城市公園與森林公園植物群落物種多樣性差異及影響因素的研究

胡喬森 ，郭 麗 ，趙 輝

（1.塞罕壩機械林場，河北 圍場 068466；2.河北省森林公安局木蘭分局，河北 圍場 068400）

城市公園與森林公園在人類的生活中扮演著非常重要的生態角色，但很多人對兩者的生態功能和生態地位上的差異只具有感官上的認知，其植物群落的生態特征及差異性鮮有研究。眾所周知，生物多樣性是生物及其與環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的總和[1]。物種多樣性是生物多樣性的三大基本內容之一，它包括兩層基本含義：一是物種的豐富度。二是種的均勻度。城市生物多樣性是城市環境中重要組成部分，更是城市環境、經濟可持續發展的資源保障[2]。近年來，由于人類活動的頻繁，人為因素的干擾對兩種不同生境的公園也產生了一定的影響。因此，本文以北京海淀公園和八達嶺森林公園為例，初步分析了兩種不同生境下植物群落的主要生態學特征，探討了城市公園物種多樣性的影響因素，以期增加人們對自身生活的自然環境的了解，并為城市園林設計規劃提供參考依據。

1 研究地區概況

海淀公園和八達嶺森林公園皆屬北京市的管轄范圍內，在經緯度上相差不大，同屬北溫帶氣候帶，為華北大陸性季風氣候。春季干旱多風，夏季炎熱多雨，與植物生長季節相適應，冬季寒冷干燥，春秋短促。但由于兩者的地形特點及土壤的不同，直接影響了其植被分布狀況。海淀公園主要植物以觀賞的園林植物為主，物種較單一，而八達嶺森林公園由于山體的垂直地帶性差異顯著，使得不同海拔高度的水熱差異性較大。其土壤在海拔800～1500m以上陽坡山地和海拔500～800m以上陰坡山地分布棕壤，在800m以下的陽坡山地和500m以下的低山丘陵為褐土。森林群落以遼東山杏，側柏、檞櫟、油松等樹種為主，雜有白楊、洋槐、圓柏、山桃、楊樹、桑、山杏、黃櫨、榆樹、大葉白蠟、元寶楓等；伴生的灌木和小喬木主要以三裂繡線菊、雀兒舌頭等為主，藤本有南蛇藤、葎葉蛇葡萄、穿山龍等；草本主要是大油芒等禾本科和藁類等菊科植物為主，共計94科，539種。

2 研究方法及內容

2.1 研究方法

對群落中種的多樣性通常用種的豐富度，種的均勻度和種的多樣性來表達。計算多樣性指數的方法很多，最普遍的是辛普森（Simpson）指數和香農—威納（Shannon—Weiner）指數。辛普森指數公式如下：香農—威納指數公式如下

其中：D是多樣性指數，S是種的總數，Pi是樣本中屬于i種所占的比例數。H′是指數值，S是種的總數，Pi是樣本中屬于i種所占的比例數。log2Pi是該比例以2為底的對數。

海淀公園的調查，按照城市綠地群落類型劃分標準，尋找4種類型進行調查，包括喬木、喬灌、喬草和喬灌草類型，在調查當中只選取5個具有代表性的群落類型進行調查，僅樣地的調查就能涵蓋園內的大部分植物，所以在一定程度上反應整個公園的物種分布和多樣性情況。

八達嶺森林公園的調查，采取了點四分法（50點）、最小群落面積調查法等調查方法，并對八達嶺森林公園林下植物進行了30個隨機樣方調查。八達嶺森林公園植物群落調查隨機選取的樣方涵蓋范圍較廣且涉及不同層次的植被，因此能很好的反應這個地區的物種分布多樣性情況和群落中物種分布的廣度。

2.2 研究內容

海淀公園以平地為主地形起伏不大，園內主要以褐土為主且土壤較緊實腐殖質少，主要植物有千頭椿、合歡、洋白蠟、銀杏、柿樹、柳樹、國槐、側柏、油松、連翹、金銀木、白三葉、抱莖苦菜、大油芒、灰菜、伏地菜等。實地調查各群落類型樣方喬木層樹種統計如表1。

