武漢市環城林帶生物多樣性研究

劉潤華 王升正

摘 要： 環城景觀林帶作為武漢環城森林生態工程的主要成果，是武漢市城市森林生態系統的重要組成部分。通過樣地調查方法，分析了武漢市環城林帶主要林分的生物多樣性，結果表明林帶樹種較少，喬木多樣性非常單一，林下灌木、草本生物多樣性單一，有些樣地無任何草本植物，武漢市環城林帶生物多樣性水平總體較低。建議對現有林分應開展林分質量改造，促進林下灌草層的生長，提高林帶生物多樣性。

關鍵詞： 武漢市;環城林帶;生物多樣性

中圖分類號：S731.2?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1004-3020（2021）01-0052-04

環城林帶通常指通過政策或立法方式，在城市周邊地區建設一定規模、連續或基本連續的、永久性的綠色開放空間，也稱為環城綠帶[1]。環城林帶是城市森林的一個特殊種類，不僅具有涵養水源、固碳釋氧、保持水土、凈化空氣等一般森林生態服務功能，還具有高速路段的隔音、降噪、構建城市生態網絡廊道、控制城市無序擴張等多種特殊作用。我國北京、上海、貴陽、西安等城市相繼開展了環城林帶建設應用[2-4]，武漢市于2002年啟動了環城高速兩側各100 m的森林生態工程的建設，建成了188 km外環生態風景林帶。由于武漢市環城林帶建設初期本著“先快速綠起來”的原則，以及長期以來的“重造輕管”，林帶的后期生長、群落穩定性、景觀效果等存在不確定性[5]。為開展環城林帶質量評估，為后期林帶質量提升提供依據，作者采用樣地調查方法，對武漢市環城林帶喬木物種多樣性、灌木物種多樣性和草本物種多樣性進行了研究。

1 研究區概況

武漢市位于湖北省東部、長江與漢水交匯處，地理位置為北緯29°58′～31°22′，東經113°41′～115°05′。武漢市地貌屬鄂東南丘陵經漢江平原東緣向大別山南麓低山丘陵過渡地區，全市低山、丘陵、壟崗平原與平坦平原的面積分別占土地總面積的5.8%、12.3%、42.6%和39.3%，海拔高度在19.2～873.7 m之間，大部分在50 m以下。武漢市屬北亞熱帶季風性（濕潤）氣候，武漢年平均氣溫15.8～17.5 ℃，年降水量1 150～1 450 mm。環城林帶建設區域屬殘丘性河湖沖積平原，大多數地段為農田和旱地，農田土壤類型為水稻土和潮土;旱地和崗地土壤多為紅壤和黃紅壤;丘陵地區一般為黃棕壤，局部有黃紅壤分布。

武漢環城林帶于2002年開始建設，2005年完工，主要是沿武漢市188 km外環高速公路兩側各建設100 m寬的生態公益林綠化帶，并與綠帶附近的12處森林公園、林場風景林及歷史人文景觀（遺址）“一線穿珠”，形成集生態、旅游、觀光、休閑和綠色產業等多功能于一體的環城綠色屏障。工程設計新造林面積0.29萬hm2，加上與綠帶相連的風景林改造0.11萬hm2，合計建設森林綠地面積0.39萬hm2。樹種主要包括香樟Cinnamomum camphora、水杉Metasequoia glyptostroboides、杜英Elaeocarpus decipiens、復羽葉欒樹Koelreuteria? bipinnata等喬木樹種及紅葉石楠Photinia×fraseri、夾竹桃Nerium indicum等灌木樹種。

2 研究方法

2.1 樣地設置

根據環城林帶的特點，每種林分類型分別設置6塊標準監測樣地，其中擬撫育樣地3塊，對照樣地3塊，每類監測樣地設置具體為鄰近林帶外側（靠近高速環路一側）1塊，林中1塊，林帶內側（靠近農田或居民區一側）1塊。標準樣地面積為20 m×20 m，樣地不跨河流、道路或伐開的調查線。主要調查林地樣地基本情況見表1。

2.2 調查方法

林下植被調查采用樣方調查法。在每塊20 m×20 m的樣地內胸徑大于1 cm的林木（記為喬木層）進行每木調查，記錄其種名、胸徑、樹高等。在每塊樣地內沿對角線的兩個角落和中心分別設置3塊2 m×2 m的灌木樣方，在灌木樣方內再設置1 m×1 m的草本樣方，調查樣方內灌木層（包括胸徑小于1 cm的木本植物和層外藤本植物，便于統計分析，將藤本植物納入灌木層）和草本層植物的種類、個體數、高度和覆蓋度等。

2.3 數據分析

采用重要值分析群落結構，重要值為相對頻度、相對密度和相對優勢度3者之和。

灌木草本相對重要值=相對密度+相對蓋度+相對頻度

喬木的相對重要值=相對密度+相對顯著度+相對頻度

其中：

相對密度=（某個物種的株數/所有物種的總株數）×100%

相對蓋度=（某個物種的蓋度/所有物種的蓋度）×100%

相對顯著度=（某個物種的斷面積/所有物種的斷面積）×100%

相對頻度=（某個物種的頻度/所有物種的總頻度）×100%

頻度：指任一個樣方中出現某物種的可能性。密度：指單位面積內植物個體數量。

種的頻率=含有某種的樣方總的樣方×100%

采用物種豐富度（樣方內物種總數）、Shannon-Wiener指數（H）、Simpson優勢度指數（D）和Pielou均勻度指數（E）對林下灌木層和草本層物種多樣性進行定量分析。

