蘭州市古樹名木資源特征及其時空分布特征

楊秀秀，吳永華，田青,黃蓉,

(1.甘肅農業大學林學院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州 730070)

古樹名木是森林資源的重要組成部分，被譽為“活化石”，見證著歷史人文變遷和自然環境更替[1]，在文物考古、物候探討、林史資料和林業技術的科學研究等方面均發揮重要的作用[2]。作為重要的城市生態資源，古樹名木和古橋、古城一樣，都是前人留給我們的重要遺產[3]，是生態文明的重要繼承。古樹名木的資源數量、種類、分布現狀、動態變化情況能夠為城市園林生態建設提供重要的數據參考，對城市生態建設和維護生物多樣性有著不可代替的作用[4]。隨著生態文明建設的推進，古樹名木保護與研究也日益受到關注[5]。目前國內古樹名木研究主要集中在3個方面：1)古樹名木健康狀況調查的生長狀況與環境因子關系[李程[6]、吳嘉琳[7]等]；2)對古樹名木貨幣化、資產化評估等經濟價值的探索[楊娛[8]、林思平[9]等]；3)對古樹名木資源特征、保護措施和樹齡估算的分析[張艷麗[10]、肖沙沙[11]等]。目前的研究主要集中在第3方面，然而對古樹名木資源動態變化趨勢及植物區系發生發展規律分析研究較少。

蘭州市地處我國西北，是絲綢之路的歷史文化重鎮，具有悠久厚重的歷史人文景觀和較為豐富的古樹名木資源。近30年來，隨著蘭州市經濟的快速發展，城市生態建設，特別是作為城市生態建設至關重要的古樹名木保護和利用也應不斷推進，為現代城市生態建設增添光彩。目前有關蘭州市古樹名木研究多集中于某年古樹名木調查資料并對當年古樹名木資源特征、保護現狀、存在問題等方面，但是對于古樹名木兩個年份調查資料的時空特征和植物區系特征對比較少。為此，本文基于蘭州市1990年和2018年2次古樹名木普查資料，對28年間古樹名木的數量特征、空間分布等方面進行研究分析，以期為蘭州市古樹名木和物種多樣性保護、管理、規劃提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

甘肅省蘭州市(E 102°36′～104°34′，N 35°34′～37°07′)位于黃土高原的西北部邊緣，屬隴中北部黃土丘陵、河谷盆地類型區[12]，屬中溫帶大陸性氣候，溫差大，降水少，冬無嚴寒、夏無酷暑，氣候溫和，年均降水量393.2 mm，年均氣溫8.3 ℃，全年日照時數平均2 446 h，無霜期180 d以上。主要土壤類型為黃綿土、灰鈣土、栗鈣土、灰褐土、草甸土[12-13]。現轄城關、七里河、安寧、西固、紅古5個區和榆中、皋蘭、永登3個縣，城市綠地面積10 003.6 hm2，全市綠地率29.15%，公共綠地面積3 693.27 hm2，建成區綠化覆蓋率33.14%，人均擁有公共綠地面積13.06 km2[14]。

1.2 數據獲取與處理

本研究數據主要來源于《蘭州市志·園林綠化志》[15]中1990年古樹名木登記造冊資料及蘭州市園林科學研究所2018年古樹名木普查資料。資料顯示，2次調查中古樹名木概念界定略有不同，其中1990年普查標準為《蘭州市古樹名木保護管理辦法》，該《辦法》將樹齡300年以上和特別珍貴稀有、或具有重要歷史價值和紀念意義的古樹名木定為一級古樹，其余樹齡100～299年的古樹名木定為二級古樹[15]；2018年普查標準為《古樹名木鑒定規范》[16]，該《規范》將樹齡500年以上的樹木定為一級古樹，樹齡300～499年的樹木定為二級古樹，樹齡100～299年的樹木定為三級古樹。本研究以《古樹名木鑒定規范》為標準，對普查數據進行歸一化處理分析。

此外，本研究中種子植物科、屬的分布區類型均按《世界種子植物科的分布區類型系統》[17]及《中國被子植物3097屬分布類型》劃分。數據處理采用Excel 2016軟件，分布圖繪制采用ArcGIS 10.2軟件。

