长春市乡土园林地被植物物种组成与多样性分析

杨义波，陈 锐

（1. 长春大学园林学院，吉林 长春 130022；2. 长春市园林规划研究院，吉林 长春 130062）

乡土园林地被植物是指本地植物区系内能很好覆盖绿地表面，具有较强的生态适应能力和一定观赏价值，高度在100 cm 以内的低矮植物，主要包括草本、小灌木和藤本[1-2]。乡土园林地被植物具有生态适应性强、养护管理容易和品种丰富等特点，广泛应用必将产生良好的生态、经济和社会效益。目前，东北地区园林地被植物品种单一，外来种所占比例较大，造成养护管理困难、景观地方特色不鲜明和可持续性差等问题[3-5]，每年因地被植物品种选择不当造成的经济损失很大，而且我国正在开展的海绵城市建设和生态园林城市建设也急需大量乡土园林地被植物，所以开展乡土园林地被植物研究和推广应用意义重大。目前国内对乡土园林地被植物的研究主要集中在乡土地被植物资源调查[6-8]、乡土地被植物筛选与应用[9-11]和乡土地被植物生理生态特性测定几个方面[12-14]，对城市乡土园林地被植物多样性分析与排序未见报道。

长春市地处松辽平原腹地，有规划进行城市绿地建设始于20 世纪30 年代，现在还保留大量当时的园林植物群落，这些园林植物群落经过长期发育，孕育了丰富的乡土地被植物资源，充分研究和利用好这些乡土地被植物具有重要意义。本研究在对长春市乡土园林地被植物物种组成及其生长环境进行充分调查的基础上，对长春市不同类型绿地、不同类型园林植物群落的乡土地被植物多样性，以及乡土地被植物分布和环境因子的关系进行分析，以期为乡土地园林被植物应用和生态园林建设提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

长春位于43°05′ − 45°15′ N、124°18′ − 127°05′ E，属于温带大陆半湿润季风气候，年平均气温4.8 ℃，年降水量在522～615 mm，年日照总时数2 688 h。长春市地势平坦，海拔在250～350 m，主要土壤为黑土、草甸土和黑钙土。长春市是全国园林绿化先进城市，绿地率为36.5%，绿化覆盖率为41.5%，人均公园面积为11.6 m2，绿地总面积达180 km2。

1.2 样地设置

2018 年5 月 − 6 月对长春市园林地被植物分布情况进行全市范围踏查，根据踏查结果，把调查绿地分为公园绿地、广场绿地、道路绿地、学校绿地、工厂绿地和附属绿地六大类，每类绿地再根据树种组成，分为单纯针叶树群落、针叶树混交群落、单纯阔叶树群落、阔叶树混交群落和针阔叶树混交群落。调查样方设置遵循以下原则：覆盖所有绿地类型和园林植物群落类型；人为干扰强度低，乡土地被植物丰富；园林植物群落发育良好，营造时间在50 年以上。结合树种调查，在选取的园林植物群落内设20 m × 20 m 样地，每块样地内按对角线设4 个4 m × 4 m 样方进行地被植物调查，调查项目有种类、高度、密度、盖度、群落郁闭度[15-16]。盖度测定采用目测法，郁闭度采用树冠投影法测定，地被植物物种鉴别依据《中国长白山植物资源志》[17]和《吉林省植物志》[18]。同时选择有代表性样地采集土壤，进行土壤理化性质测定。本研究在34 个调查区设立了595 块样地2 380 块样方，具体如表1 所列。

1.3 数据分析

调查数据以样地为基本统计单位，然后按绿地类型、园林植物群落类型分别计算群落结构特征指标和多样性指数，具体方法如下：

式中：S 为样方内物种数，Pi为i 种地被植物相对重要值，Pi= Vi/V，V 为群落内所有地被植物重要值，Vi为群落内i 种地被植物重要值[17-18]。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 进行数据统计、重要值和多样性指数计算，利用SPSS 21.0 进行多样性指数统计分析，用CANOCO 5.0 进行多样性指数和环境因子RDA 排序分析。

