太原市不同建成时期居住区植物多样性研究

王 蓉，王献婧，张熙茜，李兆中，温媛媛，刘艳红，乔 琼，武小钢

（1.山西农业大学林学院，山西太谷030801；2.山西农业大学城乡建设学院，山西太谷030801）

如何进行生物多样性的保护和利用，对于建立一个完善且相对稳定的城市生态系统是绝不能忽视的问题，而植物多样性又是其中的核心问题[1]。居住区是城市居民生活起居的基本设施，分布广且数量大，因此，居住区绿地不仅是城市绿地系统的重要组成，同时在城市生态建设中也发挥着极其重要的作用，在为居民提供调节、文化等生态服务方面，可发挥比城市公园、郊野公园、远郊森林等更为直接、甚至是更大的生态效益[2]。因此，居住区绿地植物多样性水平直接影响着城市绿化质量和城市生物多样性水平，进而影响着城市生态服务供给能力以及城市可持续发展[3-4]。

随着我国城市化的迅猛发展，以及提升城市生态质量和改善城市人居环境的现实需求，国内关于城市绿地植物多样性的研究从20世纪90年代开始出现，2005年之后大量涌现。研究覆盖了城市（建成区）和局地（公园）2种尺度[5-6]，研究对象为单一类型绿地或者不同类型绿地（公园、附属、居住区、广场及道路）[5-8]，研究区主要集中于直辖市、省会城市以及经济发达的城市。从研究内容上看，大多为城市绿地的植物种类组成、群落结构、多样性指数或不同类型绿地间的物种多样性特征差异的分析。就城市绿地多样性特征或格局形成机制而言，大多采用城市中心—城郊—乡村梯度的分析或不同土地利用方式间的比较，其研究成果反映了生物、环境以及社会等多因子复合作用下植物多样性的格局特征。越来越多的研究表明，城市生物多样性分布格局与城市经济特征、政策、文化等社会因素关系密切[9]。

就居住区绿地而言，不同时期国家关于绿地率的强制性规定不同，经济投入差异明显，育种技术和引种活动的广泛开展使得城市建设中可利用的植物物种资源大大丰富。因此，不同年代建成的居住区，其绿地植物多样性特征可能具有显著差异。为了明确不同建设时期下居住区绿地的植物多样性特征，本研究选取太原市不同建成年代的居住区样本，对其绿地植物组成特征进行调查，分析居住区绿地植物组成状况及其在时间梯度上的多样性特征，以期为太原市居住区绿化建设和管理提供一定的参考。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

太原市地处山西省中部，位于东经111°30′～113°09′，北纬 37°27′～38°25′，海拔 753～2 659.8 m，全区三面环山，中南部为河谷平原，地形北高南低，呈簸箕形。气候属暖温带大陆性季风气候，年平均温度为9.5℃，年均降水量为468.4 mm。太原市绿化树种约有217种，其中，27个变种，20个栽培变种，14个变型，隶属于51科103属。其中，常绿、落叶乔木分别有9，33种，灌木、藤本分别有36，7种[10-11]。

1.2 样地选取

表1 调查样本概况

房天下（http://taiyuan.fang.com/）网站信息显示，太原市区内约有3 000余个住宅区。在对太原市基本概况了解的基础上，将居住区进行分类。首先根据太原市居住区建设时期将居住区分为4类（20世纪90年代前、1991—2000年、2001—2010年、2011年至今），再随机选取15个居住区作为样地（表1）。调查工作于2015年5月中旬至10月下旬进行。

1.3 调查方法

居住绿地分为公共绿地、专用绿地、宅旁绿地和道路绿地，这几类包含了所有的居住区绿地。采用典型样地抽取的方法，依据居住区内绿地不同类型，每种类型选择2～4个样方进行调查，样方大小分别选取为公共绿地面积400 m2、宅旁绿地面积200 m2、道路绿地长100 m。同时调查中以取得样地最大信息为原则，对于面积较小或绿地类型没有明显划分的居住区，作为一个大的样地调查。进行样方调查时需要调查的基本指标有：乔木的种名、株高、冠幅、胸径；灌木的种名、株高、冠幅、地径；草本的种名、株高、盖度[12]。

1.4 数据处理

植物多样性反映了群落物种结构、物种分布及其稳定性，体现了群落种类组成、层次结构、生境差异及其与周边环境关系的多样化[13]。在样方调查的基础上，根据Raunkiaer频度定律，将频度在1%～20%的植物种归入A级，21%～40%的植物种归入B级，41%～60%的植物种归入C级，61%～80%的植物种归入D级，80%～100%的植物种归入E级，将所调查物种数分布情况进行频度分析。植物多样性特征分析指标：丰富度Patrick指数（R）和Pielou均匀度指数（J），用以反映城市绿化物种的丰富程度和均匀程度；Shannon-Wiener指数（H'），反映的是群落结构功能的复杂性和组织化水平，值越大表示物种多样性越高[14]。各指标计算公式如下。

式中，Dr为相对密度；Hr为相对高度；Pr为相对显著度（相对优势度）；Cr为相对盖度[15]；R为物种丰富度指数；S为物种种类数目。

2 结果与分析

2.1 居住区绿地植物概况

调查结果显示，太原居住区绿地所含植物种类共有142种，其中，乔木79种，分属于33科41属；灌木40种，分属于15科26属；草本19种，分属于11科16属；藤本3种，分属于2科3属；竹类1种。乔灌草本种类占比约为4∶2∶1。

