太原市道路綠地植物多樣性特征研究

王獻婧 ，王 蓉 ，劉艷榮，劉艷紅，喬 瓊，陳小平，武小鋼

（1.山西農業(yè)大學林學院，山西 太谷 030801；2.山西農業(yè)大學城鄉(xiāng)建設學院，山西 太谷 030801）

綠地是城市最為重要的綠色基礎設施，因其在改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化景觀風貌、維持生態(tài)系統(tǒng)功能及保育區(qū)域生物多樣性等方面的重要價值而受到全世界研究人員的關注[1]。作為受到人類活動劇烈影響和控制的自然社會經濟復合生態(tài)系統(tǒng)，城市生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性水平在很大程度上依賴于城市管理者的決策和相應的行動，如城市規(guī)劃[2]和城市生物多樣性保護規(guī)劃的編制[3]。因此，深入理解影響綠地植物多樣性特征的因素將有助于使用規(guī)劃、公眾教育和政策等手段改善當前城市生物多樣性保護所面臨的嚴峻現(xiàn)狀[4]。

道路綠地是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分。隨著我國城市化進程的加快，作為城市骨架和交通命脈的城市道路建設需求旺盛，道路綠地也隨之飛速發(fā)展。如截至2015年底，北京市城市道路綠地面積達到1.01億m2，占城市綠地總面積的12.4%，其規(guī)模與居住區(qū)綠地面積相當[5]。盡管國內外學者對城市綠地植物多樣性已經從多個角度開展了大量的研究并取得了豐富成果[6]，但大多數(shù)的研究多集中于公園綠地、居住區(qū)綠地以及森林等方面，關于道路綠地植物多樣性的研究也集中于植物種類組成與群落結構[7-8]，對道路綠地植物多樣性影響因子的研究十分缺乏。

研究表明，城市生物多樣性分布格局受到城市經濟、政策、文化等社會因素的強烈影響，如土地利用類型[9]、建成區(qū)密度和功能[10]、經濟水平和受教育程度[11]等。然而，對全球75個城市生物多樣性的Meta分析顯示，斑塊面積和廊道是影響生物多樣性最重要的因素[12]。長期以來對自然生態(tài)系統(tǒng)生物群落物種多樣性的研究也表明，面積對物種多樣性具有顯著影響[13]。那么，就城市道路綠地這一完全人工設計并建造的植物群落而言，植物多樣性水平是否受到綠帶面積的影響以及影響程度如何？

本研究以山西省會太原市為研究區(qū)，通過選取不同寬度綠帶進行植物群落組成調查并分析其多樣性特征，旨在為城市生物多樣性保育提供一定的科學支撐。

1 研究內容與方法

1.1 研究區(qū)概況

山西省太原市位于北緯 37°47′，東經 112°33′，全境屬暖溫帶大陸性季風氣候，年均溫10.2℃，年均降水量456.8 mm。截至2012年底，建成區(qū)綠化覆蓋面積達到11 403 hm2，綠地率33.16%，人均公園綠地面積10.09 m2。綠化樹種約有217種，其中，包括27個變種，20個栽培變種，14個變型，隸屬于51科103屬。其中，綠化樹種中，常綠、落葉喬木分別有9，33種，灌木、藤本分別有36，7種。

1.2 樣地調查

根據(jù)《城市道路工程設計規(guī)范（CJJ 37—2012）》，城市道路可分為快速路、主干路、次干路、支路4個等級。按這一標準，太原市區(qū)道路中有主干路54條、次干路96條、支路（有綠化帶）200余條。根據(jù)《城市道路綠化規(guī)劃與設計規(guī)范》，道路綠地率隨紅線寬度而確定，取值范圍為20%～40%。這意味著，較高等級的道路一般具有更高的綠地率。由于太原市快速路除濱河東西路外，均采用高架和立交形式，橫斷面設計上沒有設置綠化帶，因此，調查未包含快速路。本研究選取108條道路（其中，主干路24條、次干路31條、支路53條），各級道路寬度及綠化帶寬度如圖1所示。主干路、次干路和支路綠化帶寬度分別為11.02，5.42，2.87 m，不同等級道路之間綠化帶寬度差異顯著。

在所選取道路的分車綠帶和行道樹綠化帶中進行樣地調查，分別隨機布設3條長度至少為20 m的樣帶（包含完整的一個標準段），群落學調查內容包括：喬木的名稱、數(shù)量、胸徑、高度和灌木的名稱、數(shù)量、冠幅和高度。調查時間為2017年9月中旬至10月下旬。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本研究中植物多樣性測度指標及其計算方法如下。

式中，S表示物種數(shù)；N表示個體總數(shù)；Pi為種i（包含喬木種和灌木種）的重要值；相對多度是種i的個體數(shù)量與所有種的個體總量的比值；相對顯著度是種i的胸徑之和與所有種的胸徑之和的比值；相對蓋度是種i樹冠投影面積之和與所有種樹冠投影面積之和的比值；相對頻度是種i出現(xiàn)樣帶次數(shù)占總樣帶的百分比。

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，不同等級道路綠化帶植物多樣性指數(shù)的差異運用One-Way ANOVA進行分析，比較采用Turkey's-b多重比較進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 道路綠地植物組成特征

