北京城市副中心公园绿地植物多样性特征

段敏杰，丛日晨，王月容，王 行，谢军飞，王 茜

(北京市园林科学研究院，园林绿地生态功能评价与调控技术北京市重点实验室，北京 100102)

城市植物多样性是城市可持续发展的基础，也是检验和评价城市环境质量的重要指标，与城市绿地建设关系密切，对于维持城市生态环境平衡与稳定也具有重要作用[1-2]。国内外学者针对城市植物多样性已经展开了大量研究，包括城市化对植物多样性的影响[3-4]、不同类型城市绿地植物多样性分析[5]、城市植物多样性调查[6-7]等。城市公园绿地不仅发挥着改善城市生态环境的重要功能，而且是园林植物多样性保护和利用的重要基地[8-9]。北京城市副中心建设是千年大计、国家大事，是疏解非首都功能、推动京津冀协同发展的一项重大举措。在当前环境下，城市副中心的公园绿地建设与功能提升变得尤为重要。因此，对北京城市副中心不同公园绿地的典型植物群落进行抽样调查，统计植物物种组成及其重要值，分析公园绿地的生态优势度、物种丰富度指数和多样性指数，为城市副中心公园绿地建设，适应新定位新需求提供理论依据。

北京城市副中心位于北京市东南部、京杭大运河北端，是京津冀区域生态建设统筹协调的关键区域，西至与朝阳区之间的规划绿化隔离带，东至规划东部发展带联络线，北至潞苑北大街，南至京哈高速公路，东西宽约12 km，南北长约13 km，总用地面积为155 km2。北京市通州区区域地理坐标39°36'～40°02'N，116°32'～116°56'E，东西宽36.5 km，南北长48 km，面积906 km2。副中心生态格局区位关键，全区地处永定河、潮白河洪冲积平原，地势平坦，自西北向东南倾斜，海拔最高点27.6 m，最低点仅8.2 m。土质多为潮黄土、两合土、沙壤土。气候属暖温带大陆性半湿润季风气候区，受冬、夏季风影响，形成春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季天高气爽、冬季寒冷干燥的气候特征。年平均温度11.3 ℃，降水620 mm左右。

1 研究方法

1.1 公园绿地概况

于2018年8至9月，在对北京城市副中心公园绿地全面踏查的基础上，分别选取不同类型的公园绿地，包括综合公园型、社区公园型、专类公园型等，最终确定大运河森林公园、减和公园、运河公园3个不同公园绿地进行植物种类、植物结构以及植物多样性的研究。大运河森林公园为中国AAAA级风景区，总建设面积约713 hm2，公园依傍大运河而建，分南北两区，公园内运河全长约8.6 km，其中水面面积约166 hm2，绿化面积约546 hm2，于2009年4月开工建设，2011年4月开园。减和公园属于北京市老旧公园改造提升工程之一，以自然生态为主题的植物文化造景，突出植物景观，以林为主，于2015年5月开园。运河公园是在运河文化广场、生态公园和运河奥体公园基础上扩建改造，整合而成的大型绿色生态公园，于2007年5月开园。

1.2 样地设置与调查

分别记录各个公园绿地园林植物种类，并选取有代表性的植物群落布设样地进行调查。采用典型取样方法，依据北京人工植物群落特点，在绿地内设置20 m×20 m的方形样地，共计70个样地，其中大运河森林公园40个，运河公园15个，减和公园15个。按照相邻格子样方法，将样地分成4个10 m×10 m的样方调查乔木层；在标准样地内以梅花形分别设置5个2 m×2 m和5个1 m×1 m的小样方，分别调查灌木层和草本层；共计乔木样方280个，灌木样方350个，草本样方350个。记录样地面积、位置、周围环境、群落结构以及各层片的高度、盖度等；乔木层进行每木调查，记录种名、高度、冠幅、胸径等；灌木层与草本层记录植物种类、多度、高度、盖度等。

1.3 数据处理与分析

公园绿地中乔木层、灌木层和草本层植物的物种多样性指数，采用Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数进行分析，其计算公式如下[10-12]。

Margalef丰富度指数：DM= (S-1)/lnN。Simpson多样性指数：D= 1-ΣPi2。Shannon-Wiener多样性指数：H= -ΣPilnPi。Pielou均匀度指数：E= (-ΣPilnPi)/lnS。式中，S是调查样方内所有物种种类的数量，N是调查样方内所有物种的数量，Pi=Ni/N，Ni为第i种物种个体数，i=1，2，3，…S，N为个体总数。

