北京市中心城区行道树结构的研究

张楠 ，董丽 ,b，郝培尧 ，晏海 ，王阔 ，罗杨

(北京林业大学 a.园林学院；b.国家花卉工程技术研究中心，北京100083)

北京市中心城区行道树结构的研究

张楠a，董丽a,b，郝培尧a，晏海a，王阔a，罗杨a

(北京林业大学 a.园林学院；b.国家花卉工程技术研究中心，北京100083)

通过分层随机取样，对北京市中心城区行道树种类构成、应用频度、多样性指数、径阶结构、树高组成及季相结构进行研究。结果表明：北京市中心城区行道树共有13科21种，其中常绿与落叶的比例为24︰1；行道树种类丰富度较高，但分布不均匀；新城区在行道树树种丰富度上总体要高于老城区；行道树径阶结构分布上，老城区偏大，新城区则偏小；在行道树树高方面，二者差异不明显；中心城区行道树在季相结构上，以夏、秋为主，春季景观较薄弱。根据北京市现状，采取引入新品种、控制树种搭配等改进措施, 可以缓解行道树绿化当前存在的问题。

行道树；物种构成；多样性；规格；季相景观

经济飞速发展，城市森林日益在人们生活的方方面面起到重要作用。行道树作为构成城市森林的一部分，通过线性的形态，连接起城市中散落的绿地斑块，形成完善的城市绿地系统[1]。行道树具有良好的生态、经济及社会效益。行道树在降低周边环境温度，缓解城市热岛效应[2-4]、消减噪音[5]、净化空气[6]、截留雨水[7]、维护城市内部生物多样性[8]等方面都能起到显著作用。在经济层面，Geoffrey等[9]发现，行道树可以提高周边房屋的销售价格。行道树有助于提高行车安全，并有助于降低人们肥胖及哮喘的发病率[10-11]。

然而，很多城市建设者并未真正意识到行道树可以带来的环境及经济效益，也不愿意对其投入过多的财力物力[12]，因此当城市建设扩张时，行道树往往会被最先考虑伐除。为了实现行道树带来的最大效益，合理的规划和必要的监管是不可或缺的。在发展中国家，由于缺乏相应调查信息，管理部门对于城市行道树的物种组成、多样性结构、空间分布等不甚了解，这为后期的管理养护带来不便，同时也为城市森林结构的生态安全埋下了隐患[13]。

因此，本研究参照自然群落的研究方法，通过随机分层布点取样获取北京市中心城区行道树相关信息，分析了不同城区行道树的种类、多样性、规格与季相结构，以期为北京市在道路绿化设计与后期管理方面提供依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

北京位于华北平原的北部，与天津、河北相毗邻，全市经度为东经 115°25′～ 117°30′，纬度为北纬 39°28′～ 41°05′。北京的气候为典型的北温带半湿润、半干旱大陆性气候，冬季寒冷而干燥，夏季高温多雨[14]。北京市植被类型隶属暖温带北部落叶栎林地带，辖区内是很多高等植物的过渡地带[15]。本次研究调查范围为北京市中心城区，即五环内城六区，涵盖东城、西城、海淀、朝阳、丰台以及石景山在内，根据北京市城市规划，将东、西两城区归纳为老城区，其余四城区为新城区。

1.2 研究方法

实地调查以北京市地图为底，通过随机分层布点法确定调查样点。调查共取得城区五环内142个样点，108条街道，其中朝阳区38条，海淀区24条，丰台区17条，石景山区3条，东城区14条，西城区12条。样点处采用每木调查，即每个样点取60m街道长度，选择其中行道树作为样本，分别记录行道树种类、数量、胸径、树高等相关数据。结合实际将行道树胸径分为＞45、30～45、15～30、＜15 cm共 4组，而将树高分为＜6 m、6～15、＞15 m 3个组群[13,19-21]。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 应用频度分析

