吳義軍,李秀芹,錢高霞,劉曉雪,刁松鋒

(黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,安徽 黃山 245041)

城市森林是一種以服務(wù)城市為主旨的森林,是城市生命支持系統(tǒng)的主體,具有最大的生態(tài)服務(wù)功能。城市森林建設(shè)水平是城市文明發(fā)展程度的體現(xiàn)和標(biāo)志[1]。建設(shè)城市森林,形成城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),營(yíng)造出空氣清新、景色宜人的新型生態(tài)化城市,是我國(guó)城市生態(tài)建設(shè)的發(fā)展方向,也是我國(guó)林業(yè)建設(shè)的重要領(lǐng)域之一[2]。城市森林在改善城市環(huán)境中具有不可替代作用,已成為城市生態(tài)工程建設(shè)的主要內(nèi)容,以城市森林為主體的城市綠色空間的規(guī)劃和建設(shè)目前正掀起了高潮,建設(shè)的內(nèi)容已經(jīng)納入國(guó)家部分林業(yè)重點(diǎn)生態(tài)工程之中[3]。城市森林物種多樣性(包括物種豐富度、多樣性、均勻度、優(yōu)勢(shì)度等)水平能反映城市森林群落結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性以及組織化水平,能比較系統(tǒng)、清晰地表現(xiàn)各群落的生態(tài)學(xué)特征,是衡量城市森林群落穩(wěn)定性和健康性的一個(gè)重要指標(biāo)[4]。進(jìn)行城市森林生物多樣性研究可以為城市森林生態(tài)建設(shè)的物種選擇與合理配置及城市森林健康與生態(tài)服務(wù)功能的評(píng)價(jià)提供依據(jù)及實(shí)踐支持。

戴震公園位于黃山市城區(qū)新安江北側(cè)華山嶺上,具有典型城市森林公園特征,園內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)城市環(huán)境的改善與生態(tài)平衡的維護(hù)起著重要作用,開展公園內(nèi)森林物種多樣性、結(jié)構(gòu)特征及更新的分析與研究,對(duì)目前正在進(jìn)行的城市生態(tài)建設(shè)具有重要的實(shí)踐意義。

1 研究區(qū)域概況

戴震公園屬于亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū)。該地區(qū)氣候溫和,季節(jié)分明;年平均溫度在15℃左右,無霜期可達(dá)236天;年均降水量1670mm,最高達(dá)2708mm,降水多集中于生長(zhǎng)季5～8月。公園占地面積29hm2,其中:綠化面積27.84hm2,珠塘水域面積2.6hm2。森林群落起源有人工和天然更新2種,具有單層和復(fù)層的結(jié)構(gòu)類型;植物組成具有典型的亞熱帶北緣地帶性特征。主要以馬尾松(Pinus massonianaLamb)、欏木石楠(Photinia davidsoniaeRehd.et Wils)、杉木(Cunninghamia lanceolata(L.)Hook)、樟樹(Cinnamomum camphora(L.))、桂花(Osmanthus fragransLour.)等為優(yōu)勢(shì)樹種,伴生樹種有女貞(Ligustrum lucidum)、水杉(Metasequoia glyptostroboidesHu et Cheng)、楓香(Liquidambar formosanaHance)、鵝掌楸(Liriodendron chinense(Hemsl.)Sarg)、雪松(Cedrus deodara(Roxb.)G.Don)、金錢松(Pseudolarix kaemp feri(Lindi.)Gord)、檫木(Sassafras tzumu)、重陽 木(Bischof ia polycarpa)等。以黃壤、沙壤土等為典型土壤類型。

2 樣地調(diào)查與數(shù)據(jù)計(jì)算

2.1 樣地調(diào)查

根據(jù)喬木層樹種組成的類型特征,將公園內(nèi)森林群落劃分為 5種類型,分別是:(1)馬尾松群落(P.massonianacommunity),(2)樟樹-重陽木-水杉群落(C.camphora-B.polycarpa-M.glyptostroboidescomm.),(3)樟樹-金錢松-欏木石楠群落(C.camphora-P.kaemp feri-P.davidsoniaecomm.),(4)桂花群落(O.f ragranscomm.),(5)馬尾松-杉木群落(P.massoniana-M.glyptostroboidescomm.)。在各群落中選擇設(shè)置具有代表性的、大小為20m×30m標(biāo)準(zhǔn)地,記錄標(biāo)準(zhǔn)地的坡度、坡位、坡向以及土壤等環(huán)境因子,如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況