調查顯示，太原市道路綠地植物共計47個種，屬于24科33屬。其中，喬木31種，分屬于18科21屬；灌木16種，分屬于13科15屬。在所有樣方中出現(xiàn)頻度和重要值前5位的喬木物種如表1所示。

表1 植物群落頻度、重要值前5名的物種

由表1可知，國槐和大葉黃楊分別為喬灌木的優(yōu)勢種，重要值分別為0.554和0.848，其頻度分別高達75%和86.5%。盡管西府海棠、紫葉李、銀杏和油松的重要值排序靠前，但其重要值均小于0.1，丁香、榆葉梅、水栒子和女貞的重要值更是低于0.06。頻度低于5%的喬灌木物種分別有21，15種，分別占喬灌木總物種數(shù)的67.7%和93.8%。就研究樣地內物種數(shù)分布頻度而言（圖2），僅有1個物種的樣方占全部樣方數(shù)的39.81%，其物種主要為國槐；單個樣方內最大物種數(shù)為10，僅占0.93%；包含5個以上物種的樣方數(shù)占比為19.44%。以上反映出太原市道路綠地植物物種豐富度較低，個別物種占據(jù)主要優(yōu)勢的情況比較突出，且以單一物種進行綠化的街道居多。

2.2 不同等級道路綠地植物多樣性特征

從圖2可以看出，35.48%的次干路綠地由單一種物種組成，支路為60.38%，而主干路為0。相反地，由5種及以上喬灌木組成的道路綠地樣帶占主干路的樣帶比例為70.83%，而次干路和支路僅為9.68%和1.88%。這表明，主干路的綠地物種數(shù)量最為豐富，而次干路和支路綠地物種數(shù)量整體偏低，其中，支路多采用單一物種的行道樹綠化模式，次干路則多以1～2個物種為主（64.52%）。

按照重要值排序，前5名的喬木和灌木樹種如表2所示。從表2可以看出，各等級道路綠地中優(yōu)勢的喬灌木物種均為國槐（主干路0.5，次干路0.67，支路0.57）和大葉黃楊（主干路 0.89，次干路0.75，支路0.92）。然而，主干路中前5名的物種重要值差異明顯較次干路和支路小，這表明主干路的綠化帶中不僅物種數(shù)量多，而且各類樹種的應用也更為均一。相反地，次干路和支路則存在過度使用單一物種的情況，同時支路中灌木應用較少且種類缺乏。各級道路綠化帶中的優(yōu)勢樹種相似度高，少數(shù)物種出現(xiàn)頻率高，既導致城市道路綠地景觀豐富度水平低下，而且不利于極端氣候條件下城市植物的保存，還易于引發(fā)大規(guī)模病蟲害的發(fā)生。

表2 不同等級道路重要值排前5名的喬灌木

對不同等級道路綠化帶植物多樣性指數(shù)進行計算，結果如圖3所示。喬木和灌木的Shannon-Weiner指數(shù)（H）、Simpson指數(shù)（D）、Pielou均勻度指數(shù)（E）以及Margalef豐富度指數(shù)（R）均呈現(xiàn)隨道路等級降低而下降。主干路綠化帶中喬木的豐富度和均勻度等都顯著高于次干路和支路，而次干路和支路之間無顯著差異。與喬木不同的是，不同等級道路的灌木在豐富度、均勻度等4項指數(shù)方面呈現(xiàn)逐級下降，主干路與支路之間差異顯著，但相鄰2個等級道路之間無顯著差異。

3 結論與討論

本研究通過對太原市城市道路綠地的多樣性調查分析，結果表明，太原市道路綠地植物種類共計24科33屬47種，喬、灌木分別為31，16種，國槐和大葉黃楊為優(yōu)勢種。太原市道路綠地植物物種總體上豐富度較低，不同等級道路綠化帶中物種數(shù)量差異顯著，次干路和支路綠化多為1～2個物種，而主干路多為5個以上的物種。Shannon-Weiner指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)以及Margalef豐富度指數(shù)均隨道路等級降低而依次遞減。

研究結果表明，太原市不同等級道路的綠化帶寬度差異顯著，與此相一致的是植物多樣性水平也表現(xiàn)為差異顯著，城市道路等級越高，其植物多樣性水平也越高。這與人們對自然生態(tài)系統(tǒng)物種-面積關系的研究結論相一致[13]，表明盡管城市道路綠地是一個完全由人工設計并建造的植物群落，但其物種多樣性水平在相當大的程度上依然受到生境面積的限制。這一結果也進一步支持了孫儒泳等[14]的研究結論，表明城市植物多樣性水平的維持和保護需要建立在保持一定數(shù)量的大型綠地斑塊的基礎之上。

本研究中，盡管主干路綠化帶植物豐富度和均勻度均較高，但是整體上存在單一物種優(yōu)勢度高的現(xiàn)象，國槐和大葉黃楊的頻度和重要值顯著高于其他物種，次干路和支路尤甚。這與韋薇等[15]對南京市道路綠地植物多樣性的研究結論相一致，表明目前城市道路綠化中還普遍存在物種單一的現(xiàn)象，這一問題的產生可能是由樹種種質資源開發(fā)利用不足、苗源有限以及受此影響的種類選擇[16]上的趨同性等所致，今后在增加物種種類[17]、豐富并優(yōu)化種植模式等方面還需要政府管理部門加強政策引導。

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