诸暨市不同绿地系统群落学特征与土壤养分的比较

徐一鸣，张 超，库伟鹏，伊力塔，余树全

（浙江农林大学林业与生物技术学院，浙江 临安311300）

诸暨市不同绿地系统群落学特征与土壤养分的比较

徐一鸣，张 超，库伟鹏，伊力塔，余树全

（浙江农林大学林业与生物技术学院，浙江 临安311300）

为诸暨以及气候类型相近城市的绿地规划和植物多样性建设提供科学依据，以浙江省诸暨市区为对象，研究了诸暨城市绿地的植物多样性、群落结构及土壤养分。结果表明：研究区域共记录树种51科100属170种，乡土树种49科88属107种，占总种数的62.94%。总体来看，乔木树种中樟树Cinnamomum camphora出现频率较高，灌木树种中海桐Pittosporum tobira和山茶Camellia japonica出现频率较高。自然片林与其他3种城市绿地相似性总体较低，但灌木树种相似性明显较高。不同城市绿地树种多样性并无显著性差异，Shannon-Wiener指数和Simpson′s指数基本呈现出相同的变化规律,Shannon-Wiener指数排名是：公园绿地（1.46）＞居住区绿地（1.45）＞自然片林（1.37）＞单位附属绿地（1.29）；Simpson′s指数排名是：居住区绿地（0.67）＞公园绿地（0.66）＞单位附属绿地 （0.60）＞自然片林（0.58）。就群落结构来看，自然片林树种最密，平均胸径最小，导致林下灌木较少，公园绿地应用高大乔木使密度最低，平均胸径最大。土壤有机质最高的是自然片林，其次依次为单位附属绿地、公园绿地、居住区绿地。因此，今后在城市绿化中应加大对优良乡土树种的利用，增加灌木树种的种类和数量，并针对性进行施肥管理。图1表9参25

森林生态学；城市绿地；树种组成；树种多样性；浙江诸暨

城市是人口、政治、文化、经济、宗教等高度密集的载体，是人类活动与自然环境高度复合的独特生态系统［1］。城市绿地系统作为城市生态系统的重要组成部分，在维持城市生态平衡，保护城市生态多样性［2］，减少环境污染和降低噪声污染［3］，控制城市小气候和减少城市热岛效应［4］等方面发挥着重要的作用。随着中国城市化建设的高速发展，人们对城市人居环境质量特别是对城市自然环境的要求越来越高。城市林业学者提出运用乡土植物构建近自然、结构稳定及健康的城市绿地生态系统［5］。目前，城市绿化过程中存在过分依赖少数观赏性植物及外来植物的现象，造成城市绿地植物组成树种单一，建设与养护投入过高，因此，研究城市绿地树种的组成及结构对城市林业规划、城市绿地构建及经营十分重要［6］。对城市植物的研究，各国都有很长的历史。在20世纪60年代，就提出了城市植物学的概念，后被城市林业所代替［7］。欧洲的一些主要城市，都进行过几次全面的城市植物区系研究。目前，城市绿地结构与功能的研究较为集中［8］，城市绿地树种组成成为重要研究内容［9］，城市自然资源与生物多样性保护研究受到关注［10］。中国对植物群落多样性的研究起步较晚，但发展迅速，也取得了许多研究成果［11］。国内学者在城市绿地的分类、景观多样性、生态效应评价、植物种类构成及分布特征、城市植物区系与植被类型、典型城市森林群落结构及城市绿地生物多样性保护等方面的研究较多［12-15］。本研究对浙江省诸暨市从市中心到郊区不同地域城市绿地群落的树种组成进行比较，分析不同经营活动对城市绿地组成及结构的影响，结合相应的土壤养分数据，有助于了解诸暨市城市绿地系统特征，为采取合理的保护及有效的经营措施提供依据，对进一步建设健康及稳定的城市绿地，配置诸暨市城市绿地生态系统合理的景观格局，保护诸暨市城市生物多样性具有重要的意义。