表2 不同群落類型基本林分因子

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)胸徑在5.0cm以上的活立木進(jìn)行每木檢尺,記錄樹種名稱、胸徑、樹高、活枝下高、冠幅、最近相鄰木的種名及距離等調(diào)查因子;并在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按品字型法設(shè)置5個(gè)1m×1m的小樣方,用于調(diào)查喬木樹種的更新情況,分別記錄小樣方內(nèi)幼苗和幼樹的名稱、高度、株數(shù)以及生長(zhǎng)狀況。各種類型群落基本林分因子情況如表2。

2.2 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

在物種多樣性的研究中,常采用兩種方法,即用各種多樣性指數(shù)描述多樣性特征的方法和采用種—多度模型來擬合分析群落的種—多度分布格局的方法。本次研究采用Margalef物種豐富度指數(shù)(Margalef's species richness index)、Shannon-Weiner指數(shù)(Shannon-Wiener's diversity index)及Simpson指數(shù)(Simpson'sdiversity index)和Pielou均勻度指數(shù)(Pielou'sevenness index)對(duì)公園內(nèi)不同類型的群落物種多樣性特征和變化進(jìn)行分析。

1)Pielou均勻度指數(shù):J=H′/H′max=H′/lgS;

2)Margalef豐富度指數(shù):d=(S-1)/lnN';

式中:S——標(biāo)準(zhǔn)地中物種數(shù)目;N′——標(biāo)準(zhǔn)地中所有物種的個(gè)體總數(shù);ni——第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù);Pi=ni/N′,代表第i個(gè)物種的相對(duì)多度。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林群落更新情況

森林天然更新能力是森林維持和擴(kuò)散的自然屬性,森林能否順利完成更新過程,與其本身組成的樹種生物生態(tài)學(xué)特性及其局部物質(zhì)和能量環(huán)境有著密切的聯(lián)系。通過更新調(diào)查得出每種森林群落中主要樹種的更新情況如表3所示。

表3 不同森林類型林下主要樹種的更新密度 株?hm-2

從表3中可以看出:樟樹-金錢松-欏木石楠群落更新狀況良好,更新密度達(dá)到130 000株/hm2,更新的樹種數(shù)也最多,有7個(gè)種。這與該群落植株密度小(見表2)、郁閉度低、土層松軟、粗腐殖質(zhì)較少等林分條件有關(guān),使得林下光照條件和土壤條件有利于耐蔭和喜光樹種以及種子更新和萌芽更新的樹種在其中生長(zhǎng);而且,群落樹種組成豐富,結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,樹種更新方式不同,易于形成種子源,為更新提供有利的種源條件。群落所處的環(huán)境中存在的這些條件,滿足了群落天然更新所需要的物質(zhì)要求和環(huán)境要求。從表中還可以看出,桂花人工林群落現(xiàn)階段還無更新。這是因?yàn)?一方面其樹冠低矮、冠幅廣大、枝葉相互重疊,形成林下光照不足的環(huán)境,且土壤所含的石塊較多、質(zhì)地較硬,地面覆蓋著一層厚厚的粗腐殖質(zhì)層,使種子無法接觸土壤,生根并獲取水分和養(yǎng)分;另一方面桂花種實(shí)外表有一層厚果肉、種子骨質(zhì),難以發(fā)芽成苗。

從樹種的更新情況來看,欏木石楠在主要的更新樹種中占據(jù)著優(yōu)勢(shì),這與該樹種幼時(shí)耐蔭耐干旱、萌芽力強(qiáng)、對(duì)土壤要求不嚴(yán),且具有種子更新和萌芽更新兩種更新方式的特點(diǎn)有關(guān)。同時(shí),種子量多、萌蘗力強(qiáng)、耐土壤瘠薄的黃山欒樹更新頻率也較高。

另外,種子的更新還與樹種年齡有關(guān),樟樹-重陽木-水杉群落、樟樹-金錢松-欏木石楠群落以及桂花群落中有部分樹種未達(dá)到結(jié)實(shí)年齡,不能產(chǎn)生更新。一些強(qiáng)陽性樹種如馬尾松等,在預(yù)備隊(duì)較高的群落中更新也較差。

3.2 物種多樣性分析

對(duì)不同群落類型的物種多樣性計(jì)算的結(jié)果如表4所示。

表4 不同森林類型物種多樣性指數(shù)

