楊 霞， 谷永麗, 臧德奎

(1.云南藝術學院設計學院，云南昆明 650500;2.山東農業(yè)大學林學院，山東泰安 271018)

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城市綠地植物物種多樣性評價體系的構建

楊 霞1， 谷永麗1, 臧德奎2*

(1.云南藝術學院設計學院，云南昆明 650500;2.山東農業(yè)大學林學院，山東泰安 271018)

城市生物多樣性評價越來越受到國際社會重視，但現(xiàn)有評價指標和體系都是針對自然生態(tài)系統(tǒng)的，缺乏城市綠地生物多樣性評價的指標和體系。文章針對城市植物物種多樣性特點，首次引入物種飽和度指數、品種豐富度指數等指標，細化物種豐富度指數、物種相對豐度指數等指標，擬通過指標權重研究，以基于6個一級指標和若干二級指標的植物物種多樣性指數(PSDI)為標準進行城市綠地生物多樣性評價，為城市生物多樣性規(guī)劃提供理論指導。

生物多樣性；城市綠地；評價體系；物種飽和度指數；品種豐富度指數；植物物種多樣性指數

生物多樣性(Biodiversity)是地球上所有植物、動物和微生物與環(huán)境形成的生態(tài)復合體以及與此相關的各種生態(tài)過程的總和，是人類賴以生存和經濟社會可持續(xù)發(fā)展的基礎，是生態(tài)安全的保障。當今世界面臨的人口、糧食、資源、環(huán)境、能源五大危機，無一不與生物多樣性存在著直接或間接關系。但是，作為人類生存基礎的生物多樣性受到越來越嚴重威脅[1-4 ]。1992年在聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議上通過的《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity)，為保護生物多樣性、持續(xù)利用自然資源提供了一個綜合而全面的法律框架。由于生境喪失、不合理利用與過度開發(fā)、外來物種入侵以及氣候變化等原因，我國生物多樣性喪失的問題變得十分突出，一些特有動植物和重要經濟動植物的原有分布生境迅速萎縮。據《中國物種紅色名錄》[5]估計，我國裸子植物受威脅的比例為69.91%，近危的比例為21.23%，被子植物受威脅比例以及近危的比例則分別為86.63%和7.22%。因此，加強我國生物多樣性的保護和管理顯得十分緊迫。

相對于自然生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性保護而言，隨著城市人口的不斷膨脹，城市生物多樣性(Urban Biodiversity)問題更為緊迫。2001年5月，國務院發(fā)布的《關于加強城市綠化建設的通知》提出“要加強城市綠地系統(tǒng)生物多樣性的研究，特別要加強區(qū)域性物種保護與開發(fā)的研究”；2002年11月，建設部發(fā)布了《關于加強城市生物多樣性保護工作的通知》，要求加強生物多樣性的研究，積極開展生物資源(特別是鄉(xiāng)土物種和瀕危物種)和生態(tài)系統(tǒng)調查、生態(tài)環(huán)境及物種變化的監(jiān)測。2010年9月，為落實《生物多樣性公約》的相關規(guī)定，進一步加強生物多樣性保護工作，我國制定了“中國生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃”(2011-2030年)(環(huán)發(fā)[2010]106號)，確定了未來20年生物多樣性保護的10個優(yōu)先領域及30個優(yōu)先行動，其中涉及城市生物多樣性，如城鄉(xiāng)建設領域生物多樣性保護與利用規(guī)劃和示范工程、城市園林中遷地保護的生物物種資源調查與編目等，并將“開展生物多樣性綜合評估”作為行動計劃的重要內容。

1 生物多樣性評價體系的研究現(xiàn)狀

1.1 生物多樣性評價指標研究開展生物多樣性評價是衡量生態(tài)系統(tǒng)是否健康的重要步驟，是認識生物多樣性的現(xiàn)狀與動態(tài)變化過程的有效途徑。1943年英國統(tǒng)計與遺傳學家Fisher首先提出“物種多樣性”一詞，此后，廣泛開展了有關生物多樣性的研究，并從定性研究逐步轉向定量研究，出現(xiàn)了多種度量群落物種多樣性的指標，如多種豐富度指數(Patrick指數、Margalef指數等)、多樣性指數(Simpson指數、Shannon-Weiner指數等)、均勻度指數等[6-11]。這些指數多數以概率論和信息論為基礎，用來度量群落中的物種數、總個體數和物種分布均勻性。