1 研究区概况

诸暨市位于浙江省中部偏北，钱塘江流域中段（29°21′24″～29°59′05″N，119°53′01″～120°32′08″E），总面积为 2 311 km2，其中城市面积15 km2，人口超过116万人。该区是典型的中北亚热带季风区丘陵山地气候特征，气候温和，四季分明，雨水较多，阳光充足，年平均温度为16.2℃，年平均降水量1 346.7 mm。诸暨市农林资源十分丰富，境内植被属浙皖山地丘陵青冈栎Cyclobalanopsis glauca和苦槠Castanopsis sclerophylla林的栽培植被区。境内有野生植物143科482属887种，其中国家二级保护植物3种，三级保护树种5种。

2 研究方法

2.1 典型城市绿地类型的确定

以诸暨市城区为调查范围，北以环城北路为界，南至环城南路，东到环城东路，西以环城西路—苎萝路—市南路一线为界。在城区内，划分为4种不同类型的城市绿地，包括①单位附属绿地：以回音必亚东制药、天马学校为代表，人工林为主；②自然片林：以金寺山、陶朱山、金鸡山、五峰山为代表的天然次生林；③公园绿地：位于中心城区，以江东公园、艮塔公园及西施故里为代表，人工林为主；④居住区绿地：住宅小区内绿化较好的绿地，以永鑫花园、紫荆花园等为代表，为人工栽植的植被。

2.2 调查方法

2013年7月对上述4种城市绿地类型进行调查。首先通过Google Earth选定目标调查区域，并制作500 m×500 m方格网覆盖在目标区域，随后在每个方格网内随机选取一处20 m×20 m绿地作为调查样地，合计91个。在实地调查过程中，由于城市建设等原因造成样地无植被或植被面积不足400 m2，实际得到70个有效样地数据，其中单位附属绿地17个，自然片林16个，公园绿地16个以及居住区绿地21个。样地面积为20 m×20 m，用全球定位系统（GPS）对标准样地中心点进行经纬度定位，记录样地群落类型、海拔、坡度、坡向和土壤等环境因子。乔木层采用每木调查（包括记录树种、测胸径、树高、枝下高和冠幅等），在样地内随机设3个5 m×5 m的小样方，调查样方内林下灌木，记录灌木种类、株数及盖度。另外，随机取3个点·样地-1进行表层（0～20 cm）取样，测定pH值、有机质、有效氮、有效磷及有效钾等指标。pH值采用pH酸度计电位法测定，有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，有效氮采用高氯酸-硫酸消化法测定，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，有效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定［16］。

2.3 数据处理

①对每块样地分别计算乔木、灌木和草本植物的重要值。乔木层重要值（%）=（相对显著度+相对多度+相对频度）/3。灌木层重要值（%）=（相对盖度+相对多度+相对频度）/3。②采用Jaccard相似指数和Bray-Curtis指数对不同绿地类型的树种相似度进行测定，Jaccard群落相似性系数（CJ）公式为：CJ=j/（a+b+ j）。其中：a和b分别为群落A和群落B的物种数，j为2个群落的共同物种数［17］。Bray-Curtis指数相当于以数量数据参与计算的群落相似性系数（Sørenson指数）群落相似性指数用［18］。③采用重要值进行物种多样性指数的测度，包括Shannon-Wiener指数和Simpson指数，相关算法详见文献［19］，使用加权参数法计算群落总体多样性指数，设定乔木层和灌木层的权重系数分别为0.75和0.25［20］。

3 结果与分析

3.1 不同城市绿地树种组成

3.1.1 树种丰富度 调查发现，诸暨市城市绿地植物共计51科100属170种。蔷薇科Rosaceae拥有的植物种数最多，达21个树种，其次是木兰科Magnoliaceae和山茶科Theaceae，均超过10个树种，有5个树种以上的科包括壳斗科Fagaceae，柏科Cupressaceae，豆科Fabaceae，木犀科Oleaceae，冬青科Aquifoliaceae，杜鹃花科Ericaceae和槭树科Aceraceae等。如表1所示：4种城市绿地类型的树种数量有明显差异，自然片林树种数最多，为91种，之后依次为居住区绿地76种，单位附属绿地68种，公园绿地65种。4种城市绿地类型中乔木树种比例均高于灌木，其中，自然片林乔木比例最高，为86.81%，其次是公园绿地84.62%，单位附属绿地为80.88%，居住区绿地最低，为78.1%。另外，4种城市绿地类型中常绿树种比例最高的是居住区绿地类型，为46.05%，其次是公园绿地40.00%，单位附属绿地为38.24%，自然片林最低，为36.26%。

