乌鲁木齐城市半自然植被群落类型及特征分析

南伟疆,昝 勤,姜逢清,王 蕾,严 成,尹林克,①

城市半自然植被主要为近自然管护条件或缺少管理的人工灌丛 (指以灌木为主体的人工绿化实体)、人工草地 (指以草本植物为主体的人工绿化实体)和人工林(指以乔木为主体的人工绿化实体)；或其边缘地区自然发育的野生植被；或侵入人类所创造的城市环境中的伴人野生植物群落和在城市化过程中保留下来的、但在植物群落中因自然因素之间的基本联系已经遭到一定程度的破坏、群落整体自动调节功能受到很大破坏的植物群落[1]。半自然植被是城市植被类型中的一种特殊类型,具有丰富城市景观、增加生物群落多样性的生态功能,是城市生物多样性的重要组成之一。

目前,对新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市的城市半自然植被类型划分及其群落组成结构特点的研究尚未见报道。鉴于此,作者对乌鲁木齐城市半自然植被进行了类型划分及群落特征分析,旨在为乌鲁木齐市植被景观资源保护、城市生物多样性保护规划及生态园林景观建设提供科学依据。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

乌鲁木齐地处中温带半干旱大陆性气候区,地理坐标为东经 86°37′33″～88°58′24″、北纬 42°45′32″～44°08′00″,海拔 450～4 800m。南北长约 153 km、东西长约 190 km,总面积为 1.42×104km2。年均气温7.5℃,年均降水量 236mm,年均蒸发量 2 570 mm,年均无霜期 150～190 d,年均总日照时数 2 775 h。

乌鲁木齐市共有野生种子植物 87科 430属1 096种。其中,蕨类植物 8科 12属 23种,裸子植物3科 3属 10种,被子植物 76科 415属 1 063种；栽培植物共有 68科 164属 326种,其中,裸子植物 3科,被子植物 65科[2-6]。乌鲁木齐城市半自然植被多成片或零星分布于城乡接合部的农业区或建成区内受人类活动干扰较少的地段。主要由受破坏的原生植被经人工补植后的城市防护绿地、缺少管护的城镇农区防护林地及城区道路及房前屋后的伴人植物群落组成。植被群落层片结构以单一草本型、灌木 -草本型、乔木 -草本型、乔木 -灌木 -草本型、乔木 -高大草本 -低矮草本型为主,乔木层和灌木层多为人工补植的栽培种类,草本层多为野生植物。

1.2 研究方法

1.2.1 植被类型调查方法 2010年 5月、6月和 9月期间,采用典型样地法对乌鲁木齐城市半自然植被群落进行了调查。在半自然植被分布的典型区域,选择生境条件和植被均匀一致且能够反映某一群落种类组成的主要特征、并具有相同优势种连续分布的群落地段作为典型样地。依优势种或建群种的生活型在样地内设置样方,乔木样方面积为 10m×10m,草本样方面积为 1m×1m。记录样方内出现的植物种类、生长型、物候期、个体数量、高度、盖度和多度等指标。采集样地内所有种类的标本,并记录样地的经度、纬度、海拔和生境等基本情况。

1.2.2 城市半自然植被类型划分及命名方法 借鉴文献[7-12]中城市植被分类系统的划分方法,同时参考乌鲁木齐城市植被研究的相关文献[13-20],确定了城市半自然植被类型的划分方法,即按照植被类(第一级)、植被型 (第二级)和群丛组 (第三级)3个等级对乌鲁木齐城市半自然植被类型进行划分,并根据生长型或功能型对植被类进行命名,根据优势种的分类地位或植被分布的生境对植被型进行命名,根据优势种的联合或发育生境对群丛组进行命名。

1.2.3 群落物种生长型的确定和优势种重要值的计算 在植物物种调查和鉴定的基础上根据W hittaker的生长型系统[21-22]对植物的生长型进行统计分析。本研究将优势度作为群丛划分的依据,而重要值是评价植物种群在群落中作用的一项综合性数量指标,可表示物种在群落中的优势度,因此可利用重要值来评价种群的优势度,其计算公式参照文献[23]。

