太原市道路绿地植物多样性特征研究

王献婧 ，王 蓉 ，刘艳荣，刘艳红，乔 琼，陈小平，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）

绿地是城市最为重要的绿色基础设施，因其在改善生态环境、优化景观风貌、维持生态系统功能及保育区域生物多样性等方面的重要价值而受到全世界研究人员的关注[1]。作为受到人类活动剧烈影响和控制的自然社会经济复合生态系统，城市生态系统的生物多样性水平在很大程度上依赖于城市管理者的决策和相应的行动，如城市规划[2]和城市生物多样性保护规划的编制[3]。因此，深入理解影响绿地植物多样性特征的因素将有助于使用规划、公众教育和政策等手段改善当前城市生物多样性保护所面临的严峻现状[4]。

道路绿地是城市绿地系统的重要组成部分。随着我国城市化进程的加快，作为城市骨架和交通命脉的城市道路建设需求旺盛，道路绿地也随之飞速发展。如截至2015年底，北京市城市道路绿地面积达到1.01亿m2，占城市绿地总面积的12.4%，其规模与居住区绿地面积相当[5]。尽管国内外学者对城市绿地植物多样性已经从多个角度开展了大量的研究并取得了丰富成果[6]，但大多数的研究多集中于公园绿地、居住区绿地以及森林等方面，关于道路绿地植物多样性的研究也集中于植物种类组成与群落结构[7-8]，对道路绿地植物多样性影响因子的研究十分缺乏。

研究表明，城市生物多样性分布格局受到城市经济、政策、文化等社会因素的强烈影响，如土地利用类型[9]、建成区密度和功能[10]、经济水平和受教育程度[11]等。然而，对全球75个城市生物多样性的Meta分析显示，斑块面积和廊道是影响生物多样性最重要的因素[12]。长期以来对自然生态系统生物群落物种多样性的研究也表明，面积对物种多样性具有显著影响[13]。那么，就城市道路绿地这一完全人工设计并建造的植物群落而言，植物多样性水平是否受到绿带面积的影响以及影响程度如何？

本研究以山西省会太原市为研究区，通过选取不同宽度绿带进行植物群落组成调查并分析其多样性特征，旨在为城市生物多样性保育提供一定的科学支撑。

1 研究内容与方法

1.1 研究区概况

山西省太原市位于北纬 37°47′，东经 112°33′，全境属暖温带大陆性季风气候，年均温10.2℃，年均降水量456.8 mm。截至2012年底，建成区绿化覆盖面积达到11 403 hm2，绿地率33.16%，人均公园绿地面积10.09 m2。绿化树种约有217种，其中，包括27个变种，20个栽培变种，14个变型，隶属于51科103属。其中，绿化树种中，常绿、落叶乔木分别有9，33种，灌木、藤本分别有36，7种。

1.2 样地调查

根据《城市道路工程设计规范（CJJ 37—2012）》，城市道路可分为快速路、主干路、次干路、支路4个等级。按这一标准，太原市区道路中有主干路54条、次干路96条、支路（有绿化带）200余条。根据《城市道路绿化规划与设计规范》，道路绿地率随红线宽度而确定，取值范围为20%～40%。这意味着，较高等级的道路一般具有更高的绿地率。由于太原市快速路除滨河东西路外，均采用高架和立交形式，横断面设计上没有设置绿化带，因此，调查未包含快速路。本研究选取108条道路（其中，主干路24条、次干路31条、支路53条），各级道路宽度及绿化带宽度如图1所示。主干路、次干路和支路绿化带宽度分别为11.02，5.42，2.87 m，不同等级道路之间绿化带宽度差异显著。

在所选取道路的分车绿带和行道树绿化带中进行样地调查，分别随机布设3条长度至少为20 m的样带（包含完整的一个标准段），群落学调查内容包括：乔木的名称、数量、胸径、高度和灌木的名称、数量、冠幅和高度。调查时间为2017年9月中旬至10月下旬。

1.3 数据分析

本研究中植物多样性测度指标及其计算方法如下。

式中，S表示物种数；N表示个体总数；Pi为种i（包含乔木种和灌木种）的重要值；相对多度是种i的个体数量与所有种的个体总量的比值；相对显著度是种i的胸径之和与所有种的胸径之和的比值；相对盖度是种i树冠投影面积之和与所有种树冠投影面积之和的比值；相对频度是种i出现样带次数占总样带的百分比。

所有数据均采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析，不同等级道路绿化带植物多样性指数的差异运用One-Way ANOVA进行分析，比较采用Turkey's-b多重比较进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 道路绿地植物组成特征

