西安市三環內居住用地附屬綠地的整體及區域植被特征研究

李欣雨 陳家樂 焦敏 蔣蒙 周偉奇

摘要 [目的]通過調查西安三環路內居民區植被分布特征，為同類城市綠地空間合理布局提供參考。[方法]采用地理網格法對西安市三環路內的78個居民點進行了調查。在總體和區域尺度上，對植物種類、優勢科屬、應用頻度、樹種配置及樹種豐富度等進行調查評估。[結果]樹種豐富度8.78、多樣性5.11、均勻度0.71、單調度0.06。樹種聚集性明顯，整體林齡較小，喬-灌-草群落占明顯優勢。鄉土/外地、常綠/落葉、觀賞/非觀賞配置分別為1∶0.38、1∶3.84和1∶0.49。一至三環區從中心往外樹種豐富度和數量逐漸增加，以鄉土樹種為主，外來樹種所占比例逐漸增加，樹木胸徑呈降低趨勢。[結論]建議應考慮樹種的多樣性及協調性，加強整個城市的樹種配置，重視對一二環居民區配套綠化的更新，加大對三環區小樹的管理和養護，發揮其改善環境的潛力。

關鍵詞 居民區;樹種配置;植被多樣性特征;空間分布;西安市

中圖分類號 S-731.5? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）12-0121-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.030

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on the Overall and Regional Vegetation Characteristics of the Resident affiliated Green Space within the Third Ring Road of Xian City

LI Xin yu1，CHEN Jia le1，JIAO Min2 et al （1.College of Resources and Environment，Northwest A&F University/Northwest Key Laboratory of Plant Nutrition and Agricultural Environment，Ministry of Agriculture，Yangling，Shaanxi 712100; 2.State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085）

Abstract [Objective]To reveal the vegetation distribution characteristics of the resident affiliated green space within Third Ring Road of Xian，and provide reference for the greenspace planning and management of similar cities.[Method]The geographical grid method was conducted to select 78 residential sites within the Third Ring Road in Xian City.Based on the overall and the regional scale，the plant species，dominant families and genera，application frequency，tree species allocation and tree species richness of resident affiliated green space was surveyed and evaluated.[Result]For the whole city，the richness of tree species was 8.78，the diversity was 5.11，the evenness was 0.71，and the single regulation was 0.06.The aggregation of tree species was obvious and the overall age of trees was young.For the vertical structure，the arbor shrub grass community accounted most.And the ratios of native/exotic，evergreen/deciduous，and ornamental/non viewing were 1∶0.38，1∶3.84，and 1∶0.49，respectively.From the city center to outside，that is from first to third region，the tree species richness and trees amount increased gradually.Although all three regions were dominated by native trees，the proportion of exotic trees gradually increased.While the diameter at breast height （DBH） of trees showed an opposite trend.[Conclusion]For the whole city，we suggested that the diversity and coordination of tree species should be fully considered，and the allocation and maintenance of trees should be strengthened.For the first and second ring region，more attention should be payed to update the greenspace of the residential areas.For the third ring region，the management of greenspace should be strengthened to promote the growth of small trees and play their potential to improve the environment.

Key words Residential area;Tree species allocation;Vegetation diversity characteristics;Spatial distribution;Xian City

城市是人類活動高度集中的地域，也是環境質量急劇下降、生態失衡最為嚴重的地方，主要表現在植物種類缺乏、結構簡單、生態效益和社會效益處于弱勢[1]。居住區綠地是城市綠地重要的組成部分，一般占城市總用地面積的35%左右，且居民約50%以上的時間是在居民區內度過，其綠化水平的高低直接影響著整個城市的生態環境及人們的生存質量[2-3]。