從20世紀90年代起，國際上開始逐步重視生物多樣性評價指標研究。Reid等[12]于1993年提出了一套由20多個指標組成的生物多樣性評價體系，旨在建立地方、國家、區(qū)域和全球水平生物多樣性現(xiàn)狀評價框架，幫助規(guī)劃者建立優(yōu)先保護領域以指導生物多樣性保護決策；Bosch等[13]1997年提出的評價體系包含了65個指標；Undp[14]則提出了包含33個指標的評價體系。于2004年召開的《生物多樣性公約》第7次締約方大會確定了8個生物多樣性評價指標，以評價2010年目標的實施進展[15-16]；2005年1月，歐洲環(huán)境局啟動了“整合歐洲2010年生物多樣性指標(SEBI2010)”的泛歐洲合作項目，旨在國家、泛歐洲、全球水平上盡量建立一致的生物多樣性指標，評價2010年目標的實施進展[17]。

我國從20世紀90年代開始研究生物多樣性評價指標。1994年，錢迎倩[3]論述了生物多樣性的測度指標；其后，史作民等[18]就區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)多樣性提出了6項評價原則和一套包括多樣性、特有性、代表性、稀有性、穩(wěn)定性、自然性、保護價值、可接近度、人類干擾、自然災害和保護現(xiàn)狀等指標的分層次評價指標體系；張崢等[19]提出了以多樣性、代表性、自然性、穩(wěn)定性和人類威脅等指標組成的濕地生態(tài)評價指標體系；曾志新等[20]基于遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性3個層次，從多樣性、稀有性、瀕危性、穩(wěn)定性、干擾性等方面初步提出了一套評估生物多樣性的評價標準。環(huán)境保護部于2007年啟動了全國性的生物多樣性評價試點工作，采用野生維管束植物豐富度、野生高等動物豐富度、生態(tài)系統(tǒng)類型多樣性、物種特有性、受威脅物種豐富度、外來物種入侵度6個指標對各省域的生物多樣性進行評價[21]。此外，丁暉等[22]在總結前人研究基礎上，針對大尺度下生物多樣性評估建立了評價體系和方法，并以四川和云南為案例，進行了示范評估。

1.2 城市生物多樣性評價研究現(xiàn)有的生物多樣性評價體系都是針對自然生態(tài)系統(tǒng)，而且大多數是基于國家或省區(qū)范圍而采用的。對于城市環(huán)境而言，生物多樣性評價研究一直處于滯后狀態(tài)，目前尚無適宜的評價指標與標準。我國關于城市生物多樣性的研究，多數為生物多樣性保護的一般性論述[23-25]，或者完全采用自然生態(tài)系統(tǒng)的評價指標和方法對城市群落的生物多樣性進行評價，或者針對城市環(huán)境的景觀多樣性進行探討[26-31]，不能真正反映城市生物多樣性，尤其是最為關鍵的物種多樣性的實際。因此，雖然城市生物多樣性調查和保護在我國部分地區(qū)也取得一些經驗，但仍很不完善。由新加坡提出的“新加坡城市生物多樣性指數”是首個用以衡量城市、國家級別以下區(qū)域或地方政府在保護生物多樣性方面所做努力的工具。該指數分為3大類指標：城市本土生物多樣性、所提供的相關生態(tài)系統(tǒng)服務、相關城市治理及管理，具體衡量標準23項，包括自然地區(qū)占城市面積的比例、休閑及教育服務、淡水服務以及生態(tài)多樣性等項目。不過，該指標主要用于評估管理層對生物多樣性保護所做的努力，從城市生物多樣性科學評價的角度，并不適宜，而且過于宏觀。

與自然生態(tài)系統(tǒng)不同的是，城市生態(tài)環(huán)境更為脆弱，城區(qū)擴展、城市建設和舊城改造都不可避免地帶來城市環(huán)境和景觀的重大變遷。人類在城市建設過程中，一方面破壞了動植物棲息的自然生境，建造了許多新的特化生境，另一方面摒棄了大量原有的鄉(xiāng)土物種，而引進了許多外來物種[32-33]，這必然導致城市生物多樣性的嚴重喪失。城市環(huán)境中，外來物種入侵或大量外來物種、栽培品種的應用，完全不同于自然生態(tài)系統(tǒng)。因此，城市生物多樣性的評價方法和評價指標與自然生態(tài)系統(tǒng)必然不同。

