菏泽市曹州牡丹园植物物种多样性研究

陈 强，张玉林，李桂荣,2，*，韩蕙琳，张 鹏

(1. 山东建筑大学 风景园林研究中心; 2.山东建筑大学 土木工程学院，济南 250101)

生物多样性保护的实质是对人居环境健康发展的保护，是城市生态系统可持续性发展必不可少的前提,而植物多样性作为生物多样性的重要组成部分,被普遍认为是改善城市生态环境、塑造城市特色景观的重要基础[1-2]；其高低程度是城市生态系统发展在健康度、丰富度、完整度、稳定度、协调度以及可持续度等方面能力强弱的重要决定因素之一[3]。而植物群落作为城市生态系统的基本组成单位，是改善城市生态环境、维护城市生态系统稳定的基础，构建合理且科学的植物群落结构，能使城市绿地系统稳定、高效地发挥其改善、美化城市环境的功能[4]。城市绿地作为植物群落物种多样性的承载者，目前已有众多学者对国内外各类绿地进行了植物多样性相关研究，如土耳其的大学校园[5]、印度拉贾斯坦邦草原[6]、印度班加罗尔贫民窟[7]、伊朗吉兰布加国家公园[8]、中欧斯洛伐克布拉迪斯拉发城市绿地[9]等地以及国内的海口[10]、郑州[11-12]、武汉[13]、上海[14]、太原[16]、杭州[17-18]、长春[19]、西宁[20]等市的相关绿地。但针对菏泽市城市绿地植物群落物种多样性的调查研究很少，多局限于景观分析、物种调研等方面[21-24]。公园绿地作为城市绿地的重要组成部分，是城市生物多样性最为丰富之所在[25]。现以菏泽市国家AAAA级旅游景区曹州牡丹园为例，统计、分析其植物群落物种多样性现状，以期为今后的菏泽市公园绿地植物群落景观营建、改造及植物多样性保护、提升提供理论依据。

1 研究区概况

菏泽古称曹州，地处黄河下游、山东省西南部，地理坐标位置为34°39′～35°52′N，114°45′～116°25′E，地势东北低而西南高，地貌主要为平原、低山残丘以及积水洼地，土壤主要为潮土类[26]，暖温带季风型大陆性气候，四季分明，年均降水量655 mm，年均气温13.5～13.9 ℃。曹州牡丹园建于1982年，国家AAAA级旅游景区，位于菏泽市牡丹区东北部，西临牡丹北路，东接人民路，南临长城路，北至G221国道，总面积为106 hm2，园内植物繁茂，是集游、赏、学、研为一体的城市化牡丹主题公园[27-28]。

2 研究方法

2.1 调查方法

2019年8-9月在对公园全面踏查基础上,选择具有代表性且生态系统较为稳定的植物群落为研究对象(样地), 共设43个10 m×10 m(或狭长样地选取20 m×5 m)的标准样方, 观察、测定、记录乔木的(胸径≥3 cm)种名、胸径、株数、树高等, 灌木植物 (包括胸径<3 cm的乔木幼苗) 的种名、 株数、株高、盖度等,草本植物的种名、株数(丛数)、盖度、高度等。

2.2 植物重要值及多样性指数计算方法

根据雷金睿等[2]的方法，分别计算乔木层、灌木层、地被层植物的重要值；参考张宜芹[29]的方法，分别计算各层植物物种丰富度指数S、Gleason指数t、Margalef指数R、优势度指数Simpson指数D、Shannon-Wiener指数H′、Pielou均匀度指数Jsw等指标值。

3 结果与分析

3.1 牡丹园植物科、属、种数量与组成

从表1看出，牡丹园样地内共有维管束植物81种，隶属于36科66属，其中裸子植物有3科6属10种,被子植物有31科52属63种，蕨类等植物2科8属8种，物种数分别占公园应用植物总数的12.34%、77.78%和9.88%。

表1 公园植物科、属、种概况

注：合计中重复科、属不予统计。

表2 公园植物科属种的大小顺序表

表1、表2显示，乔木共包含25科37属43种，灌木共包含10科17属21种，草本共包含10科17属17种；公园植物配置以落叶植物为主，落叶植物65种，常绿植物16种(乔木10种、灌木6种)，常绿落叶植物之比为1∶4.06；常绿植物种植较少，而常绿植物对植物群落的季相影响极大，尤其在冬季。冬季景观整体较为萧条，色彩也较为单调，而乔木树种作为整个植物群落景观的骨干，应注意适量提升常绿乔木树种的应用比例，进而丰富冬季季相景观效果。

表3 牡丹园植物优势科的属、种数量

由表2、表3可知，牡丹园植物种类主要集中于蔷薇科(10属13种)、禾本科(7属7种)、豆科(5属6种)、木犀科(4属6种)、松科(3属4种)以及柏科(2属5种)，这6科植物约占公园植物总属、种数的46.97%与50.62%，优势科明显，但在科的组成上仍是以单种科为主体，约占55.56%。

3.2 牡丹园植物应用的频度

在调查的43个样方中，各种植物出现的频数不同，反映了各种植物在曹州牡丹园分布的均匀程度差异。表4显示，公园乔木层、灌木层植物应用频数差异以排序前3的植物较为明显，其中乔木层紫叶李(14次)、银杏(10次)应用频数最高；在应用频数排序前6的植物中，常绿植物仅有雪松且其应用频数较高(8次)，表明雪松在曹州牡丹园绿地受到青睐；灌木层植物应用频数以红叶石楠(17次)、牡丹(13次)为最高，牡丹频数较高与牡丹园公园主题吻合；此外，小乔木紫薇、金银木分别排第3与第6，以灌木状景观呈现，景观效果较好。地被层植物应用频数差异较小，下降缓慢，最高者是狗牙根与黑麦草，均为7次。总之，排序前6的植物以地被层植物差异最小，较为均匀，乔木层与灌木层应用频数差异较大，尤其是灌木层第1与第6的差别达13次之高。