在21世紀，人類對居民區綠化環境的要求已不再局限于“量”的增加，而是在“質”的方面提出了更高要求，更加注重植物的配置與造景，充分發揮植物的生物多樣性特性[4]。西安作為我國西北地區最大的城市，其城市建設水平較高，由于城市用地的制約和社會經濟在不同歷史時期發展快慢不同等原因，綠地建設在不同居民區存在明顯差異[5-6]。西安從明代的“西安”城（現城墻內，即該研究中的一環區）發展到建國后50—90年代的二環區域內，目前向三環以外的空間快速擴展，各環域內由于功能性質和區位優勢不同，在居住空間形態、開發強度及住宅價格上表現出的特征各異[7]。西安居民區建設在取得豐碩成果的同時，也暴露出不少問題。如居民區綠化設計中樹種單調、植物群落結構單一，許多居民區綠化效果不理想，需要進一步改善綠化質量[8]。

就目前來看，對西安居住用地附屬綠地的研究多停留在植被的調查統計階段，對不同環區的居住用地附屬綠地缺乏系統全面的研究。該研究通過調查西安市三環路以內居住用地附屬綠地植物的基本情況，探討居民區植被組成、應用頻度、樹種配置、群落結構和多樣性等特征，并對比分析人類活動影響下不同環區的居住用地附屬綠地系統特征，以期為西安市及其他附近居民區的植物綠化和空間分布提供參考與依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

西安地處黃土高原南部邊緣，市區位于渭河沖積平原一、二、三級階地上，秦嶺群峰橫亙于南，涇渭河谷蜿蜒于北，川塬相接，八水環繞[9]，市域位于33°42′～34°44.5′N，107°40′～109°49′E，市區總面積10 097 km2，其中城市建成區面積3 582 km2。西安市屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫13.6 ℃，降水量505～720 mm，自然植被屬于暖溫帶落葉闊葉林，主要鄉土樹種有女貞（Ligustrum lucidum）、臭椿（Ailanthus altissima）、欒樹（Koelreuteria）、國槐（Sophora japonica）、銀杏（Ginkgo biloba）等[10]。西安作為歷史文化古都，悠久的城市歷史造就了西安建筑的厚重底色，但與沿海經濟發達城市相比，在居民區景觀設計領域，從理論研究到工程實踐等方面尚存在著較大差距[9]。

1.2 調查方法 該研究使用2019年西安市主城區Google遙感影像圖作為基礎底圖，在ArcGIS軟件的支持下將西安市三環路以內約305.97 km2的范圍作為研究區，采用空間地理網格的方法劃分為100個網格（1.75 km×1.75 km），在每個網格中隨機選取1個目標小區，以綠地斑塊為基本單位，對目標小區內所有的綠地斑塊進行實地調查，共抽取到78個居民區，分屬6個行政區，共651個綠地斑塊。根據研究區居住空間分異現狀，以交通環線為界（一環路、二環路、三環路）將上述研究區劃分為3個環區。其中，一環區是明城墻以內的老城區，是城市的中心商貿區;二環區是明城墻以外二環路以內的區域;三環區是二環路以外三環路以內的區域（圖1）。

1.3 調查內容

包括3部分調查內容：①植被信息調查，包括樹木的物種、數量、綠地斑塊植被的垂直結構（喬、喬-草、喬-灌、喬-灌-草）、樹木的胸徑（劃分為3個等級，<10 cm;10～30 cm;>30 cm）[11];②樹木特征屬性調查，根據《中國植物志》對樹木的鄉土/外來、常綠/落葉、觀賞/非觀賞、食用/非食用、藥用/非藥用、耐受性強/耐受性弱、抗污染強/抗污染弱特征進行統計;③居民區植被養護投入等級調查（劃分為3個等級，1級：植被長勢良好，定期灌溉，無雜草，專人養護;2級：有灌溉等養護跡象，但植被長勢一般，有雜草;3級：無明顯人工養護跡象）。

該研究通過4項指標：樹種豐富度（R）、樹種多樣性（D）、樹種均勻度（E）和樹種單調度（M）來衡量居民區內樹木多樣性特征[12-13]。

（1）樹種豐富度（R）：

R=S-1log2N

采用Margalef指數，反映居民區綠化樹種的豐富程度。式中，S為樹種數，N為樹種個體總數，當個體數量一定時，樹種數越多，樹種豐富度越大，即R值越大，樹種豐富度越大。