2 结果与分析

2.1 长春市乡土园林地被植物物种组成

调查结果表明(表2)，长春市各类绿地共有乡土园林地被植物40 科83 属95 种。一年生草本31 种，占30.10%；多年生草本61 种，占59.22%；灌木8 种，占7.76%；藤本植物3 种，占2.91%。重要值排在前10 位的科分别为百合科(Liliaceae)、菊科(Cmpositae)、堇菜科(Violaceae)、禾本科(Gram ineae)、唇形科(Labiatae)、 苋 科 (Amaranthaceae)、 鸭 跖 草 科(Commelinaceae)、 罂 粟 科(Papaveraceae)、 石 竹 科(Caryophyllaceae)和酢浆草科(Oxalidaceae)，其重要值分别为31.93%、9.12%、7.36%、6.03%、4.15%、4.04%、3.22%、2.83%、2.74%和2.67%；紫萼玉簪(H. plantaginea)的重要值达24.66%，在各类绿地中占绝对优势。各类绿地优势种还有：公园绿地为紫花地丁(V.philippica)、萱草(H. fulva)、白屈菜(C. majus)、车前(P. asiatica)、 鸭 跖 草(C. communis)、 连 钱 草(G.longituba)、伏地委陵菜(P. supina)、抱茎苦荬菜(I.sonchifolium)、早开堇菜(V. prionantha)、披碱草(E.dahuricus)；广场绿地为萱草；道路绿地为萱草、马蔺(I. lactea var. chinensis)； 工 厂 绿 地 为 狗 尾 草(S.viridis)、苋菜(A. tricolor)、抱茎苦荬菜、紫花地丁；学校绿地为萱草、紫花地丁、苋菜、八宝景天(H.erythrostictum)、 刺 儿 菜(C. setosum)、 蒲 公 英(T.mongolicum)；庭院绿地为紫花地丁、萱草、铁苋菜(A. australis)、繁缕(S. media)、苋菜、独行菜(L.apetalum)。单种科有24 个，占总科数的60.0%，这说明长春市绿地环境具有较高的异质性。

表 1 调查地点和样方概况Table 1 General situation of the survey location and quadrats

表 2 长春市乡土园林地被植物种组成和重要值Table 2 Species composition and their importance values among native landscape cover plants in Changchun

续表 2(1)

续表 2(2)

2.2 长春市不同类型绿地乡土园林地被植物多样性

长春市不同类型绿地乡土园林地被植物多样性分析(图1)结果表明：Margalef 指数排序为公园绿地(2.67) ＞ 学校绿地(2.33) ＞ 附属绿地(2.26) ＞ 工厂绿地(2.09) ＞ 广场绿地(1.55) ＞ 道路绿地(1.49)；Shannon-W iener 指数排序为公园绿地(1.26) ＞ 学校绿地(1.23) ＞ 附属绿地(1.12) ＞ 工厂绿地(0.89) ＞ 道路绿地(0.69) ＞ 广场绿地(0.67)；Simpson 指数排序为学校绿地(0.65) ＞ 公园绿地(0.61) ＞ 附属绿地(0.59) ＞ 工厂绿地(0.50) ＞ 广场绿地(0.42) ＞ 道路绿地(0.34)。公园绿地和学校绿地具有较大空间尺度，受外界因素干扰较小，所以多样性指数高，道路绿地和广场绿地则相反[19-20]。Pielou 均匀度指数排序为道路绿地(0.94) ＞ 附属绿地(0.84) ＞ 学校绿地(0.84) ＞ 广场绿地(0.83) ＞ 公园绿地(0.75) ＞ 工厂绿地(0.72)。工厂各部分绿地受工厂经营、生产活动影响大，异质性高，故均匀度低。

