陳強(qiáng)張玉林李桂榮韓蕙琳張鵬

(1.山東建筑大學(xué) 風(fēng)景園林研究中心，山東 濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101)

0 引言

生物多樣性保護(hù)的實(shí)質(zhì)是對(duì)人居環(huán)境健康發(fā)展的保護(hù)，是城市生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展必不可少的前提，而植物多樣性作為生物多樣性的重要組成部分，被普遍認(rèn)為是改善城市生態(tài)環(huán)境、塑造城市特色景觀的重要基礎(chǔ)[1-2]；其高低程度是城市生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展在健康度、豐富度、完整度、穩(wěn)定度、協(xié)調(diào)度以及可持續(xù)度等方面能力強(qiáng)弱的重要決定因素之一[3]。而植物群落作為城市生態(tài)系統(tǒng)的基本組成單位，是改善城市生態(tài)環(huán)境、維護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，

構(gòu)建合理且科學(xué)的植物群落結(jié)構(gòu)，能使城市綠地系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地發(fā)揮其改善、美化城市環(huán)境的功能[4]。 城市綠地作為植物群落物種多樣性的承載者，目前已有眾多學(xué)者對(duì)國(guó)內(nèi)外各類綠地進(jìn)行了植物多樣性相關(guān)研究，如土耳其的大學(xué)校園[5]、印度拉賈斯坦邦草原[6]、印度班加羅爾貧民窟[7]、伊朗吉蘭布加國(guó)家公園[8]、中歐斯洛伐克布拉迪斯拉發(fā)城市綠地[9]等地以及國(guó)內(nèi)的?？赱10]、廣州[11]、鄭州[12]、武漢[13]、上海[14]、太原[15-16]、杭州[17-18]、長(zhǎng)春[19]、西寧[20]等城市的相關(guān)綠地。 但針對(duì)菏澤市城市綠地植物群落物種多樣性的調(diào)查研究很少，多局限于景觀分析、物種調(diào)研等方面[21-24]。 公園綠地作為城市綠地的重要組成部分，是城市生物多樣性最為豐富之所在[25]。 現(xiàn)以菏澤市國(guó)家AAAA 級(jí)旅游景區(qū)曹州牡丹園為例，統(tǒng)計(jì)、分析其植物群落物種組成及物種多樣性現(xiàn)狀，以期為今后的菏澤市公園綠地植物群落景觀營(yíng)建、改造及植物多樣性保護(hù)、提升提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

菏澤，古稱曹州，位于山東省西南部，地理坐標(biāo)位置為34°39′—35°52′N，114°45′—116°25′E，屬于暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，四季分明，累年平均降水量為655 mm，年均氣溫為13.5～13.9 ℃。 地處黃河下游地區(qū)，地勢(shì)東北低而西南高，地貌主要為平原、低山殘丘以及積水洼地，土壤主要為潮土類[26]。 曹州牡丹園，建于1982 年，國(guó)家AAAA 級(jí)旅游景區(qū)，地處菏澤市牡丹區(qū)的東北部，西臨牡丹北路，東倚人民路，南臨長(zhǎng)城路，北至221 國(guó)道，總面積為106 hm2，園內(nèi)植物繁茂昌盛，是一個(gè)集游、賞、學(xué)、研為一體的城市化牡丹主題性公園[27-28]。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

2.2 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法

根據(jù)雷金睿等[2]計(jì)算方法，分別計(jì)算綠地中喬木層、灌木層以及地被層植物的重要值及相關(guān)指標(biāo)。

喬木層、灌木層、地被層重要值的計(jì)算式分別由式(1)～(3)表示為

喬木層重要值＝(相對(duì)密度＋相對(duì)頻度＋相對(duì)顯著度)/3 (1)

灌木層重要值＝(相對(duì)密度＋相對(duì)頻度＋相對(duì)蓋度)/3 (2)

地被層重要值＝(相對(duì)高度＋相對(duì)頻度＋相對(duì)蓋度)/3 (3)

相對(duì)密度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度以及相對(duì)蓋度均為反映植物群落調(diào)查的最基本的群落特征數(shù)量指標(biāo)，其公式分別由式(4)～(7)表示為

王爺照例不言語，也不像西北這邊的大男子主義會(huì)狠狠地剜自己老婆一眼。該干啥他還繼續(xù)干啥，聽到了也像是沒聽到。這么多年了，除了小時(shí)候聽父母話不讓他務(wù)弄木偶，誰曾改變過他想要做的事？根本就是一根筋!

