基于植物多样性和观赏特性的太原市木本植物结构特征研究

李妍，郭晋平

(1山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801；2山西农业大学 研究生院，山西 太谷 030801)

木本植物是城市绿地的主要组成要素，绿地的木本植物结构决定着城市景观质量以及生态环境的好坏，不合理的结构可能会导致景观类型单一、物种多样性差等问题，进而扰乱生态平衡、破坏自然环境与人文景观。现有城市木本植物结构的研究主要关注群落结构[1-3]、乡土树种[4-6]、多样性指标的比例构成[7-13]、应用频度等生态指标上。在生态环境较好的地区更关注植物的花色、叶色、树形及最佳观赏期等景观方面的指标[10,14-17]。过去的研究或注重生态效益或注重景观效益。然而，城市局部经济发展状况和绿地建设倾向的不同，常常使得部分绿地之间发展不平衡，所以单从一个方面评判所有木本植物结构的方式不足以表明其真实情况。不同绿地类型之间的景观作用、生态作用和建设目的也有很大区别，表现在木本植物结构上会有不同的侧重。所以对不同绿地进行分类比较是更为科学的方式。

太原市位于山西省中部，是中国能源、重工业基地之一，曾经的工业发展对太原市的生态环境造成了较大地影响。经过多年的努力，太原市环境改造已初见成效，也出现了一些关于太原市木本植物多样性的研究[5,7]。目前太原市已被列为中国优秀旅游城市、国家历史文化名城和国家园林城市。在当前背景下，如何继续对太原市的城市园林进行优化升级就显得尤为重要。

为此采用典型抽样法结合全面调查法，对城市绿地木本植物的树种组成、数量、树种来源、观赏特性和最佳观赏期5项指标进行调查统计，并按绿地类型分类对比分析。秉持生态优先的原则，对生态效益较好(多样性指数高)的绿地进行景观观赏质量分析；对生态效益较差的绿地分析其种源结构。为绿地建设提供依据，以达到改善生态环境、提升景观质量的目的。

1 研究对象及方法

1.1 研究对象

按照《建设部城市绿地分类标准》，结合太原市的实际情况，以太原市公园绿地、附属绿地、防护绿地和其他绿地4大类作为研究对象，并根据调查结果将4类分为15种，见表1。

表1 太原市绿地分类Table 1 Classification of green space in Taiyuan

续表1

1.2 研究方法

1.2.1 调查方法 采用典型抽样法结合全面调查法，对城市绿地木本植物的树种组成、数量、树种来源、观赏特性和最佳观赏期进行调查统计。对于面积较大、植物分布比较均匀的片状绿地，采用典型取样法进行调查，样地面积选择50 m×50 m，实际调查样地面积比例不少30%；植物分布均匀的道路绿地选择沿路调查500 m长度；对于分布不均的片状绿地，居住绿地、街头游园、交通节点绿地、街道绿化等，采用全面调查法；绿篱、花池根据面积大小及布置特点灵活采用全面调查或样段、样方调查法，根据配置方式的重复尺度确定样段或样方大小，一般样段不小于15 m，样方不小于10 m×10 m。记录上述指标，共调查样方1 329个。

1.2.2 数据处理

Shannon-Wiener指数：

(1)

式中：H指Shannon-Weiner指数，Ni为某个种的个体总数，N为全部种的个体总数S为总体物种数目。

Margalef物种丰富度指数：

dMa=(S-1)/lnN

(2)

式中：dMa指Margalef指数，S指植物种数，N指植物个体数。

Pielou均匀度指数：

(3)

式中：Jsw为Pielou均匀度指数；H为Shannon-Wienner多样性指数；S为总体物种数目。Simpson指数：

(4)

式中：D指Simpson指数，Pi为第i种个体数占总个体数的比例。

2 研究结果

2.1 公园绿地

公园绿地多样性指数对比见表2。

表2 公园绿地多样性指数对比Table 2 Comparison of park green space diversity index

由表2可知，街旁游园乔、灌木的多样性指标最高，专类公园的灌木多样性指标表现均为最低，通过分析专类公园灌木树种结构发现其种数只有37种，占太原市总灌木种数129的28.68%，与街旁游园的56.59%差距较大，且50%以上的应用数量由大叶黄杨、胶东卫矛、连翘、沙地柏、五叶地锦、珍珠梅6种构成，因此应用树种单一是导致专类公园灌木多样性指标最低的主要原因。

