諸暨市不同綠地系統群落學特征與土壤養分的比較

徐一鳴，張 超，庫偉鵬，伊力塔，余樹全

（浙江農林大學林業與生物技術學院，浙江 臨安311300）

諸暨市不同綠地系統群落學特征與土壤養分的比較

徐一鳴，張 超，庫偉鵬，伊力塔，余樹全

（浙江農林大學林業與生物技術學院，浙江 臨安311300）

為諸暨以及氣候類型相近城市的綠地規劃和植物多樣性建設提供科學依據，以浙江省諸暨市區為對象，研究了諸暨城市綠地的植物多樣性、群落結構及土壤養分。結果表明：研究區域共記錄樹種51科100屬170種，鄉土樹種49科88屬107種，占總種數的62.94%?？傮w來看，喬木樹種中樟樹Cinnamomum camphora出現頻率較高，灌木樹種中海桐Pittosporum tobira和山茶Camellia japonica出現頻率較高。自然片林與其他3種城市綠地相似性總體較低，但灌木樹種相似性明顯較高。不同城市綠地樹種多樣性并無顯著性差異，Shannon-Wiener指數和Simpson′s指數基本呈現出相同的變化規律,Shannon-Wiener指數排名是：公園綠地（1.46）＞居住區綠地（1.45）＞自然片林（1.37）＞單位附屬綠地（1.29）；Simpson′s指數排名是：居住區綠地（0.67）＞公園綠地（0.66）＞單位附屬綠地 （0.60）＞自然片林（0.58）。就群落結構來看，自然片林樹種最密，平均胸徑最小，導致林下灌木較少，公園綠地應用高大喬木使密度最低，平均胸徑最大。土壤有機質最高的是自然片林，其次依次為單位附屬綠地、公園綠地、居住區綠地。因此，今后在城市綠化中應加大對優良鄉土樹種的利用，增加灌木樹種的種類和數量，并針對性進行施肥管理。圖1表9參25

森林生態學；城市綠地；樹種組成；樹種多樣性；浙江諸暨

城市是人口、政治、文化、經濟、宗教等高度密集的載體，是人類活動與自然環境高度復合的獨特生態系統［1］。城市綠地系統作為城市生態系統的重要組成部分，在維持城市生態平衡，保護城市生態多樣性［2］，減少環境污染和降低噪聲污染［3］，控制城市小氣候和減少城市熱島效應［4］等方面發揮著重要的作用。隨著中國城市化建設的高速發展，人們對城市人居環境質量特別是對城市自然環境的要求越來越高。城市林業學者提出運用鄉土植物構建近自然、結構穩定及健康的城市綠地生態系統［5］。目前，城市綠化過程中存在過分依賴少數觀賞性植物及外來植物的現象，造成城市綠地植物組成樹種單一，建設與養護投入過高，因此，研究城市綠地樹種的組成及結構對城市林業規劃、城市綠地構建及經營十分重要［6］。對城市植物的研究，各國都有很長的歷史。在20世紀60年代，就提出了城市植物學的概念，后被城市林業所代替［7］。歐洲的一些主要城市，都進行過幾次全面的城市植物區系研究。目前，城市綠地結構與功能的研究較為集中［8］，城市綠地樹種組成成為重要研究內容［9］，城市自然資源與生物多樣性保護研究受到關注［10］。中國對植物群落多樣性的研究起步較晚，但發展迅速，也取得了許多研究成果［11］。國內學者在城市綠地的分類、景觀多樣性、生態效應評價、植物種類構成及分布特征、城市植物區系與植被類型、典型城市森林群落結構及城市綠地生物多樣性保護等方面的研究較多［12-15］。本研究對浙江省諸暨市從市中心到郊區不同地域城市綠地群落的樹種組成進行比較，分析不同經營活動對城市綠地組成及結構的影響，結合相應的土壤養分數據，有助于了解諸暨市城市綠地系統特征，為采取合理的保護及有效的經營措施提供依據，對進一步建設健康及穩定的城市綠地，配置諸暨市城市綠地生態系統合理的景觀格局，保護諸暨市城市生物多樣性具有重要的意義。