调查显示，太原市道路绿地植物共计47个种，属于24科33属。其中，乔木31种，分属于18科21属；灌木16种，分属于13科15属。在所有样方中出现频度和重要值前5位的乔木物种如表1所示。

表1 植物群落频度、重要值前5名的物种

由表1可知，国槐和大叶黄杨分别为乔灌木的优势种，重要值分别为0.554和0.848，其频度分别高达75%和86.5%。尽管西府海棠、紫叶李、银杏和油松的重要值排序靠前，但其重要值均小于0.1，丁香、榆叶梅、水栒子和女贞的重要值更是低于0.06。频度低于5%的乔灌木物种分别有21，15种，分别占乔灌木总物种数的67.7%和93.8%。就研究样地内物种数分布频度而言（图2），仅有1个物种的样方占全部样方数的39.81%，其物种主要为国槐；单个样方内最大物种数为10，仅占0.93%；包含5个以上物种的样方数占比为19.44%。以上反映出太原市道路绿地植物物种丰富度较低，个别物种占据主要优势的情况比较突出，且以单一物种进行绿化的街道居多。

2.2 不同等级道路绿地植物多样性特征

从图2可以看出，35.48%的次干路绿地由单一种物种组成，支路为60.38%，而主干路为0。相反地，由5种及以上乔灌木组成的道路绿地样带占主干路的样带比例为70.83%，而次干路和支路仅为9.68%和1.88%。这表明，主干路的绿地物种数量最为丰富，而次干路和支路绿地物种数量整体偏低，其中，支路多采用单一物种的行道树绿化模式，次干路则多以1～2个物种为主（64.52%）。

按照重要值排序，前5名的乔木和灌木树种如表2所示。从表2可以看出，各等级道路绿地中优势的乔灌木物种均为国槐（主干路0.5，次干路0.67，支路0.57）和大叶黄杨（主干路 0.89，次干路0.75，支路0.92）。然而，主干路中前5名的物种重要值差异明显较次干路和支路小，这表明主干路的绿化带中不仅物种数量多，而且各类树种的应用也更为均一。相反地，次干路和支路则存在过度使用单一物种的情况，同时支路中灌木应用较少且种类缺乏。各级道路绿化带中的优势树种相似度高，少数物种出现频率高，既导致城市道路绿地景观丰富度水平低下，而且不利于极端气候条件下城市植物的保存，还易于引发大规模病虫害的发生。

表2 不同等级道路重要值排前5名的乔灌木

对不同等级道路绿化带植物多样性指数进行计算，结果如图3所示。乔木和灌木的Shannon-Weiner指数（H）、Simpson指数（D）、Pielou均匀度指数（E）以及Margalef丰富度指数（R）均呈现随道路等级降低而下降。主干路绿化带中乔木的丰富度和均匀度等都显著高于次干路和支路，而次干路和支路之间无显著差异。与乔木不同的是，不同等级道路的灌木在丰富度、均匀度等4项指数方面呈现逐级下降，主干路与支路之间差异显著，但相邻2个等级道路之间无显著差异。

3 结论与讨论

本研究通过对太原市城市道路绿地的多样性调查分析，结果表明，太原市道路绿地植物种类共计24科33属47种，乔、灌木分别为31，16种，国槐和大叶黄杨为优势种。太原市道路绿地植物物种总体上丰富度较低，不同等级道路绿化带中物种数量差异显著，次干路和支路绿化多为1～2个物种，而主干路多为5个以上的物种。Shannon-Weiner指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数以及Margalef丰富度指数均随道路等级降低而依次递减。

研究结果表明，太原市不同等级道路的绿化带宽度差异显著，与此相一致的是植物多样性水平也表现为差异显著，城市道路等级越高，其植物多样性水平也越高。这与人们对自然生态系统物种-面积关系的研究结论相一致[13]，表明尽管城市道路绿地是一个完全由人工设计并建造的植物群落，但其物种多样性水平在相当大的程度上依然受到生境面积的限制。这一结果也进一步支持了孙儒泳等[14]的研究结论，表明城市植物多样性水平的维持和保护需要建立在保持一定数量的大型绿地斑块的基础之上。

本研究中，尽管主干路绿化带植物丰富度和均匀度均较高，但是整体上存在单一物种优势度高的现象，国槐和大叶黄杨的频度和重要值显著高于其他物种，次干路和支路尤甚。这与韦薇等[15]对南京市道路绿地植物多样性的研究结论相一致，表明目前城市道路绿化中还普遍存在物种单一的现象，这一问题的产生可能是由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[16]上的趋同性等所致，今后在增加物种种类[17]、丰富并优化种植模式等方面还需要政府管理部门加强政策引导。

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