2 結果與分析

2.1 蘭州市古樹名木數量

1990年蘭州市共登記造冊古樹名木265株，分屬11科13屬18種，主要為旱柳、國槐、側柏、白榆、云杉、臭椿、垂柳、銀白楊、榆樹、沙棗等18種(表1)。其中株數最多的為旱柳(119株)，占總株數的45.08%、其次為國槐(34株)和側柏(34株)，分別占總株數的12.88%和12.88%。

表1 1990年蘭州市部分古樹名木資源

2018年調查資料顯示，蘭州市共有古樹名木447株，分屬18科25屬31種，有旱柳、國槐、青杄、白榆、側柏、千頭柏、云杉、軟兒梨、冬果梨等31種(表2)。其中株數最多的為旱柳(125株)，占總株數的27.96%，其次為國槐(69株)和青杄(48株)，分別占總株數的15.44%和10.74%。

表2 2018年蘭州市部分古樹名木資源

1990年蘭州市古樹名木調查發現裸子植物有3科3屬5種(表3)，分別為側柏、千頭柏、云杉、青杄、銀杏(Ginkgobiloba)，占總科、屬、種的百分比分別為27.27%、23.08%、27.78%；雙子葉植物有8科10屬13種，占總科、屬、種的百分比分別為72.73%、76.92%、72.22%。

2018年調查發現蘭州市古樹名木中裸子植物有4科7屬9種(表3)，分別為側柏、千頭柏、圓柏(Sabinachinensis)、云杉、青杄、雪松(Cedrusdeodara)、油松(Pinustabuliformis)、銀杏，占總科、屬、種的百分比分別為22.22%、28.00%、29.03%；雙子葉植物有14科18屬22種，占總科、屬、種的百分比分別為77.78%、72.00%、70.97%。

表3 蘭州市古樹名木的物種組成

2.2 蘭州市古樹名木區系分布情況分析

按照吳征鎰等對種子植物科、屬的分布區類型劃分標準，可將1990年、2018年蘭州市古樹名木科、屬的分布區類型分別劃分8個類型(表4)。從植物科的分布區類型看，北溫帶和南溫帶間斷分布型科的數量最多(7科)，占總科數的38.89%，包括柏科、杉科(Taxodiaceae)、殼斗科(Fagaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、楊柳科等；其次為世界廣布型(6科)，占總科數的33.33%，包括榆科、桑科(Moraceae)、薔薇科、蝶形花科等；泛熱帶型有3科，為無患子科(Sapindaceae)、苦木科(Simaroubaceae)、楝科(Meliaceae)；北溫帶分布型和中國特有分布型各有1科，分別為松科和銀杏科(Ginkgoaceae)。從植物屬的分布區類型看，北溫帶分布型屬的數量最多(8屬)，占總屬數的32.00%，包括側柏屬、榆屬、雪松屬(Cedrus)、山楂屬(Crataegus)等；其次為北溫帶和南溫帶間斷分布型屬(6屬)，占總屬數的24.00%，包括胡頹子屬(Elaeagnus)、柳屬、胡桃屬(Juglans)、楊屬(Populus)等；熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布型屬、東亞及北美間斷分布型屬、舊世界溫帶分布屬、中國特有分布型屬各有2屬，分別占總屬數的8.00%；世界廣布型屬和泛熱帶分布型屬各有1屬，分別占總屬數的4.00%。

表4 蘭州市古樹名木科、屬、種數及分布區類型

2.3 蘭州市古樹名木資源分布情況分析

蘭州市古樹名木資源分布情況顯示：1990年和2018年城關區古樹名木資源數量居首位，分別為147株和200株；其次為七里河區，分別為92株和83株。1990年安寧區、西固區、紅古區均有少量古樹名木分布，分別為12株、7株和4株；皋蘭縣數量最少，僅為1株。2018年榆中縣和永登縣古樹名木的數量居中，分別為59株和41株；皋蘭縣和西固區有少量分布，分別為21株和20株；紅古區數量最少，為5株(表5)。

