影响植物多样性的因素【城市化影响下植物多样性研究】

　　摘要：以河北省保定市为研究地，结合绿地分布状况，选取１３个样方，将保定市区划分为市中心、二环、三环３个圈层，进而调查样地的植物种类、数量及分布。结果表明，研究区域内植物共有４１科７４属９４种；不同植物类型在相同圈层中多样性分布一致，即草本植物的多样性指数和丰富度指数均较高，乔木的均匀度指数较高；在不同圈层间，多样性指数与丰富度指数均以灌木为最低。在不同方位中，西部各植物类型多样性水平均较高；东部乔木、灌木丰富度指数最高，西部草本的丰富度指数最高；均匀度以东部和北部的乔木最高，灌木以北部最高，草本以西部最高。由调查可知，城市绿化在近些年种植主要集中于灌木，且物种单一化；南部和东部绿化水平有待提高；道路绿带应尽量避免物种过于单一，保护本地种。
　　关键词：城市化；生境单元；植物多样性；保定市
　　中图分类号：Ｑ９４８；Ｘ１７６ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０11）09－1781-03
　　
　　Plant Diversity in Baoding City Affected by Urbanization
　　
　　ＬＩ Ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｓｈｕ－ｘｉａｎｇ，ＦＥＮＧ Ｄａ－ｌｉｎｇ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： According to ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， １３ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｓａｍｐｌｅ ａｒｅａｓ distributing in the three cirde regions（central，second ring，third ring） in Baoding city ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｔｙｐｅｓ， ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ this ｃｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ９４ ｓｐｅｃｉｅｓ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ７４ ｇｅｎｕｓｅｓ ｏｆ ４１ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｉｎ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔ ｔｙｐｅｓ ｗａｓ the ｓａｍｅ ｉｎ ｓａｍｅ ｒｅｇｉｏｎ， ｉ．ｅ． ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ｈｅｒｂｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ｗas ｈｉｇｈ． Both tｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ｓｈｒｕｂｓ ｗｅｒｅ ｌｏｗ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ． In ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ orientations， ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ index ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ ｗas ｒｉｃｈ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ； ｔｈｅ ｒｉｃｈｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ａｎｄ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｅａｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ｈｅｒｂｓ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ． Ｔｈｅ ｅｖｅｎｎｅｓｓ index ｏｆ ａｒｂｏｒｓ ｉｎ ｅａｓｔ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａｓ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｗｈｅｒｅａｓ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｈｅｒｂｓ ｉｎ ｗｅｓｔ ａｒｅａ ｗas ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ． Ｕｒｂａｎ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｈｒｕｂｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｅ ｗａｓ ｓｉｎｇｌｅ． Ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｉｎ ｏｌｄ ａｒｅａ ｓｔｉｌｌ need to ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ ｓｐｅｃｉｅ ｉｎ ｒｏａｄｗａｙ ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｖｏｉｄｅｄ ａｎｄ ｌｏｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ； ｈａｂｉｔａｔ ｕｎｉｔ； ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； Baoding city