在所调查的15个居住小区中，物种数最多的为69种，最少的为6种，平均物种数为28种，有7个小区物种数大于平均值。从图1可以看出，有97种植物（约占总物种数的68%）的频度在1%～20%，无大于80%的植物种，大于60%的植物为国槐、香椿、枣树、月季、丁香、胶东卫矛等6种。

按照重要值排序，所调查的居住区绿地前5位的植物如表2所示。从表2可以看出，国槐和胶东卫矛的重要值远大于其他物种，成为居住区绿化的基调树种，鸢尾和金娃娃萱草是最主要的草本植物。表明尽管太原市居住绿地植物组成种类比较多，但是少数几种植物应用非常普遍，构成了绿地植物的主体。

表2 太原市居住区绿地重要值前5的物种

2.2 不同时期居住区植物多样性特征

4个时期不同生活型植物的多样性Patrick指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数计算结果如图2所示。从图2-A可以看出，4个时期均表现为乔木层物种Patrick丰富度指数最大，灌木层次之，草本层最小。总体上，第Ⅳ时期（2011年至今）乔灌草的丰富度指数均显著高于其他3个时期。不同生活型植物在不同时期的表现各异，随着时间推移乔木物种数逐渐增加，但第Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ时期之间差异不显著；灌木物种数在Ⅱ，Ⅲ时期较第Ⅰ时期增加显著，第Ⅳ时期又一次显著增加；而草本植物物种数在前3个时期几乎无变化，仅在第Ⅳ时期表现为显著上升。

由图2-B可知，居住区绿地3种生活型植物的Shannon-Wiener指数随时间推移逐渐上升，与Patrick指数变化趋势相同。第Ⅰ时期乔木Shannon-Wiener值显著低于其他3个时期，且其他3个时期间无显著差异；灌木在第Ⅲ，Ⅳ时期显著高于第Ⅰ时期；第Ⅲ，Ⅳ时期草本的Shannon-Wiener值差异显著。由公式可知，物种数越多，各物种之间个体分配越均匀，Shannon-Wiener值越大。然而，4个时期乔灌木的Pielou均匀度指数均未表现出显著差异（图2-C）。因此推断，随着时间推移，居住区绿地3种生活型的植物Shannon-Wiener多样性指数的变化主要是由物种数量增加引起的（图2-A，B）。

3 讨论

研究结果显示，随着时间的推移，居住区乔、灌、草多样性水平不断上升，尤其是2011年以后建成的居住区绿化植物种类丰富度高，乔、灌、草的比例日趋合理，绿地结构饱满、层次丰富。这与王红兵等[16]对上海居住区植物多样性的研究结论相一致。国内外的研究均已表明，随着公众对生活环境质量需求的提高，环境舒适度已成为影响房地产价格的重要因子[17-19]。在此驱动下，绿地景观逐渐成为房地产品质的重要标志甚至是品牌形象，构建层次丰富的多样化景观也就成为设计潮流。需要特别指出的是，2011年后新建住宅区的绿地中草本植物物种丰富度较以往大幅上升，这反映出景观设计上的一个新变化，即使用多样的草本地被进一步丰富植物群落的竖向景观[20]。通过上述分析可以清楚地看出，经济发展水平对居住区绿地植物多样性水平具有显著影响[21-22]，而景观设计理念的变化也会影响居住区绿地植物丰富度。

尽管乔灌木物种丰富度随着时间的不同都有不同程度增加，但是均匀度并未发生明显变化，国槐、胶东卫矛、毛白杨、香椿、花椒等数种植物在太原市居住区绿地中普遍使用，而绝大多数植物仅仅得到了零星使用。这一现象与石进朝等[23]2003年对北京市绿地植物多样性研究结论相一致。表明目前居住区绿化植物的选择中仍存在主要局限于少数乡土树种的问题[24]，其原因可能是由于乡土树种种质资源开发利用不足、苗源有限以及受此影响的种类选择上具有趋同性等。

本研究中，每个阶段选取的居住区数量相对较少，可能会影响文中建成时期与植物多样性关系的分析，研究结果只有一定的参考价值，需要后续更多的调查数据进一步说明。本研究仅分析了居住区建成时期与植物多样性的关系，而植物多样性与其他社会经济因素也有一定相关性[22，25-26]。居住区的建筑类型、容积率、家庭户数等前期的规划，会影响居住区中绿地的比例及布局，高容积率导致景观破碎化加剧，间接影响植物多样性水平[27]；开发商的投资、政府的决策等则影响居住绿地工程造价的高低，从而影响植物材料的选择及其植物景观的营造。

4 结论

通过对太原市居住区绿地植物多样性特征的调查表明，太原居住区绿地植物种类共计53科84属142种，乔木种数远大于灌木和草本，其占比约为4∶2∶1；15个居住区绿地植物种数平均为28种，小区间分布差异较大，仅有6个物种的频度大于60%，国槐和胶东卫矛为优势种；植物多样性与建设时期密切相关，随时间推移，乔灌草的Patrick，Shannon-Wiener和Pielou指数均呈递增趋势。

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