城市公园与森林公园植物群落物种多样性差异及影响因素的研究

胡乔森 ，郭 丽 ，赵 辉

（1.塞罕坝机械林场，河北 围场 068466；2.河北省森林公安局木兰分局，河北 围场 068400）

城市公园与森林公园在人类的生活中扮演着非常重要的生态角色，但很多人对两者的生态功能和生态地位上的差异只具有感官上的认知，其植物群落的生态特征及差异性鲜有研究。众所周知，生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和[1]。物种多样性是生物多样性的三大基本内容之一，它包括两层基本含义：一是物种的丰富度。二是种的均匀度。城市生物多样性是城市环境中重要组成部分，更是城市环境、经济可持续发展的资源保障[2]。近年来，由于人类活动的频繁，人为因素的干扰对两种不同生境的公园也产生了一定的影响。因此，本文以北京海淀公园和八达岭森林公园为例，初步分析了两种不同生境下植物群落的主要生态学特征，探讨了城市公园物种多样性的影响因素，以期增加人们对自身生活的自然环境的了解，并为城市园林设计规划提供参考依据。

1 研究地区概况

海淀公园和八达岭森林公园皆属北京市的管辖范围内，在经纬度上相差不大，同属北温带气候带，为华北大陆性季风气候。春季干旱多风，夏季炎热多雨，与植物生长季节相适应，冬季寒冷干燥，春秋短促。但由于两者的地形特点及土壤的不同，直接影响了其植被分布状况。海淀公园主要植物以观赏的园林植物为主，物种较单一，而八达岭森林公园由于山体的垂直地带性差异显著，使得不同海拔高度的水热差异性较大。其土壤在海拔800～1500m以上阳坡山地和海拔500～800m以上阴坡山地分布棕壤，在800m以下的阳坡山地和500m以下的低山丘陵为褐土。森林群落以辽东山杏，侧柏、檞栎、油松等树种为主，杂有白杨、洋槐、圆柏、山桃、杨树、桑、山杏、黄栌、榆树、大叶白蜡、元宝枫等；伴生的灌木和小乔木主要以三裂绣线菊、雀儿舌头等为主，藤本有南蛇藤、葎叶蛇葡萄、穿山龙等；草本主要是大油芒等禾本科和藁类等菊科植物为主，共计94科，539种。

2 研究方法及内容

2.1 研究方法

对群落中种的多样性通常用种的丰富度，种的均匀度和种的多样性来表达。计算多样性指数的方法很多，最普遍的是辛普森（Simpson）指数和香农—威纳（Shannon—Weiner）指数。辛普森指数公式如下：香农—威纳指数公式如下

其中：D是多样性指数，S是种的总数，Pi是样本中属于i种所占的比例数。H′是指数值，S是种的总数，Pi是样本中属于i种所占的比例数。log2Pi是该比例以2为底的对数。

海淀公园的调查，按照城市绿地群落类型划分标准，寻找4种类型进行调查，包括乔木、乔灌、乔草和乔灌草类型，在调查当中只选取5个具有代表性的群落类型进行调查，仅样地的调查就能涵盖园内的大部分植物，所以在一定程度上反应整个公园的物种分布和多样性情况。

八达岭森林公园的调查，采取了点四分法（50点）、最小群落面积调查法等调查方法，并对八达岭森林公园林下植物进行了30个随机样方调查。八达岭森林公园植物群落调查随机选取的样方涵盖范围较广且涉及不同层次的植被，因此能很好的反应这个地区的物种分布多样性情况和群落中物种分布的广度。

2.2 研究内容

海淀公园以平地为主地形起伏不大，园内主要以褐土为主且土壤较紧实腐殖质少，主要植物有千头椿、合欢、洋白蜡、银杏、柿树、柳树、国槐、侧柏、油松、连翘、金银木、白三叶、抱茎苦菜、大油芒、灰菜、伏地菜等。实地调查各群落类型样方乔木层树种统计如表1。