相對(duì)密度＝(一個(gè)種的密度/所有種的密度和)×100% (4)

相對(duì)頻度＝(一個(gè)種的頻度/所有種的頻度總和)×100% (5)

相對(duì)顯著度＝(該種所有個(gè)體胸面積之和/所有種個(gè)體胸面積總和)×100% (6)

相對(duì)蓋度＝(植物地上部分垂直投影面積/樣地面積)×100% (7)

2.3 物種多樣性指數(shù)計(jì)算方法

參考張宜芹物種多樣性計(jì)算方法[29]，分別計(jì)算喬木層、灌木層以及地被層的植物物種多樣性指數(shù)，Gleason指數(shù)t、Margalef指數(shù)R分別由式(8)～(9)表示為

式中:S為樣方內(nèi)所有物種數(shù)，個(gè)；A為樣地面積，m2；N為所有物種的個(gè)體數(shù)之和，個(gè)。

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Simpson指數(shù)D由式(10)表示為

式中:Ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)，個(gè)；Pi＝Ni/N是一個(gè)個(gè)體屬于第i類的概率。

Shannon-Wiener指數(shù)H′由式(11)表示為

Pielou均勻度指數(shù)Jsw由式(12)表示為

3 結(jié)果與分析

3.1 曹州牡丹園植物科、屬、種統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，曹州牡丹園公園調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)共有維管束植物81 種，隸屬于36 科66 屬，其中裸子植物有3 科6 屬10 種、被子植物有31 科52 屬63 種、單子葉植物2 科8 屬8 種，植物物種數(shù)分別占公園應(yīng)用植物總數(shù)的12.34%、77.78%和9.88%，表明公園植物應(yīng)用以被子植物為主，裸子植物次之，單子葉植物應(yīng)用最少。

曹州牡丹園植物配置以落葉植物為主，共計(jì)65 種，常綠植物16 種，與落葉植物之比為1∶4.06，應(yīng)注意提高常綠植物應(yīng)用比率；在常綠植物中，喬木10 種、灌木6 種，常綠灌木應(yīng)用較少；在曹州牡丹園這一牡丹主題公園中，灌木類植物牡丹的應(yīng)用比率較高，并多有大面積種植，致使冬季來臨時(shí)，牡丹園會(huì)出現(xiàn)大面積的牡丹敗落后的荒涼蕭條景象，應(yīng)注意加大常綠灌木應(yīng)用比率，豐富冬季牡丹園景觀，讓牡丹園的美不局限于春季的牡丹花開，夏季的滿目蒼翠，秋季的碩果金黃。 此外，喬木樹種作為整個(gè)植物群落景觀的骨干，應(yīng)注意適量提升常綠喬木樹種的應(yīng)用比例，進(jìn)而豐富曹州牡丹園冬季季相景觀效果。

以曹州牡丹園植物物種調(diào)研統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)比武漢市的歷史名園中山公園的植物物種調(diào)研統(tǒng)計(jì)結(jié)果64 科114 屬184 種[13]，發(fā)現(xiàn)曹州牡丹園的植物物種應(yīng)用的豐富度偏低；對(duì)比張萌等[30]的菏澤市植物物種應(yīng)用種類調(diào)查分析結(jié)果顯示的120 多科和900 余種，結(jié)果也是曹州牡丹園的植物物種應(yīng)用豐富度偏低，相差甚遠(yuǎn)。 這些均表明菏澤市曹州牡丹園植物群落應(yīng)用物種豐富度較低，應(yīng)注意提高其植物群落物種豐富度，提高復(fù)層植物群落數(shù)量、質(zhì)量，進(jìn)而提高植物群落穩(wěn)定性，提高城市生態(tài)效益。

公園植物科、屬、種概況見表1，其中，重復(fù)的科、屬不予統(tǒng)計(jì)。 曹州牡丹園的喬木、灌木以及草本類植物分別有25 科37 屬43 種、10 科17 屬21 種和10 科17 屬17 種。 其中，喬木類植物所占科、屬、種數(shù)最多，均超過灌木以及草本類植物的總科、屬、種數(shù)的兩倍；此外，灌木與草本植物的科、屬總數(shù)目相同，而植物物種總數(shù)灌木為21 種，草本為17 種，草本類植物總種數(shù)相對(duì)較少，但與其總屬數(shù)相同，這表明17 種草本植物均屬于單屬單種類植物，而灌木植物則是以單屬單種類植物為主。

表1 公園植物科、屬、種概況表

公園植物科屬種的大小順序見表2。 在曹州牡丹園植物物種應(yīng)用中，包含植物物種數(shù)＞10 種的僅有薔薇科，共計(jì)10 屬13 種；包含植物物種數(shù)在6 ～10 之間的僅有禾本科、豆科以及木犀科3 科，分別為7 屬7 種、5 屬6 種以及4 屬6 種；包含植物物種數(shù)在2 ～5 之間的有12 科，僅次于包含植物物種總數(shù)為1 種的20 科。