3 結果與分析

3.1 欒樹林分樣地

（1）喬木層：樣地內喬木層僅有欒樹一個樹種，此處不計算喬木層的物種多樣性。

（2）灌木層：欒樹林分灌木層各樣地物種相對重要值情況見表2，物種多樣性情況見表3。

（3）草本層：目前該樣地內草本層未調查到草本物種。

在欒樹林中，各樣地喬木層皆僅有欒樹一個樹種，物種多樣性十分單一。在林下灌層，各樣地均以欒樹幼樹幼苗為主要物種，重要值在157～271之間;此外存在少量桑樹（重要值21～55）和構樹（重要值19～53）的幼樹幼苗。僅在L4樣地出現極少數垂序商陸，重要值為31。灌木層物種豐富度在2～3之間，Shannon-Wiener指數在0.05～0.32之間，Pielou均勻度指數在0.08～0.29之間，Simpson優勢度指數在0.02～0.15之間。各個樣地內林下無任何草本物種。

3.2 水杉林分樣地

（1）喬木層：樣地內喬木層僅有水杉一個樹種，此處不計算喬木層物種多樣性。

（2）灌木層：樣地S1、S3、S6無灌木物種，樣地S2、S4、S5僅有一種灌木，此處不計算喬木層物種多樣性。

（3）草本層：水杉林草本層各樣地物種相對重要值情況見表4，物種多樣性情況見表5。

在水杉林中，各樣地喬木層皆僅有水杉一個樹種，物種多樣性十分單一。各樣地林下灌層中僅有一種灌木或無灌木出現，灌層物種多樣性十分單一。在林下草本層中，劍葉鳳尾蕨、沿階草和絞股藍的數量最多，重要值分別為55～127、30～72、25～62;還有較多的毛蕨和栝樓，重要值分別為181～195、105～142;此外還少量分布極不均勻的草本，如苧麻、天胡荽、蛇莓等。草本層物種豐富度在2～6之間，Shannon-Wiener指數在0.56～1.67之間，Pielou均勻度指數在0.73～0.93之間，Simpson優勢度指數在0.37～0.79之間。各個樣地內林下無任何草本物種。

3.3 樟樹林分樣地

（1）喬木層：樟樹林喬木層各樣地物種相對重要值情況見表6，物種多樣性情況見表7。

（2）灌木層

樟樹林灌木層各樣地物種相對重要值情況見表8，物種多樣性情況見表9。

（3）草本層：樟樹林草本層數據部分樣地數據有缺失，僅Z6樣地數據完整，物種相對重要值和物種多樣性情況分別見表10和表11。

在樟樹林中，除樟樹（重要值為214～269）占絕對主體地位以外，還伴生有少量杜英、女貞、構樹、欒樹和楝樹，重要值分別在6～59、11～58、9～28、4～6和9。喬木層物種豐富度在2～6之間，Shannon-Wiener指數在0.46～1.03之間，Pielou均勻度指數在0.44～0.71之間，Simpson優勢度指數在0.23～0.54之間。在林下灌層中，分布有較多杜英、構樹、女貞、樸樹和欒樹的幼樹幼苗，重要值分別為34～173、22～113、24～116、18～58和19～136;此外還存有海桐、花椒、絡石、衛矛等植被。灌層物種豐富度在4～7之間，Shannon-Wiener指數在0.98～1.72之間，Pielou均勻度指數在0.54～0.88之間，Simpson優勢度指數在0.43～0.79之間。草本層中主要為沿階草和臭雞矢藤，物種豐富度為2，Shannon-Wiener指數、Pielou均勻度指數和Simpson優勢度分別為0.45、0.65和0.27。

4 結論與討論

（1）武漢市環城林帶林分樣地都是人工純林，喬木多樣性非常單一，林下灌木、草本生物多樣性單一，有些樣地無任何草本植物。同國內其他環城林帶相比，武漢市環城林帶生物多樣性水平總體較低。

（2）我國很多城市環城林帶建設均已進入成林養護管理階段，現有研究表明[6，7]，城市林帶的樹種單一，植物群落層次簡單，大多數群落都只有一個林冠層，生物多樣性較低，灌木與草本植物稀少。結合本文研究，建議環城林帶建設應盡量選擇具有一定觀賞性的鄉土樹種，考慮樹種的多樣性和喬灌草配置，合理配置初植密度，營造混交林。對現有林分應開展林分質量改造，促進林下灌草層的生長，提高林帶生物多樣性。

參考文獻

[1]張凱旋，凌煥然，達良俊.上海環城林帶景觀美學評價及優化策略[J].生態學報，2012，32（17）：5521-5531.

[2]夏均魁，郭蔭槐.赴津考察情況及建設沈陽市環城林帶初步設想[J].遼寧林業科技，1992（3）：55-57.

[3]張凱旋，商侃侃，達良俊.上海環城林帶不同植物群落土壤質量綜合評價[J].南京林業大學學報（自然科學版），2015（3）：71-77.

[4]王瑋璐.北京城市綠化林帶降噪效果的四季變化研究[D].北京：北京林業大學，2012.

[5]彭楚才，佃袁勇，周志翔，等.武漢環城林帶質量評價及影響因素分析[J]，林業資源管理，2019（6）：75-83，131.

[6]常二梅.保定市環城林帶群落結構與生態功能研究[D].保定：河北農業大學，2009.

[7]胡婷.基于1 hm2樣地的上海環城綠帶群落結構特征研究[D].長沙：中南林業科技大學，2017.

（責任編輯：唐 嵐）