1 研究區概況

諸暨市位于浙江省中部偏北，錢塘江流域中段（29°21′24″～29°59′05″N，119°53′01″～120°32′08″E），總面積為 2 311 km2，其中城市面積15 km2，人口超過116萬人。該區是典型的中北亞熱帶季風區丘陵山地氣候特征，氣候溫和，四季分明，雨水較多，陽光充足，年平均溫度為16.2℃，年平均降水量1 346.7 mm。諸暨市農林資源十分豐富，境內植被屬浙皖山地丘陵青岡櫟Cyclobalanopsis glauca和苦櫧Castanopsis sclerophylla林的栽培植被區。境內有野生植物143科482屬887種，其中國家二級保護植物3種，三級保護樹種5種。

2 研究方法

2.1 典型城市綠地類型的確定

以諸暨市城區為調查范圍，北以環城北路為界，南至環城南路，東到環城東路，西以環城西路—苧蘿路—市南路一線為界。在城區內，劃分為4種不同類型的城市綠地，包括①單位附屬綠地：以回音必亞東制藥、天馬學校為代表，人工林為主；②自然片林：以金寺山、陶朱山、金雞山、五峰山為代表的天然次生林；③公園綠地：位于中心城區，以江東公園、艮塔公園及西施故里為代表，人工林為主；④居住區綠地：住宅小區內綠化較好的綠地，以永鑫花園、紫荊花園等為代表，為人工栽植的植被。

2.2 調查方法

2013年7月對上述4種城市綠地類型進行調查。首先通過Google Earth選定目標調查區域，并制作500 m×500 m方格網覆蓋在目標區域，隨后在每個方格網內隨機選取一處20 m×20 m綠地作為調查樣地，合計91個。在實地調查過程中，由于城市建設等原因造成樣地無植被或植被面積不足400 m2，實際得到70個有效樣地數據，其中單位附屬綠地17個，自然片林16個，公園綠地16個以及居住區綠地21個。樣地面積為20 m×20 m，用全球定位系統（GPS）對標準樣地中心點進行經緯度定位，記錄樣地群落類型、海拔、坡度、坡向和土壤等環境因子。喬木層采用每木調查（包括記錄樹種、測胸徑、樹高、枝下高和冠幅等），在樣地內隨機設3個5 m×5 m的小樣方，調查樣方內林下灌木，記錄灌木種類、株數及蓋度。另外，隨機取3個點·樣地-1進行表層（0～20 cm）取樣，測定pH值、有機質、有效氮、有效磷及有效鉀等指標。pH值采用pH酸度計電位法測定，有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定，有效氮采用高氯酸-硫酸消化法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，有效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定［16］。

2.3 數據處理

①對每塊樣地分別計算喬木、灌木和草本植物的重要值。喬木層重要值（%）=（相對顯著度+相對多度+相對頻度）/3。灌木層重要值（%）=（相對蓋度+相對多度+相對頻度）/3。②采用Jaccard相似指數和Bray-Curtis指數對不同綠地類型的樹種相似度進行測定，Jaccard群落相似性系數（CJ）公式為：CJ=j/（a+b+ j）。其中：a和b分別為群落A和群落B的物種數，j為2個群落的共同物種數［17］。Bray-Curtis指數相當于以數量數據參與計算的群落相似性系數（S?renson指數）群落相似性指數用［18］。③采用重要值進行物種多樣性指數的測度，包括Shannon-Wiener指數和Simpson指數，相關算法詳見文獻［19］，使用加權參數法計算群落總體多樣性指數，設定喬木層和灌木層的權重系數分別為0.75和0.25［20］。

3 結果與分析

3.1 不同城市綠地樹種組成

3.1.1 樹種豐富度 調查發現，諸暨市城市綠地植物共計51科100屬170種。薔薇科Rosaceae擁有的植物種數最多，達21個樹種，其次是木蘭科Magnoliaceae和山茶科Theaceae，均超過10個樹種，有5個樹種以上的科包括殼斗科Fagaceae，柏科Cupressaceae，豆科Fabaceae，木犀科Oleaceae，冬青科Aquifoliaceae，杜鵑花科Ericaceae和槭樹科Aceraceae等。如表1所示：4種城市綠地類型的樹種數量有明顯差異，自然片林樹種數最多，為91種，之后依次為居住區綠地76種，單位附屬綠地68種，公園綠地65種。4種城市綠地類型中喬木樹種比例均高于灌木，其中，自然片林喬木比例最高，為86.81%，其次是公園綠地84.62%，單位附屬綠地為80.88%，居住區綠地最低，為78.1%。另外，4種城市綠地類型中常綠樹種比例最高的是居住區綠地類型，為46.05%，其次是公園綠地40.00%，單位附屬綠地為38.24%，自然片林最低，為36.26%。