（2）樹種多樣性（D）：

D=3.321 9lgN-1Nsi=1ni logNi

采用Shannon-Wiener指數，反映綠化樹種豐富多彩的程度，是樹種豐富度和樹種均勻程度的綜合反映。Ni為第i個樹種的個體數，D值越大，樹種多樣性越高。

（3）樹種均勻度（E）：

E=Dlog2 S

采用Pielou指數，反映在綠化樹種中各種個體數量比例均勻程度，E值越大，樹種均勻度越高。

（4）樹種單調度（M）：

M=si=1NiN2

采用Simpson指數，反映樹種組成的單調程度，不僅與樹種均勻度有關，亦與樹種數有關，旨在從另一個角度評價樹種組成結構。

2 結果與分析

2.1 西安居民區樹木分布情況

2.1.1 樹種組成。通過調查可知，被調查的78個居民區共有樹木38 621株，共計150種，分屬于90科131屬。株數排在前10位的喬木有女貞、國槐、紫葉李（Prunus cerasifera）、日本晚櫻（Cerasus serrulata）、石榴（Punica granatum）、銀杏、紫荊（Cercis chinensis）、紫薇（Lagerstroemia indica）、臭椿、桂花（Osmanthus fragrans），累計占總樹木的55.12%，屬于主要樹種，而其余樹種量少且未形成一定規模（表1）。在樹種應用頻率上，同樣表現出一些植物種類重現率較高，其中女貞應用頻率最高可達97.44%，應用頻率在50%以上的共16種，應用頻率大的植物種類相對較少，主要包括女貞、臭椿、紫葉李、石榴、玉蘭（Magnolia denudata）、銀杏、日本晚櫻、桃（Amygdalus persica）、紫薇、荷花玉蘭（Magnolia grandiflora）等（表2），出現頻度在10%以下的有84種，占樹種總數的56%。可見，少數植物的高頻度應用構成了居住區綠地植物景觀的基調，且調查區域樹種豐富度、多樣性、均勻度和單調度4個指標分別為8.78、5.11、0.71和0.06。

2.1.2 樹木配置。調查區域內的150個樹種（圖2），主要由109種鄉土樹種構成，為外來樹種的2.6倍;以落葉樹種為主，常綠樹種為輔，其中常綠樹種31個，常綠和落葉樹種比例為1∶3.84;致敏樹種所占比例較小（7.3%），大部分綠化樹種為非致敏樹種;觀賞樹種占67.3%，分別有觀葉、觀花和觀果型植物，如石榴、紫葉李、女貞、紫薇等;能夠產生可食用副產品的樹木種類相對較少，大部分為非食用樹種（68%）;具有藥用價值的樹種則較多，藥用樹種和非藥用樹種比例為1∶0.53;抗污染性強的樹種所占比例較小，與抗污染性弱樹種的比例為1∶1.68;而耐受性強的樹種也并未比耐受性弱的樹種表現出更明顯的優勢，兩者種類接近，比例為1∶0.88。

2.1.3 樹木胸徑、垂直結構及養護等級的分布。

調查區域居民區植被中樹木的平均胸徑為9.94 cm（4～40 cm），小樹、中樹和大樹所占比例分別為73.63%、18.74%和7.63%，小樹占絕大多數。調查的651個綠地斑塊中，其中469個綠地斑塊植物群落結構為喬-灌-草結構，占72.04%;117個綠地斑塊植物群落結構為喬-灌結構，占17.97%;32個綠地斑塊植物群落結構為喬-草結構，占4.92%;33個綠地斑塊植物群落結構為喬木結構，占5.07%（圖3），可見居民區植被的群落結構主要以喬-灌-草為主。調查的78個居民區中，1級養護等級占明顯優勢，41個居民區為1級養護等級，占52.57%;26個居民區為2級養護等級，占33.33%;11個居民區為3級養護等級，僅14.10%。