3.2.1 不同類型群落物種多樣性比較

從表4中可以看出,Simpson指數(shù)和Shannon-Weine指數(shù)在樟樹-重陽木-水杉群落和樟樹-金錢松-欏木石楠群落中是最大的,分別為 0.8869、0.8347和2.1914、2.2235;在桂花群落中最小,為 0.1296 和0.2782;馬尾松群落和馬尾松-杉木群落為中等水平。從豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)來分析出現(xiàn)這種情況的原因:樟樹-重陽木-水杉群落和樟樹-金錢松-欏木石楠群落樹種組成豐富、種類多(豐富度指數(shù)高),各樹種數(shù)量在群落內(nèi)物種總數(shù)量當(dāng)中所占有的比例相當(dāng)(均勻度指數(shù)接近)。而桂花群落樹種組成單一,除原有群落中生長(zhǎng)的幾株水杉外沒有其他樹種存在,且桂花存在分枝性強(qiáng)、分枝點(diǎn)低的特點(diǎn),在進(jìn)行調(diào)查時(shí)將一棵樹分成了好幾“棵”來檢尺,導(dǎo)致水杉和桂花兩個(gè)樹種在數(shù)量上的極大差別。也就是說,桂花群落的豐富度指數(shù)以及均勻度指數(shù)都比較低,這就時(shí)其Simpson指數(shù)和Shannon-Weine指數(shù)都比較小的原因。

3.2.2 更新情況與物種多樣性

結(jié)合表3和表4可以看出:物種多樣性指數(shù)較高的群落更新狀況也比較好,多樣性指數(shù)低的群落更新也較差,如樟樹-金錢松-欏木石楠群落和桂花群落。物種比較豐富的群落能夠自然更新的樹種比較多,加上群落環(huán)境有利于種子的發(fā)芽和幼苗幼樹的生長(zhǎng),在這種條件下,群落更新自然比較好。

4 結(jié)論與討論

4.1 戴震公園內(nèi)不同類型的群落物種多樣性與更新情況有差異,物種多樣性指數(shù)較高的群落更新狀況比較好,綜合來看,樟樹-金錢松-欏木石楠群落是其中物種豐富度和更新情況都比較好的群落類型。

4.2 在諸多影響群落更新的因子中,人為活動(dòng)是制約森林發(fā)展的主要因素,比如,標(biāo)準(zhǔn)地3選在遠(yuǎn)離小路的山體中部,除偶爾有學(xué)生來此實(shí)習(xí)和護(hù)林員巡查以外,很少有人為活動(dòng),因此,這里能夠比較完整的保存群落結(jié)構(gòu),更新也能在比較自然的狀態(tài)下進(jìn)行;而其他林分卻受到比較嚴(yán)重的人為干擾,尤其是桂花群落,經(jīng)常遭到人們的攀折,且生長(zhǎng)的土壤條件較差,導(dǎo)致其更新情況也較差。

4.3 城市森林建設(shè)對(duì)于改善城市生態(tài)環(huán)境,美化生活,增進(jìn)居民身心健康,促進(jìn)城市物質(zhì)文明和精神文明建設(shè),具有十分重要的意義[6]。戴震森林公園是黃山市城市森林建設(shè)的重要組成部分。作為人們休憩、娛樂的場(chǎng)所,公園理所當(dāng)然要建得花團(tuán)錦簇、整齊美麗,

方便人們游覽,愉悅身心,但作為自然生態(tài)系統(tǒng)的組成部分,城市森林更應(yīng)該發(fā)揮其調(diào)節(jié)氣候、保持水土等的功能,應(yīng)該盡量減少人的負(fù)面影響。在今后的公園建設(shè)中,要加強(qiáng)公園的管理和養(yǎng)護(hù),開辟專供人們娛樂休閑和學(xué)生科研學(xué)習(xí)的場(chǎng)所;同時(shí)應(yīng)該合理配置樹種,開發(fā)鄉(xiāng)土樹種,保護(hù)和利用珍惜名貴樹種。

[1]趙學(xué)敏.第五屆中國(guó)城市森林論壇閉幕式講話.http://www.china.com.cn/zhibo/2008-11/18/content_16785068.htm.

[2]張麗杰,高聰慧,馮千鳳.城市森林在城市生態(tài)建設(shè)中的作用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,16(1):92-93.

[3]彭鎮(zhèn)華.論中國(guó)森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系城市點(diǎn)的建設(shè)[J].世界林業(yè)研究,2002,15(l):54-61.

[4]李國(guó)棟.保定市城市森林結(jié)構(gòu)與物種多樣性研究[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[5]中國(guó)科學(xué)院生物多樣性委員會(huì).生物多樣性研究系列專著1生物多樣性研究的原理與方法[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社出版,1994.

[6]蘇樂金.園林苗圃學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2003:1-2.