表1 不同城市綠地類型的樹種數量Table 1 Numbers of tree species for different city greenbelt types

3.1.2 樹種應用頻率 如表2和表3所示：單位附屬綠地中出現頻率較高的喬木樹種有桂花、樟樹和雪松等，出現頻率較高的灌木樹種有海桐、紅花檵木和梔子等；公園綠地中出現頻率較高的喬木樹種有樟樹、桂花和玉蘭等，灌木樹種有海桐、山茶和梔子等；居住區綠地中出現頻率較高的喬木樹種有桂花、樟樹和雞爪槭等，灌木樹種有山茶、海桐和梔子等；自然片林中出現頻率較高的喬木樹種有樟樹、馬尾松和黃檀等，灌木樹種有山茶、梔子和杜鵑等。樟樹和桂花是諸暨市城市綠化中常見的喬木樹種，海桐是綠化中常見的灌木樹種。

3.1.3 鄉土樹種 鄉土樹種是指在當地土生土長，經過長期種植，能很好地適應當地自然條件的樹種。與外來引進樹種相比，具有較強的適應性和抗逆性，對當地的病蟲害具有較強的抵抗能力，易于養護管理。調查顯示，諸暨城市綠地引進樹種以觀賞類園藝植物為主，如灑金東瀛珊瑚Aucuba japonica‘Variegata’，八角金盤Fatsia japonica，北美圓柏Juniperus virginiana，龍爪槐Sophora japonica f.pendula和紫丁香Syringa oblata等，計23科39屬63種，以樟樹、禿瓣杜英、桂花和無患子等為代表的鄉土樹種，計49科88屬107種?？傮w來看，鄉土植物的利用率為62.94%，尚有一定的提升空間。4種城市綠地類型中，自然片林鄉土樹種利用率最高，為77.53%，之后依次為公園綠地69.72%，居住區綠地63.54%，單位附屬綠地59.21%。

表2 不同城市綠地類型中出現頻率較高的喬木樹種Table 2 Arbor tree species turned a high frequency for different city greenbelt types

表3 不同城市綠地類型中出現頻率較高的灌木樹種統計Table 3 Shrub species statistics appear with high frequency in different city greenbelt types

3.2 不同城市綠地樹種相似性

Bray-Curtis指數和Jaccard相似性指數呈現相同的趨勢，但Bray-Curtis指數變異性高于Jaccard相似性指數，說明它能更靈敏地反映不同城市綠地樹種組成的差異。如表4所示：總體來看，自然片林與其他3種綠地類型的樹種相似性明顯較低，公園綠地和單位附屬綠地樹種相似性最高，居住區綠地與公園綠地、單位附屬綠地的樹種相似性相對較低。表5所示：喬木樹種基本呈現出相同的規律。就灌木樹種來看，如表6所示：自然片林與其他3種綠地類型的相似性明顯較高，這與研究區自然片林多為樟樹、女貞和馬尾松等為代表的常綠針闊混交林，導致林下灌木物種數量相對較少有一定關系，另外，居住區綠地與單位附屬綠地相似性較低，與公園綠地相似性較高。

采用單因素方差分析比較不同綠地類型樣方樹種的差異性，具體包括17個單位附屬綠地樣方136對相似性系數，16個公園綠地樣方120對相似性系數，21個居住區綠地樣方210對相似性系數以及16個自然片林樣方120對相似性系數。在數據分析前，對所有數據進行正態性與齊性檢驗。如圖1所示，自然片林16個樣方樹種的Bray-Curtis指數為0.09±0.01，顯著低于單位附屬綠地 0.18± 0.01，居住區綠地0.19±0.01以及公園綠地0.21 ±0.011，說明相比人工綠地，自然片林樹種分布更具異質性，偶見種相對較多。

表4 不同城市綠地類型樹種相似性系數Table 4 Similarity coefficients of tree species for different city greenbelt types

3.3 不同城市綠地樹種多樣性

方差分析表明：不同城市綠地樹種多樣性并無顯著性差異，Shannon-Wiener指數和Simpson′s指數基本呈現出相同的變化規律（表7）?？傮w來看：單位附屬綠地和自然片林樹種多樣性相對較低，公園綠地和居住區綠地多樣性較高，但這種豐富是以鄉土種的減少、外來種的增加為代價。這種類型的城市生態系統不健康、不完善，就喬木樹種來看，公園綠地多樣性最高。另外，受偶見種比例過大影響，自然片林雖然喬木物種數最多，但多樣性指數相對較低；就灌木樹種來看，居住區綠地多樣性最高，公園綠地多樣性較低。