2.3 长春市不同类型园林植物群落乡土园林地被植物多样性

长春市不同类型园林群落乡土地被植物多样性研究结果如图2 所示，Margalef 指数排序为针阔叶树混交群落(2.78) ＞ 阔叶树混交群落(2.15) ＞ 单纯阔叶树群落(1.82) ＞ 单纯针叶树群落(1.77) ＞ 针叶树混交群落(1.56)；Shannon-W iener 指数排序为针阔叶树混交群落(1.43) ＞ 阔叶树混交群落(1.02) ＞ 单纯针叶树群落(0.84) ＞ 单纯阔叶树群落(0.74) ＞ 针叶树混交群落(0.71)；Simpson 指数排序为针阔叶树混交群落(0.70) ＞ 阔叶树混交群落(0.57) ＞ 单纯针叶树群落(0.52) ＞ 针叶树混交群落(0.48) ＞ 单纯阔叶树群落(0.45)。针阔叶树混交群落生态位丰富，可为多种地被植物生长发育创造适宜营养空间[21]，因此多样性指数最高。Pielou 均匀度指数排序为针叶树混交群落(0.87) ＞ 单纯针叶树群落(0.85) ＞ 阔叶树混交群落(0.84) ＞ 针阔叶树混交群落(0.83) ＞ 单纯阔叶树群落(0.74)，东北地区针叶树少，针叶树群落环境单一，所以均匀度高，而阔叶树种类丰富，不同树种对环境影响差异大[22]，故均匀度低。

图 1 长春市不同类型绿地乡土园林地被植物多样性Figure 1 Diversity of native landscape cover plants in different types of green spaces in Changchun City

图 2 长春市不同类型园林植物群落乡土园林地被植物多样性Figure 2 Diversities of native landscape cover p lants in different types of communities in Changchun City

2.4 长春市乡土园林地被植物多样性排序

地被植物分布的空间异质性是环境因子综合作用的结果，本研究利用RDA 分析方法来探讨地被植物分布和环境因子的关系。响应变量设定为Margalef 指 数、Shannon-W iener 指 数、Simpson 指 数和Pielou 指数，解释变量为群落郁闭度(CD)、土壤容重(BD)、田间持水量(WC)、自然含水量(WN)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、pH、导电率(E)、有机质(SOM)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)。在RDA 排序图中，环境因子用箭头表示，箭头所处的象限表示排序轴与环境因子之间的正负相关性，箭头连线的长度越长，说明相关性越大。箭头连线和排序轴的夹角也代表环境因子与排序轴的相关性大小，夹角越小，相关性就越高，如果夹角大于90°，则这两者的相关关系为负相关[23]。从表3和图3 可以看出：第1 排序轴(Axis 1)解释了变量的42.22%，与环境的相关性为0.830，累计方差变异率为42.22%，累计物种–环境拟合变率为88.80%；第2 排序轴(Axis 2)解释了变量的3.76%，与环境的相关性为0.359，累计方差变异率为45.98%，累计物种–环境拟合变率为96.70%。Shannon-W iener 指数(H′)、Simpson 指数(D)和Margalef 指数(SR)与土壤全氮(AN)和有机质含量(SOM)呈显著正相关(P ＜ 0.05)；与群落郁闭度(CD)和土壤pH 呈显著负相关(P ＜0.05)。郁闭度对地被植物多样性的解释量最大，可达到35.7%，其次是全氮、pH 和有机质，分别可解释总变量的3.9%、3.4%和2.8%。

图 3 长春市乡土园林地被植物多样性排序Figure 3 The ordination of diversity of native landscape cover p lants in Changchun City