　　城市化是一个全球性的发展趋势，这种趋势对生物多样性的影响已经引起人们的极大关注。近年来，人类的许多活动，如开垦、资源开采、过度放牧、无序土地利用、城市扩展等，正影响和改变着生物赖以生存的自然环境，天然生物资源日益减少，生物多样性受到极大的威胁［１］。在城市生态系统中，城市的生物多样性（包括遗传、物种、生态系统及景观的多样性）与城市自然生态环境系统的结构与功能（能量转化、物质循环、食物链、净化环境等）密切联系，构成了城市赖以生存发展的生态环境基础并可增强城市生态系统的稳定性［２，３］。近年来学者们以微观的对单个影响因子的研究居多，从宏观综合角度出发进行的研究较少［４，５］。本文以保定市为例，在调查城市不同生境单元下植物多样性基础上，分析市区植物多样性与人为干扰强度之间的关系；旨在为进一步加强城市地区植物多样性保护和城市建设提供参考依据，同时，也为今后如何进一步开展城市地区植物多样性保护提供理论支持。
　　１研究地区概况与研究方法
　　１．１研究地区概况
　　本研究于２０１０年５～７月在河北省保定市区（３９°５５′－４０°２２′ Ｎ，１１７°３４′－１１８°１４′ Ｅ）进行。该区西北高、东南低，市区面积３１２．３ ｋｍ２，城市建成区面积５４ ｋｍ２。黎河、沙河、林河等河流自东北向西南流入于桥水库，成为解决天津水源的“引滦入津工程”的重要河道。暖温带大陆性气候，四季分明。年平均气温１２．７ ℃，年平均大于１０ ℃活动积温４ ３４９ ℃；１月平均气温－５ ℃，７月平均气温２７ ℃，年均降雨量５７５．４ ｍｍ，积温３ ９８０ ℃，无霜期２５９ ｄ，年日照２ ５６３ ｈ；年无霜期约２１０ ｄ；市区人口１４３万人。
　　１．２研究方法
　　１．２．１样地选择以保定市区中心（火车站）为中心点，沿东南西北４个方向选取具有代表性的地段设置样方１３个，即以火车站为中心，一环、二环公路为基本界线，将保定市大致划分为市中心、近郊、远郊３个圈层。包括车站在内，市中心区域内共选择１５个样地，其中包括公园、居住小区、公共绿化活动场所、道路绿化带等生境单元作为调查对象；近郊、远郊各选择１２个样地，涉及主次干道、工厂等附属绿地、公园、农田等生境单元作为调查对象。
　　经调查，一环为人居活动稠密区（人均流量３６人次／ｍｉｎ；车均流量４０车次／ｍｉｎ）；二环为居住集中区，人居活动、车辆较多（人均流量２０人次／ｍｉｎ；车均流量３５车次／ｍｉｎ）；三环为人居活动及车辆最少的工业区（人均流量１２人次／ｍｉｎ；车均流量２３车次／ｍｉｎ）；其他如绿化率、建筑面积等均相似。
　　１．２．２样方设置为了便于对生境多样性进行评估，可将生境分为许多生境单元。通过实地调查将所有的单元分为３种类型：点状要素、线状要素和面状要素。面状要素以面积（ｍ２）表示，线状要素以长度（ｍ）表示，点状要素则以数目（个）表示。
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　　１．２．３调查内容与方法采用实地调查法，在样方中分别记录乔木、灌木、草本植物的种类及数量。
　　１．２．４分析方法物种丰富度和均匀度采用Ｍａｒｇａｌｅｆ丰富度指数（Ｒ）和Ｐｉｅｌｏｕ均匀度指数（Ｊ），用以反映城市绿化物种的丰富程度和均匀程度；利用Ｊａｃｃａｒｄ指数进行单元间相似性分析；利用Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多样性指数（Ｈ）以获得物种的多样性情况［６，７］。
　　２结果与分析
　　２．１保定市植被物种构成分析
　　根据调查由市中心至郊区的样地的植物种类统计，研究区域内有植物４１科７４属９４种，其中蔷薇科（Ｒｏｓａｃｅａｅ）最多，有１０种植物；其次为菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ），有８种；十字花科（Ｃｒｕｃｉｆｅｒａｅ）、豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）各有６种；木樨科（Ｏｌｅａｃｅａｅ）、禾本科（Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）各有５种；松科（Ｐｉｎａｃｅａｅ）、悬铃木科（Ｐｌａｔａｎａｃｅａｅ）、旋花科（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌａｃｅａｅ）、藜科（Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉａｃｅａｅ）各有３种；杨柳科（Ｓａｌｉｃａｃｅａｅ）、桑科（Ｍｏｒａｃｅａｅ）、蓼科（Ｐｏｌｙｇｏｎａｃｅａｅ）、苋科（Ａｍａｒａｎｔｈａｃｅａｅ）、卫矛科（Ｃｅｌａｓｔｒａｃｅａｅ）、堇菜科（Ｖｉｏｌａｃｅａｅ）、紫草科（Ｂｏｒａｇｉｎａｃｅａｅ）、唇形科（Ｌａｂｉａｔａｅ）、忍冬科（Ｃａｐｒｉｆｏｌｉａｃｅａｅ）、鸢尾科（Ｉｒｉｄａｃｅａｅ）、槭树科（Ａｃｅｒａｃｅａｅ）各有２种；小檗科（Ｂｅｒｂｅｒｉｄａｃｅａｅ）、千屈菜科（Ｌｙｔｈｒａｃｅａｅ）、茜草科（Ｒｕｂｉａｃｅａｅ）、锦葵科（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）、柏科（Ｃｕｐｒｅｓｓａｃｅａｅ）各有１种植物。