街旁游园夏秋观赏树种数量比例见表3。

表3 街旁游园夏秋观赏树种数量比例Table 3 Proportion of ornamental tree species in summer and autumn in off-street gardens

由表3可知，街旁游园的多样性指标最高，其观赏树种比例36.09%也是最高的。街旁游园虽然夏季花色丰富，但白花、黄花数量较少，主要原因是在白花观赏植物中北京丁香和栓翅卫矛的应用数量过少，仅占白花植物总数的7.28%；夏季的彩叶植物种类比较单一，相较其他公园绿地缺乏红枫、龙柱碧桃、金叶风箱果、金叶接骨木、金叶连翘等红、金黄色彩叶树种；夏秋两季的红色果实数量比例过大，红色果实的观赏植物种数较多，有36种，是黄色果实的6倍。

2.2 附属绿地

附属绿地多样性指数对比见表4。

由表4可知，公共设施绿地的乔、灌木多样性指标最高，工业附属绿地灌木多样性指标特别低，通过分析工业附属绿地的灌木树种结构发现，其树种数只有33种，占太原市总灌木种数的25.58%，与公共设施绿地的44.96%差距较大，且80%以上的应用数量由大叶黄杨、胶东卫矛、金叶女贞、紫叶小檗4种构成，因此应用树种少、树种应用集中是导致工业附属绿地各项指标低的2个主要原因。

表4 附属绿地多样性指数对比Table 4 Comparison of subsidiary greenland diversity index

公共设施绿地四季观赏树种数量比例见表5。

表5 公共设施绿地夏冬观赏树种数量比例Table 5 Proportion of ornamental tree species in public green space in four seasons

由表5可知，公共设施绿地的多样性指标最高，其观赏树种的比例38.93%也是最高的，公共设施绿地相较于全市缺乏棣棠、东北连翘、鹅掌楸、红宝石海棠、红花碧桃等夏季红、黄色系观花树种，导致夏季粉色系观花占比过大；并且大量缺乏红枫、龙柱碧桃、元宝枫、太阳李、七叶树、色木槭、黄栌等红、黄色叶植物，导致金黄色系植物占比过大；垂柳、大叶黄杨的过度应用是导致观枝、观形比例不平衡的主要原因。

2.3 防护绿地

防护绿地多样性指数对比见表6。

表6 防护绿地多样性指数对比Table 6 Comparison of diversity index of protected green space

由表6可知，防风林绿地的乔木多样性指标最高，城市道路防护绿地的灌木多样性指标最高，工业卫生防护绿地的乔、灌木多样性指标最低，通过分析工业卫生防护绿地的树种结构发现，灌木树种数只有7种，占太原市总灌木种数的5.43%，与城市道路防护绿地的17.05%差距过大，且90%以上的数量仅由大叶黄杨、金叶榆、紫叶小檗3种构成，是导致其多样性指标最低的主要原因；乔木树种只有7种，占太原市总乔木种数180种的3.89%，与城市道路防护绿地的13.89%差距较大，且60%以上的应用数量为西府海棠。因此应用树种少、单一树种的过度应用是导致工业卫生防护绿地多样性指标极低的主要原因。

城市道路防护夏秋冬季观赏树种数量比例见表7。

表7 城市道路防护夏秋冬季观赏树种数量比例Table 7 Proportion of ornamental tree species in urban road-protection green space in summer, autumn and winter

由表7可知，城市道路防护绿地的各项指标较高，其观赏树种的比例(78.72%)最高，由表6可知，城市道路防护绿地相较于全市缺少棣棠、金露梅、花叶连翘、金钟花等夏季黄色系观花树种，这导致了夏季观花结构的不平衡；秋季大量缺乏红枫、美国红栌、紫叶碧桃等红色系观叶植物；金银木、红瑞木、西府海棠、红宝石海棠、茶条槭等观果的大量应用导致观果植物基本为红色；冬季观形类型更为单调，仅有大量塔柏、白皮松等尖塔形植物。