应用频度是指调查中出现的某个物种在调查总体样方中出现的频率[16]：

式中：Fi为物种应用频率；ni为物种在调查中出现的样方总数；N为全体样方总体数量

1.3.2 多样性指数分析

Shannon-Weiner index反映的是调查样本中，物种自身分布的不确定性，不确定性越高，物种组成的多样性也就越高：

式中：H指Shannon-Weiner index；Pi指第i种的个体的数量占所有样方中个体总数的比例；S为总体物种数目；

Simpon’s diversity index是对构成群落的物种多样性的测算：

式中：D指Simpon’s diversity index；Pi指第i种的个体的数量占所有样方中个体总数的比例；S为总体物种数目。

根据相关公式用Excel2003表格对数据进行处理，对北京市中心城区行道树结构进行系统分析。

2 结果与分析

2.1 城市尺度行道树结构现状分析

2.1.1 城市尺度行道树树种结构

北京市中心城区行道树（乔木）总数21种（含品种/变种），隶属于13科17属，其中，常绿针叶乔木5种（隶属于2科4属），落叶阔叶乔木16种（隶属于11科13属）（见表1）。

21种行道树中，速生树种8种，为毛白杨、臭椿、一球悬铃木、加杨、旱柳、刺槐、千头臭椿及毛泡桐，应用频度28.82%；慢生树种3种，银杏、油松与白皮松，应用频度9.86%；中生树种涵盖其余10种，应用频度为61.27%。由于常绿阔叶树在北京难以越冬，故常绿树种与落叶树种的应用频度的比例相差悬殊，为1∶24。

表1 北京市行道树种类Table 1Species of street trees in Beijing

2.1.2 城市尺度行道树多样性结构分析

物种多样性是评价区域内生态环境的重要指标。园林植物的多样性是构建城市多样化、生态化景观的基础，同时也对城市绿地是否能演绎良好的生态效益有着直观影响[17]。

计算表明，北京市中心城区行道树总体Shannon-Weiner index为3.21，Simpon’s diversity index为0.83，反映出中心城区行道树的物种丰富度较高，但分布并不均匀，出现了一定的集聚现象，存在潜在的生态安全风险。

2.1.3 城市尺度行道树规格结构分析

树木胸径结构分布（见图1），在中心城区行道树胸径与行道树的数量二者呈现出反比的关系。中心城区行道树中44.37%的行道树处于胸径（d）15 cm以下，35.92%的行道树胸径位于15≤d＜30cm的范围，16.2%的行道树胸径30cm≤d≤45 cm，剩下只有3.52%的行道树胸径大于45 cm。市区行道树径阶结构较为合理，呈现出生态学上的金字塔型增长模式，此类径阶结构分布下的行道树在后续时间里有较好的发展潜力。

图2反映的是中心城区行道树树树高分布情况，19.72%的行道树树高处于6 m以下的区间，73.24%的行道树处于6～15 m的区间，剩余7.04%的行道树树高高于15 m，全部为毛白杨，树种种类单一，景观效果单调。

图1 行道树胸径分布趋势Fig. 1Distribution of DBH of street trees in Beijing

图2 行道树树高分布趋势Fig. 2Distribution of tree height of street trees in Beijing

2.1.4 城市尺度行道树季相结构分析

根据前人关于植物造景的研究，结合实际调研发现，五环内有明显季相变化的行道树共有11种，隶属于8科9属，观赏时期集中在春、夏、秋三季，其中观赏季节为春季的有5种，夏季2种，秋季4种（见表2）。季相景观为夏季的行道树应用频度为36.61%，高于季相景观为秋季行道树的30.28%，而季相景观为春季的行道树应用频度为9.14%。

整体上，中心城区行道树季相景观以夏、秋季为主，少量街道存在春季季相的行道树景观，多集中在城区东部。在色相组成方面，白色系占34.91%，黄色系为30.28%，红色系为7.04%，紫色系为1.4%。秋季，秋色叶为黄色的树种占据主导地位，色彩单一。

表2 中心城区行道树观赏特性Table 2Ornamental characters of street trees in central districts in Beijing

2.2 城区尺度行道树结构现状分析

2.2.1 城区尺度行道树树种结构分析

朝阳区现有行道树16种（含品种），隶属于10科12属；海淀区现有行道树11种，隶属于9科9属；丰台区较海淀区与朝阳区行道树种类较少，有8种隶属于8科8属；石景山区有行道树4种，隶属于4科四属；东城区有行道树7种，隶属于6科6属；西城区，调查显示只有毛白杨、国槐和银杏3种。