　　在调查过程中发现，城区的乔木除人为栽培的以外，大多已不能够进行自然生长和更新。在城区所见乔木仅有雪松、毛白杨、垂柳、龙爪槐、悬铃木等。灌木群主要有紫叶小檗（Ｂｅｒｂｅｒｉｓ ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ ｃｖ．ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅａ）、多花蔷薇（Ｒｏｓａ ｍｕｌｔｉｆｌｏｒａ）、冬青卫矛（Ｅｕｏｎｙｍｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ）、金叶女贞（Ｌｉｇｕｓｔｒｕｍ ｖｉｃａｒｙｉ）、紫丁香（Ｓｙｒｉｎｇａ ｏｂｌａｔａ）等绿化常见物种。野生草本物种丰富，仅城区内自然生长的草本植物达６０种之多。常见的野生草本有狗尾草（Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ）、紫花地丁（Ｖｉｏｌａ ｐｈｉｌｉｐｐｉｃａ）、藜（Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉｕｍ ａｌｂｕｍ）、�蓄（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍ ａｖｉｃｕｌａｒｅ）、早熟禾（Ｐｏａ ａｎｎｕａ）、车前（Ｐｌａｎｔａｇｏ ａｓｉａｔｉｃａ）、夏至草（Ｌａｇｏｐｓｉｓ ｓｕｐｉｎａ）、山苦荬（Ｉｘｅｒｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、鹅观草（Ｒｏｅｇｎｅｒｉａ ｋａｍｏｊｉ Ｏｈｗｉ）、田旋花（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌｕｓ ａｒｖｅｎｓｉｓ）、独行菜（Ｌｅｐｉｄｉｕｍ ａｐｅｔａｌｕｍ）、荠菜（Ｃａｐｓｅｌｌａ ｂｕｒｓａ－ｐａｓｔｏｒｉｓ）、朝天委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ ｓｕｐｉｎａ）、蛇莓（Ｄｕｃｈｅｓｎｅａ ｉｎｄｉｃａ）、酢浆草（Ｏｘａｌｉｓ ｃｏｒｎｉｃｕｌａｔａ）等物种。
　　２．２各圈层多样性指数分析
　　由表１可知，各圈层相似性指数均以草本为最高，灌木的相似性指数均最低，且各绿化种类中以市中心与三环的相似性指数较高。结果显示，人工绿化的公共区域（一环和三环）物种相近，而二环区主要为居民区，绿化种类与公共活动区不同。
　　由表２可知，草本植物多样性指数以市中心为最大，二环、三环次之；而人工种植的乔木和灌木均以二环最大，三环最小。草本植物以本地野生种为主，市中心区域人均活动频繁，在此胁迫下物种复杂程度最大，异质性高；而随着胁迫压力减小，异质性降低。丰富度指数均以灌木最小，草本最大，其中市中心草本植物丰富度指数为最大。均匀度指数在木本和草本植物间变化不大，最小的为二环草本，最大的出现在二环乔木。
　　
　　２．３市区不同延伸方向多样性指数分析
　　由表３可知，东部与北部方向的乔木与灌木的相似程度均为最高，东部与西部方向的草本相似程度最高；西部与南部方向的草本相似程度最低，东部与南部方向的灌木相似程度最低，草本相似程度最低值出现在南部与北部和西部与南部方向中。由表４可知，各方向乔木的多样性指数变化趋势大小顺序为，东部＞北部＞西部＞南部；灌木的多样性指数大小顺序为，北部＞西部＞东部＞南部；草本的多样性指数大小顺序为，西部＞南部＞北部＞东部；乔木、灌木的丰富度指数以东部最高，草本以西部为最高；乔木均匀度指数以东部和北部的为最高，灌木以北部为最高，草本以西部最高。
　　３结论与讨论
　　通过调查分析可知，保定市植物群落结构单一，多样性程度低，尤其灌木种植种类较少；不同圈层植物多样性差异明显，除草本外，灌木与乔木的各圈层相似性系数均小于或等于０．５；相同圈层中草本植物多样性和丰富度指数较高，灌木较低。植物多样性水平在不同区域间差异显著，除东部与北部的乔木相似性指数、东部与西部草本相似性指数达到０．６及以上外，其他各方向、各类型植物相似性指数均在０．５以下。
　　由于种类组成较单调，植物景观丰富度仍显不足，并且容易引发一些病虫害的暴发，故应降低单一树种的种植频率，尽量多选择一些当地本土树种，从而构成稳定的群落结构。市区绿化相对以前投入的多样性水平已下降，新建区多样性水平有待提高；人居活动严重影响着野生本地种的存在，进一步影响了绿化植物的多样性；环境胁迫压力大，区域植物物种数量有待进一步增加和保护。
　　４建议
　　通过调查分析，建议在较宽道路绿地设计中，应给群落植物更多的自然生存空间，并将野生本地花草物种应用到绿带中；对于道路绿带应尽量避免过于“精耕细作”，保护自然更新种，促进绿地的自然化，使绿地物种多样性越来越高；在环境胁迫严重的生境条件下，促进道路绿地群落的抗逆性和稳定性，充分发挥绿带的生态功能和景观功能；在市中心区域及郊区也应建立大面积绿化区（公园、广场等），进而提高城市植物多样性的均衡。
　　就目前的研究资料看，研究内容大多集中在城市化对生物多样性的影响中，并仍停留在对现象的定性和定量描述层次上，故今后应结合现代地理信息系统、遥感等技术手段，从时空梯度上更全面系统地研究城市化对生物多样性的影响［８］； 倡导和开展分子水平上的研究，以揭示城市化干扰对生物多样性产生危害的生理生化机制和导致物种灭绝的遗传基础；尽快建立全球统一的城市化研究标准和统一的城市调查方法，以提高研究成果的共享程度和可比性，建立城市生物多样性的统一理论体系。加强城市多学科交叉研究，为真正意义上改善和保护城市地区生物多样性和生态文明提供理论支持。
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