綜上，曹州牡丹園調(diào)研樣方內(nèi)共計(jì)有36 科植物，薔薇科植物物種應(yīng)用最為廣泛，約占總種數(shù)16.06%；單科單屬單種植物共計(jì)20 種，約占總科數(shù)55.56%，所以在科的組成上仍是以單種科為主體。

公園植物優(yōu)勢(shì)科中的屬、種數(shù)量見表3。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，由表3 可以看出，曹州牡丹園所應(yīng)用的植物種類主要集中于薔薇科(10 屬13 種)、禾本科(7 屬7 種)、豆科(5 屬6 種)、木犀科(4 屬6 種)、松科(3 屬4 種)以及柏科(2 屬5 種)，6 科植物分別約占公園應(yīng)用植物總屬、種數(shù)的46.97%與50.62%，表明排序前6 的植物科具有較高的優(yōu)勢(shì)度，而其他30 科植物則應(yīng)用較少；但排序前6 的植物科也有較大的差異，排序第1 的薔薇科的所占屬數(shù)目是排序第6 的柏科的5 倍，所占種數(shù)目是柏科所占總種數(shù)的2.6 倍，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)度差異較大。

表2 公園植物科屬種的大小順序表

表3 公園植物優(yōu)勢(shì)科中的屬、種數(shù)量表

3.2 曹州牡丹園植物應(yīng)用頻度分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，在曹州牡丹園調(diào)查的43 個(gè)樣方中，喬木層、灌木層以及地被層中的各種植物的出現(xiàn)的頻數(shù)不同，反映了各種植物在曹州牡丹園分布的均勻程度的差異。 公園植物出現(xiàn)頻度排序見表4。由表4 可知，曹州牡丹園的喬木層、灌木層植物頻數(shù)應(yīng)用差異以排序前3 的植物較為明顯，其中，喬木層紫葉李(14 次)、銀杏(10 次)的應(yīng)用頻數(shù)最高，在應(yīng)用頻數(shù)排序前7 的植物中，常綠植物僅包括雪松(8 次)，這足以表明其在曹州牡丹園公園綠地中的受青睞程度；而灌木層植物物種以紅葉石楠(17 次)、牡丹(13 次)出現(xiàn)頻數(shù)為最高，其中牡丹的出現(xiàn)頻數(shù)分布排第2，這呼應(yīng)了曹州牡丹園“牡丹”這一公園主題；此外，小喬木紫薇、金銀木以灌木景觀呈現(xiàn)，在灌木層植物出現(xiàn)頻數(shù)中分別排第3 與第6，表明其景觀配置效果較好，深受景觀設(shè)計(jì)者喜愛，才多次以小喬木做灌木景觀配置形式出現(xiàn)。 相對(duì)喬木層與灌木層植物出現(xiàn)頻數(shù)而言，地被層排序前6的植物的應(yīng)用頻數(shù)差異較小，整體緩慢下降，其中地被層植物應(yīng)用頻數(shù)最高的為狗牙根與黑麥草，均為7 次。 總之，在喬木層、灌木層以及地被層植物出現(xiàn)頻數(shù)排序中，以地被層植物出現(xiàn)頻數(shù)差異最小，整體分布也較為均勻，而喬木層與灌木層植物出現(xiàn)頻數(shù)則差異較大，尤其是灌木層第1 與第6 應(yīng)用差異達(dá)13 次之高，相對(duì)地被層植物而言，喬木層、灌木層的植物分布均勻程度較低。

表4 公園植物出現(xiàn)頻度排序表

排序前6 的各層的植物出現(xiàn)頻數(shù)之和所占相應(yīng)各層植物出現(xiàn)總頻數(shù)的比例，喬木層為45.28%，將近喬木層植物總頻數(shù)(106 次)的一半，而灌木層62.50%與地被層68.63%都超過了灌木層總頻數(shù)和(80 次)、地被層總頻數(shù)和(51 次)的一半，表明菏澤市曹州牡丹園各層排序前6 的植物具有較高的優(yōu)勢(shì)度。 但排序前6 的植物物種出現(xiàn)頻度多，優(yōu)勢(shì)度高，則表明其他大多數(shù)物種出現(xiàn)頻數(shù)較少，曹州牡丹園的喬木層、灌木層以及地被層的植物物種應(yīng)用的整體均勻程度的下降；而各層均勻程度相對(duì)來說，表現(xiàn)為喬木層＞灌木層＞地被層。