表1 不同城市绿地类型的树种数量Table 1 Numbers of tree species for different city greenbelt types

3.1.2 树种应用频率 如表2和表3所示：单位附属绿地中出现频率较高的乔木树种有桂花、樟树和雪松等，出现频率较高的灌木树种有海桐、红花檵木和栀子等；公园绿地中出现频率较高的乔木树种有樟树、桂花和玉兰等，灌木树种有海桐、山茶和栀子等；居住区绿地中出现频率较高的乔木树种有桂花、樟树和鸡爪槭等，灌木树种有山茶、海桐和栀子等；自然片林中出现频率较高的乔木树种有樟树、马尾松和黄檀等，灌木树种有山茶、栀子和杜鹃等。樟树和桂花是诸暨市城市绿化中常见的乔木树种，海桐是绿化中常见的灌木树种。

3.1.3 乡土树种 乡土树种是指在当地土生土长，经过长期种植，能很好地适应当地自然条件的树种。与外来引进树种相比，具有较强的适应性和抗逆性，对当地的病虫害具有较强的抵抗能力，易于养护管理。调查显示，诸暨城市绿地引进树种以观赏类园艺植物为主，如洒金东瀛珊瑚Aucuba japonica‘Variegata’，八角金盘Fatsia japonica，北美圆柏Juniperus virginiana，龙爪槐Sophora japonica f.pendula和紫丁香Syringa oblata等，计23科39属63种，以樟树、秃瓣杜英、桂花和无患子等为代表的乡土树种，计49科88属107种。总体来看，乡土植物的利用率为62.94%，尚有一定的提升空间。4种城市绿地类型中，自然片林乡土树种利用率最高，为77.53%，之后依次为公园绿地69.72%，居住区绿地63.54%，单位附属绿地59.21%。

表2 不同城市绿地类型中出现频率较高的乔木树种Table 2 Arbor tree species turned a high frequency for different city greenbelt types

表3 不同城市绿地类型中出现频率较高的灌木树种统计Table 3 Shrub species statistics appear with high frequency in different city greenbelt types

3.2 不同城市绿地树种相似性

Bray-Curtis指数和Jaccard相似性指数呈现相同的趋势，但Bray-Curtis指数变异性高于Jaccard相似性指数，说明它能更灵敏地反映不同城市绿地树种组成的差异。如表4所示：总体来看，自然片林与其他3种绿地类型的树种相似性明显较低，公园绿地和单位附属绿地树种相似性最高，居住区绿地与公园绿地、单位附属绿地的树种相似性相对较低。表5所示：乔木树种基本呈现出相同的规律。就灌木树种来看，如表6所示：自然片林与其他3种绿地类型的相似性明显较高，这与研究区自然片林多为樟树、女贞和马尾松等为代表的常绿针阔混交林，导致林下灌木物种数量相对较少有一定关系，另外，居住区绿地与单位附属绿地相似性较低，与公园绿地相似性较高。

采用单因素方差分析比较不同绿地类型样方树种的差异性，具体包括17个单位附属绿地样方136对相似性系数，16个公园绿地样方120对相似性系数，21个居住区绿地样方210对相似性系数以及16个自然片林样方120对相似性系数。在数据分析前，对所有数据进行正态性与齐性检验。如图1所示，自然片林16个样方树种的Bray-Curtis指数为0.09±0.01，显著低于单位附属绿地 0.18± 0.01，居住区绿地0.19±0.01以及公园绿地0.21 ±0.011，说明相比人工绿地，自然片林树种分布更具异质性，偶见种相对较多。

表4 不同城市绿地类型树种相似性系数Table 4 Similarity coefficients of tree species for different city greenbelt types

3.3 不同城市绿地树种多样性

方差分析表明：不同城市绿地树种多样性并无显著性差异，Shannon-Wiener指数和Simpson′s指数基本呈现出相同的变化规律（表7）。总体来看：单位附属绿地和自然片林树种多样性相对较低，公园绿地和居住区绿地多样性较高，但这种丰富是以乡土种的减少、外来种的增加为代价。这种类型的城市生态系统不健康、不完善，就乔木树种来看，公园绿地多样性最高。另外，受偶见种比例过大影响，自然片林虽然乔木物种数最多，但多样性指数相对较低；就灌木树种来看，居住区绿地多样性最高，公园绿地多样性较低。