2 城市綠地植物物種多樣性評價指標體系

城市生物多樣性問題越來越受到國際社會的重視，我國城市化進程的快速發(fā)展使得城市生物多樣性研究和保護更具緊迫性。生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性4個層次[3,34 ]。在城市綠地這一特定環(huán)境中，應更加注重小尺度下的生物多樣性研究，而其中最為重要的是物種多樣性。物種多樣性是生物多樣性在物種水平上的表現(xiàn)形式，有2方面的含義：①從分類學、系統(tǒng)學和生物地理學角度，對一定區(qū)域內物種的狀況進行研究；②從生態(tài)學角度，對群落的組織水平進行研究。目前在生物多樣性評價中所稱的物種多樣性一般指前者。而為了反映城市綠地物種多樣性的現(xiàn)狀，對群落水平的物種組成進行測度和評價也是非常重要的。

生物多樣性評價指標，應當具有科學性(目的明確、定義準確，客觀、真實反映生物多樣性特征)、代表性(最能直接反映生物多樣性本質特征)和簡明性(數據容易采集、可操作性強)的特點。據此，參考前人研究生物多樣性使用的評價指標，結合城市綠地的植物物種多樣性特點，提出將物種豐富度指數(species richness index)、鄉(xiāng)土物種相對豐度指數(relative richness index of native species)、物種稀有性指數(species rareness index)、外來物種入侵度指數(invasion degree index of alien species)、物種飽和度指數(species saturation index)和品種豐富度指數(cultivar richness index)等作為一級指標，并根據需要設置若干次級指標，通過評價指標的歸一化處理和權重設置，采用城市綠地植物物種多樣性指數(Plant Species Diversity Index, PSDI)來評估城市生物多樣性。城市生態(tài)系統(tǒng)中最重要的植物是維管束植物，植物物種多樣性評估可以主要針對維管束植物進行。

2.1 評價指標

2.1.1物種豐富度指數。物種豐富度指數指被評價區(qū)域內所有維管束植物的物種數(若存在亞種、變種和變型等種下分類等級，則以這些種下等級為分類單位)，用于表征植物種類多樣性。該指標是最古老的物種多樣性測度方法，可直觀反映被評價區(qū)內物種多樣性程度。

大尺度自然生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性評價一般分為蕨類植物、裸子植物和被子植物3個次級指標。在城市綠地中，為了更準確地反映生物多樣性組成，可按照科的組成計算物種豐富度指數，從而進一步細化次級指標。

2.1.2鄉(xiāng)土物種相對豐度指數。對于自然條件不同的區(qū)域，若僅采用物種豐富度指數，多樣性的可比性不強。鄉(xiāng)土物種相對豐度指數能夠反映被評價區(qū)在其所處地理區(qū)內的代表性和相對重要性。該指數指鄉(xiāng)土植物中，各類植物占所在植物區(qū)系物種總數的比例，過去較少應用。

按照植物區(qū)系區(qū)劃，物種相對豐度指數的計算應該根據城市所在的地理位置，按照植物小區(qū)進行統(tǒng)計。根據城市綠地特點，該指數的次級指標可分為喬木、灌木，1、2年生植物和多年生草本植物等，并可將水生植物、草坪草和攀援植物等作為特殊類型列出。

2.1.3物種稀有性指數。物種稀有性指數用于評價城市綠地(包括植物園、樹木園)中應用及保存的珍稀瀕危保護植物和該區(qū)域(或省)特有植物的數量，可以設置國家級保護植物、省級保護植物和特有植物等次級指標。在實際調查中，應重點對植物園和大型綜合性公園進行調查。國家級保護植物應根據《中國植物紅皮書》、《中國珍稀瀕危植物》[35-36]及國務院頒布的《國家重點保護野生植物名錄》等權威資料確定。

2.1.4外來物種入侵度指數。外來物種入侵度指數屬于外來物種風險評價指標，用于表征生態(tài)系統(tǒng)受到外來物種干擾的程度。該指標可分為外來物種和外來入侵物種2個次級指標。外來物種(alien species)指原產地在中華人民共和國境外的物種、亞種或更低的分類群。外來入侵物種(invasive alien species)指可能或已在中華人民共和國境內建立自然種群、威脅或者破壞當地環(huán)境和生物多樣性的外來物種[33]。對外來入侵物種及所有外來植物進行統(tǒng)計，計算其占城市植物種類總數的比例。

2.1.5物種飽和度指數。物種飽和度指數是新引入的指標，期望反映城市實際的物種多樣性水平與理想狀態(tài)下物種多樣性水平的差距，從而為生物多樣性保護與管理提供依據。物種飽和度指數指組成城市綠地植物群落的物種數量與發(fā)育良好的自然生態(tài)系統(tǒng)中相應群落中物種數量的比值。群落分類應按照《中國植被》的分類標準[37]，以群系為單位。