新城区行道树有21种，隶属于13科16属，老城区有行道树7种，隶属于6科6属。新城区所用的行道树种类高于老城区，二者接近3∶ 1。

在树种构成上，老城区主要以国槐、银杏等中生、慢生树种为主，新城区则除了应用中生、慢生树种以外，还采用了一定数量的毛白杨、臭椿、一球悬铃木等速生树种。

2.2.2 城区尺度行道树多样性结构分析

Simpon’s diversity index体现是行道树的物种丰富度，在物种丰富度上朝阳区与海淀区＞丰台区＞东城区＞石景山区＞西城区；Shannon-Weiner index反应的是行道树分布均匀度，数值显示朝阳区＞海淀区＞丰台区＞东城区＞石景山区＞西城区（见表3）。总体上，无论从物种丰富度还是物种均匀度，新城区要好于老城区。石景山区由于五环内面积小，调查样点少，所以实验结果存在一定的误差。

表3 区域行道树多样性指数Table 3Diversity index of street trees in different districts in Beijing

2.2.3 城区尺度行道树规格结构分析

城六区行道树径阶结构分布，总体上新城区行道树胸径较老城区偏小（见图4）。

图3 区域行道树胸径分布趋势Fig. 3Distribution of DBH of street trees in 6 districts in Beijing

图4 区域行道树树高分布趋势Fig. 4Distribution of height of street trees in 6 districts in Beijing

朝阳、海淀、丰台、石景山等新城区，行道树进行了大量的更新替换，整体行道树的胸径大都处于15 cm以下。丰台区在绿化初始时采用了较大数量的速生树种毛白杨，胸径大于45 cm行道树占有一定比例。

在树木高度方面，新老城区实际差异并不显著，但在丰台区，由于在绿化的时候采用了一定数量的速生树种，总体上来说树木平均高度分布良好，并且12.64%的行道树树高高于15 m。在西城区，调查发现无行道树树高大于15 m，大多集中在6～15 m，这与此前胸径大于45 cm以上的行道树缺失相互映证，反映出了西城区作为一个老城区，大树保护力度不够，大龄树木消失严重。

2.2.4 城区尺度行道树季相结构分析

朝阳区、海淀区以及丰台区具有一定应用频度春季季相树种，较老城区景观效果更为丰富。

东城区和海淀区，观赏时期为秋季的行道树应用频度高于观赏期为其他季节的行道树。

图5 区域行道树季相结构分布Fig.5Distribution of seasonal phenomena of street trees in different districts in Beijing

在所有的城区中，以朝阳区的行道树的季相结构最为合理，一方面在各个季节上季相景观分布较为均匀，保证随着季节的变化，行道树都能呈现不同的景观效果；一方面观花和观叶树种较其他城区种类多，丰富了行道树景观多样性。

3 结论与讨论

3.1 北京市中心城区行道树常绿树木应用频度小，树种分布不均匀

北京市中心城区行道树（乔木）总数21种（含变种）隶属于13科17属，常绿树木应用较少，同时树种丰富度较好但分布不均匀。

根据李海梅等[19]对于沈阳市行道树应用频度的调查研究发现在沈阳市常绿树与落叶树应用频度的比例我1∶16。沈阳市纬度较北京市高，但在常绿树的应用频度上却较北京市大，因此北京市在常绿行道树的推广以及应用方面还有待提高。

调查发现，中心城区行道树中国槐，毛白杨等应用频度过大，与Clark[20-22]对于维护城市森林生态安全稳定所提出的10%种群数量理论相违背，总体欠缺科学合理的结构。物种分布不均匀致使行道树自身对于周遭环境的变化比较敏感，同时对于外界不良干扰的抵抗能力减弱。当某一应用频度较高树种突然发生大规模衰亡时，不论是对城市行道树结构还是对城市景观都会产生巨大的不良影响，而想要对此进行一定的修复，则需要较长时间。

北京市行道树虽然在丰富度上尚可，但是在种类上还有一定的提升空间，进而丰富行道树景观效果。一方面，在进行街道绿化时，常绿与落叶树种二者比例控制在1∶3为最佳，加大常绿植物的使用频率及种类；一方面可以充分利用在北京能够良好生长的其它落叶乔木，例如杜仲Eucommia ulmoides、黄金树Catalpa speciosa、梧桐Firmiana simplex、栓皮栎Quercus variabilis等，用丰富的植物创造出形式更为多变、生态结构更为安全的行道树景观。