3.4 不同城市綠地群落結構

表5 不同城市綠地類型喬木樹種相似性系數Table 5 Similarity coefficient of arbor tree species for different city greenbelt types

表6 不同城市綠地類型灌木樹種相似性系數Table 6 Similarity coefficient of green tree species in different city greenbelt types

圖1 不同綠地類型樣方樹種的Bray-Curtis指數Figure 1 Bray-Curtis index of different types of green space quadrats species

如表8所示：就喬木層群落結構來看，自然片林密度最高，平均胸徑最小，公園綠地密度最低，平均胸徑最大，原因在于公園綠地建設資金投入較高，多采用大規格樹種以快速實現景觀效果，而自然片林初植密度一般較高，后期養護力度如果不夠的話極易造成養分競爭，從而使個體生長受到限制；就灌木層群落結構來看，公園綠地密度較低是由于開闊景觀的造景需求，以高大的喬木和明朗的草坪景觀為主，灌木點綴其間，而自然片林由于高密度、低規格的喬木層大大限制了林下灌木層的生長，導致灌木密度極低。相比之下，居住區綠地灌木密度極高，原因在于大量灌木的栽植有助于私密性景觀空間的營造以及為了滿足住戶的采光需求，要減少高大喬木樹種的應用［21］。

表7 不同城市綠地類型樹種多樣性比較Table 7 Tree species diversity comparisonof different types of city green

表8 不同城市綠地類型群落結構Table 8 Community structure of different city greenbelt types

3.5 不同城市綠地土壤養分

方差分析表明：自然片林土壤pH值呈弱酸性，與其他3種城市綠地存在顯著性差異（表9）。城市土壤高pH值的主要原因在于堿性物質（如水泥、混凝土等）的存在。這些物質往往可以與土壤發生堿性反應，并成為持久的化學物質遺留在土壤剖面，并在雨水沖刷下使這些堿性材料污染相鄰的土壤；自然片林和單位附屬綠地土壤有機質質量分數顯著高于公園綠地和居住區綠地；4種綠地類型土壤有效氮質量分數并未呈現顯著性差異，不過自然片林和單位附屬綠地有效氮相對較高，其原因在于土壤中的氮素90%以上是以有機態的形式存在，土壤氮素的主要來源是有機質，所以其相關性較強，就本研究來看，兩者的相關系數為0.62（P＜0.05）；單位附屬綠地土壤有機質、有效氮、有效磷質量分數均較高，原因在于單位附屬綠地類型中包含部分工廠附近樣地，由于受有機化學污染物的影響，使有機質、氮、磷質量分數變得異常，因此，其標準差最大。公園綠地和居住區綠地有機質和有效氮質量分數較低，其原因在于：①為了美化環境，對落葉、草屑及其他有機物多次清除，以及對喬灌草的修剪，減少了土壤有機質的輸入［22］；②公園在建設時土壤多為外來客土，土源復雜，質量不高；居住區土壤多為建設時深挖地基的廢土，土壤有機質質量分數低，而且這2類城市綠地相比單位附屬綠地，建成時間較短，缺少有機物的積累。自然片林土壤有效磷質量分數顯著低于公園綠地和單位附屬綠地，公園綠地有效磷相對較高，總體上諸暨市城市綠地中有效磷質量分數較低，這是由于城市中較高的pH值土壤環境和高質量分數的碳酸鹽可以結合土壤磷，從而降低土壤磷的有效性［23］。4種綠地類型土壤養分中有效鉀質量分數較高且并未呈現顯著性差異。諸暨市城市綠地土壤中有效鉀質量分數并不缺乏，這與李志國等［22］和包兵等［24］在湖北、重慶的研究結果相一致，推測這可能與城市典型土壤環境有關。因為城市土壤中往往鈣離子含量較高，二價鈣離子比單價陽離子具有更高的表面電荷密度和陽離子交換作用，具有較強的吸附能力，可以從土壤膠體上將交換性鉀離子替換下來，從而增加土壤鉀的有效性。

表9 不同城市綠地類型土壤養分比較Table 9 Comparison of soil nutrient in different types of city green space