2.1.6品種豐富度指數。品種豐富度指數是新引入的指標，用于反映組成城市綠地景觀的植物多樣性。從嚴格意義上說，該指標應屬于遺傳多樣性層次，但與自然區(qū)域不同的是，組成城市植物群落和綠地景觀的很多植物是物種內的品種，而且很多情況下其原種可能并沒有在城市栽培。

由于植物品種多而復雜，全面進行品種豐富度研究是不現(xiàn)實的。因此，可以針對城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃或樹種規(guī)劃中確定的基調和骨干植物(或樹種)，統(tǒng)計其品種數量。二級指標的設置可以分為喬木、灌木、一二年生植物、多年生草本植物等類別。

2.2 數據處理和植物物種多樣性指數計算

2.2.1評價指標的歸一化處理。調查和統(tǒng)計獲得的次級評價指標數據，需要經過歸一化處理。該評價系統(tǒng)選擇的指標類型有2種，即效益型指標和成本型指標。

歸一化方法為：

其中：x、x歸一化分別為歸一化前和歸一化后的評價指標；x最小值、x最大值分別為評價單元中該指標的最小值和最大值。

2.2.2權重設置研究。對各評價指標和次級指標的權重進行研究、賦值，用于城市物種多樣性指數的計算。指標權重的設置主要有主觀法(如專家調查法、層次分析法、循環(huán)評分法)和客觀法(如熵值法、最小二乘法、最大方差法)2類。

由于生物多樣性評價的復雜性和模糊性，據前人研究，采用精確的數學模型來求取評價因素的權重并不適宜[22]。因此，一般可以采用AHP層次分析法(Analytical Hierarchy Process)和專家調查法，如德爾菲法(Delphi Technique)等進行權重設置。

2.2.3城市綠地植物物種多樣性指數(PSDI)計算。城市綠地植物物種多樣性指數(PSDI)為各項評價指標歸一化后的加權求和。PSDI = 物種豐富度指數 × 權重1+ 鄉(xiāng)土物種相對豐度指數 × 權重2+ 物種稀有性指數性 × 權重3+ 外來物種入侵度指數 × 權重4+ 物種飽和度指數 × 權重5+ 品種豐富度指數 × 權重6

3 結語

中國目前正處于城市化高速發(fā)展時期，城市生物多樣性保護和研究在我國更具有緊迫性和重要性。建設部《城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃綱要》要求進行生物(重點是植物)多樣性保護與建設規(guī)劃，但因缺乏生物多樣性評價指標和技術體系，各城市在制定生物多樣性保護規(guī)劃時隨意性較大，形成的規(guī)劃文本大多目標不明確，可操作性差[38]。同時，在規(guī)劃和建設項目的環(huán)境影響評價中也需要進行生物多樣性評價。城市生物多樣性評價工作是客觀了解城市生物多樣性現(xiàn)狀及其變化趨勢，科學開展生物多樣性保護的基礎工作和重要手段，對于提高城市生物多樣性保護的針對性和有效性，指導城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、城市生物多樣性規(guī)劃和環(huán)境影響評價具有重要價值。

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Study on the Plant Species Diversity Evaluation System in Urban Green Space

YANG Xia1, GU Yong-li1, ZANG De-kui2*

(1. Arts And Design College, Yunnan Arts University, Kunming, Yunnan 650500; 2. Forestry College, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)

In recent years, more and more attention has been paid to urban biodiversity evaluation, but the existing evaluation indicators and systems are all directed to natural ecosystem, and no ones for urban green space. In this paper, the urban plant species diversity index (PSDI), comprised of six first grade indicators and some second grade indicators, is adopted to evaluate plant diversity in urban green space. Considering the characteristics of the urban plant species diversity, two new indexes, the species saturation index and the cultivar richness index, are introduced firstly, and some other indexes such as species richness index and the species relative abundance index are detailed. The study can provide theory basis for urban biodiversity planning.

Biodiversity; Urban green space; Evaluation system; Species saturation index; Cultivar richness index; Plant species diversity index

楊霞(1981- )，女，云南麗江人，講師，從事園林景觀設計研究。*通訊作者，教授，碩士生導師，博士，從事觀賞植物和園林植物造景研究。

2014-12-15

S 688

A

0517-6611(2015)04-166-03