表1 海淀公园乔木型树种统计

Simpson指数是表示群落优势度的统计量，值越小表明群落的优势种越明显，则群落种类成分越单一。由数据可以看出海淀公园乔木的多样性指数大部分比较低，说明公园内各群落的乔木优势树种非常明显，种类成分很单一，从物种的数目就能看出，群落内最多乔木种类也仅有4种，且每个群落类型中的种类还有所不同，同一种在不同的群落中的优势不同，如油松在乔灌类型中有18棵，是优势树种，而在乔草类型中只有1棵，为非优势树种，差异很大。这里只有乔灌草类型的多样性指数较大，各种树相差不大，均匀度较好。

Shannon—Weiner指数中的H为信息量，信息量越大，未确定性越大，因而多样性越高[3]。海淀公园各群落的乔木信息量都比较小，树种成分比较确定，多样性较低，其均匀度也较低。整理数据可得各群落类型乔木层生物多样性指数见表2。

表2 海淀公园各群落类型乔木层生物多样性指数

海淀公园的规划主要依据观赏性和树种适应性，基本由人工种植和维护，为了保证其观赏性，植被基本按照规划种植，很少考虑到生物多样性。海淀公园内草本层多样性指数在不同样方内大小相差非常大，除个别样方的物种较丰富，多数样方草本种类很少，低于0.5或接近0.5，有的仅有一种早熟禾，物种多样性较低。各群落类型草本层生物多样性如表3。

表3 海淀公园各群落类型草本层生物多样性

八达岭森林公园森林植被覆盖率较高，属于温带的山地阔叶林和油松林带。森林群落以辽东山杏，侧柏、油松等树种为主，杂有白杨、洋槐、圆柏、山桃、杨树、桑、山杏、黄栌、榆属、大叶白蜡、元宝枫、；伴生的小乔木、灌木、及藤本，据调查有20余种。灌木和小乔木主要以三裂绣线菊、雀儿舌头等为主，藤本有南蛇藤、葎叶蛇葡萄、穿山龙等，草本种类较多，约100多种，其中以大油芒等禾本科和藁类等菊科植物为主。八达岭森林公园森林由于山体的垂直地带性显著，生物多样性相对较丰富。但由于乔灌木郁闭度较高，植被下层光照不足，因而草本数量较少，单从数据上看乔灌草类型的乔木多样性与海淀公园相差不多，但其种类数目相对较多。

八达岭森林公园由于不是本文研究重点且数据较多，因此仅将生物多样性指数结果数据整理如表4。

表4 八达岭森林公园生物多样性指数

综上所述，海淀公园乔木、灌木种类很少，且与八达岭公园的乔木、灌木种类不同。海淀公园草本种类单一且多为人工种植，八达岭森林公园草本信息量很大种类丰富，但由于光照原因导致数量较少。两种不同类型的公园在同一地区在生物多样性上有着显著地差异。

2.3 差异性对比分析

城市公园属于人造生态系统，注重的是美化，在很大程度上忽略了生态效益。如果把城市公园看成一个城市森林的组成部分，那么它具有以下和森林公园相异的特点：

（1）它作为城市绿化的一个体系在很大程度上与城市紧密相关，它的服务对象是城市，满足城市多功能的需求，在提高城市环境质量的同时，还具有游憩观光作用。

（2）它所处的地理位置是人口最为稠密的城市中心地带，受到人为因素的影响明显要比森林公园大，主要表现在：林地内人为活动频繁，人工雕饰痕迹较多，人工植被比重较大，许多树种是根据景观效果，净化空气的环境需求而种植的。因此植物组成简单，纯林、纯草类型比重较大，生物多样性较低。

（3）城市公园受到外界不利条件的压力较大。城市上空的大气，以及土壤，水的污染对于树木的生长，群落的稳定造成很大的影响，这也是造成公园物种多样性较少的原因。显然，城市公园在海拔上要比森林公园低，但是，在这样的两个环境下，海拔对于物种多样性的影响明显要小于人为的影响，同样纬度的影响也可以忽略不计，因为两者之间的差异性主要还是取决于人为干扰的程度。

（4）两者的空间地理位置的不同对物种的多样性影响因素较大。

3 城市公园物种多样性影响因素探讨

城市生物多样性主要受城市化影响，也是人为影响。有人为的直接影响，也有人类活动而改变了城市的自然环境，城市规划造成景观破碎化，从而对生物多样性产生影响，其中包括以下两个方面：