用Excel对数据进行整理与分析，并对各样地内所采样方数据进行均值换算。

2 结果与分析

2.1 不同公园绿地植物物种组成

通州大运河森林公园是通州特有的运河生态天然大氧吧。实地调查统计结果为，大运河森林公园主要植物群落物种共48科73属108种，其中乔木16科26属31种，灌木10科18属20种，草本29科53属57种。大运河森林公园调查样地乔木层中常绿乔木主要以油松(Pinustabulaeformis)、圆柏(Sabinachinensis)、白皮松(P.bungeana)、侧柏(Platycladusorientalis)为主，落叶乔木主要以旱柳(Salixmatsudana)、白蜡(Fraxinuschinensis)、毛白杨(Populustomentosa)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、银杏(Ginkgobiloba)、元宝枫(Acertruncatum)、国槐(Sophorajaponica)、臭椿(Ailanthusaltissima)等植物为主，灌木层中落叶灌木主要以西府海棠(Malusmicromalus)、榆叶梅(Amygdalustriloba)、金银木(Loniceramaackii)、金枝国槐(S.japonica'Winter Gold')、碧桃(Prunuspersicavar.duplex)、连翘(Forsythiasuspensa)、丁香(Syringaoblata)、棣棠(Kerriajaponica)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、木槿(Hibiscussyriacus)、红瑞木(Cornusalba)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)、山桃(Prunusdavidiana)等为主，常绿灌木主要以大叶黄杨(Buxusmegistophylla)、沙地柏(S.vulgaris)为主，草本层以麦冬(Ophiopogonjaponicus)、早熟禾(Poaannua)、荩草(Arthraxonhispidus)、鸢尾(Iristectorum)、涝峪苔草(Carexgiraldiana)、萱草(Hemerocallisfulva)、狗尾草(Setariaviridis)等为主。

减河公园是以自然生态为主题的植物文化造景，突出植物景观，以林为主，追求环境生态效益，同时体现简洁、现代、有创意的景观文化。公园主要植物群落物种共26科44属55种，其中乔木10科17属22种，灌木10科19属22种，草本8科10属11种。减和公园调查样地中，常绿乔木主要以白皮松、油松、华山松(P.armandii)为主，落叶乔木主要以国槐、栾树、垂柳(S.babylonica)、银杏、白蜡、旱柳等植物为主，灌木层中落叶灌木主要以金银木、西府海棠、丁香、棣棠、欧洲荚蒾(Viburnumopulus)、紫叶李(P.Cerasifera)、天目琼花(Viburnumopulusvar.calvescensf.calvescens)、锦带花(Weigelaflorida)、连翘等为主，常绿灌木主要以大叶黄杨、沙地柏为主，草本层以早熟禾、鸢尾、麦冬、涝峪苔草、玉簪(Hostaplantaginea)、萱草、马蔺(Irislactea)等为主。

通州运河公园是在运河文化广场、运河奥体公园、生态公园基础上扩建改造，整合而成的大型绿色生态公园，是集休闲娱乐教育，体育竞技健身、水上游乐观光为一体的综合性场所。经实地调查分析，公园主要植物群落物种共26科41属54种，其中乔木12科16属20种，灌木14科14属18种，草本14科16属16种。运河公园调查样地中常绿乔木主要以白皮松、油松等植物为主，落叶乔木主要以白蜡、国槐、垂柳、旱柳、悬铃木(Platanusacerifolia)、银杏、栾树、白玉兰(Magnoliadenudata)等植物为主，落叶灌木以西府海棠、迎春(Jasminumnudiflorum)、榆叶梅、金银木、碧桃、紫叶李、紫叶矮樱(Prunus×cistena)、紫薇等为主，常绿灌木主要为大叶黄杨和沙地柏，草本层以鸢尾、麦冬、早熟禾、涝峪苔草、萱草、八宝景天(Hylotelephiumerythrostictum)、玉簪等为主。