3.4 不同城市绿地群落结构

表5 不同城市绿地类型乔木树种相似性系数Table 5 Similarity coefficient of arbor tree species for different city greenbelt types

表6 不同城市绿地类型灌木树种相似性系数Table 6 Similarity coefficient of green tree species in different city greenbelt types

图1 不同绿地类型样方树种的Bray-Curtis指数Figure 1 Bray-Curtis index of different types of green space quadrats species

如表8所示：就乔木层群落结构来看，自然片林密度最高，平均胸径最小，公园绿地密度最低，平均胸径最大，原因在于公园绿地建设资金投入较高，多采用大规格树种以快速实现景观效果，而自然片林初植密度一般较高，后期养护力度如果不够的话极易造成养分竞争，从而使个体生长受到限制；就灌木层群落结构来看，公园绿地密度较低是由于开阔景观的造景需求，以高大的乔木和明朗的草坪景观为主，灌木点缀其间，而自然片林由于高密度、低规格的乔木层大大限制了林下灌木层的生长，导致灌木密度极低。相比之下，居住区绿地灌木密度极高，原因在于大量灌木的栽植有助于私密性景观空间的营造以及为了满足住户的采光需求，要减少高大乔木树种的应用［21］。

表7 不同城市绿地类型树种多样性比较Table 7 Tree species diversity comparisonof different types of city green

表8 不同城市绿地类型群落结构Table 8 Community structure of different city greenbelt types

3.5 不同城市绿地土壤养分

方差分析表明：自然片林土壤pH值呈弱酸性，与其他3种城市绿地存在显著性差异（表9）。城市土壤高pH值的主要原因在于碱性物质（如水泥、混凝土等）的存在。这些物质往往可以与土壤发生碱性反应，并成为持久的化学物质遗留在土壤剖面，并在雨水冲刷下使这些碱性材料污染相邻的土壤；自然片林和单位附属绿地土壤有机质质量分数显著高于公园绿地和居住区绿地；4种绿地类型土壤有效氮质量分数并未呈现显著性差异，不过自然片林和单位附属绿地有效氮相对较高，其原因在于土壤中的氮素90%以上是以有机态的形式存在，土壤氮素的主要来源是有机质，所以其相关性较强，就本研究来看，两者的相关系数为0.62（P＜0.05）；单位附属绿地土壤有机质、有效氮、有效磷质量分数均较高，原因在于单位附属绿地类型中包含部分工厂附近样地，由于受有机化学污染物的影响，使有机质、氮、磷质量分数变得异常，因此，其标准差最大。公园绿地和居住区绿地有机质和有效氮质量分数较低，其原因在于：①为了美化环境，对落叶、草屑及其他有机物多次清除，以及对乔灌草的修剪，减少了土壤有机质的输入［22］；②公园在建设时土壤多为外来客土，土源复杂，质量不高；居住区土壤多为建设时深挖地基的废土，土壤有机质质量分数低，而且这2类城市绿地相比单位附属绿地，建成时间较短，缺少有机物的积累。自然片林土壤有效磷质量分数显著低于公园绿地和单位附属绿地，公园绿地有效磷相对较高，总体上诸暨市城市绿地中有效磷质量分数较低，这是由于城市中较高的pH值土壤环境和高质量分数的碳酸盐可以结合土壤磷，从而降低土壤磷的有效性［23］。4种绿地类型土壤养分中有效钾质量分数较高且并未呈现显著性差异。诸暨市城市绿地土壤中有效钾质量分数并不缺乏，这与李志国等［22］和包兵等［24］在湖北、重庆的研究结果相一致，推测这可能与城市典型土壤环境有关。因为城市土壤中往往钙离子含量较高，二价钙离子比单价阳离子具有更高的表面电荷密度和阳离子交换作用，具有较强的吸附能力，可以从土壤胶体上将交换性钾离子替换下来，从而增加土壤钾的有效性。

表9 不同城市绿地类型土壤养分比较Table 9 Comparison of soil nutrient in different types of city green space