2 结果和分析

2.1 乌鲁木齐城市半自然植被类型的划分结果

根据调查结果,可将乌鲁木齐城市半自然植被划分为 4个植被类 33个植被型 38个群丛组,详细划分结果见表 1。4个植被类分别为阔叶林植被类、灌丛植被类、草本植被类和伴人植被类。其中,阔叶林植被类包括 8个植被型 11个群丛组,分别占植被型和群丛组总数的 24.24％和 28.95％；属于灌丛植被类的植被型和群丛组均最多,共包括 12个植被型 12个群丛组,分别占植被型和群丛组总数的 36.36％和31.58％；草本植被类包括 10个植被型 11个群丛组,分别占植被型和群丛组总数的 30.30％和 28.95％；属于伴人植被类的植被型和群丛组则最少,分别占植被型和群丛组总数的 9.10％和 10.52％。

按分布的生境,伴人植被类又可细分为废地草本型、行道树坑草本型和缝隙草本型 3个植被型。其中,废地草本型广泛分布于城市废地,如建筑物、堤坝和垃圾箱附近,未受到经常性的人为践踏和除草修剪等管理行为的干扰；行道树坑草本型多分布在城市的绿化林地下；缝隙草本型的植物能在非常小的空间生长,常出现在墙缝和马路边以及介于交通要道与建筑物之间的缝隙空地中。

2.2 乌鲁木齐城市半自然植被群落的结构特征

从表 1可以看出：乌鲁木齐城市半自然植被群落由一层、二层和三层层片组成。其中,阔叶林植被类以二层和三层层片为主；灌丛植被类以二层层片结构为主；草本植被类和伴人植被类均为一层层片结构。属于一层层片结构的有 17个群丛组,占群丛组总数的 44.74％；属于二层层片结构的有 19个群丛组,占群丛组总数的 50.00％；属于三层层片结构的有 2个群丛组,占群丛组总数的 5.26％。

乌鲁木齐城市半自然植被群落的一层层片结构以单一草本型为主,二层层片结构以乔木 -灌木型和灌木 -草本型为主,三层层片结构以乔木 -灌木 -草本型为主。上述分析结果表明：乌鲁木齐城市半自然植被群落结构以单一草本型、乔木 -灌木型、灌木 -草本型 3种层片结构为主。

2.3 乌鲁木齐城市半自然植被群落的物种组成特点

2.3.1 优势种的组成分析 调查结果表明：乌鲁木齐城市半自然植被主要分布在城市和郊区附近,由于过度放牧和野生动物的啃食等原因乔灌木植物已受到很大程度的损毁,其植被类型多为在不破坏原生植被基础上经过人工补植所形成的城市防护绿地。