3.2 北京市中心城区内行道树规格结构合理，但应注意大龄树木保护以及后期更新替换

城市总体行道树径阶结构呈现金字塔增长模式，而大部分行道树树高则处于6～15 m的区间。中心城区的行道树规格构成合理，既保证了一定的景观效果，也保证了景观效果的可持续性。

很多地区行道树都进行了一定的替换与更新，使得行道树规格结构更为科学，相应绿化效果也会随着年份增加而逐步提高。在进行更新的时候，对于绿化初期使用慢生树种与速生树种相结合模式的街道，在景观成熟后应注意逐渐将衰老的速生树种进行替换。

部分老城区，大龄树木出现了一定的缺失，值得引起一定的警惕。大龄树木是历史的见证者，同时在景观效果上有着幼龄树木无法替代的效果，所以对树龄较大行道树的科学保护，也应该日益得到重视。

3.3 北京市不同城区行道树树种构成、规格组成有一定差距

老城区（东城区和西城区）有行道树7种，隶属于6科6属，新城区（朝阳区，海淀区，石景山和丰台区）则有行道树20种，隶属于13科16属。

在多样性构成上，新城区较老城区显然更具优势。新城区由于经济发展迅速，道路绿化一方面可以引入大量新型优良行道树，一方面较少像老城区一样考虑古木遗留问题，所以在树种结构更加复杂，分布上亦比较均匀。

老城区的行道树多为长寿树种，而新城区的行道树多是伴随城区开发新近移栽，在胸径上老城区明显高于新城区。由于新城区在绿化时采用了速生与慢生树种相结合的模式，弥补了景观效果的不足，故二者在树高方面差异不明显。

3.4 北京市中心城区季相变化明显的行道树种类偏少，季相结构方分布不均，影响城市街头的景观风貌

城区内夏季观花的行道树以国槐为主，这一点对于夏季行道树景观的丰富度有一定的负面影响，可以推广黄金树等夏季开花树种的应用，增加夏季景观的多样性，同时提高行道树体系的生态安全稳定性。调查范围内，虽然秋色叶树种较多，但秋色叶大都以黄色为主，较为单调，可以考虑加强元宝枫等树形优美、秋色叶为橙红色系的树种的应用，丰富城区内秋天的色彩。

季相结构方面，中心城区行道树季相变化以夏秋为主，但在春季景观上较薄弱。可适当将臭椿等春色叶树种和毛泡桐等春花树种加以推广，从而加强春季的行道树季相景观。

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Study on structure of street trees in central districts of Beijing

ZHANG Nana, DONG Lia,b, HAO Pei-yaoa, YAN Haia, WANG Kuoa, LUO Yanga
(a. College of Landscape Architecture; b. National Engineering Research Center for Floriculture, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Through stratif i ed random sampling to the 142 transects, the structure of street trees in central districts of Beijing, differences in species composition, application frequency, diversity index，structure of DBH(Diameter at breast height)，composition of the tree height and aspection characters were investigated. The results show that the street trees in central districts can be classif i ed in 21 kinds of 13 families, the ratio between deciduous and evergreen trees was 24︰1; the street trees possessed comparatively high species richness,but didn’t evenly distributed; the old districts had a lower diversity compared to the new districts; the distribution of DBH structureof the street trees in old district was relatively larger and the new district was smaller; the composition of the tree height between them had no signif i cant difference; Taking account of seasonal phenomena structure, the street trees in the central districts displayed mainly with summer aspection and fall aspection and the spring landscape appeared relatively weak. These results highlight the needs to introduce new varieties of street trees, and to select an appropriate and diverse mix of deciduous and evergreen tree species for new planting.

street trees; species composition; diversity index; specif i cation; seasonal phenomena

S731.2

A

1673-923X(2014)05-0101-06

2014-03-10

“十一五”国家科技支撑计划项目（2006BAD07B09）；北京奥林匹克森林公司生态规划研究项目

张楠（1989-），男，陕西安康人，硕士研究生，主要研究方向：从事领域园林植物应用与园林生态

董丽（1965-），女，北京人，教授，博士，主要研究方向为植物景观规划与设计

[本文编校：吴毅]