表1 海淀公園喬木型樹種統計

Simpson指數是表示群落優勢度的統計量，值越小表明群落的優勢種越明顯，則群落種類成分越單一。由數據可以看出海淀公園喬木的多樣性指數大部分比較低，說明公園內各群落的喬木優勢樹種非常明顯，種類成分很單一，從物種的數目就能看出，群落內最多喬木種類也僅有4種，且每個群落類型中的種類還有所不同，同一種在不同的群落中的優勢不同，如油松在喬灌類型中有18棵，是優勢樹種，而在喬草類型中只有1棵，為非優勢樹種，差異很大。這里只有喬灌草類型的多樣性指數較大，各種樹相差不大，均勻度較好。

Shannon—Weiner指數中的H為信息量，信息量越大，未確定性越大，因而多樣性越高[3]。海淀公園各群落的喬木信息量都比較小，樹種成分比較確定，多樣性較低，其均勻度也較低。整理數據可得各群落類型喬木層生物多樣性指數見表2。

表2 海淀公園各群落類型喬木層生物多樣性指數

海淀公園的規劃主要依據觀賞性和樹種適應性，基本由人工種植和維護，為了保證其觀賞性，植被基本按照規劃種植，很少考慮到生物多樣性。海淀公園內草本層多樣性指數在不同樣方內大小相差非常大，除個別樣方的物種較豐富，多數樣方草本種類很少，低于0.5或接近0.5，有的僅有一種早熟禾，物種多樣性較低。各群落類型草本層生物多樣性如表3。

表3 海淀公園各群落類型草本層生物多樣性

八達嶺森林公園森林植被覆蓋率較高，屬于溫帶的山地闊葉林和油松林帶。森林群落以遼東山杏，側柏、油松等樹種為主，雜有白楊、洋槐、圓柏、山桃、楊樹、桑、山杏、黃櫨、榆屬、大葉白蠟、元寶楓、；伴生的小喬木、灌木、及藤本，據調查有20余種。灌木和小喬木主要以三裂繡線菊、雀兒舌頭等為主，藤本有南蛇藤、葎葉蛇葡萄、穿山龍等，草本種類較多，約100多種，其中以大油芒等禾本科和藁類等菊科植物為主。八達嶺森林公園森林由于山體的垂直地帶性顯著，生物多樣性相對較豐富。但由于喬灌木郁閉度較高，植被下層光照不足，因而草本數量較少，單從數據上看喬灌草類型的喬木多樣性與海淀公園相差不多，但其種類數目相對較多。

八達嶺森林公園由于不是本文研究重點且數據較多，因此僅將生物多樣性指數結果數據整理如表4。

表4 八達嶺森林公園生物多樣性指數

綜上所述，海淀公園喬木、灌木種類很少，且與八達嶺公園的喬木、灌木種類不同。海淀公園草本種類單一且多為人工種植，八達嶺森林公園草本信息量很大種類豐富，但由于光照原因導致數量較少。兩種不同類型的公園在同一地區在生物多樣性上有著顯著地差異。

2.3 差異性對比分析

城市公園屬于人造生態系統，注重的是美化，在很大程度上忽略了生態效益。如果把城市公園看成一個城市森林的組成部分，那么它具有以下和森林公園相異的特點：

（1）它作為城市綠化的一個體系在很大程度上與城市緊密相關，它的服務對象是城市，滿足城市多功能的需求，在提高城市環境質量的同時，還具有游憩觀光作用。

（2）它所處的地理位置是人口最為稠密的城市中心地帶，受到人為因素的影響明顯要比森林公園大，主要表現在：林地內人為活動頻繁，人工雕飾痕跡較多，人工植被比重較大，許多樹種是根據景觀效果，凈化空氣的環境需求而種植的。因此植物組成簡單，純林、純草類型比重較大，生物多樣性較低。

（3）城市公園受到外界不利條件的壓力較大。城市上空的大氣，以及土壤，水的污染對于樹木的生長，群落的穩定造成很大的影響，這也是造成公園物種多樣性較少的原因。顯然，城市公園在海拔上要比森林公園低，但是，在這樣的兩個環境下，海拔對于物種多樣性的影響明顯要小于人為的影響，同樣緯度的影響也可以忽略不計，因為兩者之間的差異性主要還是取決于人為干擾的程度。

（4）兩者的空間地理位置的不同對物種的多樣性影響因素較大。

3 城市公園物種多樣性影響因素探討

城市生物多樣性主要受城市化影響，也是人為影響。有人為的直接影響，也有人類活動而改變了城市的自然環境，城市規劃造成景觀破碎化，從而對生物多樣性產生影響，其中包括以下兩個方面：