2.2 西安三大環區植被多樣性空間分布特征

由表3可知，一環區共有樹木1 660株，58種;二環區共有樹木8 742株，109種;三環區共有樹木28 270株，132種。可見，隨著距市中心距離的增大，樹木的種類和數量也在逐漸增大。調查區域居民區R值為5.33～8.86，由中心區向外圍呈現逐漸升高的趨勢，其中二環區和三環區R值分別為8.25和8.86，高于一環區（5.33）。D值為4.95～5.29，二環區的D值最高，說明該環區居民區內的植物群落穩定性相對較好，三環區的D值較低。物種均勻度是衡量各植物種類分布均勻程度的指標[14]。調查區域居民區物種均勻度相對集中，E值為0.70～0.85，不同區段之間差異較小，表明為了達到一定的整齊度和觀賞效果，人為配置樹種的基本原則一致。單調度是樹種個體集中分布的程度[15]，3個環區的M值為0.053～0.070，與物種均勻度類似，不同區段之間差異較小。

2.3 西安三大環區居民區樹木分布差異

2.3.1 不同環區樹木配置比較。

西安三大環區除一環區表現出部分不同之外，樹木類型分布與西安整體居民區基本相似，同樣主要由鄉土、落葉、非致敏、觀賞、非食用、藥用、抗污染性弱的樹種構成，且耐受性強的樹種并未表現出明顯的優勢（表4）。而一環區的不同之處在于其綠化樹種以常綠樹種為主，且大部分樹木為抗污染性強或耐受性強的樹種。雖然西安市以及三大環區都以鄉土樹種為主，但是西安市從一環至三環區域外來樹種所占比例逐漸增大，常綠樹種表現出同樣的變化趨勢。此外，觀賞樹種、食用樹種以及藥用樹種所占的比例表現出相反的趨勢。二環區致敏性樹種所占比例在三個環區內最高。

2.3.2 不同環區樹木胸徑、垂直結構及養護等級比較。

一環、二環及三環區樹木的平均胸徑分別為11.29、10.37和9.71 cm，小樹占比分別為68.22%、71.45%和74.63%（圖4）。說明西安市主城區樹木胸徑由內向外呈現出遞減的趨勢，即一環區樹木胸徑最大，三環區樹木胸徑較小。

一環區42個綠地斑塊中，喬-灌和喬-灌-草結構所占比例較大，均為30.95%，喬-草所占比例最小，僅9.52%，喬木所占比例居中，為26.19%。二環區137個綠地斑塊中，喬-灌-草結構所占比例最大，達72.26%，喬-草所占比例最小，僅0.73%。三環區472個綠地斑塊中，喬-灌-草結構所占比例最大，達75.00%，喬所占比例最小，僅3.57%（圖5）。可見，一環區4種垂直結構所占的比例相對平均，二環區和三環區喬-灌-草結構占較大優勢。

由圖6可知，1級養護等級所占的比例明顯呈上升趨勢。一環區以2級養護等級為主，占57.14%，二環區和三環區均以1級養護等級為主，分別占42.86%和62.00%，三環區的3級養護等級僅占8.00%。

3 結論與討論

3.1 西安市主城區樹木整體組成情況

3.1.1 樹種多樣性存在優勢。

物種豐富度和多樣性是衡量群落穩定性和健康性的重要指標。與福州市、秦皇島等城市相比[16-17]，西安居民區樹木的生態功能存在一定優勢，表現在Margalef和Shannon-Wiener指數高于其最高值6.72和3.59[16]，且反映樹種單調程度的Simpson指數也略低于呼和浩特市[15]。可知，西安市居民區綠化樹種豐富，居民區附屬綠地生態效不斷增強和提高。而表現居民用地綠化樹種均勻程度的Pielou指數與同類城市相比無明顯差異[14-15，18]。

3.1.2 常用綠化樹種組成單一。

從分布頻率上看，樹種構成集聚性明顯，少數樹種主導整個群落，女貞占樹木總數的19.70%。北京五環內居住區植被狀況與其相似，樹種共計85種，國槐占總數的15.68%[19]，均超出文獻約定“1個樹種在城市中出現頻次不得超過10%”的標準[20]。說明西安市居民區綠化在樹種選擇上還有很大的提升空間，應充分考慮出現頻率較低的樹種，塑造多功能的復合型植物群落。