4 结论与建议

4.1 结论

①诸暨市城市绿地植物共计51科100属170种，其中乡土树种计有49科88属107种，外来物种计23科39属63种。总体来看，乡土植物的利用率为62.94%。自然片林乡土树种利用率最高，其余3种城市绿地类型对乡土植物的利用均有较大的提高空间。从科属的统计来说，诸暨市城市绿地植物种类集中在蔷薇科、木兰科、山茶科等。剩下的种类很大部分比较分散，有很多科所含种类很少甚至只有1个种。②从乔木层群落结构来看，自然片林中树种以香樟、马尾松为主，树木径级偏低，密度较高；其他3种城市绿地树种比较单一，以出现频率较高的桂花、樟树占了较大比例；灌木层群落结构密度普遍较低。总体来看，城区人工绿地相对于自然片林树种比较单一，少数树种出现频率较高，相比近自然环境群落，其群落稳定性不高［25］。③总体上看，诸暨市城市绿地的树种多样性在不同类型的城市绿地中，由于人类活动的干预程度不同，也有高低变化：公园绿地和居住区绿地人工干预较多，物种丰富度比自然片林高。乔木的多样性指数普遍高于灌木，灌木层处于地面和乔木层的连接过度作用，与乔木结合可以丰富城市景观的层次感，协调和改善城市的生态环境，在增加城市绿地物种多样性方面起着重要作用，应注重丰富灌木树种的选择，提高灌木在城市绿化中的比例。④城市土壤来源复杂，与自然土壤相比pH值趋向中性或碱性。有机质和有效氮质量分数除了单位附属绿地受有机化学污染物和常年有机物积累，而与自然土壤相近外，公园绿地和居住区绿地土壤都低于自然土壤；有效磷和有效钾质量分数，自然土壤均低于城市土壤。

4.2 建议

根据上述调查结论，在将来诸暨市城市绿地建设中可以酌情考虑以下建议：①城市绿化中加大优良乡土树种资源的开发利用力度，增加乡土树种的利用率，构建地域特色景观；②增加灌木的种类和数量，提高灌木比例，丰富植物群落的层次；③对有机质质量分数较低的居住区和公园绿地注重施肥管理，注意氮、磷、钾肥的比例配置。

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Community characteristics and soil nutrients in different green space types of Zhuji City,Zhejiang

XU Yiming,ZHANG Chao,KU Weipeng,Yilita,YU Shuquan
（School of Forestry and Biotechnology,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

To provide a scientific basis of green space planning and construction of the plant diversity for Zhuji and other cities which in similar climate type,plant diversity,community structure,and soil nutrients were studied in four types of urban green space：parkland,residential green space,natural woodlots,and Accessory greenbelt,of Zhuji City,Zhejiang Province.Analysis included use of the Shannon-Wiener and Simpson's indexes.Results showed that the study area included species from 51 families of 100 genera and 170 species; indigenous tree species from 49 families with 88 genera and 107 species accounted for 62.94%of the total species.Tree species revealed a greater number of Cinnamomum camphora;shrub species were predominantly Pittosporum tobira and Camellia.Compared to the three other kinds of urban green space,natural woodlots had the lowest similarity,but similarity with shrub species was much higher.No differences in tree species diversity among the four types of urban green spaces were found;the Shannon-Wiener index and Simpson′s index were about the same：a ranking for Shannon-Wiener diversity was parkland （1.46）＞residential green space（1.45）＞natural woodlots（1.37）＞work-unit attached green space（1.29）;whereas,the ranking for Simpson′s index was residential green space （0.67）＞parkland （0.66）＞work-unit attached green space （0.60）＞natural woodlots（0.58）.For community structure,tree species in natural woodlots were densest with a smaller averageDBH resulting in fewer understory shrubs;tall trees in parklands contributed to the lowest density and the greatest average DBH.The highest content of organic matter was in natural woodlots followed by the Accessory greenbelt,parkland,and residential green space.Therefore,urban green space should increase the use of fine native species and the variety and number of shrub species,and fertilization management specifically in the future.［Ch,1 fig.9 tab.25 ref.］

forest ecology;urban green space;tree species composition;tree species diversity;Zhuji City of Zhejiang Province

S718.5

A

1000-5692（2015）04-0537-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.04.007

2014-10-20；

2014-12-04

浙江省重点科技创新团队项目资助（2011R50027）

徐一鸣，从事景观生态学研究。E-mail：983744834@qq.com。通信作者：余树全，教授，博士，博士生导师，从事森林生态、恢复生态研究。E-mail：yushq@zafu.edu.cn