2.4 其他绿地

其他绿地多样性指数对比见表8。

表8 其他绿地多样性指数对比Table 8 Comparison of diversity indexes of other green spaces

由表8可知，郊野公园的乔木多样性指标最高，风景名胜绿地的灌木多样性指标最高。风景名胜绿地的乔木多样性指标最低，郊野公园的灌木多样性指标最低。通过分析发现，风景名胜绿地的乔木树种有95种，占太原市总乔木种数的52.78%，虽与郊野公园51.11%相差不大，但风景名胜绿地50%以上的应用数量仅由毛白杨、国槐、新疆杨、白皮松、白蜡、油松、碧桃、杏树、丝棉木、金枝槐、红宝石海棠、五角枫12种乔木构成，树种的集中应用是导致其多样性指标最低的主要原因；郊野公园灌木树种数只有15种，占太原市总灌木种数11.63%，与风景名胜绿地的34.88%差距较大，且80%以上的应用数量由胶东卫矛、紫穗槐2种构成，因此郊野公园多样性指标最低的主要原因有2个：应用树种少和树种的集中应用。

森林公园四季观赏树种数量比例见表9。

由表9可知，森林公园的多样性指标均较高，其观赏树种比例77.93%也是最高的。夏季花色种类较多，但应用数量主要集于玫瑰、榆叶梅、碧桃、柽柳4种粉色系观花植物上；春季黄栌、金焰绣线菊、金叶白蜡、金叶槐等黄色系与金黄色系植物数量较少；秋季红色观果植物种类过多；冬季观枝类型主要集中于垂枝形和红色的观赏枝条，且仅有柽柳、垂柳、红宝石海棠和红瑞木4种植物；春夏秋3季的观形种类较多，但数量上缺乏北京杨、枫杨、樟树和山桂等广卵形与倒卵形植物；冬季圆锥形树冠的圆柏、华山松，尖塔形的白皮松、侧柏、洒金柏、塔柏等常青树的大量应用是观形类型过少的主要原因。

表9 森林公园四季观赏树种数量比例Table 9 Proportion of ornamental tree species in four seasons in the forest park

3 建议

研究表明太原市绿地木本植物结构不平衡，总体来说各类绿地都存在树种数量少或树种集中应用等问题。为了不降低本地木本植物指数和均一度等指标，通过对比同类型绿地的木本植物结构，针对存在问题的绿地提出相应对策。

3.1 生态效益的优化建议

专类公园建议增加一些蔷薇科、忍冬科、木犀科丁香属和连翘属的观花观叶灌木，加强灌木植物种类的丰富度；工业附属绿地应优先增加灌木种类及数量，尽量减少大叶黄杨、胶东卫矛、金叶女贞、紫叶小檗的应用，建议增加豆科、蔷薇科、忍冬科及木犀科丁香属、连翘属等观花观叶的灌木，尽量改善灌木均一度指数；工业卫生防护绿地建议增加壳斗科栎属、槭树科槭属乔木，蔷薇科花灌木及卫矛属灌木；风景名胜绿地应增加银杏、三球悬铃木、日本樱花、北京栾、金叶榆、火炬、华山松、红叶碧桃、垂柳、合欢等乔木，增强其乔木树种的应用多样性；郊野公园建议大量补植丁香、黄刺玫、铺地柏、绣线菊、榆叶梅、紫穗槐等树种，也建议补植蔷薇科、忍冬科花灌木以提高郊野公园灌木种类及补充数量。

3.2 景观观赏质量的优化建议

街旁游园建议增加红枫、龙柱碧桃、金叶风箱果、金叶接骨木、金叶连翘等红、金黄色彩叶树种以及避免种植水栒子、西府海棠、金银木等这些已大量应用的红色观果植物，改善其观果结构单一的问题；公共绿地则增加棣棠、东北连翘、鹅掌楸、红宝石海棠、红花碧桃等夏季红、黄花色树种和红、黄叶色系植物，例如红枫、龙柱碧桃、元宝枫、太阳李、七叶树、色木槭、黄栌等植物；城市道路防护绿地应补植棣棠、金露梅、花叶连翘、金钟花等黄花色系树种及红枫、美国红栌、紫叶碧桃等红叶植物；森林公园建议改植或补植部分北京杨、枫杨、樟树和山桂等广卵形与倒卵形植物，以增加春夏秋3季观形类型。同时减少圆柏、华山松、侧柏等圆锥形、尖塔形植物的数量，并补植铺地柏、翠蓝柏、北海道黄杨等匍伏形、圆球形植物，以丰富森林公园冬季观形类型。