3 讨论

相比深圳市城区有乡土地被植物120 种[2]，宁波市建成区有乡土地被植物97 种[24]，齐齐哈尔主城区绿地有地被植物67 种[25]，长春市乡土园林地被植物物种比较丰富。由于地理环境不同，在优势科组成上差异较大，长春市绿地乡土地被植物以百合科占绝对优势，深圳市禾本科和菊科占优势，波市宁禾本科、鳞毛蕨科(Dryopteridaceae)和天南星科(Araceae)占优势，齐齐哈尔主城区绿地优势科为菊科、蔷薇科和百合科。长春市乡土灌木地被植物只有山楂叶悬钩子、金露梅、刺五加、兴安杜鹃和小叶女贞，乡土藤本植物仅有南蛇藤、地锦和山葡萄，这些资源远远不能满足生态型园林植物群落构建需求，长白山有丰富的灌木和藤本植物资源，今后应该加强引种驯化。李晓鹏等[3]对北京城市公园自生植物组成研究时也发现，林缘和路边自生植物具有较高多样性；钱瑭璜等[26]调查深圳市公园地被植物也发现，隐蔽条件下地被植物种类少，生长差。本研究RDA 分析结果表明，郁闭度是影响长春市园林地被植物多样性的主要因子，这与上述研究结果一致。Werner 等[27]对泛滥平原生境中草地植被对环境变化响应的研究表明，物种的组成和丰富度与土壤中磷酸盐的含量及土地肥力有关；李艳艳[28]对上海市郊区不同土地利用类型草本植物多样性研究表明，土壤坚实度和土壤盐分是春季和秋季影响草本群落多样性的主要环境因子。本研究表明，乡土地被植物多样性指数与物种丰富度与SOM 显著正相关(P ＜ 0.05)，与土壤容重和pH 显著负相关(P ＜0.05)，这与已有研究结果基本相同。道路绿地尺度小，环境较均匀，所以均匀度高，但其受外界干扰大，环境质量差，故物种丰富度与多样性低，而公园绿地与之正好相反，这与庄华蓉[15]对重庆市绿地分析结果基本一致。

表 3 长春市乡土园林地被植物多样性与环境因子RDA 分析Table 3 RDA analysis of the diversity of native landscape cover plants w ith environmental facts

耐阴地被植物和针叶树种群落地被植物选择一直是东北城市园林植物配置的难点问题，近30 年来，东北地区城市林下主要以冷季型草坪和紫萼玉簪进行地面覆盖，随着群落郁闭度的增加，因光照不足，草坪就会生长不良，甚至大量死亡，不但造成的经济损失很大，而且造成地表裸露。本次调查统计，紫萼玉簪的使用频率在长春市绿地已达28.44%。Galvin[29]指出，某一个物种使用频率超过10%，将会带来灾难性损失和病虫害暴发，所以大量使用紫萼玉簪不但景观单一，而且隐患很大。本研究结果表明，针叶树群落和郁闭度较大(＞ 0.7)的园林树木群落下，除紫萼玉簪之外，还有一些乡土地被植物可以正常生长发育，并可形成良好的地域性景观。如在郁闭度较大的针叶树种群落下，可以用兴安杜鹃、紫花地丁、二月兰和白屈菜等进行片状混合配置，这样就可以形成花色艳丽、层次丰富、特色鲜明的春季景观；秋季地锦和南蛇藤不仅可以观赏艳丽的果实，两者斑斓的叶色变化也可以形成层林尽染的美景。具体使用建议如表4 所列。

4 结论

长春市绿地共有乡土园林地被植物40 科83 属95 种，紫萼玉簪、萱草、紫花地丁、连钱草、鸭跖草、白屈菜、醡浆草、车前、铁苋菜和披碱草为优势种，这10 种的重要值占54.63%。乡土园林地被植物的分布在不同类型绿地和不同类型园林植物群落之间具有明显变化，公园绿地和针阔叶树种混交群落物种丰富，多样性指数高，道路绿地和针叶树种混交群落物种均匀度较高。乡土园林地被植物Margalef指数、Shannon-W iener 指数和Simpson 指数与土壤全氮和有机质含量显著正相关(P ＜ 0.05)，与群落郁闭度和土壤pH 显著负相关(P ＜ 0.05)。

表 4 长春市乡土园林地被植物应用Table 4 App lication of the native landscape cover plants in Changchun