3.1 城市氣候環境的影響

從氣候和水文特征看，城市的氣候與水文條件和鄰近的鄉村地區明顯不同。城市中紫外線輻射較低，特別是在冬季，日照時間比周圍鄉村地區短5%～15%，年平均溫度高1～2℃以上，年平均風速小10%～20%，相對濕度冬天低2個百分點，夏天低8個百分點，年雨量多5%～30%，云層覆蓋多5%～10%，霧日高10%，而凝結核要大10倍以上[4]。地面不透水層（水泥或瀝青人行橫道、建筑物等）相對面積在城市邊緣一般低于20%，向城市中心則明顯地呈增加趨勢，城市中心區的地面不透水層相對面積達到50%，有的城市甚至超過80%[5]。城市中存在著很多環境污染問題，如固體廢棄物、大氣、水、噪聲等。在這樣的環境條件下，生物多樣性必然會受到影響。城市建筑在一定程度上會遮住光照，甚至某些建筑材料還會增大反光，形成光污染，同樣對城市中的生物產生影響。城市的熱島效應使城市溫度升高，而溫度升高，需要水分較多的植物就會減少，耐旱的植物逐漸偏多。因此，城市綠地大部分都需要人工澆灌，這些水是二次處理過的水，與城郊的自然降水不同。

3.2 城市公園的人為干擾

城市是人類居住的地方，城市建筑占據很大面積，必然導致城市中自然生態系統發生變化。近年來，在城市規劃中逐步增加很多綠地，形成大小不一的公園景觀，從而帶來生態效益和森林文化、美學觀賞等。這些都豐富了城市生物多樣性。但是，由于人為的對園區進行功能分區，人為制造草坪、樹林等決定了生物多樣性的高低。如：高爾夫球場、大型草坪等雖然也是綠地的一部分，但其生物多樣性很低，經人工維護的成本很高。這些在一定程度上實際是降低了生物的多樣性。此外，隨著城市化程度的提高，城市中心區綠化植被因追求美觀和抗干擾特性，往往引進大量的單一物種，為外來物種入侵提供了有力條件。有些外來物種對入侵區有很高的適應性，對本土植物造成很大的競爭力，無論是人為引進還是無意引進，都對生物多樣性產生了重要影響。城市的房屋、道路等建設使城市景觀破碎化日益嚴重。景觀破碎化導致生物生境破碎化，致使生物生存空間割裂和縮小[6]。景觀破碎化使生物的自然生境島嶼化，面積一旦降低到群落最小值，物種就可能會減少，從而降低生物多樣性。

4 結論與建議

表5 森林公園與城市公園生態特征

在相同或相近的一定區域內，城市公園相比森林公園的生物多樣性較低，城市公園內植被種類單一，只有很少的區域生物多樣性較高。除去氣候和環境的影響因素，人為因素對城市公園影響更為突出顯著。經過實地調查結合數據分析可將城市公園與森林公園的生態學特征進行簡要概括，如表5所示。

維護生物多樣性是全人類共同關注的話題，生物多樣性既包括自然生態系統，也包括人工生態系統，因此，從保護生物多樣性角度出發，在今后城市公園的規劃設計中首先應當注意增加物種數量，提高物種的豐富程度和均勻度，這樣不僅可以提高生態系統對城市各種干擾的抵抗能力，還可以使其發揮更大的生態效益。其次，要增加城市公園生境斑塊面積，“道法自然”，模擬自然物種配比，建造一個生物多樣性較高的群落，使城市公園更趨自然化。此外，在園林植物配置時，還應注意外來物種入侵的負面影響。

［1］馬克平，錢迎倩.生物多樣性保護及其研究進展［J］.環境生物學報，1998，4（1）：95-99.

［2］周青，胡玉潔，黃曉華.城市生物多樣性價值與保護［J］.自然雜志，2003，25（6）：340-344.

［3］樊正球，陳鷺真，李振基.人為干擾對生物多樣性的影響［J］.中國生態農業學報，2001，9（2）：31-34.

［4］王獻薄.城市化對生物多樣性的影響［J］.農村生態環境，1996，12（4）：32-36.

［5］李俊生，高吉喜，張曉嵐，等.城市化對生物多樣性的影響研究綜述［J］.生態學雜志，2005，24（8）：953-957.

［6］劉建鋒，肖文發，江澤平，等.景觀破碎化對生物多樣性的影響［J］.林業科學研究，2005，18（2）：222-226.