乌鲁木齐城市半自然植被中的阔叶林植被类的乔木层高度为 3.5～5.0m,覆盖度 10％～15％,优势种有沙枣 (ElaeagnusangustifoliaL.)、白榆 (Ulmus pumilaL.)、西伯利亚杏〔Armeniacasibirica（L.) Lam.〕、山楂 (CrataeguspinnatifidaBunge)、文冠果(XanthocerassorbifoliaBunge)和樱桃李（Prunus sogdianaVass.)等。灌丛植被类的灌木层高 1.5～3.0 m,覆盖度 3％～5％,优势种有野蔷薇 (Rosa multifloraThunb.)、红瑞木 (CornusalbaL.)、柽柳(Tamarixsp.)、榆叶梅〔Amygdalustriloba（L ind l.) R icker〕、黄刺玫（RosaxanthinaL ind l.)、锦鸡儿(Caraganasp.)、紫穗槐 (AmorphafruticosaL.)、紫丁香（SyringaoblataL ind l.)、沙拐枣（Calligonum mongolicumTu rcz.)和枸杞 (LyciumchinenseM ill.)等,大多种类为造林或绿化过程中补植的种类。草本植被类的草本层高度为 0.15～1.5 m,覆盖度 60％～85％,优势建群种有绢蒿 (Seriphidiumsp.)、骆驼蓬(PeganumharmalaL.)、顶羽菊〔Acroptilonrepens(L.) DC.〕、瑞氏针茅 (SitparichterianaKar.et Kir.)、狗尾草〔Setariaviridis（L.）Beauv.〕、沙葱（Allium polyrhizumTu rcz.ex Regel)、粉苞菊 (Chondrillasp.)和蒿属 (Artemisiasp.)等种类。上述 3种植被类的伴生植物有角果藜 (CeratocarpusarenariusL.)、猪毛菜(Salsolasp.)、中亚滨藜 (AtriplexcentralasiaticaIljin.)、尖头叶藜 (ChenopodiumacuminatumW illd.)、白车轴草 (TrifoliumrepensL.)、草木犀〔Melilotusofficinalis(L.)Pall.〕、锯齿莴苣 (LactucaserriolaL.)、飘带莴苣(LactucaundulataLedeb.)、黄花蒿 (ArtemisiaannuaL.)、天仙子 (HyoscyamusnigerL.)、萹蓄 (Polygonum aviculareL.)和鳞果海罂粟 (GlauciumsquamigerumKar.et Kir.)等一、二年生草本植物,还有田旋花(ConvolvulusarvensisL.)、蒲公英 (Taraxacumsp.)、蓍(AchilleamillefoliumL.)、拉拉藤 (Galiumsp.)、二裂叶委陵菜 (PotentillabifurcaL.)、群心菜 (Cardariasp.)和新疆旋覆花 (InulaasperaPoir.)等多年生草本植物以及东方铁线莲 (ClematisorientalisL.)等藤本植物。

表 1 乌鲁木齐城市半自然植被类型的划分结果Table 1 The c lassified resu lts of urban sem i-na tura l vegeta tion types in U rum q i

伴人植被类是与人为干扰密切相关的一种城市植被类型,多分布在城市建筑物的废地上、未使用的绿化用地上及介于交通要道与建筑物之间的缝隙空地中,多由一年生或多年生草本植物组成,它们是城市植被中的先锋群落。在乌鲁木齐城市半自然植被中,组成伴人植被类废地草本型的常见植物群落有木地肤 〔Kochiaprostrata（L.）Schrad.〕群落、蔊菜〔Rorippaindica(L.)H iern〕群落、藜 (Chenopodium albumL.)群落、狗尾草群落和骆驼蓬群落等,其伴生种类有地肤〔Kochiascoparia(L.)Schrad.〕、铁线莲(Clematissp.)、蓝刺头 (Echinopssp.)、苦豆子 (Sophora alopecuroidesL.)、苍耳 (XanthiumsibiricumPatrin ex W idder)、大翅蓟 (OnopordumacanthiumL.)和田旋花等；组成行道树坑草本型的种类主要有车前(Plantagosp.)、蒲公英、狗尾草和糙草 (AsperugoprocumbensL.)等；缝隙草本型中常见植物有播娘蒿〔Descurainia sophia(L.)W ebb.ex Prantl〕、麻叶荨麻（UrticacannabinaL.)、反枝苋 (AmaranthusretroflexusL.)和藜等种类。

2.3.2 种子植物优势科的组成分析 乌鲁木齐城市半自然植被群落中种子植物科的组成分析见表 2。在被调查的乌鲁木齐城市半自然植被群落的样方中共出现种子植物 24科 74属 88种。其中,单种科有 10科,占总科数的 41.7％；含 2～9种的寡种科有 12科,占总科数的 50.0％,而含 10～19种的中等科仅 2科,仅占总科数的 8.3％；没有含 20种以上的大科,显示出该植物群落中以单种科和寡种科占绝对优势。

根据所包含的属、种数量,其中的优势科为禾本科 (Gram ineae,6属 7种)、藜科 (Chenopodiaceae,11属13种 )、豆科（Legum inosae,6属9种 )、菊科(Compositae,12属 16种)、蔷薇科 (Rosaceae,6属 6种)和十字花科 (Cruciferae,6属 6种),共包含 47属57种,分别占该城市半自然植被群落中种子植物总属数和总种数的 63.51％和 64.77％。

表 2 乌鲁木齐城市半自然植被群落中种子植物科的组成分析Tab le 2 Ana lysis of fam ily com position of sperm a tophy te in urban sem i-na tura l vegeta tion comm un ity of Urum q i