3.3 曹州牡丹園植物應(yīng)用重要值分析

根據(jù)喬木層、灌木層以及地被層植物重要值排序(見表5)，公園喬木層植物重要值排序以排序前2 的植物重要值差異較為明顯，其它差異則較小，排序前三的植物分別為紫葉李、銀杏與雪松，這與喬木層頻數(shù)分布排序前3(見表4)的植物種類結(jié)果一致；灌木層植物以重要值排序第2 ～5 的植物差異較大，以紅葉石楠、牡丹的重要值最高，且差異較小，這與灌木層頻數(shù)分布排序前2(見表4)的植物種類結(jié)果一致；相對(duì)喬木層、灌木層排序前6 的植物物種的重要值數(shù)值差異，地被層植物物種則表現(xiàn)為重要值差異較小，整體排序呈緩慢下降，排序前2 的植物分別為匍匐剪股穎、香附子，這與地被層頻數(shù)分布排序前2(見表4)的植物種類結(jié)果完全不同，但重要值排序前6 的植物種類與頻數(shù)分布排序前6(見表4)的完全一致，這也表明排序前6 的植物應(yīng)用差異較小。

表5 喬木層、灌木層、地被層植物重要值排序表

綜上，公園植物重要值排序與頻數(shù)應(yīng)用排序前6 的植物基本相同，尤其是地被層，植物種類完全一樣；就排序前6 的各層的植物重要值之和來說，喬木層為51.87%、灌木層為69.04%、地被層為67.46%，均超過50%，公園排序前6 的植物優(yōu)勢(shì)度較為明顯。

3.4 曹州牡丹園植物物種多樣性分析

曹州牡丹園喬木層、灌木層以及地被層植物物種多樣性指數(shù)見表6。 曹州牡丹園的物種豐富度指數(shù)S、Gleason指數(shù)t以及Margalef指數(shù)R均為喬木層＞灌木層＞地被層，表明曹州牡丹園植物群落景觀以喬木層植物最為豐富，灌木層次之，地被層植物種類最少，僅有17 種，這與李秀偉[23]統(tǒng)計(jì)的菏澤市地被植物應(yīng)用種類結(jié)果97 種差異顯著，應(yīng)注意在突出優(yōu)勢(shì)種植物的同時(shí)，增加地被植物應(yīng)用的物種數(shù)目，提高豐富度；豐富度指數(shù)排序與太原市綜合公園的植物豐富度指數(shù)排序結(jié)果一樣[16]，均為喬木層植物物種最為豐富，地被層豐富度最低。 總之，應(yīng)注意有針對(duì)性地提升曹州牡丹園的植物群落景觀層次和各層植物多樣性，進(jìn)而提高植物群落穩(wěn)定性，在豐富公園植物景觀效果的同時(shí)提高其生態(tài)效益。

曹州牡丹園的物種多樣性總數(shù)Simpson指數(shù)D、Shannon-Wiener指數(shù)H′也均表現(xiàn)為喬木層＞灌木層＞地被層，與任斌斌等[31]的物種總多樣性研究結(jié)果一致，這主要是由于改造后曹州牡丹園在植物景觀配置上，注重強(qiáng)調(diào)喬木層的骨干作用及其景觀效果，致使其植物種類往往超過灌木層、地被層植物；但其喬木層、灌木層指數(shù)差異又較小，主要是因?yàn)椴苤菽档@是以牡丹為主題的公園，灌木類植物牡丹的專類展示較多；而地被層植物多樣性指數(shù)最低，主要是由于地被層的草本植物在園林綠化中廣泛應(yīng)用的品種僅有草地早熟禾、沿階草、結(jié)縷草等極少數(shù)物種，并且隨著城市發(fā)展以及園林綠化的愈來愈精細(xì)化的管理，公園植物群落內(nèi)野生雜草基本上被拔除，致使曹州牡丹園植物物種總多樣性大大降低。 總之，曹州牡丹園內(nèi)，以喬木層的植物多樣性更為豐富，灌木層次之，地被層最為單一，景觀效果也較為單調(diào)，應(yīng)注意有針對(duì)性的提高各層植物群落物種多樣性，進(jìn)而降低景觀單調(diào)度，提升景觀效果。

就曹州牡丹園的植物群落Pielou均勻度指數(shù)Jsw而言，也表現(xiàn)為喬木層＞灌木層＞地被層，表明曹州牡丹園喬木層物種的個(gè)體分布最為均勻，在發(fā)揮優(yōu)勢(shì)種的突出地位時(shí)，兼顧其他物種的配置均衡；灌木層均勻程度較喬木層次之，地被層均勻程度最低，這也與物種豐富度有關(guān)，喬木層植物物種豐富度最高，灌木層次之，地被層物種豐富度最低，植物種類共計(jì)僅17 種，所以，也應(yīng)注意提高其植物物種種類的豐富度。