3.1 城市气候环境的影响

从气候和水文特征看，城市的气候与水文条件和邻近的乡村地区明显不同。城市中紫外线辐射较低，特别是在冬季，日照时间比周围乡村地区短5%～15%，年平均温度高1～2℃以上，年平均风速小10%～20%，相对湿度冬天低2个百分点，夏天低8个百分点，年雨量多5%～30%，云层覆盖多5%～10%，雾日高10%，而凝结核要大10倍以上[4]。地面不透水层（水泥或沥青人行横道、建筑物等）相对面积在城市边缘一般低于20%，向城市中心则明显地呈增加趋势，城市中心区的地面不透水层相对面积达到50%，有的城市甚至超过80%[5]。城市中存在着很多环境污染问题，如固体废弃物、大气、水、噪声等。在这样的环境条件下，生物多样性必然会受到影响。城市建筑在一定程度上会遮住光照，甚至某些建筑材料还会增大反光，形成光污染，同样对城市中的生物产生影响。城市的热岛效应使城市温度升高，而温度升高，需要水分较多的植物就会减少，耐旱的植物逐渐偏多。因此，城市绿地大部分都需要人工浇灌，这些水是二次处理过的水，与城郊的自然降水不同。

3.2 城市公园的人为干扰

城市是人类居住的地方，城市建筑占据很大面积，必然导致城市中自然生态系统发生变化。近年来，在城市规划中逐步增加很多绿地，形成大小不一的公园景观，从而带来生态效益和森林文化、美学观赏等。这些都丰富了城市生物多样性。但是，由于人为的对园区进行功能分区，人为制造草坪、树林等决定了生物多样性的高低。如：高尔夫球场、大型草坪等虽然也是绿地的一部分，但其生物多样性很低，经人工维护的成本很高。这些在一定程度上实际是降低了生物的多样性。此外，随着城市化程度的提高，城市中心区绿化植被因追求美观和抗干扰特性，往往引进大量的单一物种，为外来物种入侵提供了有力条件。有些外来物种对入侵区有很高的适应性，对本土植物造成很大的竞争力，无论是人为引进还是无意引进，都对生物多样性产生了重要影响。城市的房屋、道路等建设使城市景观破碎化日益严重。景观破碎化导致生物生境破碎化，致使生物生存空间割裂和缩小[6]。景观破碎化使生物的自然生境岛屿化，面积一旦降低到群落最小值，物种就可能会减少，从而降低生物多样性。

4 结论与建议

表5 森林公园与城市公园生态特征

在相同或相近的一定区域内，城市公园相比森林公园的生物多样性较低，城市公园内植被种类单一，只有很少的区域生物多样性较高。除去气候和环境的影响因素，人为因素对城市公园影响更为突出显著。经过实地调查结合数据分析可将城市公园与森林公园的生态学特征进行简要概括，如表5所示。

维护生物多样性是全人类共同关注的话题，生物多样性既包括自然生态系统，也包括人工生态系统，因此，从保护生物多样性角度出发，在今后城市公园的规划设计中首先应当注意增加物种数量，提高物种的丰富程度和均匀度，这样不仅可以提高生态系统对城市各种干扰的抵抗能力，还可以使其发挥更大的生态效益。其次，要增加城市公园生境斑块面积，“道法自然”，模拟自然物种配比，建造一个生物多样性较高的群落，使城市公园更趋自然化。此外，在园林植物配置时，还应注意外来物种入侵的负面影响。

［1］马克平，钱迎倩.生物多样性保护及其研究进展［J］.环境生物学报，1998，4（1）：95-99.

［2］周青，胡玉洁，黄晓华.城市生物多样性价值与保护［J］.自然杂志，2003，25（6）：340-344.

［3］樊正球，陈鹭真，李振基.人为干扰对生物多样性的影响［J］.中国生态农业学报，2001，9（2）：31-34.

［4］王献薄.城市化对生物多样性的影响［J］.农村生态环境，1996，12（4）：32-36.

［5］李俊生，高吉喜，张晓岚，等.城市化对生物多样性的影响研究综述［J］.生态学杂志，2005，24（8）：953-957.

［6］刘建锋，肖文发，江泽平，等.景观破碎化对生物多样性的影响［J］.林业科学研究，2005，18（2）：222-226.