4 結論與建議

4.1 結論

①諸暨市城市綠地植物共計51科100屬170種，其中鄉土樹種計有49科88屬107種，外來物種計23科39屬63種?？傮w來看，鄉土植物的利用率為62.94%。自然片林鄉土樹種利用率最高，其余3種城市綠地類型對鄉土植物的利用均有較大的提高空間。從科屬的統計來說，諸暨市城市綠地植物種類集中在薔薇科、木蘭科、山茶科等。剩下的種類很大部分比較分散，有很多科所含種類很少甚至只有1個種。②從喬木層群落結構來看，自然片林中樹種以香樟、馬尾松為主，樹木徑級偏低，密度較高；其他3種城市綠地樹種比較單一，以出現頻率較高的桂花、樟樹占了較大比例；灌木層群落結構密度普遍較低?？傮w來看，城區人工綠地相對于自然片林樹種比較單一，少數樹種出現頻率較高，相比近自然環境群落，其群落穩定性不高［25］。③總體上看，諸暨市城市綠地的樹種多樣性在不同類型的城市綠地中，由于人類活動的干預程度不同，也有高低變化：公園綠地和居住區綠地人工干預較多，物種豐富度比自然片林高。喬木的多樣性指數普遍高于灌木，灌木層處于地面和喬木層的連接過度作用，與喬木結合可以豐富城市景觀的層次感，協調和改善城市的生態環境，在增加城市綠地物種多樣性方面起著重要作用，應注重豐富灌木樹種的選擇，提高灌木在城市綠化中的比例。④城市土壤來源復雜，與自然土壤相比pH值趨向中性或堿性。有機質和有效氮質量分數除了單位附屬綠地受有機化學污染物和常年有機物積累，而與自然土壤相近外，公園綠地和居住區綠地土壤都低于自然土壤；有效磷和有效鉀質量分數，自然土壤均低于城市土壤。

4.2 建議

根據上述調查結論，在將來諸暨市城市綠地建設中可以酌情考慮以下建議：①城市綠化中加大優良鄉土樹種資源的開發利用力度，增加鄉土樹種的利用率，構建地域特色景觀；②增加灌木的種類和數量，提高灌木比例，豐富植物群落的層次；③對有機質質量分數較低的居住區和公園綠地注重施肥管理，注意氮、磷、鉀肥的比例配置。

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Community characteristics and soil nutrients in different green space types of Zhuji City,Zhejiang

XU Yiming,ZHANG Chao,KU Weipeng,Yilita,YU Shuquan
（School of Forestry and Biotechnology,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

To provide a scientific basis of green space planning and construction of the plant diversity for Zhuji and other cities which in similar climate type,plant diversity,community structure,and soil nutrients were studied in four types of urban green space：parkland,residential green space,natural woodlots,and Accessory greenbelt,of Zhuji City,Zhejiang Province.Analysis included use of the Shannon-Wiener and Simpson's indexes.Results showed that the study area included species from 51 families of 100 genera and 170 species; indigenous tree species from 49 families with 88 genera and 107 species accounted for 62.94%of the total species.Tree species revealed a greater number of Cinnamomum camphora;shrub species were predominantly Pittosporum tobira and Camellia.Compared to the three other kinds of urban green space,natural woodlots had the lowest similarity,but similarity with shrub species was much higher.No differences in tree species diversity among the four types of urban green spaces were found;the Shannon-Wiener index and Simpson′s index were about the same：a ranking for Shannon-Wiener diversity was parkland （1.46）＞residential green space（1.45）＞natural woodlots（1.37）＞work-unit attached green space（1.29）;whereas,the ranking for Simpson′s index was residential green space （0.67）＞parkland （0.66）＞work-unit attached green space （0.60）＞natural woodlots（0.58）.For community structure,tree species in natural woodlots were densest with a smaller averageDBH resulting in fewer understory shrubs;tall trees in parklands contributed to the lowest density and the greatest average DBH.The highest content of organic matter was in natural woodlots followed by the Accessory greenbelt,parkland,and residential green space.Therefore,urban green space should increase the use of fine native species and the variety and number of shrub species,and fertilization management specifically in the future.［Ch,1 fig.9 tab.25 ref.］

forest ecology;urban green space;tree species composition;tree species diversity;Zhuji City of Zhejiang Province

S718.5

A

1000-5692（2015）04-0537-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.04.007

2014-10-20；

2014-12-04

浙江省重點科技創新團隊項目資助（2011R50027）

徐一鳴，從事景觀生態學研究。E-mail：983744834@qq.com。通信作者：余樹全，教授，博士，博士生導師，從事森林生態、恢復生態研究。E-mail：yushq@zafu.edu.cn