就物種均勻度而言，曹州牡丹園的均勻度指數(shù)Jsw的計(jì)算結(jié)果與上述指數(shù)計(jì)算結(jié)果一致，也表現(xiàn)為喬木層＞灌木層＞地被層，表明曹州牡丹園，喬木層物種的個(gè)體分布最為均勻，灌木層次之，地被層均勻程度為最低，這與石家莊市公園綠地植物物種配置均勻程度分析結(jié)果一致[25]，主要是由于公園的整個(gè)植物配置基本上都是人為規(guī)劃設(shè)計(jì)的，喬木類植物高大且品種豐富、景觀效果多變，為突出其在整個(gè)植物群落中的背景(基調(diào))特點(diǎn)，其植物物種設(shè)計(jì)分布相對(duì)較為均勻，不占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不過于突出，所以，喬木層植物物種均勻程度高于灌木層、地被層植物；灌木層均勻程度較喬木層次之，地被層均勻程度為最低，這也與物種豐富度有關(guān)，喬木層植物物種豐富度最高，灌木層次之，地被層物種豐富度最低，植物種類共計(jì)僅17 種，所以，也應(yīng)注意提高其植物物種種類豐富度；此外，地被層植物均勻度最低，也有設(shè)計(jì)師在景觀規(guī)劃時(shí)，為過分追求整齊、統(tǒng)一的景觀效果，而往往將少數(shù)幾種植物作為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種設(shè)計(jì)種植，并將野生雜草剔除，使地被層植物物種均勻度大大降低。 總之，應(yīng)注重提升曹州牡丹園的灌木層、地被層植物種類應(yīng)用多樣性，增強(qiáng)蒲公英(Taraxacum mongolicum)、紫花地丁(Viola phillipina)的鄉(xiāng)土地被植物應(yīng)用，構(gòu)建復(fù)雜而穩(wěn)定的植物群落，追求自然且具有鄉(xiāng)土特色的景觀面貌。

表6 公園喬木層、灌木層以及地被層植物物種多樣性指數(shù)表

4 結(jié)論

通過上述研究可知:

(1) 菏澤市曹州牡丹園植物物種應(yīng)用共計(jì)36 科66屬81 種，其中喬木43 種、灌木21 種、草本17 種、常綠植物16 種、落葉植物65 種。 物種總應(yīng)用種類偏低，應(yīng)注意提高總物種豐富度，以豐富植物群落層次，提高復(fù)層植物群落的數(shù)量與質(zhì)量，進(jìn)而提高生態(tài)效益；曹州牡丹園常綠植物應(yīng)用較少，尤其是灌木層，作為一個(gè)以“牡丹”為主題的城市公園，灌木類植物牡丹的大面積種植會(huì)產(chǎn)生春季滿目花開、冬季滿目蕭條的景觀效果，應(yīng)注意加大常綠灌木應(yīng)用比率，豐富冬季的牡丹園景觀效果，讓冬季也有景可觀、有景可賞。

(2) 根據(jù)曹州牡丹園植物應(yīng)用頻度及重要值排序前6 的植物分析，喬木層、灌木層以及地被層植物的應(yīng)用頻數(shù)之和與重要值之和均約為50%，具有較高優(yōu)勢(shì)度，優(yōu)勢(shì)種突出，優(yōu)勢(shì)科為薔薇科、禾本科、豆科、木犀科等。 在發(fā)揮優(yōu)勢(shì)種突出作用的同時(shí)，均衡其他植物種類種植，豐富景觀效果。

(3) 針對(duì)物種多樣性，物種豐富度指數(shù)S、Gleason指數(shù)t、Margalef指數(shù)R以及物種總多樣性Simpson指數(shù)D、Shannon-Wiener指數(shù)H′和物種均勻度指數(shù)Jsw都均為喬木層＞灌木層＞地被層，喬木層物種多樣性最高，灌木層次之，地被層最低，應(yīng)用物種最少，且多以大面積黑麥草、草地早熟禾、匍匐剪股穎等草坪草植物種植，鄉(xiāng)土特色草本植物應(yīng)用較少，應(yīng)提升鄉(xiāng)土特色植物物種應(yīng)用比率，打破整齊、單一的大面積草坪草種植習(xí)慣，營(yíng)建具有自然鄉(xiāng)土氣息特色的植物景觀面貌。