2.2 不同公园绿地物种应用频度

不同公园绿地物种应用频度较高(频度>12%)的乔木植物物种如表1所示，整体体现出本地树种应用比较广泛。从表中可以看出，大运河森林公园31种乔木在40个植物群落中的出现频率最高的乔木是油松，频度达到54.17%；出现频率较高的还有旱柳、白蜡，频度均为33.33%，其他如圆柏、毛白杨、栾树、银杏、山桃、紫叶李等，出现频度都在20%以上，这些都是北京地区常用的园林绿化乔木树种。对减河公园22种乔木在15个植物群落中的出现频率进行分析得出应用频率最高的乔木是国槐，频度达到66.67%；出现频率相对较高的还有栾树和垂柳，频度均为33.33%，其他如油松、银杏、白皮松、白蜡、紫叶李、元宝枫、旱柳，出现频度都在15%以上。通过对运河公园20种乔木在15个植物群落中的出现频率的统计得出，出现频率最高的乔木是白蜡，频度达到63.64%；出现频率相对较高的还有桑树(Morusalba)，频度为36.36%，其他如油松、银杏、垂柳、白皮松、国槐、悬铃木、栾树、白玉兰等，出现频度也都在15%以上。

不同公园绿地物种应用频度较高(频度>5%)的灌木物种如表2所示，大运河森林公园20种灌木在40个植物群落中的出现频率最高的灌木种是金银木，频度达到23.86%，出现频率较高的还有丁香和碧桃，频度分别为14.77%和12.50%，其他如榆叶梅、金枝国槐、西府海棠、木槿等应用频度均小于10%；减河公园应用频度最高的灌木也是金银木，频度为17.54%，其次为丁香和连翘，频度分别为15.79%和10.53%，其他如天目琼花、榆叶梅、西府海棠、棣棠等相对较低；运河公园应用频度最高的灌木是西府海棠，频度为16.22%，其次为大叶黄杨、紫薇、迎春、锦带花、金银木、石榴(Punicagranatum)、沙地柏、金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)等。

表1 不同公园绿地乔木层主要物种应用频度Tab.1 The application frequency main species in tree layer in different park green spaces

表2 不同公园绿地灌木层主要物种应用频度Tab.2 The application frequency of main species in shrub layer in different park green spaces

不同公园绿地草本层主要物种应用频度(频度>5%)如表3所示，其中，大运河森林公园草本层主要以杂草类为主，出现频率最高的物种是牛筋草，频度达到35.83%，出现频率较高的还有黄鹌菜(Youngiajaponica)、狗尾草和诸葛菜(Orychophragmusviolaceus)，频度分别为21.67%、17.50%和15.00%，其他如麦冬、鸢尾、早熟禾、涝峪苔草、三叶草(OxalisMedicagoTrifolium)、马蔺等出现频度相对较低；减河公园应用频度最高的草本是早熟禾，频度为43.10%，其次为玉簪、马齿苋(Portulacaoleracea)、牛筋草(Eleusineindica)，频度分别为24.14%、15.52%和13.79%，而马蔺、马唐(Digitariasanguinalis)、藜(Chenopodiumalbum)、狗尾草等相对较低；运河公园应用频度最高的草本也是早熟禾，频度为41.18%，其次为鸢尾，频度为21.57%，酢浆草(O.corniculata)、麦冬、玉簪、石竹(Dianthuschinensis)、马唐等应用频度均小于10%。

表3 不同公园绿地草本层主要物种应用频度Tab.3 The application frequency of main species in herb layer in different park green spaces

2.3 不同公园绿地植物物种多样性指数

乔木层、灌木层和草本层的Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数，结果如图1所示。物种丰富度是一个群落或生境中物种数目的多少，数值越大说明物种丰富度越高。通过对不同公园绿地中乔木层、灌木层和草本层的Margalef丰富度指数的计算得出(图1)，3个公园均表现出草本层Margalef丰富度指数相对较高的趋势，其中大运河森林公园草本层丰富度指数远远高于其他公园。大运河森林公园与减河公园物种丰富度指数整体均从大到小依次呈现出草本层，乔木层，灌木层的趋势，而运河公园表现出大小依次为草本层，灌木层，乔木层。