3.1.3 以鄉土樹種為主，充分發揮生態效益。

在植被配置中，鄉土樹種109種，占總樹種的72.67%，歐陽子珞等[21]于2015年調查發現西安鄉土樹種141種，占總樹種的55.5%。結果表明，鄉土樹種得到較充分利用，植物配置雖較強地表現出人們的審美意識，但受水濕、熱量和地帶性分布的影響，植物自然分布的規律在群落中仍有體現，有效地提高了植物群落的生態效益[22]。1998年，西安市被列為世界上污染最嚴重的十大城市之一。2000年以來，西安的空氣質量雖然得到一定改善，但空氣污染仍比較嚴重，這在一定程度上制約著西安市社會經濟的持續健康發展[23]。西安屬陜西關中區，南依秦嶺，北有黃土高原，獨特的地形地貌使空氣污染事件頻發[24]，因此要選擇既能抗污染又具備凈化環境的鄉土樹種，如臭椿、銀杏、欒樹、國槐等，不僅能豐富居民區的景觀效果，還能起到凈化空氣的作用。

3.1.4 樹木垂直結構合理。該研究表明，

西安市居民區植物群落中喬-灌-草結構占主導地位。西安風沙嚴重，又是以煤為主要能源的城市，喬-灌-草復層結構為再次截留粉塵提供了條件[25]。此外，喬-灌-草結構因其強大的蒸騰作用和遮蔽作用，在各垂直高度上均發揮了最好的降溫效應，其綜合生態效益是純草坪的5倍，而養護管理投入只有純草坪的33.33%[26]。

3.2 西安市不同環區樹木組成情況

3.2.1 不同環區樹種多樣性存在差異。從西安市中心到三環不同梯度上物種豐富度和多樣性無一致規律。一環區位于市中心，居民區綠化空間占地面積少、建成年代久遠，植被豐富度最低，但為了彌補空間上的局限性，在植被配置方面已經達到最大利用水平，因而樹種多樣性較高。與之相反，一環到三環植被豐富度逐漸增加，但三環區植被多樣性反而最低。原因可能是雖然三環區主要為新建小區，空間可利用面積多、綠化空間占地面積大，引入了大量新樹種，但僅僅只是增加了樹木的種類，并未注重樹種數量的均衡性，導致多樣性和穩定性仍較低。因此，植物的配置要充分科學，建立具有合理的時間、空間和營養結構的人工植物群落，為居民提供良性循環的生態系統。

3.2.2 二環區致敏性樹種突出。

由于歷史原因，二環區致敏性樹種所占比例高于一環區和三環區，法桐（Platanaceae）和白楊（Populus）等致敏性樹種占較大比例。1965年“大躍進”后，西安市為了改善城市環境面貌，將雪松（Cedrus deodara）、國槐、法桐和白楊等作為西安綠化的核心樹種，給當時的西安帶來顯著變化。

3.2.3 三環區部分存在“大樹移植”現象。

西安主城區隨著環區的增大，樹木胸徑大小呈現出遞減的趨勢，但三環區內仍有部分居民區為了求快、求超越其他小區而采用“大樹移植”，有些居民區內大樹所占比例顯著高于一環區。相關研究表明，一般近距離移植且技術到位的情況下，大樹成活率也只能達到60%左右[27]，一旦移植，樹體加速老化，逐步喪失環境生態功能，形成新的綠色弱勢群體[28]。

3.2.4 不同環區綠化養護等級存在差異 。

俗語說“三分栽，七分養”，綠化管理是保護居民區植物群落成景的重要舉措之一，主要受人為因素的影響。西安城市空間正向外圍發展，從一環區至三環區，1級養護等級所占的比例呈明顯上升趨勢。一環區的養護等級較低，主要是居民區的建成年代久遠，缺乏專人的養護管理，因此應重視對一環區配套綠化建設的更新，增加樹木量并不斷提升景觀美學效果。

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