表5 1990年、2018年蘭州市各區縣古樹名木資源分布

具體分布情況為1990年一級古樹主要分布在城關區(5株)；二級古樹主要分布在七里河區(31株)；三級古樹和名木主要分布在城關區，分別為129株和14株。2018年一級古樹主要分布在永登縣(12株)；二級古樹主要分布在皋蘭縣(17株)；三級古樹和名木主要分布在城關區，分別為177株和18株(圖1，圖2)。

圖1 1990年蘭州市各區縣古樹名木資源分布圖

圖2 2018年蘭州市各縣區古樹名木資源分布

2.4 蘭州市古樹名木對比分析

2.4.1 科屬種對比分析 相比于1990年，2018年普查顯示蘭州市古樹名木數量和種類均有所增加，古樹名木總株數增加182株；新增植物科為鼠李科(Rhamnaceae)、杉科、桑科、薔薇科、槭樹科(Aceraceae)、木犀科(Oleaceae)、殼斗科；新增植物屬為水杉屬(Metasequoia)、丁香屬(Syringa)、棗屬(Ziziphus)、雪松屬、槭屬(Acer)、山楂屬、櫟屬(Quercus)、梨屬、蘋果屬(Malus)、桑屬(Morus)、圓柏屬(Sabina)、松屬(Pinus)；新增樹種為水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、暴馬丁香(Syringareticulata)、棗樹、雪松、五角楓(Acermono)、野山楂(Crataeguscuneata)、海棠(Malusspectabilis)、遼東櫟(Quercusliaotungensis)、冬果梨、軟兒梨、杜梨(Pyrusbetulaefolia)、山荊子(Malusbaccata)、桑樹(Morusalba)、圓柏、油松。兩次普查均為優勢科的有楊柳科、蝶形花科、柏科、榆科、松科；優勢樹種為旱柳、國槐、側柏、白榆、千頭柏(圖3)。

圖3 1990年與2018年蘭州市古樹名木資源植物科、屬、種對比圖

2.4.2 等級變化分析 古樹名木等級結果顯示：1990年和2018年蘭州市古樹名木中三級古樹最多，分別占76.43%和76.68%；二級古樹次之，分別占12.93%和12.33%。樹齡結構等級結果顯示：與1990年相比，2018年蘭州市古樹名木樹齡中，100-299年的古樹增加了141株，300-499年的古樹增加了21株，500年以上的古樹增加了22株。其中增長最快的是100-299年古樹，增長最慢的是300-499年古樹；最高樹齡樹種是1 300多年的金天觀(現蘭州市第一工人文化宮)唐槐，大多數古樹名木樹齡在100-299年；樹齡結構呈金字塔型，即隨著樹齡的增大，古樹數量逐漸減少，古樹后續資源豐富(圖4)。

圖4 1990年與2018年蘭州市古樹名木資源樹齡結構對比

2.4.3 區域變化分析 空間分布狀況方面，蘭州市古樹名木資源分布行政區劃范圍有所增加，其中1990年僅在蘭州市城關、安寧、七里河、西固、紅古5區和皋蘭縣分布，而2018年在蘭州市5區3縣均有分布(表5)。數量方面，除七里河區古樹名木資源數量減少外，其余諸區縣數量皆有所增加，其中榆中縣增加最多，其次是城關區。此外，超過40%的蘭州市古樹名木分布于主城區中明清寺觀廟宇、衙署園林遺址等古典園林，超過25%存在于街道(圖5)。蘭州市古典園林中古樹名木數量上升最快，其次為街道，這與蘭州市城市街道綠化建設和古典園林中發現古樹名木數量增加有關。

圖5 蘭州市古樹名木分布地點

3 討論

3.1 古樹名木植物區系特征

植物區系地理學(Floristic Geography)是植物地理學或生物地理學的重要分支學科，是一門主要研究全球或某一地區所有植物種類的組成、現代和過去分布規律以及起源進化和演變歷史的科學[18]。植物區系以種群方式存在，組成各地植被的實體，是自然地理環境的反映及環境變遷的鑒證或依據[19]。以吳征鎰為代表的植物學家對中國植物區系地理進行了系統分類，用此可以研究蘭州古樹名木的原種起源、分布規律、生態適應，也可以反映出蘭州市的古樹名木歷史的演變特點及其自然環境的特殊性。