表4 牡丹园植物出现频度排序

排序前6的各层植物应用频数之和所占本层植物总频数的比例，乔木层为45.28%、灌木层为62.50%、地被层为68.63%，乔木层接近乔木层总频数(106次)的一半，灌木层和地被层分别超过灌木层总频数(80次)、地被层总频数(51次)的一半，表明菏泽市曹州牡丹园各层排序前6的植物具有较高的优势度；同层中单个种类出现频度较高，表明该层整体均匀度不高，牡丹园植物群落各层均匀程度总体表现为乔木层>灌木层>地被层。

3.3 牡丹园不同植物重要值分析

表5显示，牡丹园植物重要值排序，乔木层以排序前2者差异最为明显，其后差异则较小，重要值排序前3的植物分别为紫叶李、银杏与雪松，与频数分布排序前3的植物种类一样；灌木层植物重要值以排序第2～5者差异较大，其中红叶石楠、牡丹的重要值最高，且差异较小，与灌木层频数分布排序前2的植物种类相同；地被层植物不同种类之间重要值差异较小，随排序下降缓慢，排序前2的植物分别为匍匐剪股颖、香附子，与地被层频数分布排序前2的植物种类完全不同，但重要值排序前6的植物种类与频数分布排序前6者完全相同，表明排序前6的植物应用差异较小。

表5 乔木层、灌木层、地被层植物重要值排序

综上，牡丹园植物重要值排序与频数应用排序前6的植物基本相同，尤其是地被层，植物种类完全一样；就排序前6的各层植物重要值之和，乔木层为51.87%，灌木层69.04%，地被层67.46%，均超过50%，公园排序前6的植物优势度较为明显。

3.4 牡丹园植物多样性分析

由表6可知，牡丹园物种丰富度指数S、Gleason 指数t、Margalef指数R均为乔木层>灌木层>地被层，表明牡丹园植物群落以乔木层植物最为丰富，灌木层次之，地被层植物种类最少，可有针对性地丰富灌木层、地被层植物种类，提升植物群落的复杂程度、稳定性及景观丰富度。物种多样性总数Simpson指数D、Shannon-Wiener指数H′也均表现为乔木层>灌木层>地被层，表明乔木层植物多样性更为丰富，灌木层次之，地被层最为单一、景观效果也较为单调。Pielou均匀度指数Jsw乔木层>灌木层>地被层，表明牡丹乔木层物种的个体分布最为均匀，即优势种绝对优势不明显，灌木层次之，地被层均匀程度最低，这与物种丰富度有关，地被层植物种类共计仅17种，物种丰富度较低，应注意提高其种类丰富度。

表6 曹州牡丹园乔、灌、草的植物多样性指数

4 结论与讨论

菏泽市曹州牡丹园中应用植物种类共计36科66属81种，其中乔木43种、 灌木21种、草本17种，科、属、种数量远低于武汉中山公园的64科114属184种[13]，与菏泽市植物共120多科、900余种[30]相差更远，总之，菏泽市曹州牡丹园植物群落应用物种丰富度较低，应注意提高植物群落物种丰富度和复层植物群落的数量、质量，进而提升植物群落的稳定性。

牡丹园物种丰富度指数S、Gleason指数t、Margalef指数R均为乔木层>灌木层>地被层，即乔木层物种丰富度最高，灌木层次之，地被层最低且仅有17种，与菏泽市可用地被植物97种[23]相去甚远，与太原市综合公园植物丰富度指数排序一致[16]；应注意有针对性地提升牡丹园植物群落景观层次和各层植物多样性，进而提高群落稳定性，丰富公园植物景观效果。多样性Simpson指数D、Shannon-Wiener指数H，也均为乔木层>灌木层>地被层，与北京市道路绿地植物多样性特征[31]一致，主要是由于改造后的牡丹园在植物景观配置上，注重强调乔木层的骨干作用及其景观效果，致使其植物种类往往超过灌木层、地被层；乔木层、灌木层的多样性指数差异较小，主要是因为牡丹园以牡丹为主题，灌木类植物牡丹的专类栽植较多；地被层植物多样性指数最低，主要是由于地被层可供应用的优良草本植物种类(品种)较少，仅有草地早熟禾、沿阶草、结缕草等极少数种类，且随着园林绿化的精细化管理，野生杂草基本被清除，致使地被层植物总多样性大大降低。均匀度指数Jsw也表现为乔木层>灌木层>地被层，与石家庄市公园绿地一致[25]，主要因为牡丹园整个植物配置基本全由人为规划设计，乔木类植物高大且品种丰富、景观效果多变，为突出其在整个植物群落中的背景(基调)特点，其设计分布相对较为均匀，乔木层均匀程度就高于灌木层、地被层;地被层植物均匀度最低，主要是因为过分追求整齐、统一的景观效果，往往将少数几种植物作为绝对优势种设计种植，并将野生杂草剔除。总之应注重提升灌木层、地被层植物种类应用，增强蒲公英、紫花地丁等乡土地被植物应用，构建复杂而稳定的植物群落，追求自然且具有乡土特色的景观面貌。