2.4 乌鲁木齐城市半自然植被群落中种子植物的生长型谱分析

乌鲁木齐城市半自然植被群落中种子植物的生长型谱见表 3。由表 3可见,乌鲁木齐城市半自然植被群落中的种子植物以一年生和多年生草本植物及多年生半灌木种类居多,共计 71种,占该群落总种数的 80.68％。其中,多年生草本植物种类数量最多,占总种数的 34.10％；一年生草本和多年生半灌木种类的数量也较多,分别占总种数的 29.55％和 17.04％；乔木和二年生草本植物种类数量较少,分别占总种数的 9.10％和 7.95％；一年生半灌木和藤本植物种类数均最少,均只有 1种,各占总种数的 1.13％。

表 3 乌鲁木齐城市半自然植被群落中种子植物的生长型谱Tab le 3 G row th-form spectrum of sperm a tophy te in urban sem ina tura l vegeta tion comm un ity of Urum q i

3 讨论和结论

乌鲁木齐城市半自然植被主要分布在城市和郊区附近,多为在不破坏原生植被基础上经过人工补植所形成的城市防护绿地,该半自然植被群落主要由4个植被类 33个植被型 38个群丛组组成。其中,属于灌丛植被类的植被型和群丛组均最多,所占比例分别为 36.36％和 31.58％；属于伴人植被类的植被型和群丛组最少,所占比例分别为 9.10％和 10.52％。组成种类以一年生和多年生草本植物以及多年生半灌木种类居多,分别占总种数的 29.55％、34.10％和17.04％。李妮等[24]的研究结果表明：乌鲁木齐城市自然植被多分布在乌鲁木齐市的荒山、荒地、水库、草原、路边、砖厂及乌鲁木齐河源区等地,可划分为 7个植被类 84个群丛组,其中荒漠植被类有 48个群丛组,约占自然植被类型群丛组总数的 57％；一年生和二年生草本植物种类最多,分布面积也最大。可见,就生境特征和植被类型而言,乌鲁木齐城市半自然植被与自然植被间具有明显的差异。

植被组成分析结果表明：乌鲁木齐城市半自然植被群落中共有种子植物 24科 74属 88种,与乌鲁木齐市自然植被科的组成具有一定的相似性[24],但与乌鲁木齐市人工植被组成却有较大差异[25]。乌鲁木齐城市半自然植被群落中优势科为禾本科、藜科、豆科、菊科、蔷薇科和十字花科,共包含了 47属 57种,分别占该半自然植被群落中种子植物总属数和总种数的 63.5％和 64.77％,科的优势现象明显。根据崔大方等[26]的分析结果,在该半自然植被群落中占有一定优势的藜科、十字花科及蔷薇科均为新疆种子植物区系的表征科,且作为新疆种子植物区系表征科的罂粟科 (Papaveraceae)、蓼科 (Po lygonaceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)和毛茛科 (Ranuncu laceae)的种类也少量出现在乌鲁木齐城市半自然植被群落中；另外,在 6个优势科中,禾本科、豆科和菊科均为世界性的特大科,具有全球分布性质。因此,尽管乌鲁木齐城市半自然植被群落中乔灌木多为人工补植,但其优势科的组成与新疆种子植物区系有密切的关联。

昝少平等[25]的研究结果表明：乌鲁木齐市绿地植物群落的结构多是二层层片结构,即乔木 -草本层结构；80％左右的公园绿地植物群落是二层或三层层片结构,以乔木 -灌木 -草本层结构为主；80％左右的行道树为一层层片结构,而且多以等距离栽植为主；90％的城市防护绿地和荒山绿化植物群落是一层层片结构。而乌鲁木齐城市半自然植被群落结构有一层层片、二层层片和三层层片 3种形式,其中属于一层层片结构的群丛组占 44.74％,属于二层层片结构的群丛组占 50.00％,属于三层层片结构的群丛组占 5.26％。因此,从结构特征上看,乌鲁木齐城市半自然植被群落与其绿地植物群落有一定的区别。

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