本研究通過古樹名木所屬植物區系分析可以發現，北溫帶型及北溫帶和南溫帶間斷分布型(全溫型)的種子植物在蘭州市古樹名木遺存中占絕對優勢，取決于蘭州市所處的地理位置的植物區系屬性[20]；熱帶分布類型的種子植物引種到蘭州市可以經過長期馴化增加對蘭州生態環境的適應性從而成為古樹名木資源。據此可以推測，隨著歷史的變遷該區域的氣溫有所上升，使部分熱帶植物能夠在此良好生長，可能是由于蘭州市早第三紀時期氣候較為炎熱導致的結果[21]。而且熱帶亞洲和熱帶大洋洲分布類型和東亞及北美間斷分布類型在蘭州市均有少量分布，說明該地區的植物區系與美洲和大洋洲有一定交流，且與美洲交流較多[22]。總體來講蘭州市古樹名木的分布表現出明顯的溫帶性質和溫帶向亞熱帶、熱帶過渡的特點，此結果與蘭州市南北兩山種子植物區系特征[23]研究結果一致。

3.2 古樹名木資源時空特征

空間分布類型分析可以反映蘭州市各級古樹之間的空間分布相關性和空間集聚特征[24]。蘭州市古樹名木在空間上呈現出一定的聚集性，這與蘭州市的歷史風俗文化和自然地域氣候有關，這與黃蓉[13]等研究結果一致。

通過區域分布空間分析可以發現，蘭州市的古樹名木主要分布于城關區和七里河區，究其原因是城關區在古代是蘭州市的政治中心、經濟中心、文化中心，在蘭州市擁有超然的歷史地位和豐富的歷史人文景觀，而七里河區在明清時代位于蘭州市城郊，擁有眾多的寺觀園林和文物古跡，所以兩區古樹名木遺存較多。2018年一級古樹在永登縣分布最多，這是由于主城區一級古樹因各種原因逐漸死亡、古樹名木調查范圍擴大和掌握古樹名木信息增加[25]，永登縣的魯土司衙門和海德寺中8株栽于明清時期的古樹名木被發現，蘭州市一級古樹資料能夠得到補充和完善。在統計分析中還可以發現，蘭州市明清寺觀廟宇、衙署園林等古典園林遺址中有大量古樹名木，這是由于蘭州市現存的古典園林中大多為明清時期修建且有一定的文化底蘊，在如今有專門的文物管理機構給予古樹名木專門的管理保護致使古樹名木保存良好；而街道、居民院內也存有較多古樹名木，但分布較為零散，且植物生長空間較為狹窄，以主城區較多，這是由于在蘭州市政府從清末左宗棠時期開始對街道綠化建設給予重視[26]，大量植樹造林，但是在近現代時期城市規劃建設快速發展，土地開發利用與古樹名木保護未能得到較好協調，導致街道和居民區古樹名木遭到破壞，分布零散且生長受限[27]。

4 結論

本研究基于1990年、2018年蘭州市古樹名木調查結果及傳統分析方法(科屬種分析、植物區系分析、空間分布類型分析)，對蘭州市古樹名木資源特征及其空間分布特征進行分析，得出以下結論：

1)蘭州市主要適宜生長北溫帶型及北溫帶和南溫帶間斷分布型(全溫型)的種子植物，此由蘭州市的地理位置植物區系屬性決定，蘭州市的鄉土樹種大部分來自于這類種子植物。

2)蘭州市古樹名木在空間上呈現出一定的聚集性，這與蘭州歷史風俗文化和自然地域氣候有關，并且蘭州市古樹名木資源主要分布在城關區和七里河區。

古樹名木是優秀的物種生物基因庫，是我們培育新品種的重要來源[28]。古樹名木也是一部活的史書，蘊含著千百年來蘭州市進行城市園林建設和營造歷史人文景觀的傳統生態智慧。深入挖掘古樹名木的價值，有助于古樹名木后續資源的評估與利用、旅游資源的開發、園林城市的建設和歷史景觀的恢復。