物种多样性指数是衡量群落稳定性和健康性的重要指标，物种多样性指数越低，其植物群落抵抗外界环境压力的能力也是很低[10]。从图1中的结果可以看出大运河森林公园Simpson指数表现为草本层(0.62)，乔木层(0.49)，灌木层(0.29)，这说明草本层的生物多样性最丰富；Shannnon-Wiener多样性指数表现为草本层(1.28)，乔木层(0.83)，灌木层(0.45)，表现出与Simpson指数相同的趋势。减河公园Simpson指数表现为乔木层(0.56)，草本层(0.41)，灌木层(0.27)，这说明乔木层的生物多样性最丰富；Shannnon-Wiener多样性指数表现为乔木层(1.04)，草本层(0.76)，灌木层(0.49)，表现出来的结果与Simpson指数相同。运河公园Simpson指数表现为乔木层(0.61)，草本层(0.39)，灌木层(0.32)，这说明乔木层的生物多样性最丰富；Shannnon-Wiener多样性指数表现为乔木层(1.13)，草本层(0.72)，灌木层(0.63)，趋势与Simpson指数相同。通过对物种多样性指数分析可知，大运河森林公园草本层与乔木层的物种多样性远远高于灌木层，而减河公园与运河公园乔木层物种多样性远远高于草本层与灌木层。

从图1中还可以看出，通州大运河森林公园物种均匀度指数表现为乔木层(0.28)，草本层(0.27)，灌木层(0.17)，这表明乔木层与草本层的植物分布相对比较均匀，而灌木层植物的分布相对较不均匀。减河公园物种均匀度指数表现为乔木层(0.39)，灌木层(0.17)，草本层(0.15)，这表明乔木层的植物分布较均匀，而灌木层植物与草本层的分布相对较不均匀。运河公园物种均匀度指数表现出与减河公园相对一致的趋势，即为乔木层(0.46)，灌木层(0.16)，草本层(0.15)，这表明乔木层的植物分布相比灌木层与草本层较为均匀。

3 讨论与结论

1)本次调查共记录大运河森林公园植物48科73属108种，减河公园植物26科44属55种，运河公园植物26科41属54种，大运河森林公园植物物种组成相比减和公园和运河公园较为丰富，结构相对复杂，生态服务功能较强，公园绿地应用物种绝大多数为乡土植物。

2)对物种多样性指数分析可知，大运河森林公园草本层与乔木层的物种多样性远远高于灌木层，而减河公园与运河公园乔木层物种多样性远远高于草本层与灌木层，这与刘瑞雪等[11]对武汉城市公园物种多样性研究结论相似，说明在公园绿地建设中灌木层植物仍相对较少。大运河森林公园草本层具有较高的物种丰富度、多样性和均匀度，减河公园与运河公园乔木层有相对较高的多样性指数与均匀度指数。研究也发现，为了达到景观效果的统一整齐，公园绿地在精细化养护过程中，草本层中除一种植物作为优势种外，其他野生地被多被当作杂草拔除，进一步造成草本层多样性降低。整体考虑需在满足物种生态习性的基础上，进一步在乔木层和草本层中增加观赏价值较高的乡土植物种类，同时充分利用空间，因地制宜地补充灌木层植物，以期在面积有限的公园绿地中更好地发挥植物群落生态功能。

3)城市公园植物群落区别于自然植物群落，是为了达到特定观赏效果而人为配置植物种类及数量，这基本决定了植物群落物种多样性特征差异。在植物生长过程中，植物物种之间存在着以水、光、养分和空间资源为核心的相互竞争，再加上其他因素，如修剪、养护管理等的影响，造成了竞争性强的物种长势良好，数量增加，而竞争性弱的物种长势相对较差，数量逐渐减少甚至消失[11]，这些原因共同影响了城市公园植物群落的物种多样性特征。

城市公园绿地是城市生态系统的重要组成部分，构建物种丰富、层次复杂、结构稳定的近自然植物群落能够增强群落稳定性，进而提高绿地生态效益。调查中还发现，虽然北京城市副中心公园植物群落配置模式越来越多地模仿近自然植物群落生长模式，逐渐向复层结构发展，然而灌木层植物物种应用比例仍相对较少，灌木层缺失或植物种类单一成为植物群落构建领域的普遍问题，植物群落垂直空间利用不充分，造成植物群落结构虽然结构丰富但整体生态效益和美学景观效果不足。为解决上述问题，在今后北京城市副中心公园绿地建设中，应进一步加大灌木层植物应用，构建物种丰富、结构复杂、稳定的植物群落；另外，应增强对乡土地被植物的应用，重视野花组合和缀花草地，实现公园绿地整体生态效益的综合提升。